綜合硅藻指數(shù)的建立及其在淡水生態(tài)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

于 潘，張黎烜，尤慶敏，龐婉婷，曹 玥，馬 煜，謝慧鈺，王全喜*，金小偉*

1. 上海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，上海 200234

2. 中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，國(guó)家環(huán)境保護(hù)環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100012

生物指標(biāo)作為河流、湖泊等水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)，與傳統(tǒng)的理化監(jiān)測(cè)指標(biāo)相比，具有更直觀、客觀、準(zhǔn)確等特點(diǎn)，而且具有長(zhǎng)期性和綜合性[1]. 硅藻作為淡水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，具有分布廣泛、物種多樣性高、繁殖周期短、對(duì)水體環(huán)境質(zhì)量變化反應(yīng)靈敏、易采集和保存等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是評(píng)價(jià)水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的最佳生物評(píng)價(jià)指標(biāo)之一[2-6]，被長(zhǎng)期應(yīng)用于生物監(jiān)測(cè)、重建古環(huán)境和古氣候等的研究[2].

硅藻作為一類重要的指示生物，被廣泛應(yīng)用于水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)與評(píng)估[7-13]，歐盟水框架指導(dǎo)委員會(huì)于2000 年將硅藻推薦為水環(huán)境監(jiān)測(cè)的常規(guī)生物指標(biāo)，被歐洲許多國(guó)家列入法規(guī)[2]. 硅藻指數(shù)是目前應(yīng)用最廣的水環(huán)境監(jiān)測(cè)的方法之一，多數(shù)硅藻指數(shù)是基于硅藻種水平建立的，根據(jù)硅藻生態(tài)習(xí)性及耐污性來指示環(huán)境的污染程度，將水體劃分為不同等級(jí). 第一個(gè)硅藻指數(shù)(diatom index)由法國(guó)的研究者Descy[14]建立，隨后Zelinka 等對(duì)硅藻指數(shù)的計(jì)算方法進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，研究者基于自己研究區(qū)域的環(huán)境情況對(duì)硅藻指數(shù)進(jìn)行改良，建立了數(shù)十種硅藻指數(shù)[15-20]，被廣泛應(yīng)用于各種水體的水質(zhì)評(píng)估. 由于硅藻群落結(jié)構(gòu)具有區(qū)域性，且對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)也存在差異，使得這些硅藻指數(shù)的使用和推廣受到一定的局限.

我國(guó)在使用硅藻指數(shù)評(píng)估水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量方面的研究較少，且多是直接引用國(guó)外現(xiàn)成的評(píng)價(jià)方法，其適用性存在爭(zhēng)議[21-25]，目前尚未見適用于我國(guó)流域水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)的硅藻指數(shù)的研究報(bào)道，結(jié)合我國(guó)水體硅藻組成及其對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)，建立適用于我國(guó)流域特色的科學(xué)、合理且具有較強(qiáng)實(shí)踐性的硅藻指數(shù)十分必要. 該研究以長(zhǎng)江下游湖泊及青弋江水系為例，通過研究著生硅藻與水體理化因子的關(guān)系，建立著生硅藻指示種數(shù)據(jù)庫(kù)，建立適用于評(píng)價(jià)長(zhǎng)江下游湖泊及青弋江水系水體質(zhì)量的綜合硅藻指數(shù)(comprehensive diatom index, CDI)，為長(zhǎng)江下游湖泊及青弋江水系的環(huán)境監(jiān)測(cè)提供研究方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為湖泊、河流等生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)、治理與修復(fù)提供重要參考，以期為硅藻在我國(guó)流域水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)中的應(yīng)用及推廣提供方法支撐.

