硅藻种群及数量变化规律的法医学研究

杜 宇蔡洪洋李鹏飞夏俊苓

（1 中国刑警学院 辽宁 沈阳 110035；2 沈阳市公安局铁西分局 辽宁 沈阳 110023）

硅藻种群及数量变化规律的法医学研究

杜 宇1蔡洪洋2李鹏飞1夏俊苓1

（1 中国刑警学院 辽宁 沈阳 110035；2 沈阳市公安局铁西分局 辽宁 沈阳 110023）

2011年对北方淡水河流布点采样，以周为时间间隔观测硅藻优势种群的变化规律，每月观测硅藻数量及种群数的变化规律。结果发现淡水河流中硅藻数量、种群及优势种群均随时间、地点而变化；硅藻数量及种群数12-2月最低，之后逐渐升高，5月达高峰，略有下降后10月达第二高峰期，之后迅速减少；4-11月间，同一采样点相邻两周比较，硅藻优势种群变化明显，7-8月间同一周内不同采样点硅藻优势种群变化不明显。提示河水中硅藻变化规律复杂，受环境、水文等多种因素影响，在法医水中尸体死因鉴定及落水地点推断过程中，现场水样与脏器中硅藻数量及种群比对时应充分考虑其变化规律。

法医病理学 溺死 硅藻 种群 数量

硅藻检验在诊断溺死的作用中一直存在争议，但由于水中尸体常处于腐败甚至高度腐败状态，根据其尸表系统解剖以及病理组织学检验有时很难鉴定溺死和抛尸入水。因此目前在一些法医检案中，硅藻检验仍是一种有效甚至唯一的鉴定手段，认为参照送检现场水样的硅藻种群及数量，可以确定生前溺死及推断落水地点。现有的法医学相关研究也主要集中于优化硅藻检验方法及提高检出率等方面，往往忽视了由于环境、水文等多种因素影响，同一河流不同河段甚至同一河段不同时间，硅藻数量及种群的差异可能很大。本研究拟就沈阳市主要水系-蒲河河段，一年中不同时间、不同地点硅藻数量及种群的变化规律进行研究，以分析现场水样硅藻检验中应注意的问题。

1 材料和方法

1.1 观测点、采样时间设置及水样采集

在沈阳市内蒲河河段选定三个观测点（由上游至下游依次为1-3号），每个观测点距离约10公里，保证每个观测点结冰期不完全干涸，可以刨冰取水。每个观测点设两个取水点，每个取水点取水面及水面下20cm水样各500ml，然后将每个观测点4份样品混匀，取混合水样500ml（加4%甲醛溶液固定，静置24小时后镜检）作为该观测点水样备检。

依据上述布点采样方法，2011年每周三对沈阳市内蒲河河段各观测点进行样本采集，用以观测硅藻优势种群变化；每月15日对2号观测点进行样本采集，用以观测硅藻数量及种群数的变化。12月-2月为北方河水结冰期，该期间内同观测点刨冰取水。

1.2 主要仪器及试剂

台式高速离心机（最高转速16000r/min），15ml离心管，移液器，加样枪头，生物显微镜，恒温干燥箱，电子天平，蒸馏水，硝酸；1ml浮游生物计数框（北京普力特仪器有限公司）。

1.3 方法

检验前确定仪器及试剂均不含硅藻。备检水样混匀后取100ml置于烧杯内，滴加少量浓硝酸并加热去除有机质，取10ml水样装入离心管，以离心半径8cm，12000 r/min离心20min，弃去上清液后定容至1ml，蒸馏水洗5min×3次，每次均弃去上清液，最终定容至2ml，用移液器反复吹吸沉淀物使之充分混匀后镜检。①观察硅藻形态，进行硅藻种属鉴定（依据中国淡水藻类——系统分类及生态）；②吸取1ml于计数板上计数硅藻数量，重复计数10次，计算出每1ml浓缩液（相当于10ml现场水样）中硅藻数量平均值（个/10ml）；③以周为时间间隔，观测不同取水点硅藻优势种群变化，统计每周每个观测点优势种群（计算样品中出现的每属硅藻数量占全部硅藻数量的百分比，取数值位于前三位者为优势种群，样品中不足三种硅藻的按数值大小取实际种群数量）。

