閆路娜 王艷 沈洪艷 張宇 周園
摘要:為探索春季石家莊市水體浮游植物群落組成與結(jié)構(gòu)特點(diǎn),及其主要環(huán)境影響因素,對(duì)水體中浮游植物的種類組成、細(xì)胞密度、環(huán)境因子等指標(biāo)進(jìn)行了調(diào)查,分析了其物種優(yōu)勢(shì)度、多樣性指數(shù),并對(duì)各水體的浮游植物組成與環(huán)境因子進(jìn)行了聚類分析和相關(guān)性分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn):在春季的石家莊市水體中,共檢出浮游植物7門(mén)47屬76種,以綠藻門(mén)種類最多,約占總數(shù)的39.47%,其次為硅藻和藍(lán)藻,裸藻、金藻、黃藻和甲藻種類很少且僅在個(gè)別采樣點(diǎn)位出現(xiàn)。水體中硅藻細(xì)胞密度最高,平均為1.0×107cells/L,占豐度組成的61.84%,其次為綠藻和藍(lán)藻。值得注意的是,崗南水庫(kù)是所有水體中僅有的金藻豐富型水體,它的金藻細(xì)胞密度高達(dá)4.5×106cells/L。物種優(yōu)勢(shì)度分析和多樣性指數(shù)分析顯示,石家莊市水體中以中度富營(yíng)養(yǎng)型指示藻類為優(yōu)勢(shì)類群,基本處于中度污染水平;水體聚類分析表明,石家莊市水體的浮游植物組成受整體水環(huán)境因素影響不明顯;而單環(huán)境因子數(shù)據(jù)及其與浮游植物的相關(guān)性分析表明,石家莊市水質(zhì)酸化嚴(yán)重(pH值低于6.0),除科大牧星湖和崗南水庫(kù)外,多數(shù)水體處于劣V類水平,主要超標(biāo)物為pH值、總磷、總氮和COD,而這可能是導(dǎo)致藍(lán)藻、綠藻等耐污性種類大量繁殖的主要因素。因此,對(duì)石家莊市水體中浮游植物群落組成與結(jié)構(gòu)變化的生物學(xué)監(jiān)測(cè),是進(jìn)行石家莊市地表水水質(zhì)監(jiān)測(cè)及生態(tài)保護(hù)的重要途徑。
關(guān)鍵詞:水域生態(tài)學(xué);石家莊;浮游植物;群落結(jié)構(gòu);聚類分析;相關(guān)性分析
中圖分類號(hào):X173;Q89文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
doi:10.7535/hbgykj.2019yx03010
文章編號(hào):1008-1534(2019)03-0206-09
浮游植物主要是指各種藻類,它們多以單細(xì)胞、群體或絲狀體的形式呈現(xiàn),是水域生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。它不僅是水生態(tài)系統(tǒng)中的初級(jí)生產(chǎn)者[1],更是整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)及能量流動(dòng)的基礎(chǔ)[2]。浮游植物的組成和結(jié)構(gòu)特征與水中的環(huán)境因子(如溫度、光照、pH值、礦物質(zhì)等)之間關(guān)系密切,能夠?qū)λw營(yíng)養(yǎng)狀況的變化迅速作出響應(yīng),因此,在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)及水域生態(tài)環(huán)境污染評(píng)價(jià)[3-6]。目前,對(duì)浮游植物與環(huán)境的關(guān)系研究大多集中于單一水體,如水庫(kù)[7-8]、湖泊[9-10]、河流[11-13]及濕地[14]等,而在同一地區(qū)的不同水體之間的對(duì)比研究相對(duì)較少[15-16],有關(guān)石家莊市區(qū)域水體中浮游植物群落結(jié)構(gòu)的調(diào)查研究還尚未見(jiàn)報(bào)道。