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域

湖泊研究區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)江下游，涉及江西、安徽、江蘇、浙江和上海5 個(gè)省市，包括鄱陽(yáng)湖、巢湖、太湖、邵伯湖、太平湖、滆湖、陽(yáng)澄湖、昆承湖、千島湖、破罡湖、龍感湖、黃湖、泊湖、龍湖、白蕩湖、長(zhǎng)蕩湖、連城湖、獨(dú)墅湖、漕湖、尚湖、金雞湖、南星湖、澄湖、梅梁湖、八里湖、同里湖、固城湖、升金湖、南漪湖、嬉子湖、楓沙湖、大官湖、菜子湖等33 個(gè)湖泊，共計(jì)采樣點(diǎn)116 個(gè). 河流研究區(qū)域位于長(zhǎng)江下游右岸支流，安徽省境內(nèi)的青弋江水系，包括青弋江干流、清溪河、舒溪河、秧溪河、婆溪河、麻川河和徽水河等6 條支流，共計(jì)采樣點(diǎn)40 個(gè)(見圖1). 采樣時(shí)間為2017 年8 月-2018 年8 月.

圖1 長(zhǎng)江下游湖泊和青弋江采樣點(diǎn)的分布Fig.1 Sampling sites of the lakes of the lower reaches of the Yangtze River and Qingyi River

1.2 水體理化指標(biāo)的測(cè)定

現(xiàn)場(chǎng)使用YSI 多參數(shù)水質(zhì)分析儀測(cè)定水體溫度、pH、鹽度、DO 濃度、TSP 濃度、電導(dǎo)率. 用1 L 采水器采集水面下0.5 m 處的水樣，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行水質(zhì)化學(xué)分析，TN 的濃度根據(jù)HJ 636-2012《水質(zhì) 總氮的測(cè)定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》測(cè)定，TP 的濃度根據(jù)《水質(zhì) 總磷的測(cè)定 鉬酸銨分光光度法》測(cè)定，CODMn的濃度采用高錳酸鉀指數(shù)法[26]測(cè)定.

1.3 著生硅藻樣品采集與處理

1.3.1 樣品采集

選取有硅藻附著的基質(zhì)(石頭、水生高等植物、航道標(biāo)及碼頭等)進(jìn)行樣品采集，使用牙刷刷取或用小刀刮取，對(duì)可以取出水面的基質(zhì)在采樣時(shí)取5 塊基質(zhì)的混合樣，對(duì)無法取出水面的基質(zhì)則選取不同區(qū)域的混合著生硅藻樣品，裝入樣品瓶中，蒸餾水定容至50 mL，使用甲醛溶液(4%)進(jìn)行固定.

1.3.2 樣品處理

采用微波消解法處理硅藻樣品：取10 mL 樣品于15 mL 的離心管內(nèi)，1 500 r/min 離心8 min，去上清后轉(zhuǎn)至消解管內(nèi)，加入10 mL 濃硝酸，選擇180 ℃程序處理2 h；結(jié)束后轉(zhuǎn)移至15 mL 的離心管內(nèi)，1 500 r/min離心8 min，去上清液，加蒸餾水再次離心，整個(gè)過程重復(fù)5～7 次，最后一次離心結(jié)束，去上清液，向離心管內(nèi)加入0.5 mL 無水乙醇，將樣品洗滌并轉(zhuǎn)移至1.5 mL的離心管中保存.

使用Naphrax 封片膠制作硅藻永久封片：取10 μL硅藻懸浮液均勻地涂于蓋玻片上，并置于加熱板上烘干；用Naphrax 封片膠對(duì)硅藻樣品進(jìn)行封片；將載玻片放在150～160 ℃的加熱板上加熱至封片膠充分液化；冷卻后貼上標(biāo)簽放入標(biāo)本盒中保存.

1.3.3 樣品觀察與計(jì)數(shù)

使用光學(xué)顯微鏡在1 000 倍下對(duì)著生硅藻樣品進(jìn)行觀察和計(jì)數(shù)，同時(shí)借助電子掃描顯微鏡對(duì)存疑硅藻物種進(jìn)行觀察鑒定. 每號(hào)標(biāo)本計(jì)數(shù)400 個(gè)硅藻殼面，殼面破碎超過3/4 及帶面觀的硅藻種類不計(jì)入結(jié)果.數(shù)據(jù)分析時(shí)，將每個(gè)硅藻物種的計(jì)數(shù)結(jié)果換算成相對(duì)豐度(以%表示).

