发布时间：2022-01-08所属分类：农业论文浏览：1次
摘 要： 摘 要：2012年7月对浙江省金华江流域18个监测断面进行了附着硅藻和水质调查，通过硅藻生态群落组成及SPI、BDI硅藻指数对水质进行了评价，并比较了硅藻指数评价与水质理化评价结果的异同性。本次调查共收集到硅藻75种(含变种和变型)，隶属于2纲12科30属。硅藻生态类群组
摘 要：2012年7月对浙江省金华江流域18个监测断面进行了附着硅藻和水质调查，通过硅藻生态群落组成及SPI、BDI硅藻指数对水质进行了评价，并比较了硅藻指数评价与水质理化评价结果的异同性。本次调查共收集到硅藻75种(含变种和变型)，隶属于2纲12科30属。硅藻生态类群组成显示各断面以喜中性、N 自养、耐低污染和喜好很高氧饱和度硅藻为主。水质理化指标总体评价金华江各监测断面水质多为Ⅲ类及以上，仅有一个断面为 V类，硅藻SPI和 BDI指数评价各断面水质为中等及中等以上。二者评价结果总体上吻合，但同时存在一定差异。SPI与高锰酸盐指数和硝酸盐氮呈显著负相关，BDI与氨氮呈显 著 负 相 关。硅藻指数在金华江流域有一定的适用性，但其在国内其他流域的适用性、评价方法的指示性与稳定性有待进行更深入的研究。
关键词：金华江;硅藻;生物监测;SPI;BDI
目前，水环境监测主要有理化和生物监测两种方法。前者在我国应用较为普遍，而生物监测开展较少，亦未形成成熟的监测体系。水环境理化监测结果随时间变化较大，其主要原因是部分化合物发生分解、沉积等反应，以及降雨、蒸发等引起污染物浓度变化[1]。这一系列复杂变化使理化监测存在不稳定因素，而且每个理化指标所反映的仅为某 一 时间点的情 况，因而常规的理化监 测手段难以从整体上对水质进行 客 观 监 测 和 评 价[2]。硅 藻 对 某 些水环境指标有特定的最佳值及 忍耐值，对 所 处 环境的变化会产生迅速的反应，故 被 认 为 是 水 环 境可靠的生 物 指 示 种[3，4]，在 判 别 水 体 污 染 程 度、评价河流水环境富营 养 化 状 态 等 方 面 具 有 广 泛 的 应用价值。自 20 世 纪 70 年 代 起，国内外已形成了众多用于评价河流水质的硅藻指数[5～9]，其 中 应 用最广泛有 BioticDiatomIndex(BDI)和 SpecificPol-lutionSensitivityIndex(SPI)等。欧 美 国 家 的 一 些水环境管理机构已将硅藻应用 于河流、湖 泊 水 质的评价，并 取 得 了 较 好 的 效 果[10～12]。与 国 外 开 展的研究工 作 相 比，我国利用硅藻 进行水环境监测和评价的研究工作起步较晚，该 方 法 仍 未 在 我 国得到广泛应用和推广。
金华江位于浙江省金华市，是钱塘江最大的支流，由东阳江和武义江汇合而成，集水区向 东、南两向呈扇形展开，东西长约120km，南北宽约50km，干流长194.5km，流域面积6781.6km2。近年来，随着金华江流域社会经济的迅速发展，其生态环境问题亦不断涌现，亟需全面准确地评价其生态状况。本研究选择浙江省金华江两大支流：东阳江和武义江作为硅藻主要监测区，比较硅藻 BDI、SPI指数与我国现有河流理化监测的差异性，进而全面、准确评估金华江的生态健康状况，以期为我国河流生态监测提供理论依据和实践参考。
1 材料与方法
1.1 采样断面设置
本研究采样时间为2012年7月，共设置监测断面18个，见 图 1。其中金华江支流白沙溪 4 个 断面，S1断面位于白沙堰下游，S2断面位于希能公司上游路口，S3断面位于新昌桥下游，S4断面位于白龙桥下游;武义 江 支 流 熟 溪4个 断 面，S5断 面 位 于坞驮畈 村，S6 断 面 位 于 内 麻 阳，S7 断 面 位 于 王 宅镇，S8断面位于312省道桥下游;武义江干 流3个断面，S9断 面 位 于 白 洋 渡，S10 断 面 位 于 江 东 镇，S11断面位于对家地;东阳江干流3个断面，S12断面位于杨卜山，S13断面位于寀卢，S14断面位于歌山镇;东阳江支流南江4个断面，S15断面位于画水镇桥下游，S16断面位于湖溪镇，S17断面位于南马镇，S18断面位于岩下。
1.2 采样方法