石家莊市地處太行山脈東麓山西地臺(tái)和渤海凹陷過(guò)渡區(qū),海河流域下游,屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候,有滹沱河和洨河流經(jīng)城區(qū),境內(nèi)較大的河流還有冶河、槐河、大沙河、磁河等,總長(zhǎng)約1536.4km,天然湖泊有蟠龍湖、龍鳳湖等,總面積為10.62km2,天然濕地主要分布在崗南水庫(kù)和黃壁莊水庫(kù)之間,總面積約5.80km2[17-18]。近年來(lái),由于氣候變化,特別是人類活動(dòng)的影響,石家莊市的水環(huán)境狀況日趨嚴(yán)峻[19],出現(xiàn)了地表河流大規(guī)模斷流,天然湖泊、濕地大面積萎縮,基本處于“有河皆涸,有水皆污”的狀態(tài),尤其是城區(qū)內(nèi)水生態(tài)系統(tǒng)主要靠人工定期補(bǔ)水而得以維系。本研究通過(guò)調(diào)查不同水體中春季浮游植物的種類組成及分布情況,研究浮游植物的群落結(jié)構(gòu)與水質(zhì)環(huán)境之間的關(guān)系,從而深入了解目前石家莊市城區(qū)附近水體的春季營(yíng)養(yǎng)狀況,以期為城市地表水體的生態(tài)保護(hù)及管理政策的制定提供參考。
1材料與方法
1.1采樣點(diǎn)的布設(shè)
根據(jù)石家莊市水體狀況,在2016年4—5月期間,選取了8處具有代表性的典型水體作為研究對(duì)象,并設(shè)置了9個(gè)采樣點(diǎn)。它們分別為石家莊市城市景觀湖泊(河北科技大學(xué)牧星湖(以下簡(jiǎn)稱科大牧星湖)、長(zhǎng)安公園、水上公園),景觀徑流(民心河上、下游,以下稱民心河西、民心河?xùn)|),半自然河流濕地(汊河濕地、洨河濕地),天然湖泊(蟠龍湖),飲用水水源地(崗南水庫(kù))等,具體如圖1所示。
1.2樣品采集與處理
浮游植物的樣品采集、種類鑒定及數(shù)量統(tǒng)計(jì)參考文獻(xiàn)[1—2,20]進(jìn)行。浮游植物定性采樣借助25號(hào)浮游生物網(wǎng)在水深0.5m處作“∞”字采樣3~5min,撈取藻樣并加適量魯哥氏液固定;定量樣品取斷面混合水樣500mL,魯哥氏液固定,沉淀48h,濃縮至30mL,用25×16規(guī)格的血球計(jì)數(shù)板,在40倍的顯微鏡下依目鏡視野法計(jì)數(shù)80小格水體中所含的藻類細(xì)胞總數(shù),然后按式
1.5聚類分析與相關(guān)性分析
基于各水體的浮游植物種類組成和環(huán)境因子數(shù)據(jù),利用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件,以水體間的歐式幾何距離為統(tǒng)計(jì)量,選擇組間連接方法進(jìn)行了系統(tǒng)聚類分析(HierarchicalClusterAnalysis),以分別探討石家莊市水體在浮游植物種類組成和在水體環(huán)境上的相似程度。
同時(shí),利用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件,對(duì)水樣中的浮游植物種類分布與環(huán)境因子進(jìn)行了Pearson相關(guān)系數(shù)分析,以探索各環(huán)境因子對(duì)不同浮游植物繁殖和生長(zhǎng)的影響。重復(fù)取樣結(jié)果,以Bootstrap=1000為基礎(chǔ),顯著性水平(雙尾)
P<0.05為相關(guān)顯著,P<0.01為相關(guān)極顯著。
2結(jié)果與分析
2.1浮游植物種類組成與分布
本研究在調(diào)查區(qū)域檢出浮游植物共計(jì)7門(mén)34屬76種(含未定名種)。其中綠藻門(mén)檢出種類最多,為30種,占總數(shù)的39.47%,其次為藍(lán)藻門(mén)和硅藻門(mén),均為15種,各占19.74%,此三者種類總和占本區(qū)域調(diào)查總數(shù)的78.95%。此外,檢出裸藻門(mén)7種,占9.21%;金藻門(mén)4種,占5.26%;黃藻門(mén)3種,占3.95%;甲藻門(mén)2種,占2.63%。各采樣點(diǎn)浮游植物種類組成分布如表1所示。
由表1可知,石家莊市水體中浮游植物主要為綠藻(24.00%~53.13%)、硅藻(25.00%~42.11%)和藍(lán)藻(8.70%~26.32%),其次為裸藻(0~12.00%),而金藻、黃藻和甲藻只在部分采樣點(diǎn)檢測(cè)到。其中水上公園采樣點(diǎn)的浮游植物種類最多,為40種;汊河濕地和民心河西的浮游植物相對(duì)較少,均為19種;其余采樣點(diǎn)種類介于二者之間。
