高校校園景觀水體浮游植物調查與水質評價

魏燕芳，王 瓊，池麗云

(1.華僑大學化工學院環境科學與工程系，福建廈門361021;2.華僑大學環境與資源技術研究所，福建廈門361021)

浮游植物 (plankton)主要是藻類，它們以單細胞、群體或絲狀體的形式出現。它們是水域生態系統的重要組成成分，是水生態系統的初級生產者［1］，也是整個水生態系統物質循環和能量流動的基礎，對水體營養狀態變化能迅速做出響應，所以其組成和多樣性的變化將直接影響到生態系統的結構與功能。由于浮游植物群落結構與其生長水域水質狀況密切相關，在不同營養狀態的水體中分布著不同群落結構的浮游植物，所以浮游植物的群落結構能夠綜合、真實地反應出水體的生態條件和營養狀況［2～4］。為此，本論文對水體的浮游藻類和理化指標進行調查與分析，掌握水體水質的基本情況，為高校景觀水環境建設提供參考和依據。

1 采樣與測定方法

1.1 采樣點的布設

采樣水體位于福建省廈門市集美區華僑大學的教學樓前，集美大道北側。地理坐標為24°36'07″～24°36'26″N，118°04'30″～118°04'59″E。根據采樣點應具有代表性的要求，共設置7個采樣點位，具體位置見圖1。

1.2 浮游植物采樣與分析

浮游植物樣品用3L有機玻璃瓶采水器于表層(水面下0.5m)處采集后，取1L于塑料瓶中，用1.5%的魯哥氏碘液固定，沉淀48h，濃縮為30ml保存。顯微鏡檢計數時充分搖勻，吸取0.05ml滴入計數框內計數、分析、鑒定［5～8］。

1.3 環境因子測定

在采集浮游植物樣品的同時，同步采集水化學樣品。溫度 (T)和水體透明度均為現場測定，分別采用自帶的溫度計和賽奇氏盤測定。酸堿度(pH)、溶解氧 (DO)用多功能水質分析儀YSI－6600測定，葉綠素a(Chlorophyll－a)、總氮、總磷、化學需氧量 (COD)等參照《水和廢水監測分析方法》(國家環境保護總局，2002)測定［9～11］。

1.4 藻類多樣性指數、均勻度和優勢度的計算

對固定的浮游植物進行分類鑒定后，把每個采樣點采集到的浮游植物按不同種類準確統計個體數，并計算出每一種類的密度。運用生態學中常用的香農－威納多樣性指數 (Shannon－Wiener H')、均勻度 (J')和優勢度 (Y)描述群落內種類多樣性，公式分別為［12～15］:

式中，Pi=樣品中第i種的個體比例，如樣品總個體數為N(total individuals)，第i種個體數為Ni，則 Pi=Ni/N。

式中，S為樣本浮游植物種類數，H'為Shannon－Wiener多樣性指數。

Margalef多樣性指數 (d):

式中，N為樣本浮游植物的總個數，S為樣本中浮游植物種類數。

式中，Ni為第i種的個體數，N為樣品中所有種類的總個體數，fi為第 i種的出現頻率，Y＞0.02為優勢種。

2 結果與分析

2.1 水體的環境因子

表1 水質指標測定結果

根據監測結果，參照我國《地表水環境質量標準》［16］，評價該水體為劣V類。其中總氮、總磷超標最多，尤其是總磷，最大超標率達到95倍。體現水體藻類生物量的Chl－a濃度也大大超過標準。說明該水體污染主要是因為氮磷污染引起的富營養化型。

2.2 水體的浮游植物群落結構

2.2.1 浮游植物的種類組成及群落的結構特征

2012年秋季，對水體采樣分析，共鑒定出浮游植物26屬:其中綠藻門6屬，占總數46.48%;硅藻門6屬，占總數19.85%;藍藻門7屬，占總數21.06%;甲藻門3屬，占3.73%;裸藻門2屬，占1.57%;隱藻門和金藻門各1屬，分別占4.36%、2.95%。

表2 水體浮游植物種類組成

從各采樣點浮游植物組成來看，藍藻、硅藻和綠藻的種類最多，其次是隱藻、金藻、甲藻、裸藻等，其中有的藻類只在部分點檢測到。1#采樣點的浮游植物種類相對最多，為22種;6#相對最少，為4種。其余各站點分別為:2#15種，3#18種，4#15種，7#15種，見表3。