2 结果

2.1 沈阳市内蒲河河段硅藻种群

2011年全年在3个采样点采集样本中共鉴定出16个属的硅藻，隶属于2纲6目8科。其中羽纹纲11属，中心纲5属（表1）。

表1 沈阳市内蒲河河段硅藻种群

2.2 沈阳市内蒲河河段硅藻数量及种群变化

2011年全年沈阳市内蒲河河段中硅藻数量呈现出一定规律性变化，其中1月水中硅藻数量及种群数均为全年最低值，其后硅藻数量及种群数逐渐增多，至5月达到第一个高峰期，此后略有下降但仍高于4月水平，于10-11月达到第二个高峰期，其中10月硅藻数量达全年峰值，12月硅藻数量及种群数均迅速下降（表2）。

表2 沈阳市内蒲河河段每月硅藻数量及种群数变化

2.3 沈阳市内蒲河河段中硅藻优势种群变化

全年水中小环藻属、直链藻属、舟形藻属、冠盘藻属等片藻属、脆杆藻属作为优势种群出现频率最高，其中1-13周（1-3月），多以小环藻属、直链藻属、冠盘藻属等中心纲硅藻为优势种群；14-26周（4-6月）小环藻属、冠盘藻属、脆杆藻属、舟形藻属等片藻属等中心纲及羽纹纲硅藻交替成为优势种群，随时间变化，羽纹纲硅藻逐渐占据优势地位；至27-38周（7-9月），脆杆藻属、舟形藻属、等片藻属等羽纹纲硅藻成为优势种群；39-46周（10-11月），小环藻属、冠盘藻属、脆杆藻属、舟形藻属等片藻属等中心纲及羽纹纲硅藻再次交替成为优势种群，其后至52周小环藻属直链藻属、冠盘藻属等中心纲硅藻再次成为优势种群。4-11月（14-47周）同一采样点相邻两周间硅藻优势种群变化明显，7-8月（27-35周）间同一周内不同采样点硅藻优势种群变化不明显（表3）。

3 讨论

硅藻是一类细胞壁高度硅质化的单细胞植物，是浮游生物的重要组成成分，其种群繁多、数量庞大，是生态系统中主要的初级生产者之一。硅藻耐受力极强、生境十分广泛，可在淡水、咸水中生长，可浮游或着生，部分硅藻对低温具有极强的耐受性，甚至可以在冰层下正常生长繁殖。尽管存在争议，但目前在水中尸体法医检案中，硅藻检验仍被视为一种有效甚至唯一的鉴定手段。现阶段，国内法医工作者多致力于优化硅藻检验方法及提高检出率等方面的研究，对于硅藻种群及数量随时间、地点改变相应的变化规律研究甚少，而现场水样与死者脏器中硅藻种群及数量的比对在水中尸体死因鉴定及落水点推断方面十分重要。现有研究证实，硅藻具有明显的地区多样性分布特点，尤其在江河、湖泊等淡水系统中，硅藻的群落组成及数量变化与环境、水文的改变有着极其密切的关系。

沈阳蒲河是浑河右岸主要支流，发源于铁岭县想儿山，从东北流向西南经棋盘山水库并流经11个乡镇于朱家房入浑河，全长205公里。作为沈阳市直接管理的河道长度最长、流域面积最大的中型河流，是沈阳市防洪体系的重要组成部分，也是目前沈阳市每年水中尸体出现率最高的水域之一。本研究针对2011年一年中蒲河沈阳段不同时间，不同地点硅藻数量、种群及优势种群的变化进行研究，以分析其变化规律对于法医学相应检案的意义及送检现场水样硅藻检验中应注意的问题。

