（微生物学专业论文）巢湖东半湖浮游生物与水质状况及营养类型评价.pdf

摘要 本文从生物与环境相统一的关系出发，利用水环境中浮游生物来评价水生态 环境的变化。从2 0 0 5 年6 月至2 0 0 7 年2 月，对巢湖东半湖的水进行逐月的采样 与研究，对巢湖东半湖浮游生物群落的基本特征包括浮游生物的群落组成、优势 种的构成、数量和季节变化进行研究，并通过巢湖东半湖浮游植物的初级生产力 叶绿素a 的含量、营养状态指数( 修正的营养状态指数) 、藻类种类商、藻类污染 指数、s h a n n o n - - - w e a v e r 多样性指数、均匀度指数( e v e n n e s si n d e x ) 和浮游动物的 m a r g a l e f 多样性指数、b t 指数、e o 指数、肥度指数( e ) 以及浮游生物的污生指 数( s a p r o b i ci n d e x ，s o 对巢湖东半湖水体的污染状况和富营养化程度作出评价， 为巢湖富营养化的治理提供依据，为巢湖浮游生物群落生态学的研究提供参考数 据。 研究显示，巢湖东半湖浮游植物共有8 个门，9 5 个属，2 0 7 个种。其中绿藻 门有3 1 个属，7 3 个种，占总数的3 5 2 7 ；蓝藻门有2 1 个属，5 9 个种，占总数 的2 8 0 2 。绿藻和蓝藻是巢湖东半湖的优势群落。优势种以绿藻门的盘星藻 ( p e d i a s t r u mi n t e g r u m ) 、针形纤维藻( a n k i s t r o d e s m u s ) 、廉形纤维藻( a n k i s t r o d e s m u s f a l c a t u s ) ；蓝藻门的铜绿微囊藻( m i c r o c y s t i sa e r u g i n i s a ) 、水华微囊藻( m i r o c y s t i s f l o s - a q u a e ) 、浮游念珠藻( n o s t o c p l a n c t o n i c u m ) 、水华鱼腥藻( a n a b a e n a f l o s - a q u a e ) 、 螺旋鱼腥藻( a n a b a e n as p i r o i d e s ) 、多变鱼腥藻( a n a b a e n av a r i b i l i s ) ) 硅藻门的颗粒 直链藻( m e l o s i r ag r a n u l a t av a ga n g u s t i s s i m a ) 、瞳孔舟形藻矩形变种( n a v i c u l a p u p u l av a r a s p i t a t a ) 、膨胀桥弯藻( c y m e t t at u m i d a ) 以及甲藻门的二角多甲藻 ( p e r i d i n i u mb i p e s ) 为主。其中铜绿微囊藻( m i c r o c y s t i sa e r u g i n i s a ) 、盘星藻 ( p e d i a s t r u mi n t e g r u m ) 各个季节都出现是常见种。浮游植物的密度和叶绿素a 的浓 度在夏、秋季较高，在春、冬季较低，浮游植物的平均密度为5 2 8 1 0 6 个l ， 浮游植物密度的高峰出现在2 0 0 5 年7 月，是1 9 2 1 0 7 个l ，低谷出现在在2 0 0 6 年2 月，是3 9 1 0 个l 。 巢湖东半湖浮游动物共有四个大类，9 5 个属，2 0 0 个种。其中原生动物 ( p r o t o z o a ) 有2 9 个属，8 1 个种，占总数的4 0 5 0 ；轮虫( r o t i f e r a ) 有2 3 个属，6 0 个种，占总数的3 0 0 0 ；枝角类( c l a d o c e r a ) 有1 7 个属，3 3 个种，占总数的 1 7 0 0 ；桡足类( c o p e p o d a ) 有3 个目，2 6 个种，占总数的1 3 0 0 。优势种以膨 胀六前鞭虫( h e x a m i t ai n f l a t a ) 、小螺足虫( c o c h i o p o d i u mm i n u t u m ) 、冠砂壳虫 ( d i f f i u g i ac o r o n aw a l i c h ) 、圆皱腔轮虫( l e c a n en i o t h i s ) 、二突异尾轮虫( t r i c h o c e r e a b i c r i s t a t a ) 、矩形龟甲轮虫( k e r a t e l l aq u a d r a t a ) 、短尾秀体涵( d i p h a n o s o m a b r a c h y u r u m ) ，脆弱象鼻潘( b o s m i n af a t u l i sb u r c k h a r d t ) 、长额象鼻涵( b o s m i n a l o n g i r o s t r i s ) 和中华窄腹剑水蚤( l i m n o i t h o m as i n e s i s ) 为主。浮游动物群落是以原生 动物为主，其次是轮虫。浮游动物种类与数量相比，种类各季节变化不大，数量 相对较大并且变化幅度也较大，浮游动物的平均密度为4 i o x l 0 3i n d l - 1 ，最高密 度出现在2 0 0 5 年6 月，为9 7 7 1 0 3 i n d l 1 ，最低密度出现在2 0 0 7 年1 月，为9 1 6 0 0 i n d l - l 。由于各类浮游动物的生长温度不同，它们的季节变化也就不同，在夏秋 季节原生动物和轮虫的种类及数量较为丰富，而在春冬季节它们的种类和数量有 所减少。一年四季枝角类和桡足类的种类均有出现，种类数变化幅度不是很大， 但数量变化很大，在夏季和冬季它们主要是幼体，成熟个体很少，在春季和秋季， 尤其是在春季有大量的成熟个体出现，枝角类和桡足类的数量开始大量增加。 