張哲霰

(哈爾濱市水務科學研究院，哈爾濱 150001)

1 概 述

長期以來，水生態(tài)健康評價是以水質監(jiān)測作為重點，主要側重的是對水體污染情況的相關評估，從水資源的安全與合理利用角度出發(fā)，忽略了水域內對生物本身極其重要的生境狀況，不能全面表征損害河流生態(tài)健康的因素和生態(tài)環(huán)境狀況，因此運用生物指標評價水體環(huán)境和生態(tài)狀況是十分必要的。該方法主要依據(jù)的是水生生物個體、種群和群落因生態(tài)環(huán)境的變化而產生的生物量、生理特性、健康狀況等的變化，從生物學角度監(jiān)測和評價水環(huán)境和生態(tài)狀況[1]。浮游植物是水生生態(tài)系統(tǒng)中的初級生產者，是物質和能量循環(huán)的基礎，它的群落結構和數(shù)量關系到整個生態(tài)系統(tǒng)的平衡，且有易采集、成本低、對污染物反應靈敏、易鑒定等優(yōu)點。浮游植物作為生物指標被廣泛應用于河流生態(tài)環(huán)境評價中[2-6]。

2 河流概況

某河屬東亞副熱帶季風氣候區(qū)，四季分明，流域地表高差較大，流域內僅有西部、北部邊緣處的地面高程變化較大，地勢較高外，其他地區(qū)地面高程變化較小，地面較為平緩。污染物主要來源于點源和面源，點源主要包括工業(yè)廢水和生活污水。面源主要來自于農業(yè)、畜禽養(yǎng)殖及農業(yè)地區(qū)的生活污染、城區(qū)垃圾等。水體污染主要表現(xiàn)為含氮、含磷物質和耗氧有機物的污染，主要污染指標是高錳酸鹽指數(shù)、BOD5、NH4-N和TP等。

3 浮游植物群落特征和種類組成

分別于4、7、10月份采集并鑒定到藻類64屬129種，分屬7門(表1)。其中，硅藻門(Bacillariophyta)23屬62種，綠藻門(Chlorophyta)21屬33種，藍藻門(Cyanophyta)9屬16種，裸藻門(Euglenophyta)4屬8種，甲藻門(Pyrrophyta)4屬4種，隱藻門(Cryptophyta)2屬3種，金藻門(Chrysophyta) 1屬3種。各門浮游植物種類數(shù)所占比例見圖1。

表1 浮游植物屬種組成

圖1 各門浮游植物種類百分比

從表2可以看出，浮游植物都是以硅藻為主，3次采集均占40%以上，其次是綠藻和藍藻。其中，7月份種類數(shù)最多，為97種，常見種為螺旋顆粒直鏈藻(Melosira granulata var. angustissima f. spiralis)、肘狀脆桿藻(Fragilaria ulna)、尖針桿藻(Synedra acus)、尖尾藍隱藻(Chroomonas acuta)和卵形隱藻(Cryptomonas ovata)；其次是4月份，為81種，常見種為尖針桿藻(Synedra acus)、變異直鏈藻(Melosira varians)、美麗星桿藻(Asterionella formosa)、肘狀脆桿藻(Fragilaria ulna)、隱頭舟形藻(Navicula cryptocephala)和尖尾藍隱藻(Chroomonas acuta)； 10月份最少，為74種，常見種為顆粒直鏈藻最窄變種(Melosira granulata var. angustissima)、模糊直鏈藻(Melosira ambigua)、變異直鏈藻(Melosira varians)、谷皮菱形藻(Nitzschia palea)、尖尾藍隱藻(Chroomonas acuta)和綠色顫藻(Oscillatoria chloina)。

表2 浮游植物種類組成時間變化一覽表

4 浮游植物Shannon Wiener多樣性指數(shù)

浮游植物多樣性采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)進行計算(表3)。公式如下：

式中：Pi=Ni/N，Ni表示第i種浮游植物個體數(shù)，N表示浮游植物總個體數(shù)；S為采集樣品中的浮游植物總種類數(shù)。

表3 浮游植物多樣性指數(shù)值

5 評價結果

浮游植物作為水生生態(tài)系統(tǒng)的初級生產者，是生物群落結構的重要組成部分，其種類的組成、數(shù)量的變動與水環(huán)境質量、生態(tài)系統(tǒng)變化情況有關，群落結構分布情況可以反映水體營養(yǎng)狀況。通過Shannon-Wiener多樣性指數(shù)來表示生物群落結構、水環(huán)境質量和生態(tài)系統(tǒng)較好時，浮游植物的種類數(shù)較多且種間比例較均勻，Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H值較大；水體所受的有機污染越嚴重，水體中生物種類相對減少，而個別耐污種類數(shù)量增多，多樣性指數(shù)H值則較小。Shannon-Wiener指數(shù)值為0～1時，水體為重污染；指數(shù)值1～3為中污；指數(shù)值大于3為輕污或無污。本研究浮游植物的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)變動范圍為0.7379～2.4978，平均值1.9893，評價結果為某河水生態(tài)健康普遍處于中污染。