2.2浮游植物的細(xì)胞密度
浮游植物的細(xì)胞密度是水生態(tài)系統(tǒng)功能和水質(zhì)評(píng)價(jià)的重要參數(shù)之一[13]。調(diào)查結(jié)果顯示,石家莊市周邊水體中浮游植物平均細(xì)胞密度為1.62×107cells/L。其中汊河濕地采樣點(diǎn)浮游植物細(xì)胞密度最高,達(dá)3.15×107cells/L;其次為蟠龍湖,細(xì)胞密度為2.85×107cells/L;然后依次為世紀(jì)公園(2.25×107cells/L)、洨河濕地(1.65×107cells/L)、水上公園(1.35×107cells/L),長(zhǎng)安公園、民心河西和崗南水庫(kù)均為(9.00×106cells/L),浮游植物細(xì)胞密度最低的是科大牧星湖,為6.00×106cells/L。從浮游植物種類豐度組成上來(lái)看,石家莊市水體中硅藻細(xì)胞密度最高,平均為1.0×107cells/L,占總細(xì)胞密度組成的61.84%;其次為綠藻,平均細(xì)胞密度為3.83×106cells/L,占總量的23.71%;而后為藍(lán)藻,平均細(xì)胞密度為1.5×106cells/L,占9.28%。各采樣點(diǎn)浮游植物的豐度如圖2所示,其中科大牧星湖和蟠龍湖,硅藻豐度占比均高達(dá)90%以上,為硅藻極豐富水體;民心河?xùn)|、汊河濕地和洨河濕地,硅藻豐度占比在65%以上,為硅藻豐富水體。而水上公園和民心河西,綠藻豐度占比均為67%,為綠藻豐富水體;長(zhǎng)安公園藍(lán)藻豐度最高,為50%;其次水上公園和民心河西藍(lán)藻豐度均占33%。值得注意的是金藻門(mén)植物僅在崗南水庫(kù)中檢出,而其豐度高達(dá)50%,是所有水體中僅有的金藻豐富型水體。
2.3浮游植物的優(yōu)勢(shì)種
從浮游植物出現(xiàn)的頻率和數(shù)量上來(lái)看,科大牧星湖采樣點(diǎn)浮游植物種類分布較為均勻,未發(fā)現(xiàn)極優(yōu)勢(shì)類群;長(zhǎng)安公園、民心河西和汊河濕地采樣點(diǎn)具有單一優(yōu)勢(shì)類群,其余各采樣點(diǎn)優(yōu)勢(shì)種均在2種以上。各水體的浮游植物優(yōu)勢(shì)類群(Y>0.02)如表2所示,作為中富營(yíng)養(yǎng)型指示生物(α-β)硅藻門(mén)的舟形藻(Naviculasp.)在各采樣點(diǎn)中檢出最多,如水上公園、洨河濕地、蟠龍湖和崗南水庫(kù);硅藻門(mén)的針桿藻(Synedrasp.,中富營(yíng)養(yǎng)型指示生物)作為優(yōu)勢(shì)種在長(zhǎng)安公園、汊河濕地和蟠龍湖均有發(fā)現(xiàn);藍(lán)藻門(mén)的顫藻(Oscillatoriasp.,富營(yíng)養(yǎng)型指示生物)作為優(yōu)勢(shì)種大量檢出于民心河西和民心河?xùn)|;綠藻門(mén)的多芒藻(Golenkiniasp.,中營(yíng)養(yǎng)型指示生物)作為優(yōu)勢(shì)種在水上公園和民心河?xùn)|均有發(fā)現(xiàn);其余藻類如綠藻門(mén)的絲藻(Ulothrixsp.,中富營(yíng)養(yǎng)型指示生物)等僅在個(gè)別水體中出現(xiàn),說(shuō)明各水體浮游植物的群落結(jié)構(gòu)有所不同。
總的來(lái)看,石家莊市各水體基本處于中富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài),其中民心河流域富營(yíng)養(yǎng)化最為嚴(yán)重,有從中富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)向富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。相比而言,崗南水庫(kù)檢出了貧營(yíng)養(yǎng)型指示生物金藻門(mén)錐囊藻(Dinobryonsp.)優(yōu)勢(shì)種,表明其水體較為清潔;但由于綠藻門(mén)的鼓藻(Cosmariumsp.)和硅藻門(mén)的舟形藻等中富營(yíng)養(yǎng)型指示生物的出現(xiàn),反映出其水質(zhì)有逐步惡化的趨勢(shì)。
