辽河辽中段浮游藻类研究及水质评价

来源:用户上传      作者:王艳 陈柏旭 孙亚飞 吕丽斌 杜烜锋 董锡瑞

　　摘要  为了解辽河水体中藻类群落特征和水质状况，于2019年6月调查分析了位于辽中县的老达房林业队的辽河水体中的浮游藻类种类构成、优势度和生物多样性指数，并测定了水体的理化指标。共记录到浮游藻类37种，其中绿藻门18种，硅藻门9种，蓝藻门4种，隐藻门、裸藻门各2种，甲藻门和金藻门各1种。各藻类丰度为1×104～216×104个/L，其中丰度较高的藻类包括蓝藻门的伪鱼腥藻、硅藻门的小环藻和针杆藻，它们的优势度也较高。通过藻类的生物多样性指数判断该段水体呈轻-中污染状态，而按理化指标判断该段水体的水质为V类，导致水质差的主要因素是COD指标偏高。
　　关键词  辽河;浮游藻类;丰度;生物多样性;水质评价
　　中图分类号  X  824文献标识码  A
　　文章编号  0517-6611（2020）04-0057-02
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.04.017
　　开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
　　Study on Phytoplankton in Liaozhong Section of Liao River and Water Evaluation
　　WANG Yan，CHEN Bo-xu，SUN Ya-fei et al  （School of Life Sciences，Shenyang Normal University，Shenyang，Liaoning 110034）
　　Abstract  To reveal the phytoplankton community and water quality，the biological diversity of algea，dominant species，physical and chemical indicators were assessed in June，2019 at forestry team of Lao Dafang located in Liaozhong County along Liao River.The result showed that total 37 species belonging 7 divisions were identified to be mainly composed of the Cyanophyta （18 species），Bacillariophyta （9 species），and Chlorophyta （4 species）.The abundances of algea were between 1×104～216×104 ind./L.The most dominant species were Pseudoanabaena sp.，Cyclotella sp.and Synedra sp..The water quality belonged to light to middle polluted level according to the biological diversity indexes.The water quality was at the V level judged by physical and chemical indicators because COD level was high.
　　Key words  Liao River;Phytoplankton;Abundance;Biological diversity;Water evaluation
　　遼河是我国七大河流之一，全长1 345 km，流域面积21.9万km2。辽河发源于河北省平泉县七老图山脉的光头山，流经河北、内蒙古、吉林、辽宁，最终注入渤海[1-2]。辽河流域是我国水资源非常贫乏的地区，加之人为因素，辽河已成为我国江河中污染最重的河流之一，甚至一度出现过辽河中无法存活生物，河水不能用于灌溉、更无法作为饮用水的局面[3]。当前我国非常重视生态建设，河流的生态恢复更是重中之重。辽河的治理也受到了极大的重视，相关部门开展了生态整治工程，依法限制排污，目前已经取得一定成效。
　　藻类是水体中的初级生产者，参与水环境中的物理、化学、生物过程，对环境反应敏感，其种类组成以及数量、生物多样性等能很好地反映水环境质量好坏及其变化，是评价水域环境的重要指标[4]，常被作为水体环境及生态系统健康的有效生物监测指标。
　　笔者拟研究位于辽中县的老达房林业队的辽河（41°39′N，122°41′E）水体中的浮游藻类组成和水体理化指标，以期为下一步的研究工作打下基础。