本研究每月观测蒲河同一采样点硅藻数量及种群数的变化，发现硅藻数量变化呈现一定时间规律性。1月硅藻数量及种群数为全年最低值，之后两项指标逐渐增加，于5月达第一个峰值，之后略有下降但仍高于4月水平，8月后再次升高，10月达第二个峰值且硅藻的数量及种群数为全年最高，之后两项指标迅速减少，除8月外，其余月份与前一月硅藻数量比较均差异显著。目前，多数国内学者认为硅藻可作为鉴定生前溺死的重要依据，依据是检验时对脏器组织与现场水样的硅藻进行对比，如脏器组织内含有大量与现场水样同种群的硅藻可以诊断为溺死，同时认为现场水样中硅藻密度大，数量多，相应脏器组织中检出硅藻数量也应较多。考虑北方地区冬季（12-3月）溺水后冰封而春季之初（4-5月）浮尸的情况非常常见，如以本研究结果为依据（12-3月与4月比较，硅藻数量及种群数存在显著差异），推断由于落水与捞尸间隔时间较长，在硅藻检验过程中可能会呈现发现尸体水域提取的现场水样与脏器内硅藻的数量及种群数差异很大，而造成排除溺死的错误结论。同时考虑传统的硝酸乙醇法仅能检出无机硅藻，使大量有机硅藻被破坏，以及离心处理步骤导致的硅藻损失，均会造成脏器中硅藻检出率进一步降低。因此本研究结果提示我们在依据现场水样与脏器中硅藻数量及种群数来判断溺死时需格外慎重。此外，以往部分文献认为，夏季水中硅藻数量最多，本研究结果显示4-5月及9-10月的春秋季节为硅藻丰度最高时段，提示可能与流速、水温、藻类间的竞争抑制等有关。

表3 沈阳市内蒲河河段不同观测点每周优势硅藻种群变化

硅藻检验的另一个作用是判断落水地点。多数国内外学者认为，在严格控制操作污染后，从肺、肝、肾、骨髓等多个器官中检出硅藻，并与现场水样硅藻种群一致，可推断落水地点，而种群不一致，说明存在漂尸过程。本研究结果以周/月为时间间隔观测不同采样点硅藻，发现无论其种群数还是优势种群类别，均存在变化。5、10月硅藻的种群数最多，12-2月（北方河水结冰期）硅藻种群数量达一年中最低值；12-3月，蒲河中硅藻以小环藻属、直链藻属及冠盘藻属等中心纲为优势种群，且各采样点及相邻各周间变化不大；4-6月及9-11月，中心纲及羽纹纲部分属交替成为优势种群；7-8月脆杆藻属、舟形藻属、等片藻属等较大的羽纹纲硅藻成为优势种；4-11月（14-47周） 同一采样点相邻两周间硅藻优势种群变化明显，7-8月（27-35周）间同一周内不同采样点硅藻优势种群变化不明显。上述种群变化规律与以往研究结果提示的硅藻种群变化与流速、温度、光照等气象、水文因素以及不同种属硅藻自身特点等密切相关的研究结论相一致。依据上述硅藻种群变化规律，推断冬季落水春季浮尸或于4-11月期间内溺死但落水与捞尸间隔时间达一周以上者，即使落水点与捞尸点同一或相近，但因水中硅藻种群的显著变化，可能造成现场水样与脏器内检出硅藻的种群结构差异极大，因而导致落水点与捞尸点不同一的错误结论。

同时从本研究可以看出，在蒲河7-8月汛期时，同一时间点不同观测点间硅藻种群差别很小，这可能与水流流速过快等有关。夏季河水中尸体移动快，因此可能出现落水点与打捞点相距甚远，但打捞点水样与脏器内检出硅藻的优势种群接近一致，造成对落水地点判断的干扰。

综上，本研究结果提示可能受环境、水文等影响，河流中硅藻种群及数量随时间、地点不同变化极大，因此依据硅藻检验认定溺死及推断落水点时需格外慎重。目前法医工作者多集中于研究优化硅藻检验方法及提高检出率等方面，植物学家及环境学家则致力于环境对硅藻的影响及硅藻种群与数量对环境变化的检测作用等相关研究，如何将两方面研究有机融合，开展建立地区性硅藻数据库，明确影响因素，规范检验方法，合理分析结果，对于法医相关检案、地域性水文变化及水质监测等均具有重要意义。

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