2.4浮游植物群落物種多樣性分析
有研究發(fā)現(xiàn),水體中浮游植物的多樣性指數(shù)是評(píng)價(jià)水體營(yíng)養(yǎng)化程度的重要指標(biāo),通常浮游植物的多樣性指數(shù)越高,水體越清潔;反之,說(shuō)明水體污染越嚴(yán)重[8,14]。參考文獻(xiàn)[15]的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),本研究對(duì)各水體浮游植物的物種多樣性指數(shù)進(jìn)行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),石家莊市周邊水體浮游植物的Shannon-Weaver多樣性指數(shù)(H)在1.08~1.57dit,為α-中度污染水平;Pielou均勻度指數(shù)(J)在0.36~0.49之間,屬β-中度污染水平;Margalef豐富度指數(shù)(d)在4.16~9.01之間,屬于清潔-輕度污染水平。根據(jù)各水體的浮游植物多樣性指數(shù)及相應(yīng)評(píng)價(jià)等級(jí)(見(jiàn)表3),說(shuō)明目前石家莊市各水體基本處于中度污染水平。
2.5水質(zhì)理化指標(biāo)檢測(cè)
石家莊市各水體環(huán)境因子數(shù)據(jù)測(cè)定值如表4所示??傮w來(lái)看,石家莊市水體的溶解氧(DO)質(zhì)量濃度較高,在9.92~24.57mg/L,符合《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838—2002)[20]的Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn);水體氨氮質(zhì)量濃度較低(0~0.42mg/L),平均為0.24mg/L,符合Ⅱ類地表水標(biāo)準(zhǔn);但水體平均pH值為5.93,除民心河和科大牧星湖外,都處于超標(biāo)狀態(tài);在總磷含量上,石家莊市水體總磷質(zhì)量濃度平均為1.40mg/L,遠(yuǎn)高于Ⅴ類水的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(0.4mg/L),尤以民心河西總磷質(zhì)量濃度最高,達(dá)6.10mg/L,是Ⅴ類水國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的15.25倍;石家莊市水體的總氮質(zhì)量濃度平均為5.12mg/L,其中除科大牧星湖、汊河濕地和蟠龍湖外,其余水體都高于Ⅴ類水的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(2mg/L),而民心河西和洨河濕地的總氮超標(biāo)嚴(yán)重。在化學(xué)需氧量(COD)上,除民心河?xùn)|和水上公園超Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)外,石家莊市其他水體多符合Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)(ρ(COD)<30mg/L);水體的五日生化需氧量(BOD5)平均為7.00mg/L,表明整體處于Ⅴ類水水平,但不同采樣點(diǎn)之間數(shù)值差異較大,其中崗南水庫(kù)BOD5最低,為1.65mg/L,符合Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn),水上公園符合Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn),民心河西、蟠龍湖、科大牧星湖和洨河濕地符合Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn),長(zhǎng)安公園和汊河濕地符合Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn),而民心河?xùn)|則處于劣Ⅴ類水水平。
2.6石家莊市水體相似度的聚類分析
