湘江长沙段浮游植物区系组成及水质评价初步研究

张 校，肖 玲，刘应迪

(湖南师范大学生命科学学院，中国 长沙 410081)

湘江是湖南人民的母亲河，它由南向北从昭山进入长沙市区，经三汊矶转向西北，是长沙市居民生活和工业用水的重要水源．湘江在长沙城区内水文情况改变较小，自净能力不强，岸边污染点明显，易受到污染而形成富营养化，已受到有关部门及学术界广泛关注[1-4]．

目前关于湘江水污染情况的研究相对较少，部分文献涉及到重金属污染的问题[5-8]，亦有少量关于湘江长沙段水生浮游植物群落组成的研究[7]，有关湘江长沙段浮游植物与水质关系、利用浮游植物区系资料来进行水质评价等方面的研究，尚未见报道．

浮游植物广泛分布于江河湖海，池塘沟渠，与人类的生活、生存有着极其密切的关系．人类生活污水和工业废水的排放能不断改变水体的化学成分，进而影响水体中的藻类生长[9]．通过研究藻类群落结构和数量变化能够反应出研究区域水质变化情况，同时，由于受纳水体中不易降解的重金属污染物在沉降和转移的过程中会因为生物作用而进入水生生物体内，因此通过调查水域内的重金属指示藻类还能得知被研究水体是否已被重金属盐污染[9]．

本项目运用指示生物方法，调查了湘江及其周边水体浮游植物的种类，利用耐污染藻类的指示作用，并结合水体理化指标测定，对湘江长沙段水质评价进行了初步研究，为湘江浮游植物区系组成研究及水质监测提供科学依据．

1 研究方法

1.1 样品的采集

图1 采样点分布示意图

根据湘江长沙段主城区江段情况，由北向南设定3个采样点(S1，S2，S3)，采样点避开回水区、排污口(图1)．采样时间为2010年10月至2011年9月，频率每月1次．

采样水质指标测定包括水温、pH、透明度、溶氧量(DO)等．浮游植物样品的采集采用浮游生物网(0.064 mm)进行∞方法捞取，采样点每次采样固定∞捞取法往返80次进行，采集层面为水面至面下30 mm的表层．采样捞取结束后迅速拉起生物网将浓缩水样装入采集瓶，用蒸馏水将藻类洗入采样瓶，得100 mL浓缩水样，另取采样点表层水样300 mL返实验室后冷藏保存用于总氮(TN)、总磷(TP)检测．

1.2 样品的处理

浓缩水样用甲醛固定，实验室自然沉降24 h，除去上层悬浮液75 mL得底层沉降浓缩液25 mL，制作装片进行显微镜观察．结合查阅相关藻类分类学资料[10-15]进行种类鉴定，采用计数板(求精XB-K-25，上海)进行计数，在沉降瓶底部以星状发散吸取17个点(中心1点外围2层各8个点)进行取样观察．表层水样采用国家水质监测标准分析法[16]进行总氮总磷测定，平行样数为3，结果取平均值．

1.3 水质评价

分别采用：(1)Thunmark和Nygaard藻类种类商[17-19]；(2)柯克威茨(Lolkwitzh),马逊(Marrson)的污水分带[16-18]及津田松苗的水质指示生物表[17-18,20]；(3)耐污染藻类指示作用[18]．

2 结果与分析

2.1 水体理化特征

采样期水体理化指标数据(图2)显示，银盆岭(S1)、江边(S2)与猴子石(S3)采样点调查期间DO值变化范围为9.1～3.5，与温度成反比，pH变化范围5.5～6.5，偏酸性，透明度季节变化明显．所有TN、TP数据均高于水体富营养化临界值0.2 mg/L、0.02 mg/L，可见湘江长沙段水体TN、TP含量已超标，达富营养化水平．

A,采样点S1各指标; B, 采样点S2各指标; C, 采样点S3各指标; D, 湘江整体透明度．溶氧量(DO)单位为mg/L，总氮、总磷(TN、TP)单位为mg/L，水温T单位℃图2 湘江各采样点2010年10月至2011年9月水体理化指标

2.2 浮游植物的种类组成

试验期间共采集藻类6门，43属，61种．其中硅藻(Bacillariophyta)18属共29种占45%，绿藻(Chlorophyta)16属共24种占38%，蓝藻(Cyanophyta)5属共5种占8%，裸藻(Euglenophyta)2属共4种占6%，黄藻(Xanthophyta)1属占1.5%共1种，甲藻门(Dinophyta)1属占1.5%共1种．

采样期间，S1采样点共采集种类5门，37属，49种，其中硅藻17属共26种，绿藻14属共16种，蓝藻3属共3种，裸藻2属共3种，黄藻1属共1种．S2采样点共采集5门39属54种，其中硅藻18属共29种，绿藻13属共17种，蓝藻4属共4种，裸藻3属共4种，黄藻1属共1种．S3采样点共采集6门，42属，58种，其中硅藻18属共28种，绿藻15属共20种，裸藻4属4种，裸藻3属共4种，黄藻1属共1种，甲藻1属共1种．具体藻类及出现地点见表1．

湘江浮游植物生物组成较丰富，3个采样点种类差别不明显，种类数量自北向南增多．各采样点均有蓝藻、绿藻、硅藻和裸藻．硅藻在各采样点连续采样期间变化较小，绿藻在春季种类增加明显．