硅藻采集方法根据法国 AFNOR (2000)T90-354[16]和欧洲 NFEN13946[17]硅藻常规采样和预处理指导标准。采样的基质为处于地势开阔处无树荫遮挡的活水区、硅藻生物膜可见且完全浸没于水中的石块，使用一次性采样刷刷取石块向阳面并置于样品瓶中，每个样点至少采集5块石块(总面积约300cm2)，混合样加甲醛固定。
现场测得水 体 pH、电 导 率、溶 解 氧、水 温 等 参数，并 将 水 样 带 回 实 验 室 测 定 高 锰 酸 钾 指 数(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮、总磷、总氮、氰 化 物、硝 酸 盐 氮、亚 硝 酸 盐 氮、可 溶 性 磷(SDP)、可溶性硅酸盐(SDSi)等参数，主要测定方法依据水和废水监测等常规分析方法[18]。
1.3 硅藻计数
硅藻种类的鉴定主要是以硅藻壳的形态及壳表面上的花纹为依据。为了能看清硅藻壳上的花纹，硅藻标本须经酸处理，将其内含物(主要是有机质)去除。硅藻样品经处理后制成标片，在油镜下观察，视野内所有的硅藻样品及破损面积不超过1/4的样品都要鉴定和计数。
1.4 硅藻生态类群划分
本研究采样 VanDam[19]提出的硅藻生态类群划分方法，根据硅藻所适应的水体酸碱度、盐度、有机污染程度以及自身需氧饱和度、N 异养性等因素的不同而划分为不同的生态类群。
1.5 指数计算与水质评价
SPI和 BDI使用 OMNIDIA 软 件 计 算，河 流 水质硅藻 生 物 评 价 标 准 为：SPI、BDI≥17，很 好;17>SPI、BDI≥13，好;13>SPI、BDI≥9，中等;9>SPI、BDI≥5，差;SPI、BDI<5，很差[16]。
2 结果
2.1 硅藻的种类组成
本次研究共收集到硅藻75种(含变种和变型)，隶属于2纲12科30属。羽纹纲物种占绝对优势，共11科27属70种，占物种总数的93.3%;中心纲物种数较少，共1科3属5种，仅占6.7%。
相对丰 度 最 高 的 3 种 硅 藻 为 Achnanthidiumminutissima (32.6%)、A.rivulare (24.4%)和Gomphonemasp.(4.3%)。Gomphonema、Navicu-la、Nitzschia 和Surirella4个属的物种数最多，分别为10 种、7 种、6 种 和 6 种。曲 壳 藻 属 Achnan-thes和桥弯藻属Cymbella 分别有5种。在所有断面均出现的硅藻种仅有 A.minutissima1种。
2.2 硅藻生态类群组成
2.2.1 pH 偏好
VanDam[19]依据硅藻对酸碱度的喜好程度，将硅藻划分为6个类群，本次研究出现的硅藻归属于喜中性、喜碱性以及碱性3个类群(见图2)，这与同期调查 金 华 江 流 域 pH 值 为 7.38±0.40 相 吻 合。18个监测断面中，均以喜中性硅藻为主，有11个断面的喜中性硅藻所占比例超过90%，其中S13断面高达99.1%;S1断面喜碱性硅藻所占比例稍高，为40.7%;S4、S12和S14断面出现了小比例的碱性硅藻类群(所占比例分别为0.6%、1.6%、1.1%)。
2.2.2 N-异养
根据 N 异养情况，硅藻可分为4个 类 群：N-自养种，耐受很低浓度的有机氮;耐 N-自养种，可耐受一定浓度的有 机 氮;兼 性 N-异 养 种，需 周 期 性 提 高有机氮浓度;专 性 N-异 养 种，需 持 续 提 高 有 机 氮 浓度。本次研究中，只有S7断面出现了2.3%的兼性N-异养硅藻，其余皆为自养型硅 藻，表 明 所 调 查 断面有机质污染物浓度较低(见图3)。S1和S12断面只出现了耐 N-自养型硅藻。
2.2.3 有机污染
VanDam 依据硅藻承受有机污染的程度将硅藻划分为5个生态类群。本研究未出现重污染型硅藻类群(见图4)。各断面均以耐低污染种(轻污染型和β-中污染型)为主，表明所调查断面水质较好。S1和S12断面未出现轻污染型硅藻，其中S1断面中污染和重污染型硅藻所占比例稍高，达到了40.7%。
2.2.4 氧饱和度
各调查断面均以喜好很高氧饱和度(100%)硅藻种群为主，其中S13断面喜好很高氧饱和度的硅藻种群比 例 达 到99%，见 图5。本 次 研 究 中，只 有S7断面出现了2.4%的喜好很低氧饱和度(<10%)的硅藻种群，其 余 断 面 未 出 现 喜 好 低 氧 饱 和 度(<50%)的硅藻类群。
2.3 硅藻评价指标与水质理化指标比较