1.4 綜合硅藻指數(shù)的構(gòu)建

使用2018 年8 月的硅藻樣本來構(gòu)建綜合硅藻指數(shù)，選擇相對(duì)豐度大于1%，出現(xiàn)頻次大于4 的著生硅藻進(jìn)行研究，共篩選出114 種著生硅藻用于構(gòu)建硅藻指數(shù)；使用加權(quán)平均回歸分析法(R 程序包rioja)確定這些硅藻對(duì)TP、TN 和CODMn的最適值及耐受值.根據(jù)已有文獻(xiàn)報(bào)道對(duì)硅藻指示種的環(huán)境指示值(v)和敏感值(s)的劃分方法[27]，將環(huán)境指示值(v)劃分為1～5，其中著生硅藻基于TP 的v值對(duì)應(yīng)的TP 濃度范圍為，v=1 表示TP 濃度小于0.06 mg/L，v=2 表示TP 濃 度 為0.06～0.09 mg/L，v=3 表 示TP 濃 度 為0.09～0.12 mg/L，v=4 表示TP 濃度為0.12～0.22 mg/L，v=5 表示TP 濃度大于0.22 mg/L. 著生硅藻基于CODMn的v值對(duì)應(yīng)的CODMn濃度范圍為，v=1 表示CODMn濃度小于7.5 mg/L，v=2 表示CODMn濃度為7.5～12 mg/L，v=3 表示CODMn濃度為12～15 mg/L，v=4 表示CODMn濃度為15～20 mg/L，v=5 表示CODMn濃度大于20 mg/L.著生硅藻基于TN 的v值對(duì)應(yīng)的TN 濃度范圍為，v=1 表示TN 濃度小于1.2 mg/L，v=2 表示TN 濃度為1.8～2 mg/L，v=3 表示TN 濃度為1.5～1.8 mg/L，v=4表示TN 濃度為1.8～2 mg/L，v=5 表示TN 濃度大于2 mg/L.

根據(jù)硅藻對(duì)TP、TN 和CODMn的耐受值大小，將敏感值(s)劃分為1～4，其中著生硅藻基于TP 的s值對(duì)應(yīng)的耐受范圍為，s=1 表示TP 濃度為0.012～0.05 mg/L，s=2 表示TP 濃度為0.05～0.1 mg/L，s=3 表示TP 濃度為0.1～0.2 mg/L，s=4 表示TP 濃度為0.2～0.479 mg/L. 著生硅藻基于CODMn的s值對(duì)應(yīng)的耐受范圍為，s=1 表示CODMn濃度為1.64～6 mg/L，s=2 表示CODMn濃度為6～8 mg/L，s=3 表示CODMn濃度為8～12 mg/L，s=4 表示CODMn濃度為12～14.08 mg/L.著生硅藻基于TN 的s值對(duì)應(yīng)的耐受范圍為，s=1 表示TN 濃度為0.28～0.71 mg/L，s=2 表示TN 濃度為0.71～1 mg/L，s=3 表示TN 濃度為1～1.5 mg/L，s=4 表示TN 濃度為1.5～2.87 mg/L. 然后，確定長(zhǎng)江下游湖泊著生硅藻的環(huán)境指示值(v)和敏感值(s)，劃分標(biāo)準(zhǔn)本著簡(jiǎn)化計(jì)算的原則[28]，對(duì)所參選的3 個(gè)環(huán)境指標(biāo)分配統(tǒng)一的權(quán)重，即各占1/3，著生硅藻的環(huán)境指示值(v)和敏感值(s)如表1 所示.

表1 著生硅藻的環(huán)境指示值(v)和敏感值(s)Table 1 List of environmental indicators indicator (v) and sensible (s) values of the Periphytic diatoms

參考富營(yíng)養(yǎng)化硅藻指數(shù)[17]的計(jì)算公式建立綜合硅藻指數(shù)(comprehensive diatom index, CDI)，計(jì)算公式如下：

續(xù)表1

續(xù)表1

式中：CDI 表示綜合硅藻指數(shù)，取值范圍為0～100，其值越大，說明水體營(yíng)養(yǎng)等級(jí)或污染程度越高；WMS表示硅藻基于環(huán)境因子的加權(quán)平均值，取值范圍為1～5；ak表示硅藻物種k的相對(duì)豐度；sk表示硅藻物種k對(duì)環(huán)境的敏感值，取值范圍為1～4；vk表示硅藻物種k對(duì)環(huán)境的指示值，取值范圍為1～5.