湘江在调查期间浮游植物种类数量变化的基本规律为春季上升，夏、秋丰水期下降，冬季枯水期裸藻小幅度繁殖，这是因为丰水期水体流量大，藻类个体密度较小的缘故．硅藻采样期间各月均有出现，直链藻属(Melosira)、菱形藻属(Nitzschia)与针杆藻属(Synedra)为常见种类；绿藻在春秋季繁殖较明显；裸藻在冬季有小幅度的繁殖期，原因为冬季湘江干流流速减慢枯水严重，水体中的营养盐成分大量滞留，给裸藻繁殖提供了有利条件．

2.3 湘江长沙段水质藻类生态学评价

2.3.1 藻类种类商 依据Thunmark和Nygaard提出的以下藻类种类商[17-19]计算公式，根据不同藻类类群与有机污染和营养物的相关性求出商值，划分水质类型．

蓝藻商、绿藻商、硅藻商，0～1为贫营养型，1～5为富营养型，5～15为重富营养型．复合藻商<1为贫营养型，1～2.5为弱富营养型，3～5为中度富营养型，5～20为重度富营养型，20～43为超重富营养型．偶然出现的低频率藻不纳入本次藻类商计算．

由藻类种类商计算结果可知(表2)，湘江蓝藻商与硅藻商所指示的污染水平不高，绿藻商及复合藻商所指示的污染水平达到富营养型至重富营养型．不同季节的藻商计算表明，二、三季度藻商高于一、四季度，与夏秋季藻类种类多于春冬季有关．

表1 湘江长沙段浮游植物的种类与组成

表2 各采样点藻类种类商

2.3.2 污染指示种类对环境的指示作用 所谓指示生物，是指以某些种类的存在或者消失作为监测指标．这是最经典的一种生物监测方法，已具有悠久的历史．公认的“指示种类”应用鼻祖为Lolkwitzh和Marrson[17-18]．他们从1908年开始提出指示河流有机污染的污水生物系统，为各个污染带举出了不同的“指示生物”，在指示一般有机污染方面取得了较好效果，在国外和我国都得到较广泛的应用．

根据Lolkwitzh和Marrson的藻类污水生物体系[17-18]，并参考津田松苗的水质指示生物表[20]，对S1～S3各采样点进行污染程度分带评价，结果如表3所示．各采样点均检测到了α-中污带和β-中污带的多种藻类指示种，以及多污带的少量指示种，表明湘江长沙段污染比较严重，整体达到α-中污带和β-中污带的水平．

在耐污染藻类指示作用方面，湘江各采样采集到耐有机污染的指示种及重金属Cr、Zn等的指示种(表3)，表明湘江长沙段及后湖受到严重的有机污染，及重金属Cr、Zn等的污染，这与湘江被排入大量城市生活及餐饮、航运和渔船废水，后湖周围居民在后湖周围倾倒废水与生活垃圾有关．同时，湘江长沙段的上游江段的重金属污染对湘江长沙段水质的影响也不容忽视．

湘江长沙段及其周边水体中均发现了大量直链属硅藻，繁殖时会影响水体的感观和散发臭味，也易堵塞水厂滤池口[21]，降低养殖产量．

表3 污染指示种属及出现地点

3 讨论

湘江流域是湖南经济发展条件最好、经济发展水平最高、生产力要素最密集的区域．近些年来，湘江沿岸不断发展的工农业生产所带来的超标排放，使得江水富营养化不断加剧，并伴随重金属污染，水质不断下降，对沿岸广大人民群众的生产生活及用水安全带来潜在威胁，已引起有关部门及学术界广泛关注．但是，涉及到湘江水质评价方面的基础理论和应用研究还很不够，文献报道也较少．林希建等[3]曾发表2000～2005年湘江水质动态监测结果，所采用的氨氮指标显示长沙段江水超标率比较高，重金属镉、汞等也严重超标，且枯水期比丰水期超标更多．刘晶等[22]也调查表明湘江在2006～2007年长期处于Ⅲ类水质．本项目于2010年4～9月(相当于丰水期)在湘江长沙段3个取样点上(S1～S3)共获取18组数据(图2)，反映出长沙段江水受到氮磷的严重污染，再一次警示我们，湘江水体的治理和保护刻不容缓．

本项目首次运用指示生物方法评价湘江水质进行了初步研究．藻商的评价结果显示，湘江整体上属富营养型(而后湖和桃子湖达重度富营养型)；污染程度分带评价显示湘江长沙段整体上达到α-中污和β-中污水平．这一结果与化学检测结果基本吻合，说明运用指示生物方法来评价湘江水质具有一定的实际应用价值．

值得一提的是，作者在湘江各样点鉴定出多种耐重金属污染藻类，显示江水受到重金属镉、锌和铜等的污染，这一点也与李杰等[23]重金属检测的结果相吻合．指示生物法是根据某种生物的存在与否来判断水环境的污染情况，方法简便易行，但单纯以某种藻类是否出现来进行污染程度的划分还存在一定的局限性．且本文未就江水重金属浓度作同步分析，难以佐证有关指示生物方法所得出的结果，这方面的问题还有待进一步研究．

某种浮游植物要作为“指示生物”，必须对这一种类与某种污染物的关系及其忍受范围有确切的了解，目前此方面的相关资料还有待加强．

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