根據(jù)各采樣點(diǎn)浮游植物的種類組成分布情況(見(jiàn)表1),利用SPSS22.0軟件對(duì)各采樣點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)聚類分析,結(jié)果如圖3所示。石家莊市各水體在浮游植物組成上,大體由4個(gè)分支構(gòu)成:汊河濕地與崗南水庫(kù)構(gòu)成了石家莊市北部分支;水上公園、民心河西、長(zhǎng)安公園和洨河濕地構(gòu)成了石家莊市中西部分支;民心河?xùn)|和蟠龍湖構(gòu)成了石家莊市南部分支;此外,科大牧星湖浮游植物的種類組成較為獨(dú)特,自成一支。
同時(shí),根據(jù)環(huán)境因子數(shù)據(jù)(見(jiàn)表4),對(duì)石家莊市各水體的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了聚類分析,結(jié)果如圖4所示。石家莊市各水體環(huán)境中科大牧星湖與蟠龍湖和汊河濕地最為相似,其次與崗南水庫(kù)類似,此四者構(gòu)成第一個(gè)分支;長(zhǎng)安公園和洨河濕地水質(zhì)較為類似,構(gòu)成另一個(gè)分支,而水上公園介于第一、第二分支間,與第一分支更為接近些;民心河?xùn)|和民心河西與其他采樣點(diǎn)聚類明顯不同,顯示其水環(huán)境與其他水體存在明顯差異。這幾個(gè)分支的形成,可能與石家莊市各水體的污染程度有關(guān)。
通過(guò)對(duì)圖3和圖4進(jìn)行比對(duì)發(fā)現(xiàn),石家莊市各水體在浮游植物的種類組成與水質(zhì)指標(biāo)聚類分析中所在位置明顯不同,這似乎暗示春季水體浮游植物的生長(zhǎng)和種類組成,受pH值、化學(xué)需氧量(COD)、氨氮、總磷、總氮等指標(biāo)構(gòu)成的整體水環(huán)境影響不大,而浮游植物的種類組成很可能與某個(gè)水質(zhì)指標(biāo)或環(huán)境小氣候有關(guān),其原因還有待于進(jìn)一步分析。
2.7浮游植物群落組成與環(huán)境因子相關(guān)性分析
為探討水體中浮游植物群落組成與各環(huán)境因子之間的關(guān)系,本研究基于SPSS22.0軟件進(jìn)行了多元Pearson相關(guān)性分析,結(jié)果如表5所示。
藍(lán)藻的種類繁茂與環(huán)境中的低pH值和高總氮含量呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。而綠藻種類數(shù)與DO,COD,BOD5和氨氮、總磷、總氮等6種水質(zhì)指標(biāo)都呈現(xiàn)一定的正相關(guān)趨勢(shì),尤其是與COD相關(guān)極顯著(P<0.01),與DO和BOD5也已接近顯著性水平。硅藻的種數(shù)與環(huán)境COD和氨氮也具有一定的正相關(guān)性,但與水體的DO和BOD5、總磷、總氮、pH值呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)性。對(duì)金藻而言,環(huán)境的高水平的DO,COD,BOD5和總磷、總氮、pH值都似乎不利于其生存,而氨氮含量則影響不大。黃藻和甲藻情況類似,除COD外,與水體的DO和BOD5、氨氮、總磷、pH值等指標(biāo)呈現(xiàn)一定的負(fù)相關(guān)性。裸藻的種數(shù)與水體的DO,COD,BOD5和氨氮、總磷、總氮、pH值等7種水質(zhì)指標(biāo)都呈現(xiàn)一定的正相關(guān)趨勢(shì),尤其是在COD和氨氮含量上均呈現(xiàn)顯著正相關(guān)性(P<0.05)。
總體來(lái)看,水體中酸環(huán)境(pH值低于6.0)有利于各種藻類的生存繁衍;COD和氨氮含量增加對(duì)藍(lán)藻、綠藻、硅藻和裸藻生長(zhǎng)有利;而高水平的DO和BOD5、總磷、總氮含量則不利于硅藻、金藻、黃藻和甲藻的生存。
3討論
3.1石家莊市水體浮游植物的群落組成與結(jié)構(gòu)分析評(píng)價(jià)