1.5 綜合硅藻指數(shù)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

參照我國(guó)地表水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[29]，根據(jù)CDI與水體污染狀態(tài)的關(guān)系，將河流水質(zhì)劃分為優(yōu)、良、輕度污染、中度污染和重度污染5 個(gè)級(jí)別，具體的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2 所示.

表2 CDI 的評(píng)價(jià)等級(jí)(河流)Table 2 Evaluation grade of CDI (river)

參照我國(guó)對(duì)湖庫(kù)水體營(yíng)養(yǎng)等級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[30]，將湖泊水體分為貧營(yíng)養(yǎng)、輕度富營(yíng)養(yǎng)、中度富營(yíng)養(yǎng)、重度富營(yíng)養(yǎng)化和超富營(yíng)養(yǎng)6 個(gè)等級(jí)，具體的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表3 所示.

表3 CDI 的評(píng)價(jià)等級(jí)(湖庫(kù))Table 3 Evaluation grade of CDI (lake)

1.6 數(shù)據(jù)分析

使用Spearman 相關(guān)分析研究CDI 與環(huán)境因子的相關(guān)性，在進(jìn)行Spearman 相關(guān)分析時(shí)，對(duì)除pH 以外的所有水體理化數(shù)據(jù)和CDI 進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換〔lg (X+1)〕.利用箱形圖研究CDI 在水質(zhì)梯度上的變化. 箱形圖和Spearman 相關(guān)性分析通過R 4.0.2 完成.

2 結(jié)果與分析

2.1 著生硅藻群落結(jié)構(gòu)

長(zhǎng)江下游湖泊共鑒定著生硅藻75 屬354 種(含變種)，其中，雙殼縫目種類最多，有33 屬184 種，占總種類數(shù)的52%；管殼縫目9 屬61 種，占總種類數(shù)的17%；圓篩藻目15 屬36 種，占總種類數(shù)的10%；無殼縫目9 屬32 種，占總種類數(shù)的9%；單殼縫目8 屬31種，占總種類數(shù)的9%；短殼縫目最少，有1 屬10 種，僅占總種類數(shù)的3%(見圖2).

圖2 河流和湖泊的著生硅藻種類數(shù)Fig.2 The number of periphytic diatoms in rivers and lakes

青弋江水系共鑒定著生硅藻80 屬314 種(含變種)，其中，雙殼縫目種類最多，有40 屬188 種，占總種類數(shù)的60%；管殼縫目11 屬49 種，占總種類數(shù)的16%；單殼縫目8 屬32 種，占總種類數(shù)的10%；無殼縫目13 屬25 種，占總種類數(shù)的8%；圓篩藻目7 屬13種，占總種類數(shù)的4%；短殼縫目最少，有1 屬7 種，僅占總種類數(shù)的2% (見圖2). 總體來看，著生硅藻種類數(shù)在湖泊和河流中相差不大，各類群種類數(shù)基本持平.

2.2 綜合硅藻指數(shù)評(píng)價(jià)等級(jí)

2.2.1 湖泊綜合硅藻指數(shù)評(píng)價(jià)等級(jí)