浮游生物研究与巢湖东半湖水体营养类型的评价结果显示：以浮游植物的初 级生产力叶绿素a 的浓度、修正的卡尔森营养状态指数( t s i m ) 、藻类种类商和浮 游动物的b r 指数、e o 指数以及浮游动物肥度指数( e ) 对巢湖东半湖水体的营 养类型的评价结果是相一致的，巢湖东半湖的水体处于富营养化状态，其富营养 化程度在夏、秋季水体富营养化程度比较严重，在春、冬季有所缓和。 浮游生物研究与巢湖东半湖水质污染状况的评价结果显示：以浮游植物的藻 类污染指数、s h a n n o n - - - w e a v e r 多样性指数、均匀度指数( e v e n n e s si n d e x ) 和浮游 动物多样性指数和轮虫多样性指数以及巢湖东半湖指示浮游生物污生指数对巢 湖东半湖水质污染评价的结果基本上是相一致的，巢湖东半湖的水质处于中污带 级，随着季节的不同其水质状况有所不同，在夏季和秋季水质的污染程度比较严 重，在春季和冬季其污染程度有所减轻。 关键词：巢湖，浮游植物，浮游动物，营养类型，水质污染 a b s t r a c t t h ep a p e rw a sb a s e do nt h eu n i f i e dr e l a t i o nb e t w e e nb i o l o g ya n dt h e e n v i r o n m e n t ，a n du s e dt h ep l a n k t o nt oe v a l u a t ew a t e re n v i r o n m e n t s a m p l i n gw a t e r w a sg e tf t o mt h ee a s t - h a l fo fl a k ec h a o h ua n dt h eb a s i cc h a r a c t e r i s t i co fp l a n k t o n i n c l u d i n gt h ec o m m u n i t ys t r u c t u r e ，p r e d o m i n a n ts p e c i e s c o m p o s i t i o n , q u a n t i t yo f t h e p l a n k t o na n dt l l c i rs e a s o n a lc h a n g ew e r es t u d i e de v e r ym o n t hf r o mj u n e 2 0 0 5t o f e b r u a r y , 2 0 0 7 t h ec o n t e n to fp r i m a r yp r o d u c t i v ef o r c e sc h l o r o p h y l l a , t h et r o p h i c s t a t ei n d e x ( t s l m ) ，r a t i oo fa l g a , a l g as a p r o b i ci n d e x ，s h a u n o n - w i e n e rb i o d i v e r s i t y i n d e xa n de v e n n e s si n d e xo fp h y t o p l a n k t o n ，m a r g a l e fb i o d i v e r s i 够i n d e xo f z o o p l a n k t o na n dr o t i f e r a , i n d e xo fb t , e o ，f e r l i t yo fz o o p l a n k t o na n ds a p r o b i c s y s t e mi n d e xt oe v a l u a t et h ew a t e rq u a l i t ya n dt h et y p eo f n o u r i s h m e n to f t h ee a s t - h a l f o fl a k ec h a o h u t h ee x p e r i m e n td a t aw a s p r o v i d e df o r t h e g o v e r n m e n t o f n o u r i s h m e n to ft h ee a s t - h a l fo fl a k ec h a o h u , a n dam e t h o da n dm e n t a l i t yw a s p r o v i d e df o rt h es t u d yo f e c o l o g yo f c o m m u n i t ys t r u c t u r eo f p l a n k t o n t w o - h u n d r e da n de i g h ts p e c i e so fp h y t o p l a n k t o nw e r ef o u n d ，b e l o n g i n gt o n i n e t y - f i v ec a t e g o r i e s ，o fw h i c hs e n v e n t y - t h r e es p e c i e sw e r ec h l o r o p h y t a ( 3 5 2 7 ) ， f i f 哆s p e c i e s w e r e c y a n o p h y t a ( 2 8 0 2 岭t h ep r e d o m i n a n tp h y t o p l a n k t o n c o m m u n i t i e sw e r ec y a n o p h y t aa n dc h l o r o p h y t a t h ep r e d o m i n a n ts p e e i s e sw e r e m a i n l y p e d i a s t r u m i n t e g r u m ，a n k i s t r o d e s m u s ，a n k i s t r o d e s m u sf a l c a t u s a n d m i c r o c y s t