某河水生态健康评价中浮游植物生物指标的应用研究

张哲霰

(哈尔滨市水务科学研究院，哈尔滨 150001)

1 概 述

长期以来，水生态健康评价是以水质监测作为重点，主要侧重的是对水体污染情况的相关评估，从水资源的安全与合理利用角度出发，忽略了水域内对生物本身极其重要的生境状况，不能全面表征损害河流生态健康的因素和生态环境状况，因此运用生物指标评价水体环境和生态状况是十分必要的。该方法主要依据的是水生生物个体、种群和群落因生态环境的变化而产生的生物量、生理特性、健康状况等的变化，从生物学角度监测和评价水环境和生态状况[1]。浮游植物是水生生态系统中的初级生产者，是物质和能量循环的基础，它的群落结构和数量关系到整个生态系统的平衡，且有易采集、成本低、对污染物反应灵敏、易鉴定等优点。浮游植物作为生物指标被广泛应用于河流生态环境评价中[2-6]。

2 河流概况

某河属东亚副热带季风气候区，四季分明，流域地表高差较大，流域内仅有西部、北部边缘处的地面高程变化较大，地势较高外，其他地区地面高程变化较小，地面较为平缓。污染物主要来源于点源和面源，点源主要包括工业废水和生活污水。面源主要来自于农业、畜禽养殖及农业地区的生活污染、城区垃圾等。水体污染主要表现为含氮、含磷物质和耗氧有机物的污染，主要污染指标是高锰酸盐指数、BOD5、NH4-N和TP等。

3 浮游植物群落特征和种类组成

分别于4、7、10月份采集并鉴定到藻类64属129种，分属7门(表1)。其中，硅藻门(Bacillariophyta)23属62种，绿藻门(Chlorophyta)21属33种，蓝藻门(Cyanophyta)9属16种，裸藻门(Euglenophyta)4属8种，甲藻门(Pyrrophyta)4属4种，隐藻门(Cryptophyta)2属3种，金藻门(Chrysophyta) 1属3种。各门浮游植物种类数所占比例见图1。

表1 浮游植物属种组成

图1 各门浮游植物种类百分比

从表2可以看出，浮游植物都是以硅藻为主，3次采集均占40%以上，其次是绿藻和蓝藻。其中，7月份种类数最多，为97种，常见种为螺旋颗粒直链藻(Melosira granulata var. angustissima f. spiralis)、肘状脆杆藻(Fragilaria ulna)、尖针杆藻(Synedra acus)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)和卵形隐藻(Cryptomonas ovata)；其次是4月份，为81种，常见种为尖针杆藻(Synedra acus)、变异直链藻(Melosira varians)、美丽星杆藻(Asterionella formosa)、肘状脆杆藻(Fragilaria ulna)、隐头舟形藻(Navicula cryptocephala)和尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)； 10月份最少，为74种，常见种为颗粒直链藻最窄变种(Melosira granulata var. angustissima)、模糊直链藻(Melosira ambigua)、变异直链藻(Melosira varians)、谷皮菱形藻(Nitzschia palea)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)和绿色颤藻(Oscillatoria chloina)。

表2 浮游植物种类组成时间变化一览表

4 浮游植物Shannon Wiener多样性指数

浮游植物多样性采用Shannon-Wiener多样性指数进行计算(表3)。公式如下：

式中：Pi=Ni/N，Ni表示第i种浮游植物个体数，N表示浮游植物总个体数；S为采集样品中的浮游植物总种类数。

表3 浮游植物多样性指数值

5 评价结果

浮游植物作为水生生态系统的初级生产者，是生物群落结构的重要组成部分，其种类的组成、数量的变动与水环境质量、生态系统变化情况有关，群落结构分布情况可以反映水体营养状况。通过Shannon-Wiener多样性指数来表示生物群落结构、水环境质量和生态系统较好时，浮游植物的种类数较多且种间比例较均匀，Shannon-Wiener多样性指数H值较大；水体所受的有机污染越严重，水体中生物种类相对减少，而个别耐污种类数量增多，多样性指数H值则较小。Shannon-Wiener指数值为0～1时，水体为重污染；指数值1～3为中污；指数值大于3为轻污或无污。本研究浮游植物的Shannon-Wiener多样性指数变动范围为0.7379～2.4978，平均值1.9893，评价结果为某河水生态健康普遍处于中污染。