浮游植物的種類組成、污染指示種細(xì)胞密度、群落結(jié)構(gòu)及多樣性指數(shù)都是進(jìn)行水生態(tài)系統(tǒng)功能和水質(zhì)評(píng)價(jià)的重要參數(shù)。參考況琪軍等[13]對(duì)水體指示性浮游植物的分類描述,以及鄭琳琳等[22]的指示性浮游植物群落劃分污染等級(jí)標(biāo)準(zhǔn):藍(lán)藻門(mén)為極優(yōu)勢(shì)類群(占70%以上)且耐污種大量出現(xiàn)為多污帶;藍(lán)藻門(mén)為優(yōu)勢(shì)類群(約占60%)且種類較多的為α-中污帶;硅藻門(mén)及綠藻門(mén)為優(yōu)勢(shì)類群(各約占30%)的為β-中污帶;硅藻門(mén)為優(yōu)勢(shì)類群(占60%以上)為寡污帶。根據(jù)前文石家莊市水體浮游植物的群落組成與結(jié)構(gòu)分析(分別見(jiàn)表2、表3、表4和圖2),可以發(fā)現(xiàn),在春季綠藻門(mén)(35.97%)和硅藻門(mén)(33.11%)種類豐富,但Shannon-Weaver多樣性指數(shù)較低(1.08dit<H<1.57dit),表明石家莊市水體應(yīng)處于中度污染水平。其中科大牧星湖、崗南水庫(kù)、汊河濕地、蟠龍湖等采樣點(diǎn)污染相對(duì)較輕,而民心河流域和洨河濕地由于藍(lán)藻門(mén)和綠藻門(mén)為優(yōu)勢(shì)類群(約占65%)且密度較大,說(shuō)明其水體中浮游植物種類組成較為單一,群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差,污染較為嚴(yán)重。由于水環(huán)境的持續(xù)惡化必然會(huì)導(dǎo)致藻類群落的逆行演替,在群落組成上表現(xiàn)為潔凈種→抗污種→耐污種→無(wú)物種的不斷蛻變。因此,關(guān)注水體中浮游植物群落組成與結(jié)構(gòu)的變化,是進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)和環(huán)境保護(hù)的重要途徑。
3.2影響水體浮游植物的群落組成的環(huán)境因子
有研究表明,水體的理化指標(biāo)可以影響浮游植物的種類、組成和數(shù)量變化[3,5]。筆者通過(guò)對(duì)石家莊市各水體的浮游植物群落特征和環(huán)境特征的聚類分析,發(fā)現(xiàn)春季各水體浮游植物群落結(jié)構(gòu)受環(huán)境因子影響程度不同,并未呈現(xiàn)出相似的聚類趨勢(shì)。因此推測(cè),環(huán)境因子在浮游植物的生長(zhǎng)過(guò)程中可能具有非等價(jià)性,某種藻類的種群爆發(fā)很可能與個(gè)別生態(tài)因子(主導(dǎo)因子)的變化有關(guān),而與多指標(biāo)構(gòu)成的整體水體環(huán)境關(guān)系不明顯,這還有待于進(jìn)一步證實(shí)。
代龔圓等[10]研究表明,硅藻一般適應(yīng)于低溫環(huán)境,易于在冬春季節(jié)占據(jù)生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì),而藍(lán)藻和綠藻則更適于生活在溫度較高的夏季[15],這與本次石家莊市水體春季浮游植物的群落組成調(diào)查結(jié)果一致。
水體pH值是影響浮游植物生長(zhǎng)和分布的重要因素[6-7]。胡鴻鈞等[2]報(bào)道,與硅藻相比,藍(lán)藻更適宜pH值較高的水體。這與本研究中民心河流域顫藻大量繁殖的結(jié)果相吻合。
沈會(huì)濤等[9]研究報(bào)道,綠藻中的鼓藻和裸藻中具尾裸藻與COD有很大的正相關(guān);而柴毅等[4]對(duì)長(zhǎng)湖浮游植物群落組成研究后指出,綠藻的生長(zhǎng)與COD呈正相關(guān);這些均與本研究的結(jié)果完全相同。
氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽被認(rèn)為是浮游植物生長(zhǎng)的重要影響因子,它們通過(guò)協(xié)同作用共同影響浮游植物的生長(zhǎng)[5,16]。JACOBY等[27]研究表明,低水平的氮磷比有利于藍(lán)藻水華的爆發(fā)。本次水體理化指標(biāo)調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn),石家莊市各水體的總磷含量嚴(yán)重超標(biāo),氮磷比均小于10,藍(lán)藻密度與總氮呈一定的正相關(guān)關(guān)系,而與總磷含量呈一定的負(fù)相關(guān)性,這與前人的研究結(jié)果基本一致[4-5]。