表3 水體浮游植物分布

2.2.2 浮游植物的密度和頻度

從調查結果 (表4)看，浮游植物平均個體數達1075.78×104個/L，其中6#點的平均個體數最少。

頻度指含某一藻類類群的采樣點占總采樣點的百分比。從調查結果 (表5)看，藍藻門、綠藻門、裸藻門的頻度最大，均為100%。隱藻、金藻、甲藻門的頻度最低，均為57.143%。

表4 水體各站點浮游植物密度 (104個/L)

表5 水體浮游植物類群分布的頻度 (%)

2.2.3 優勢度

如表6所示，水體浮游植物優勢屬以藍藻門、硅藻門、綠藻門為主，均為3屬，隱藻門1屬。優勢屬包括:色球藻屬 (Chroococcus)、微囊藻屬 (Microcystis)、平裂藻屬 (Merismopedia)、藍隱藻屬 (Chroomonas)、小環藻屬 (Cyclotella)、針桿藻屬 (Synedra)、窗紋藻屬 (Epithemia)、扁藻屬 (Platytymonas)、柵藻屬 (Scenedesmus)、鼓藻屬 (Cosmarium)。色球藻屬 (Chroococcus)、微囊藻屬 (Microcystis)出現的頻率最高，均為1。優勢度最高的是色球藻屬，為0.2365;其次是微囊藻屬，為0.1302。

表6 水體浮游植物優勢度

2.3 生物多樣性指數及水質生物學評價

2.3.1 生物多樣性指數

水體各站點浮游植物多樣性指數 (H'、d)、均勻度指數 (J')計算結果如表7所示。Shannon－Wiener多樣性指數 (H')為1.46～2.34，其中:1#站點的多樣性指數值在2以下，其余各站點指數值均 ＞2;Margalef多樣性指數 (d)為1.34～2.18，其中:5#站點的多樣性指數＞2，其余各站點指數均＜2;Pielous均勻度 (J')指數為0.70～0.89。

表7 水體浮游植物多樣性指數和均勻度指數

2.3.2 水質生物學評價

使用Shannon－Wiener多樣性指數值 (H')評價結果顯示，水體全部為中污染 (其中1＞H'＞0為重污染，1＞H'＞3為中污染，H'＞3為輕污染或無污染)。經計算后采用Pielous均勻度指數 (J')評價，結果顯示:水體整體上為輕污染或無污染水質 (其中0.3＞J'＞0為重污染，0.5＞J'＞0.3為中污染，0.8＞J'＞0.5為輕污染或無污染)。經計算后采用Margalef多樣性指數值 (d)評價，結果顯示:水體整體上都為重污染 (其中3＞d＞0為重污染，4＞d＞3為中污染，d＞4為輕污染或無污染)［15］。

3 討論

對華僑大學廈門校區景觀水體的理化指標進行測定，根據《地表水環境質量標準》評價，該水體為劣V類水體，其中超標倍數最高的為總磷，其次為總氮。葉綠素a的含量也遠遠超過了水體發生富營養化 (＞10μg/L)的標準。浮游植物群落調查表明，該景觀水包括藍藻門、綠藻門、甲藻門、隱藻門、金藻門、硅藻門、裸藻門共7門26屬;以藍藻門、硅藻門和綠藻門為主，分別占46.48%、19.85%、21.06%;說明水體屬于藍－綠－硅藻型富營養化水體。浮游植物的豐度范圍為(59.2～130.2)×105個/L;水體的優勢屬為色球藻屬 (Chroococcus)、微囊藻屬 (Microcystis)、平裂藻屬 (Merismopedia)、藍隱藻屬 (Chroomonas)、小環藻屬 (Cyclotella)、針桿藻屬(Synedra)、窗紋藻屬 (Epithemia)、扁藻屬(Platytymonas)、柵藻屬 (Scenedesmus)、鼓藻屬(Cosmarium)。生物學指數計算結果，水體各站點Shannon－Wiener多樣性指數 (H')在1.46～2.34變化;Margalef多樣性指數 (d)在1.34～2.18變化;Pielous均勻度 (J')在0.70～0.89變化。根據相關的生物學評價標準，評價顯示水體的營養化程度較高，所以對校園景觀水的治理和保護已刻不容緩。

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