表1为 硅 藻 SPI指 数 和 BDI指 数 与 水 质 理 化评价结果比较。水质理化指标总体评价金华江各监测断面 水 质 多 为 Ⅲ 类 及 以 上，仅 有 一 个 断 面 为 V类;硅藻SPI和 BDI指数评价各断面水质为中等偏上(第三等级)。总体上看，理化指标与硅藻指标水质评价结果是相吻合的，对于具体的监测断面，水质理化 评 价 和 SPI及 BDI生 物 评 价 并 不 完 全 一 致。S9断面水质理化结果为Ⅴ类水(影响指标为总磷)，而BDI、SPI显示该断面水质为“很好”，造成该结果的原因可能在于水质理化评价是一个瞬时值，以各种检测指标中超标最严重的因素确定水质类别，而硅藻生物评价反映的是一定时间段内各种环境因子对生物的综合作用结果。
硅藻 SPI和 BDI对 同 一 水 体 的 评 价 结 果 也 存在一定差异，主要由SPI和 BDI指数计算所选择的硅藻种类不同而引起，相关性分析显示，SPI和 BDI呈显著线性正相关(r =0.682，P<0.01)。
2.4 硅藻SPI、BDI指数与理化参数相关性分析
将硅藻 SPI和 BDI指数与同期测得的水质理化参数进行相关 性分析，结 果 见 表 2。SPI 与CODMn和硝 酸 盐 氮 呈 显 著 负 相 关(P <0.05)，BDI与氨氮呈显著负相关(P<0.05)。
3 讨论
从理化监测结果来看，本次研究所调查的18个监测断面水质总体情况较好，从整体上看，Ⅰ类水和 Ⅱ类水占优势(66.7%)，Ⅲ类水断面占27.8%，而Ⅴ 类水断面仅占5.6%。白沙溪和熟溪上游支流河段因无较大的工业污染源，水质相对较好;武义江、东阳江、南江等较大河流因沿河两岸人口聚集、工业发达，水质略劣于白沙溪和熟溪。武义江和南江主要受控指标为总磷，东阳江主要受控指标为氨氮和五日生化需氧量。从硅藻生态类群组成来看，各断面以喜中性、N 自养、耐低污染和喜好很高氧饱和度硅藻为主，表明监测断面有机质污染物浓度较低，水质较好。硅 藻 SPI和 BDI指数评价各断面水质为 中等偏上(第三等级)。总体上看，理化指标与硅藻指标水质评价结果是相吻合的。
理化评价中参与评价的项目包括 pH、溶解氧、高锰酸盐指数、五日生化需氧量、氨氮、总磷，其中氨氮均与 BDI之间存在显著负相关关系，高锰酸钾指数与SPI之间存在显著负相关关系，这从侧面说明了 BDI和SPI水质评价结果的有效性。
本研究 所 使 用 的 硅 藻 SPI和 BDI指 数 根 植 于法国河流监测数据，能很好的评价法国河流水质状态。有学者认为欧洲硅藻评价指数能适用于世界多个国家和地区的河流水质评价，原因在于硅藻在世界范围内广泛分布[20];也有学者认为硅藻指数有其最佳适用范 围[21]。欧 盟 使 用 硅 藻 指 数 或 者 群 落 变异来评价水体生物质量均以生态分区为基础，相同的水生态分区内具有地理、水文、地质以及植被等自然因素的高度一致性，依次才能辨识出人类干扰对水生态系统的影响。本次研究硅藻指标水质评价结果虽与理化评价结果相吻合，但硅藻指数在中国不同河流的适用性还需进一步研究，如提出适用中国境内不同气候条件下各流域硅藻赋值。另外，应用硅藻指数评价河流生物质量还存在许多不确定因素。如 Leira[22]提出进行水质评估时很难确定硅藻种群结构的变化是由人为扰动还是自然因素所导致;Feio[23]的研究发现硅藻指数不仅能指示水体的有机污染程度和富营养化，还能反映土地利用状况和河道形态;Sabater[24]的研究显示硅藻指数能够很好的指示重金属污染，但对水体的恢复却并不敏感;Leland[25]观察到 在 磷 浓 度 非 常 低 的 情 况 下 才 能 使用硅藻群落来预测水体磷负荷，而高浓度磷引起的硅藻群落变异并不显著;本次调查的S9断面总磷含量达到Ⅴ类水标准，而硅藻指数却评价该断面水质 “很好”，除前文提到的原因之外，高浓度磷未对硅藻群落产生影响也可能是原因之一。硅藻及硅藻指数正逐步进入我国河流的水质生物评价当中，但国内关于硅藻指数的适用性、评价方法的指示性与稳定性方面的报道较少[26～28]，要在国内建立统一的河流健康评价标准，有待进行更深入的研究。致谢：感谢金华市水文 站 陈 中 平、陈 航、黄 忱、黄 可 谈 和 蒋 川提供金华江水质理化数据。——论文作者：洪 佳1，王振钟2，王丽丽2，袁 刚1*
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