某河水生態(tài)健康評(píng)價(jià)中浮游植物生物指標(biāo)的應(yīng)用研究

張哲霰

(哈爾濱市水務(wù)科學(xué)研究院，哈爾濱 150001)

1 概 述

長期以來，水生態(tài)健康評(píng)價(jià)是以水質(zhì)監(jiān)測(cè)作為重點(diǎn)，主要側(cè)重的是對(duì)水體污染情況的相關(guān)評(píng)估，從水資源的安全與合理利用角度出發(fā)，忽略了水域內(nèi)對(duì)生物本身極其重要的生境狀況，不能全面表征損害河流生態(tài)健康的因素和生態(tài)環(huán)境狀況，因此運(yùn)用生物指標(biāo)評(píng)價(jià)水體環(huán)境和生態(tài)狀況是十分必要的。該方法主要依據(jù)的是水生生物個(gè)體、種群和群落因生態(tài)環(huán)境的變化而產(chǎn)生的生物量、生理特性、健康狀況等的變化，從生物學(xué)角度監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)水環(huán)境和生態(tài)狀況[1]。浮游植物是水生生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者，是物質(zhì)和能量循環(huán)的基礎(chǔ)，它的群落結(jié)構(gòu)和數(shù)量關(guān)系到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡，且有易采集、成本低、對(duì)污染物反應(yīng)靈敏、易鑒定等優(yōu)點(diǎn)。浮游植物作為生物指標(biāo)被廣泛應(yīng)用于河流生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)中[2-6]。

2 河流概況

某河屬東亞副熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，流域地表高差較大，流域內(nèi)僅有西部、北部邊緣處的地面高程變化較大，地勢(shì)較高外，其他地區(qū)地面高程變化較小，地面較為平緩。污染物主要來源于點(diǎn)源和面源，點(diǎn)源主要包括工業(yè)廢水和生活污水。面源主要來自于農(nóng)業(yè)、畜禽養(yǎng)殖及農(nóng)業(yè)地區(qū)的生活污染、城區(qū)垃圾等。水體污染主要表現(xiàn)為含氮、含磷物質(zhì)和耗氧有機(jī)物的污染，主要污染指標(biāo)是高錳酸鹽指數(shù)、BOD5、NH4-N和TP等。

3 浮游植物群落特征和種類組成

分別于4、7、10月份采集并鑒定到藻類64屬129種，分屬7門(表1)。其中，硅藻門(Bacillariophyta)23屬62種，綠藻門(Chlorophyta)21屬33種，藍(lán)藻門(Cyanophyta)9屬16種，裸藻門(Euglenophyta)4屬8種，甲藻門(Pyrrophyta)4屬4種，隱藻門(Cryptophyta)2屬3種，金藻門(Chrysophyta) 1屬3種。各門浮游植物種類數(shù)所占比例見圖1。

表1 浮游植物屬種組成

圖1 各門浮游植物種類百分比

從表2可以看出，浮游植物都是以硅藻為主，3次采集均占40%以上，其次是綠藻和藍(lán)藻。其中，7月份種類數(shù)最多，為97種，常見種為螺旋顆粒直鏈藻(Melosira granulata var. angustissima f. spiralis)、肘狀脆桿藻(Fragilaria ulna)、尖針桿藻(Synedra acus)、尖尾藍(lán)隱藻(Chroomonas acuta)和卵形隱藻(Cryptomonas ovata)；其次是4月份，為81種，常見種為尖針桿藻(Synedra acus)、變異直鏈藻(Melosira varians)、美麗星桿藻(Asterionella formosa)、肘狀脆桿藻(Fragilaria ulna)、隱頭舟形藻(Navicula cryptocephala)和尖尾藍(lán)隱藻(Chroomonas acuta)； 10月份最少，為74種，常見種為顆粒直鏈藻最窄變種(Melosira granulata var. angustissima)、模糊直鏈藻(Melosira ambigua)、變異直鏈藻(Melosira varians)、谷皮菱形藻(Nitzschia palea)、尖尾藍(lán)隱藻(Chroomonas acuta)和綠色顫藻(Oscillatoria chloina)。

表2 浮游植物種類組成時(shí)間變化一覽表

4 浮游植物Shannon Wiener多樣性指數(shù)

浮游植物多樣性采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)進(jìn)行計(jì)算(表3)。公式如下：

式中：Pi=Ni/N，Ni表示第i種浮游植物個(gè)體數(shù)，N表示浮游植物總個(gè)體數(shù)；S為采集樣品中的浮游植物總種類數(shù)。

表3 浮游植物多樣性指數(shù)值

5 評(píng)價(jià)結(jié)果

浮游植物作為水生生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)者，是生物群落結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其種類的組成、數(shù)量的變動(dòng)與水環(huán)境質(zhì)量、生態(tài)系統(tǒng)變化情況有關(guān)，群落結(jié)構(gòu)分布情況可以反映水體營養(yǎng)狀況。通過Shannon-Wiener多樣性指數(shù)來表示生物群落結(jié)構(gòu)、水環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)較好時(shí)，浮游植物的種類數(shù)較多且種間比例較均勻，Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H值較大；水體所受的有機(jī)污染越嚴(yán)重，水體中生物種類相對(duì)減少，而個(gè)別耐污種類數(shù)量增多，多樣性指數(shù)H值則較小。Shannon-Wiener指數(shù)值為0～1時(shí)，水體為重污染；指數(shù)值1～3為中污；指數(shù)值大于3為輕污或無污。本研究浮游植物的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)變動(dòng)范圍為0.7379～2.4978，平均值1.9893，評(píng)價(jià)結(jié)果為某河水生態(tài)健康普遍處于中污染。