有研究表明,藍(lán)、綠藻一般生活在富營(yíng)養(yǎng)化的水體,而硅藻生活在中度污染水體,金藻則生活于貧營(yíng)養(yǎng)化水體[3-4]。ORTEGA-MAYAGOITIA等[28]研究認(rèn)為,金藻減少乃至消失表明水體受到有機(jī)污染。在本研究中,除崗南水庫(kù)外,各采樣點(diǎn)均未檢出金藻,這與水體中總磷、總氮等有機(jī)污染物含量超標(biāo)嚴(yán)重的現(xiàn)狀高度吻合。
4結(jié)語(yǔ)
1)石家莊市附近水體中初步鑒定有浮游植物7門(mén)47屬76種,其中綠藻、硅藻和藍(lán)藻種類豐富,為其優(yōu)勢(shì)類群,裸藻、黃藻、金藻、甲藻等很少檢出,表明水體中浮游植物種類組成較為單一,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差。
2)水體中浮游植物的平均細(xì)胞密度為1.62×107cells/L,其中硅藻、綠藻和藍(lán)藻密度在各水體中普遍占據(jù)優(yōu)勢(shì)。值得注意的是,崗南水庫(kù)中金藻門(mén)錐囊藻屬的細(xì)胞密度高達(dá)4.5×106cells/L,是所有水體中僅有的金藻豐富型水體。
3)水體中浮游植物的優(yōu)勢(shì)度和物種多樣性分析表明,各水體中浮游植物的優(yōu)勢(shì)類群稍有不同,多以中富營(yíng)養(yǎng)型指示藻類為主,Shannon-Weaver多樣性指數(shù)較低(1.08dit<H<1.57dit),這表明石家莊市各水體基本處于中富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài),其中民心河流域富營(yíng)養(yǎng)化最為嚴(yán)重,有從中富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)向富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。崗南水庫(kù)檢出了貧營(yíng)養(yǎng)型指示生物金藻門(mén)錐囊藻,表明其水體相對(duì)較為清潔,但其水質(zhì)也有逐步惡化的趨勢(shì)。
4)水體的浮游植物群落組成與環(huán)境指標(biāo)的聚類分析和相關(guān)性分析表明,水體浮游植物的種類組成,受pH值、化學(xué)需氧量、氨氮、總磷、總氮等指標(biāo)構(gòu)成的整體水環(huán)境影響不大,而很可能與某個(gè)主導(dǎo)環(huán)境因子的變化有關(guān)。同時(shí),石家莊市春季水體酸化嚴(yán)重(pH值<6.0),除科大牧星湖和崗南水庫(kù)外,多數(shù)水體處于劣V類水平,主要超標(biāo)物為pH值、總磷、總氮和COD,而這些物質(zhì)可能是促進(jìn)水體中耐污性藻類藍(lán)藻、綠藻大面積爆發(fā)的主要因素。
如上所述,對(duì)春季石家莊市水體的浮游植物初步調(diào)查的結(jié)果表明,石家莊市水體在春季水質(zhì)狀況情況不容樂(lè)觀。城市景觀用水,除科大牧星湖外,皆處于中度-重度污染狀態(tài);天然湖泊、水庫(kù)和流域內(nèi)河流濕地,水質(zhì)也呈現(xiàn)輕度—中度污染趨勢(shì)。從各項(xiàng)指標(biāo)來(lái)看,民心河流域污染最為嚴(yán)重,一方面可能與春季少雨干旱的氣候有關(guān),另一方面更可能是由于沿岸企業(yè)和居民的人為污染。因此,有效減少水體沿岸的人為污染,同時(shí)加強(qiáng)對(duì)石家莊市典型水體的重要生物指標(biāo)和理化指標(biāo)進(jìn)行長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè),并通過(guò)定向引入動(dòng)物、植物和微生物品種對(duì)已污染水體進(jìn)行生態(tài)修復(fù),不僅可避免和改變石家莊市水體“有河皆涸,有水皆污”的現(xiàn)狀,而且也是促進(jìn)石家莊市水體生態(tài)系統(tǒng)健康和可持續(xù)發(fā)展的重要手段。
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