撫河干流浮游藻類群落調查及水質評價

摘要：對撫河干流8個監測斷面的水質情況及浮游藻類群落結構特征進行了調查分析。結果表明，化學需氧量（COD）、總氮（TN）的水平較高，常規污染指標呈現上游較小、下游增大的特點，污染最重的是高坪點。撫河干流浮游藻類共計39屬73種，種類較多的為綠藻門、藍藻門和硅藻門，分別鑒定出30種、13種和19種。優勢種主要有柵藻、針桿藻、顫藻等，均為寡污帶和β-中污指示種。Margalef指數與Shannon-Wiener指數計算結果表明撫河中下游水質總體處于中度污染狀態，與藻類優勢種指示結論相符。

關鍵詞：撫河干流；浮游藻類；生物多樣性；水質評價

中圖分類號：X824 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）02-0306-03

撫河屬長江流域鄱陽湖水系，位于江西以東，發源于武夷山脈西麓廣昌縣，經南昌入鄱陽湖。撫河干流河段以撫州為界，撫州以上為上游，一般稱盱江，撫州以下為下游，全長349 km，流域面積1.68萬km2[1，2]。撫河是鄱陽湖流域的重要支流，流經整個撫州，是撫州重要的水資源，其水質好壞將直接影響到撫州、江西乃至整個長江下游地區的可持續發展。

浮游藻類個體微小、種類繁多，是生態系統的基礎和初級生產力的代表，對水生態系統的生態平衡起著重要作用，其數量和種類與水體富營養程度有密切聯系，因此一般將浮游藻類作為水質評價的重要對象[3]。但有關撫河浮游藻類群落結構、優勢種類等相關報道并不多。為此，研究于2010年12月（冬季）和2011年7月（夏季）對撫河干流浮游藻類進行調查，旨在探明不同季節撫河干流浮游藻類組成與優勢種類的同時，對水環境因子進行監測，對整個河段水質進行綜合評價，以便采取相應措施保護這一生命水源。

1 材料與方法

1.1 水樣采集

2010年12月和2011年7月在撫河干流從上游至下游共設定了8個采樣點，依次為李渡、廖家灣、高坪、石門、南城、洪門、南豐、廣昌，具體位置見圖1及表1。在各個站點的橫斷面上，分別使用采水器采集河流中心及距離河兩岸約5 m的3個表層水樣，混合后取出1 L置于采樣瓶中用于水質分析。

1.2 藻類采集

定性：采用25號（網孔直徑0.064 mm）浮游生物網在水下0.5 m深處按“∞”途徑巡回緩慢拖曳3～5 min。將采集的樣品加入5%福爾馬林固定，貼上標簽，并做好各項記錄。每次鑒定時取1滴水樣，每個樣品3次，采用全水量觀察法，藻類鑒定到種。

定量：在布設斷面左中右進行采集，取混合水樣1 000 mL，置于采樣瓶中，加入15 mL魯哥氏液固定，靜置48 h后吸去上清液留30 mL備用。顯微鏡計數時，充分搖勻，吸取0.1 mL滴入計數框內，用視野法計數，計算1L水中浮游藻類的數量。

1.3 理化指標

現場記錄物理指標，包括水溫（溫度計）、電導率（EC400便攜式電導儀）、透明度（薩氏盤）、水深（SM-5A型測深儀）、流速（Stalker SVR流速儀）。pH、DO由YSI6600型多參數水質監測儀現場測定，葉綠素a采用丙酮萃取法測定，其他化學指標包括TN、TP、COD等按照有關文獻中的規范方法測定[4]。

1.4 數據分析

圖形信息采集用MapInfo Professional 7.0軟件處理，化學數據及生物數據采用SPSS 11.5（美國）及Excel 2003等軟件進行統計分析處理，P<0.05時表示差異顯著，P<0.01時表示差異極顯著，以Origin 7.5軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 浮游藻類的種類及組成

通過兩次對撫河8個采樣點水樣用顯微鏡觀察，撫河流域共觀察到浮游藻類7門39屬73種。其中，綠藻門有16屬30種，占41.1%；硅藻門有8屬19種，占26.0%；藍藻門有9屬13種，占17.8%；金藻門有2屬3種，占4.1%；黃藻門有2屬5種，占6.8%；甲藻門有1屬2種，占2.8%；隱藻門有1屬1種，占1.4%。

以上數據顯示，在撫河干流的浮游藻類中綠藻、硅藻、藍藻為優勢種群。進一步分析發現，綠藻門的團藻、柵藻、盤星藻、鼓藻，藍藻門的銅綠微囊藻、顫藻、藍纖維藻，硅藻門的針桿藻、小環藻、雙棱藻、直鏈藻等為優勢種（屬）。綠藻在夏季生長和繁殖最旺，在種類和數量上都占較大比例；冬季則是硅藻數量占優勢，由于硅藻大多喜好生活于水溫較低的環境中，屬冷水性藻類；無論冬季還是夏季，隱藻、甲藻和裸藻等所占比例均較低。浮游藻類種類組成隨季節變化情況見表2。