　　1  材料与方法
　　1.1  水样采集与处理
　　用采水器在相距一定距离的点采集水下10 cm深水样，混匀后取1 L，加入鲁哥氏液15 mL，将水样带回实验室后，沉淀24～48 h，浓缩至50 mL，贮存于棕色瓶中[5]。
　　1.2  藻类鉴定与数量统计
　　将浓缩水样摇匀，用移液枪吸取0.1 mL水样于浮游藻类计数框中，盖上盖玻片后在10×40倍显微镜下鉴定[6-8]并计数。浮游藻类计数需观察至少2片计数框，每片计数框观察50个视野，取其平均值为最终结果。若2片计数结果相差15%以上，则进行第3片计数，取其中个数相近2片的平均值[9]。
　　藻类计数后根据下面公式计算出1 L水中每种浮游藻类的丰度：
　　N=CsFs·Fn×VU×Pn 　　式中，Cs为计数框面积（mm2）;Fs为每个视野的面积（mm2）;Fn为计数过的视野数;V为1 L水样经沉淀浓缩后的体积（ mL）;U为计数框的体积（mL）;Pn为计数出的浮游植物个数（ind/L）。
　　1.3  水体理化因子测定
　　根据《中华人民共和国 地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中规定的基本项目，该研究测定的水质指标为化学需氧量（COD）、总磷（TP）、氨氮（NH3-N）。
　　1.4  藻类优势度及多样性指数
　　1.4.1  Simpson优势度指数（Y）。Simpson优势度指数用于测定、筛选群落中比较占优势的物种。用以下公式计算：
　　Y=niN×fi
　　式中，ni表示样品中第i种物种的个体数;N表示样品中所有种类的总个体数，为第i种出现的频率，当Y≥0.02时为优势种[10]。
　　1.4.2  Shannon-Wiener 多样性指数（H′）。若Shannon-Wiener指数的数值大，则表示群落结构复杂，反馈调节功能较强，群落较稳定;数值小则相反。其计算公式：
　　H′=-sn-1（NiNlnNiN）
　　式中，Ni表示第i种的藻类个体数;N表示藻类个体总数。其评价水质状况的标准：0～1为重污染，>1～3为中污染，>3为轻污染或无污染[11]。
　　1.4.3  Margalef多样性指数。一般情况下，健康的水环境中藻种类较多;污染的水环境中藻种类较少。Margalef指数主要反映群落物种的丰富度，其计算公式：
　　D=S-1lnN
　　式中，S表示各藻类种类数;N表示藻类总个体数。具体评价水体水质的标准：D<3为重污染，3～4为中污染，>4～5为轻污染，>5为无污染 [7]。
　　数据统一用Excel 2007进行统计处理。
　　2  结果与分析
　　2.1  浮游藻类物种数及构成
　　此次采样共统计到藻类37种（表1），其中绿藻门18种，约占总种类数的49%;硅藻门9种，约占总种类数的24%;蓝藻门4种，约占总种类数的11%;隐藻门、裸藻门各2种，各约占总种数的5%;甲藻门、金藻门各1种。
　　优势种包括硅藻门的针杆藻（Synedra sp.）、小环藻（Cyclotella sp.）、直链藻（Melosira sp.） 、黄埔水链藻（Hydrosera whompoensis）;蓝藻门的伪鱼腥藻（Pseudoanabaena sp.）、惠氏微囊藻（Microcystis wesenbergii）、鞘丝藻（Lyngbya sp.）;绿藻门的四棘藻（Trenbaria sp.）、空球藻（Eudorina sp.）;甲藻门的多甲藻（Peridinium sp.）;隐藻门的卵形隐藻（Cryptomons ovata）。
　　温度及营养物质等多种因素可以影响水体中浮游植物群落结构的季节变化。该研究发现绿藻门的种类较多，这与绿藻能够适应初夏较高的水温有关。
　　2.2  藻类多样性指数分析
　　根据所测得的藻类种类和丰度，经计算该段水体的Margalef 多样性指数为6.07， Pielou指数为0.71，根据这2个指数判断，该段水体均呈轻污染状态;Shannon-Wiener 多样性指数为2.55，判断水体处于中污染状态。可见，该段水体环境质量较好。
　　2.3  水体理化因子分析  根据我国地表水环境质量标准（GB3838—2002）和该研究测定的理化指标结果（表2），该水体的水质可评价为V类，导致水质差的主要原因是COD偏高，说明有机污染物排放超标。
　　3  讨论
　　该研究选择辽河辽中段水体采样的原因是其河岸带正在开展生态恢复工程，故该研究属于整治工程前的一个摸底工作。從浮游藻类来看，辽河水环境质量已经有一定的改善，但根据理化指标，该段辽河水依然是V类，应进一步加强整治和控制污染排放力度，从而确保生态整治工程发挥更加显著的效益，真正提升河流水质，使其发挥出应有的生态功能。
　　参考文献
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