根據(jù)CDI 值將湖泊水體分為6 組，其中8 個(gè)點(diǎn)位為貧營(yíng)養(yǎng)，CDI 平均值為25.25，標(biāo)準(zhǔn)差為3.32，主要分布在太平湖；17 個(gè)點(diǎn)位為中營(yíng)養(yǎng)，CDI 平均值為42.71，標(biāo)準(zhǔn)差為5.30，主要分布在鄱陽(yáng)湖、泊湖和固城湖等；23 個(gè)點(diǎn)位為輕富營(yíng)養(yǎng)，CDI 平均值為55.3，標(biāo)準(zhǔn)差為2.72，主要分布在南漪湖、黃湖和尚湖等；30 個(gè)點(diǎn)位為中富營(yíng)養(yǎng)，CDI 平均值為64.75，標(biāo)準(zhǔn)差為2.98，主要分布在昆承湖、龍湖、漕湖和邵伯湖等；22 個(gè)點(diǎn)位為重富營(yíng)養(yǎng)，CDI 平均值為73.7，標(biāo)準(zhǔn)差為2.52，主要分布在獨(dú)墅湖、梅梁湖、菜子湖和南星湖等；14 個(gè)點(diǎn)位為超富營(yíng)養(yǎng)，CDI 平均值為87.39，標(biāo)準(zhǔn)差為4.91，主要分布在滆湖、八里湖和嬉子湖等(見表4).

表4 湖泊的CDI 特征值Table 4 CDI characteristic values of lake

2.2.2 河流綜合硅藻指數(shù)評(píng)價(jià)等級(jí)

根據(jù)CDI 值將青弋江的采樣點(diǎn)水體分為5 組，其中3 個(gè)點(diǎn)位為優(yōu)，CDI 平均值為24.83，標(biāo)準(zhǔn)差為4.72，分布在婆溪河及麻川河上游；14 個(gè)點(diǎn)位為良，CDI 平均值為40.58，標(biāo)準(zhǔn)差為5.49，主要分布在清溪河、舒溪河青弋江及麻川河等；8 個(gè)點(diǎn)位為輕度污染，CDI 平均值為56.89，標(biāo)準(zhǔn)差為4.29，主要分布在婆溪河、清溪河、秧溪河等；8 個(gè)點(diǎn)位為中度污染，CDI 平均值為71.74，標(biāo)準(zhǔn)差為4.51，主要分布在徽水河及青弋江；2 個(gè)點(diǎn)位為重度污染，CDI 平均值為84.12，標(biāo)準(zhǔn)差為4.01，分布在徽水河(見表5).

表5 河流的CDI 特征值Table 5 CDI characteristic values of river

2.3 CDI 與環(huán)境變量的關(guān)系

CDI 與青弋江水系各點(diǎn)位環(huán)境因子的Spearman相關(guān)分析結(jié)果如表6 所示，CDI 與TP 濃度(R=0.50,P＜0.01)、TN 濃度(R=0.47,P＜0.01)、TSP 濃度(R=0.35,P＜0.05)和電導(dǎo)率(R=0.32,P＜0.05)均呈顯著正相關(guān).

表6 CDI 與環(huán)境因子的Spearman 相關(guān)分析結(jié)果(河流)Table 6 Spearman correlation analysis of CDI and environmental factors (river)

CDI 與長(zhǎng)江下游湖泊各點(diǎn)位環(huán)境因子的Spearman 相關(guān)分析結(jié)果如表7 所示，CDI 與TP 濃度(R=0.53,P＜0.001)、CODMn濃度(R=0.59,P＜0.001)、TN濃度(R=0.19,P＜0.05)、TSP 濃度(R=0.56,P＜0.001)、電導(dǎo)率(R=0.53,P＜0.001)和pH(R=0.29,P＜0.01)均呈顯著正相關(guān).

表7 CDI 與環(huán)境因子的Spearman 相關(guān)分析結(jié)果(湖泊)Table 7 Spearman correlation analysis of CDI and environmental factors (lake)

2.4 CDI 的應(yīng)用

計(jì)算其他樣本的CDI，并作其與環(huán)境因子的Spearman 相關(guān)分析(見表8)，結(jié)果顯示，CDI 與TP 濃度(R=0.42，P＜0.001)、CODMn濃度(R=0.33，P＜0.001)和TN 濃度(R=0.30，P＜0.01)均呈極顯著正相關(guān). CDI隨水質(zhì)梯度變化的箱形圖見圖3. 由圖3 可見，CDI值呈現(xiàn)從優(yōu)到重度污染逐漸增加的趨勢(shì).