i sa e r u g i n i s a ，a n a b a e n af l o s - a q u a e ，n o s t o cp l a n c t o n i c u m ，a n a b a e n a s p i r o i d e s ，m e l o s i r ag r a n u l a t ar a pa n g u s t i s s i m aa n dn a v i c u l ap u p u l av a ta s p i t a t a ， c y m e l l at u m i d a ，p e r i d i n i u mb i p e s ，m i c r o c y s t i sa e r u g i n i s aa n dp e d i a s t r u mi n t e g r u m m i c r o c y s t i sa e r u g i n i s aa n dp e d i a s t r u mi n t e g r u mw e r ea p p e a r e de v e r ys e a s o n t h e y w e r ec o m m o ns p e e i e s t h eq u a n i t yo fp h y t o p l a n k t o na n dt h ec o n t e n to fc h l o r o p h y l l a w e r ev e r yh i g hi n $ u n l n l e ra n da u t u m na n dw e r ev e r yl o wi ns p r i n ga n dw i n t e r t h e a v e r a g eq u a n t i t yo fp h y t o p l a n k t o nw a s5 2 8 x 1 0 6i n d l 1 d u r i n gt h es t u d yt i m e t h e h i g h e s tq u a n t i t yo f p h y t o p l a n k t o nw a s1 9 2 x 1 07 i n d 。l - 1i nj u l y , 2 0 0 5 a n dt h el o w e s t q u a n t i t yo f p h y t o p l a n k t o nw a s3 9 1 0 i n d 。l 1i nf e b u r a r y , 2 0 0 6 a b o t m tz o o n p l a n k t o n , t w o - h u n d r e ds p e c i e sw e r ef o u n d ，o fw h i c he i g h t y - o n e s p e c i e sw e r ep r o t o z o a ( 4 0 5 0 ) ，s i x t ys p e c i e sw e r er o t i f e r a ( 3 0 o o ) ，t h i r t y - t h r e e s p e c i e sw e r ec l a d o c e r a ( 1 7 0 0 ) a n dt w e n t y - s i xs p o c i 鼯w e r ec o p e p o d a ( 1 3 o o ) t h ep r e d o m i n a n ts p e c i s e sw e r em a i n l yh e x a m i t ai n f l a t e ，c o c h i o p o d i u mm i n u t u m ， d i f f l u g i ac o r o n a ，w a l i c hl e c a n en i o t h i s ，t r i c h o c e r c ab i c r i s t a t a ，k e r a t e l l aq u a d r a t a ， d i p h a n o s o m ab r a c h y u r u m ，b o s m i n af a t u l i s ，b u r c k h a r d t ，b o s m i n al o n g i r o s t r i sa n d l i m n o i t h o m as i n e s i s t h ep r e d o m i n a n tz o o p l a n k t o nc o m m u n i t i e sw e r ep r o t o z o aa n d r o t i f e r a ，i nc o n c l u s i o n ，t h ec h a n g eo f q u a n t i t yo f z o o p l a n k t o nw a sg r e a tc o m p a r e dt d t h e i rs p e c i e s ，t h ea v e r a g eq u a n t i t yo fz o o p l a n k t o nw a s4 1 0 x 1 0 3 i n d l 1 d u r i n gt h e s t u d yt i m e ，t h eh i g h e s tq u a n t i t yo fz o o p l a n k t o nw a s9 7 7 x1 0 3i n d l - 1 i nj u n e ，2 0 0 5 ，t h e l o w e s tq u a n t i t yo f p h y t o p l a n k t o nw a s9 1 6 0 0i n d l - 1i nj u n u e r y , 2 0 0 7 f o rt h eg r o w t h t e m p e r a t u r eo f t h ez o o p l a n k t o nw e r ed i f f e r e n t ，t h e i rs e a s o n a lv