摘要：藻類監(jiān)測是河流、湖泊等緩流性水體水質(zhì)評價和分析的重要方法，該方法多種多樣，其中最常用的方法有生物指示法(包括污染指示種、生物指數(shù)法(BI)、污水生態(tài)系統(tǒng))，多樣性指數(shù)法(Whittaker多樣性指數(shù)、Margalef 和Shannon-Weaver多樣性指數(shù)等)，藻類污染指數(shù)，污生指數(shù)和硅藻生物指數(shù)等。本文詳細(xì)介紹了這些監(jiān)測方法，并簡述了藻類監(jiān)測方法結(jié)合其它方法對湖泊等水體進(jìn)行營養(yǎng)評價的應(yīng)用研究進(jìn)展。

　　關(guān)鍵詞：藻類監(jiān)測,方法,湖泊營養(yǎng)評價

　　藻類是水生生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，其種類組成和數(shù)量的變化會直接影響水質(zhì)質(zhì)量。同時水生生物的代謝活動決定了水質(zhì)的感觀性狀及內(nèi)在理化狀況，并且很大程度上反映了水生生物本身的群落結(jié)構(gòu)特點，包括種類的組成及在各小環(huán)境中的分布、更替的時間頻度及現(xiàn)存量等。湖泊富營養(yǎng)化是由于水生生物特別是浮游藻類大量增殖, 造成水體中營養(yǎng)負(fù)荷增加，形成藻型湖泊，因此從水質(zhì)控制的角度看，藻型富營養(yǎng)化的危害要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于草型富營養(yǎng)化 。此外，當(dāng)水體營養(yǎng)狀態(tài)惡化時，耐污的種類個體數(shù)量猛增，敏感種類數(shù)量減少甚至消失，不同營養(yǎng)狀態(tài)出現(xiàn)不同的水生浮游植物群落結(jié)構(gòu)，故浮游植物的生態(tài)特征可以作為分析湖泊營養(yǎng)特征的有效方法。

　　1. 藻類監(jiān)測在湖泊富營養(yǎng)化中的應(yīng)用

　　藻類作為水生生態(tài)系統(tǒng)食物鏈第一環(huán)節(jié)的重要組成部分，尤其是在水生植被退化嚴(yán)重的富營養(yǎng)化藻型湖泊中，其接受的是水環(huán)境的綜合影響，因此藻類監(jiān)測結(jié)果反映整個環(huán)境中各種因素的綜合作用，具有長期性綜合性的優(yōu)勢。許多研究者將藻類的生態(tài)特征與水質(zhì)理化監(jiān)測相結(jié)合，對水體營養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行了綜合分析和評價。

　　海水富營養(yǎng)化程度會影響浮游植物的多樣性。彭昆侖等研究湛江港外海水富營養(yǎng)化水平與浮游植物多樣性時，發(fā)現(xiàn)浮游植物多樣性指數(shù)和均勻度的分布與營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)分布基本上是相反的，即海水營養(yǎng)化水平高時，浮游植物多樣性指數(shù)和均勻度較低。

　　綜上所述，藻類監(jiān)測可以準(zhǔn)確反映天然湖泊、水庫等緩流型、封閉型水體的營養(yǎng)狀態(tài)，且能進(jìn)行長期監(jiān)測，反映水質(zhì)的長期演變趨勢，用于預(yù)測水體水質(zhì)的未來發(fā)展，是一種具有長期性、科學(xué)性和綜合性優(yōu)勢的湖泊營養(yǎng)監(jiān)測分析方式。

　　2. 常用藻類監(jiān)測方法

　　湖泊營養(yǎng)水平和藻類生長繁殖有一定的相關(guān)性，在不同營養(yǎng)類型或不同污染程度的水體中，藻類的數(shù)量、種群組成及優(yōu)勢種類都會發(fā)生相應(yīng)的變化。浮游植物的種類組成最能反映水體的污染狀，同時也作為湖泊營養(yǎng)特性的指標(biāo)和判斷營養(yǎng)狀況的有效方法。

　　2.1. 生物指示評價法

　　生物指示評價法是目前國內(nèi)外評價水體富營養(yǎng)程度中較為簡單、方便的，可以直觀地評價水體的富營養(yǎng)化狀況。該方法主要包括污染指示種、生物指數(shù)法(BI)、污水生態(tài)系統(tǒng)法等。Kolkwitz和Marsson將水體分為多污帶、alpha-中污帶、beta-中污帶和寡污帶，并對每種污染帶中的底泥、溶解氧、生化需氧量和生存的藻類等作了詳細(xì)評價，形成污水生物系統(tǒng)，用于監(jiān)測和評價水質(zhì)。此后，一些學(xué)者進(jìn)一步研究引進(jìn)了定量的概念，即以群落中優(yōu)勢種為重點，在研究群落結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)水生生物種類的數(shù)量設(shè)計出許多公式，計算出生物指數(shù)，發(fā)展出生物指數(shù)法，如培克法和津田松苗法。我國學(xué)者根據(jù)不同營養(yǎng)狀態(tài)湖泊、水庫中常見的浮游植物優(yōu)勢種類和浮游植物數(shù)量將水體營養(yǎng)狀況分為貧營養(yǎng)型、中營養(yǎng)型、富營養(yǎng)型和重富營養(yǎng)型4個營養(yǎng)級別對水體營養(yǎng)狀況進(jìn)行評價。不同營養(yǎng)狀態(tài)湖泊、水庫中常見浮游植物優(yōu)勢種屬見表1。此外，水生態(tài)的變化往往影響藻類群落特征，反映所在水體水環(huán)境的長期性和綜合性的變化。上世紀(jì)40年代末，生物學(xué)工作者已發(fā)現(xiàn)在未受污染的河流中藻類植物主要為硅藻，少數(shù)為綠藻和藍(lán)藻;河流被污染以后，種數(shù)減少，以各種絲狀綠藻占優(yōu)勢。