圖3 CDI 在水質(zhì)梯度上的分布(河流)Fig.3 Distribution of CDI index along water quality gradient (river)

表8 CDI 與環(huán)境因子的Spearman 相關(guān)分析(河流)Table 8 Spearman correlation analysis of CDI and environmental factors (river)

計(jì)算其他樣本的CDI，并作其與環(huán)境因子的Spearman 相關(guān)分析(見表9)，結(jié)果顯示，CDI 與TP 濃度(R=0.22,P＜0.01)和CODMn濃度(R=0.34,P＜0.001)均呈極顯著正相關(guān)，與pH(R=-0.24,P＜0.01)呈極顯著負(fù)相關(guān). CDI 隨水質(zhì)梯度變化的箱形圖見圖4. 由圖4可見，CDI 呈現(xiàn)從中營(yíng)養(yǎng)到超富營(yíng)養(yǎng)逐漸增加的趨勢(shì).

表9 CDI 與環(huán)境因子的Spearman 相關(guān)分析(湖泊)Table 9 Spearman correlation analysis of CDI and environmental factors (lake)

圖4 CDI 在水質(zhì)梯度上的分布(湖泊)Fig.4 Distribution of CDI index along water quality gradient (lake)

3 討論

3.1 CDI 在湖泊和河流水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)中的適用性

CDI 以長(zhǎng)江下游主要湖泊為研究區(qū)域建立，通過研究青弋江水系對(duì)其進(jìn)行完善，擴(kuò)增了硅藻指數(shù)物種數(shù)量. 使用CDI 評(píng)價(jià)研究區(qū)域水體環(huán)境質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)CDI 呈現(xiàn)隨水質(zhì)梯度的增加而變大的趨勢(shì)，說明CDI 可以較好地反映水質(zhì)的變化趨勢(shì)[31-32]. 該研究將CDI 與5 個(gè)常用硅藻指數(shù)進(jìn)行了比較，與硅藻湖泊營(yíng)養(yǎng)指數(shù)(TDIL)[18]相比，有48 種硅藻未出現(xiàn)在TDIL硅藻數(shù)據(jù)庫(kù)中；與南美大草原硅藻指數(shù)(PDI)相比[33]，有65 種硅藻未出現(xiàn)在PDI 硅藻數(shù)據(jù)庫(kù)中；與硅藻營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)(TDI)相比[17]，有60 種硅藻未出現(xiàn)在TDI硅藻數(shù)據(jù)庫(kù)中；與特定污染敏感指數(shù)(SPI)相比[34]，有58 種硅藻未出現(xiàn)在SPI 硅藻數(shù)據(jù)庫(kù)中；與生物硅藻指數(shù)(BDI)相比[35]，有19 種硅藻未出現(xiàn)在BDI 硅藻數(shù)據(jù)庫(kù)中. 此外，因受研究區(qū)域水體形態(tài)及地理環(huán)境等因素的影響，不同區(qū)域的硅藻群落結(jié)構(gòu)特征及對(duì)環(huán)境的響應(yīng)差異較大，對(duì)硅藻指示值的賦值要依據(jù)研究區(qū)域?qū)嶋H情況進(jìn)行合理的賦值[18]，CDI 與上述幾種常用硅藻指數(shù)涉及的硅藻物種對(duì)環(huán)境的指示值和敏感值的賦值存在差異，這正是保證所建立的硅藻指數(shù)適用且可靠的關(guān)鍵，該研究建立的CDI 是在研究區(qū)域硅藻對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)基礎(chǔ)上建立的，因此能更準(zhǔn)確地反映該區(qū)域水體的水質(zhì)變化情況. CDI 的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》制定，對(duì)湖泊和河流分別制定相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，在湖泊水體中，根據(jù)水體營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分為6 個(gè)等級(jí)，在河流水體中，根據(jù)水體污染水平分為5 個(gè)等級(jí). 后期隨著研究區(qū)域的擴(kuò)大，湖泊和河流研究數(shù)據(jù)的增多，將使CDI 更加完善，評(píng)價(jià)結(jié)果更準(zhǔn)確.