2.2 理化指標分析

撫河干流各采樣點的理化指標見表3。從表3可以看出，各監測點水溫變化較小，夏季溫度較高，冬季溫度較低，最低水溫為3.2 ℃（李渡），最高水溫為30.5 ℃（廖家灣）。電導率較低，季節變化不大，夏季較冬季高，年均值最低為49.8 μS/cm（洪門），最高為84.8 μS/cm（南城）。撫河干流pH除高坪外的其余監測點無明顯時空變化，高坪監測點因上游有硫酸生產廠，pH 3.1，呈酸性。撫河干流的COD平均值為12.0 mg/L，其中南城COD最高，為25.52 mg/L；石門和南豐最低，僅為1.04 mg/L。從平均值來看撫河水質良好，但部分監測斷面的COD濃度為地表水Ⅲ類或Ⅳ類，究其原因是COD濃度較高的監測斷面位于城鎮附近，人口密集，企業工業廢水和城鎮生活污水對河道水質產生影響。撫河干流各監測段面TN平均為2.21 mg/L。從各采樣點來看，高坪TN含量最高，其余各點的TN濃度差別不大。葉綠素是一類與光合作用有關的重要色素，也是表征藻類現存量的重要指標之一。在此次研究中，葉綠素a與TN、TP含量水平無顯著關系。葉綠素a最大值出現在南豐，其次是廣昌，最小值出現在南城，分析原因為TN濃度含量較高，而TP含量較低，磷成為藻類生長的限制因子[5，6]。TN已經不是藻類生長的限制因素[7，8]，在不同污染物質、水溫、光照等環境因子共同作用成為葉綠素含量的限制因子。

2.3 浮游藻類生物多樣性與水質分析

對冬、夏兩季調查的浮游藻類細胞密度數據進行處理，結果（圖2）表明，撫河干流浮游藻類細胞密度變動范圍為7.7萬～122.3萬個/L，浮游藻類細胞密度平均為66.6萬個/L；浮游藻類主要是由綠藻、硅藻、藍藻組成，年平均細胞密度分別占總量的43.2%、23.7%、19.5%。撫河干流藻類以綠藻占絕對優勢，全年細胞密度平均值為28.78萬個/L。

生物多樣性是群落的主要特征之一，群落內物種愈豐富則生物多樣性越大，一般而言，水體發生富營養化會使不適應高營養的藻類滅亡，從而導致生物多樣性的降低。同時，生物多樣性指數也是常用的水質評價指標，浮游藻類生物多樣性指數的高低反映出水質的優劣。分別計算撫河干流各監測斷面的Margalef指數（D）與Shannon-Wiener指數（H）[9]。

一般來說，水體所受污染越嚴重，生物種類相對就越少，而個別耐污種類則生物量增加。Margalef指數D越大，水質越清潔，D大于3為清潔水質，D為2～3時為輕度污染水質，D為1～2時為中度污染水質，D為0～1時為重度污染水質。Shannon-Wiener指數H越低，說明水質污染程度越高，Shannon-Wiener指數在0～1時為重度污染，在1～3時為中度污染，其中在1～2時為α-中污，在2～3時為β-中污，大于3為清潔水體[10]。

經計算，撫河干流各監測點Margalef指數為2.00～4.52，平均值為3.51。由此可以看出，撫河干流水體屬于輕度污染至清潔水質，且不同采樣點間污染程度存在明顯差異。采用Shannon-Wiener指數分級評價標準對撫河干流水質進行評價，H平均值為2.10，說明撫河干流水體屬于中度污染狀態，水質從上游向下游有污染逐漸加重的趨勢，中游的南城至高坪是污染相對較重的河段。從藻類的優勢種也能印證以上結論，綠藻門的柵藻、鼓藻，藍藻門的顫藻，硅藻門的針桿藻、小環藻、直鏈藻等是典型的β-中污至寡污帶的優勢種（屬）[9]。從圖2也可以看出，各監測斷面浮游藻類的變化趨勢沒有明顯規律，從上游的廣昌起，藻類細胞密度總體呈下降趨勢，直到高坪降到最低，下游逐步恢復；洪門鎮監測斷面比周圍斷面有所上升，主要是因為洪門水庫的作用，其水流流速減緩，適宜藻類生長；高坪藻類細胞密度最低，是由于高坪監測斷面上游有硫酸生產廠，水質pH僅有3.1，酸性較強，僅有小球藻、小環藻等少量藻類能在這樣的酸性環境下生存[11]。酸性水質環境下藻類數量少，生物量低，平均細胞密度只有同一地區正常水體的25%左右[12]。

3 結論

1）撫河干流水體總體來說污染呈現上游輕、下游重的特點，污染較重的是南城和高坪，上游的廣昌和南豐水質相對較好，城市生活與生產對水質影響顯著。

2）撫河干流浮游藻類種類分布上以綠藻為主，其次是硅藻和藍藻；時間分布上浮游藻類豐度夏季大于冬季，空間分布上呈現中游藻類細胞密度較低，上、下游藻類細胞密度高的特點；Margalef指數與Shannon-Wiener指數計算結果表明撫河干流水質總體處于清潔水質至輕度污染狀態，藻類的優勢種指示結果符合上述污染特征。高坪監測斷面由于上游受硫酸生產廠酸性廢水影響，藻類種類少，細胞密度低，從該斷面觀察到的藻類優勢種也恰能反映上述酸性特征。

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