　　2.2. 多樣性指數(shù)法

　　物種多樣性是群落的主要特征，反映群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。通過多樣性指數(shù)可以了解群落中不同種類的個體差異、物種的分布格局、群落結(jié)構(gòu)的組成和水體的營養(yǎng)狀況，作為判定水體營養(yǎng)狀況的依據(jù)。常用的多樣性指數(shù)包括Whittaker多樣性指數(shù)、Margalef指數(shù)、Shannon-Wiever多樣性指數(shù)、生物多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)。

　　Whittaker多樣性指數(shù)也稱β-多樣性指數(shù)，β值越大，不同采樣時間內(nèi)的共有種就越少，其生態(tài)環(huán)境存在差異越大，說明其水質(zhì)有一定的變化，因此這種指數(shù)可以反映不同采樣時間的物種組成狀況，評價該時段的生境狀況。

　　Margalef多樣性指數(shù)(d)，運用公式(1.1)對群落多樣性進(jìn)行判別，但判別能力不高，特別是對稀有種的評價，結(jié)果可能被錯誤理解，因此在浮游植物群落結(jié)構(gòu)研究中要謹(jǐn)慎使用。

　　d = S- 1/logN (1.1)

　　式中：S——種類數(shù);

　　N——個體數(shù);

　　Shannon- Weaver指數(shù)(公式1.2)是基于生物量并對浮游植物群落物種數(shù)敏感的多樣性指數(shù)，在不同的營養(yǎng)條件下,浮游植物可以有類似的組成，或相同營養(yǎng)條件下呈現(xiàn)不同的組成，但生物量必定隨著水體營養(yǎng)狀態(tài)的上升而增加，因此從有機(jī)碳或有機(jī)氮等能量水平方面考慮群落結(jié)構(gòu)特點的Shannon-Weaver指數(shù)能準(zhǔn)確的反映群落結(jié)構(gòu)。

　　D=-∑(ni/n)log2(ni/n) (1.2)

　　式中， D——多樣性指數(shù);

　　n——樣品中藻類總個體數(shù);

　　ni——樣品中i種的個體數(shù);

　　2.3. 藻類污染指數(shù)

　　Palmer根據(jù)藻類對有機(jī)污染的敏感度的不同，對能耐污的20個屬的藻類分別給予不同的污染指數(shù)值，根據(jù)水樣中出現(xiàn)的這些藻類計算總污染指數(shù)，總污染指數(shù)大于20，屬于重污染，介于15-19的為中污染，而低于15的為輕污染。該方法先用“屬”作為污染指數(shù)，每個屬包括的種類有多有少，如裸藻屬我國記載達(dá)95種、變種、變型，但并非所有種都生長在有機(jī)質(zhì)含量高的水體，如旋紋裸藻(E.spirogyra)等。另外某些屬的大部分種類都不耐污，但可能有個別種類如衣藻屬的中華擬衣藻(Chloromonas sinica)是一種很耐污的種類。因此，這種方式是粗放的評價方法。

　　2.4. 污生指數(shù)

　　污生指數(shù)是一種根據(jù)不同藻類種數(shù)和出現(xiàn)頻率分別給予分值，計算后評價有機(jī)污染的方法。計算公式由Pantle和Buck(1955年)提出：SI=∑S×h/∑h，S為不同種類的分值，從寡污染種到多污染種為1-4;h為出現(xiàn)率，從少到多分為3或5級，分值為1-5。SI=1-1.5為輕污染，1.5-2.5為中污染，2.5為重污染，3.5-4.0為嚴(yán)重污染[22]。

　　2.5. 硅藻生物指數(shù)

　　根據(jù)硅藻對有機(jī)污染物的不同反應(yīng)，計算硅藻指數(shù)(公式1.3)來測定河流被污染的程度。

　　I=(2A+B-2C)/ (A+B-C)×100 (1.3)

　　式中：I——硅藻生物指數(shù);

　　A——不耐有機(jī)污染種類數(shù);

　　B——對有機(jī)污染無特殊反應(yīng)種類數(shù);

　　C——有機(jī)污染地區(qū)特有生存的種類數(shù)。

　　3. 展望

　　湖泊富營養(yǎng)化普遍存在，如我國幾大湖泊滇池、巢湖等富營養(yǎng)化程度嚴(yán)重，藍(lán)藻水華爆發(fā)時有發(fā)生，藻類監(jiān)測任務(wù)顯得越來越重要，特別是長期性的藻類監(jiān)測和群落演替分析，可以為預(yù)測水華爆發(fā)提供基礎(chǔ)資料?？茖W(xué)工作者也嘗試將GIS技術(shù)，應(yīng)用于湖泊富營養(yǎng)藻類動態(tài)監(jiān)測和水華預(yù)警的研究工作，將藻類監(jiān)測評價與水華爆發(fā)預(yù)警相結(jié)合，不斷改進(jìn)藻類監(jiān)測方法和技術(shù)，為實際工作提供科學(xué)基礎(chǔ)和有效方法。

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