3.2 關(guān)于硅藻指示種環(huán)境指示值和敏感值的問題

該研究用于建立CDI 的環(huán)境指示值和敏感值基于硅藻對(duì)TP、TN 和CODMn三者的關(guān)系，相較于基于單個(gè)環(huán)境因子建立的硅藻指數(shù)，CDI 可以更準(zhǔn)確地反映水體的質(zhì)量. 雖然該研究建立的CDI 用于評(píng)價(jià)長(zhǎng)江下游湖泊和青弋江水體狀態(tài)時(shí)，得到了較好的結(jié)果[31-32]. 但是我國(guó)幅員遼闊，水體類型多，硅藻物種多樣性高，不同區(qū)域的硅藻組成存在差異，對(duì)環(huán)境的指示作用也不盡相同，且CDI 所涉及的硅藻種類相對(duì)較少，未完全覆蓋其他區(qū)域水體的硅藻指示種. 因此，隨著研究區(qū)域的擴(kuò)大，新的硅藻指示物種不斷加入，對(duì)現(xiàn)有硅藻指示種的環(huán)境指示值進(jìn)行修訂，使CDI更加完善，適用范圍更大，準(zhǔn)確度更高，適應(yīng)性更強(qiáng).

3.3 硅藻指數(shù)在我國(guó)推廣應(yīng)用存在的問題

因硅藻自身的特點(diǎn)，導(dǎo)致我國(guó)在使用硅藻指數(shù)監(jiān)測(cè)水環(huán)境質(zhì)量時(shí)存在許多問題：①硅藻指數(shù)具有最佳的適用區(qū)域. 一些硅藻物種在不同地區(qū)，其對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)存在差異，難以在不同地區(qū)對(duì)某一種硅藻指數(shù)進(jìn)行推廣應(yīng)用[33]. 不同地區(qū)都有其地方特有的硅藻物種，在我國(guó)，已有100 余種硅藻新物種被報(bào)道，但是缺乏這些硅藻物種對(duì)環(huán)境指示的研究，尚不能直接應(yīng)用到硅藻指數(shù)的構(gòu)建中. 我國(guó)學(xué)者也認(rèn)為在使用硅藻指數(shù)評(píng)價(jià)我國(guó)水體時(shí)，硅藻指數(shù)也有其所適應(yīng)的區(qū)域[21-23,36]. ②各地區(qū)水體都有其各自的特征，水質(zhì)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同. 不結(jié)合研究區(qū)域水體的實(shí)際情況，直接套用國(guó)外已有的硅藻指數(shù)來評(píng)價(jià)我國(guó)水體的質(zhì)量，其準(zhǔn)確度和適用性有待考證[37-40]. 建立局部區(qū)域的硅藻環(huán)境指示數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而建立相應(yīng)的硅藻指數(shù)，或許可以更好地評(píng)價(jià)該地區(qū)的水體環(huán)境質(zhì)量. 該研究以長(zhǎng)江下游地區(qū)主要湖泊和青弋江水系為例，建立了一個(gè)包含114 種著生硅藻指示物種的數(shù)據(jù)庫(kù)，并在此基礎(chǔ)上建立了CDI，通過研究，證明該指數(shù)可以較好地反映研究區(qū)域的水體質(zhì)量. 但是我國(guó)水體類型復(fù)雜，南北方差異大，硅藻群落結(jié)構(gòu)存在差異，CDI 能否在其他地區(qū)水體環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中推廣應(yīng)用，還需要進(jìn)一步深入的研究.

4 結(jié)論

a) 確定了114 種著生硅藻對(duì)水體TP、TN 和CODMn濃度變化的環(huán)境指示值，建立了綜合硅藻指數(shù)(CDI)，用于評(píng)價(jià)長(zhǎng)江下游湖泊水體營(yíng)養(yǎng)化程度及青弋江水系水生態(tài)狀態(tài).

b) Spearman 相關(guān)分析的結(jié)果顯示，無論在河流水體還是在湖泊水體中，CDI 與TP 濃度、CODMn濃度、TSP 濃度和TN 濃度均呈顯著相關(guān).

c) CDI 在河流和湖泊中均呈現(xiàn)隨水質(zhì)梯度增加而變大的趨勢(shì)，可以很好地反映水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的變化.