a r i a t i o nw e r ed i f f e r e n t i ns u m n l e ra n da u t u m nt h eq u a n i t yo f p r o t o z o aa n dr o t i f e r aw e r eh i g h e r , h o w e v e ri n s p r i n ga n dw i n t e rt h e i rq u a n i t ya n ds p e c i e sw e r ev e r yl o w c l a d o c e r aa n dc o p e p o d a w e r ea p p e a r e de v e r ys e a s o n ，i ns p r i n ga n dw i n t e rt h e yw e r em a i n l yy o u n gi n d i v i d u a l ， i ns p r i n ga n da u t u m nt 1 1 e yw e r em a i n l ya d u l ti n d i v i d u a le s p e c i a l l yi n s p r i n gt h e q u a n t i t yo fc l a d o c e r aa n dc o p e p o d aw e r eh i g h e r t h er e s u l t so fu s i n gt h ec o n t e n to fp r i m a r yp r o d u c t i v ef o r c ee h l o r o p h y l l a ，t h e t r o p h i es t a t ei n d e x ( t s l m ) ，r a t i oo fa l g as p e c i e so fp h y t o p l a n k t o n ，t h ei n d e xo fb t , e oa n df e r l i t yo f z o o p l a n k t o nt oe v a l u a t et h et y p eo f n o u r i s h m e n to f t h ee a s t - h a l f o f l a k ec h a o h uw e r ec o n s i s t e n t t h ew a t e ro ft h ee a s t h a l fo fl a k ec h a n h uw a si nt h e s t a t eo f e u t r o p h i c a t i o n ，t h ed e g r e eo f t h ee u t r o p h i c a t i o nw a sl i g h ti ns p r i n ga n dw i n t e r a n dw a sh e a v yi ns u m r f l e ra n da u t u m n t h er e s u l t so f u s i n gt h ea l g a s a p r o b i ei n d e x ，s h a n n o n - w i e n e r b i o d i v e r s i t yi n d e x ， e v e n n e s si n d e xo fp h y t o p l a n k t o n ，m a r g a l e fb i o d i v e r s i t yi n d e xo fz o o p l a n k t o na n d r o t i f e r aa n ds a p r o b i cs y s t e mi n d e xt oe v a l u a t et h ew a t e rq u a l i t yo ft h ee a s t - h a l fo f l a k ec h a o h uw e r ec o n s i s t e n tt o o t h ee a s t - h a l fo fl a k ec h a o h ul a k ew a sp o l l u t e d a n dw a si nt h es t a t eo fm e s o s a p r o b i ez o n e t h ed e g r e eo f p o l l u t i o nw a sv a r i e dw i t h t h es e a s o n t h ed e g r e eo f t h ep o l l u t i o nw a sl i g h ti ns p r i n ga n dw i n t e ra n dw a sh e a v y i ns u m l n e ra n da u t u m n k e yw o r d s ：l a k ec h a o h u ，p h y t o p l a n k t o n , z o o p l a n k t o n ，t y p eo fn o u r i s h m e n t ，w a t e r p o l h i t i o n 插图和附表清单 图2 1 巢湖东湖区采样点的位置图l o 表2 - 1 根据叶绿素a 划分营养类型的标准 1 3 表2 - 2 藻类污染指数表 1 4 表2 3 浮游动物指示种表1 7 表2 _ 4 浮游生物污染指示种列表 2 1 表3 1 巢湖东半湖浮游植物的种类组成2 5 表3 - 2 采样点浮游植物数量月变化( 1 0 6 个l ) 3 0 图3 - 1 各门藻类所占比例( ) 3 l 表3 3 巢湖东半湖浮游动物的种类组成 3 2 表3 - 4 巢湖东半湖各月浮游动物的平均密度( 个l ) 比较 3 7 图3 2 四类浮游动物所占比例( ) 3 8 图3 3 各采样点叶绿素a 含量的月变化3 8 图3 - 5t s i m ( s d ) 月变化o oooooo ood 3 9 图3 - 6t s i m ( c h a ) 月变化 3 9 表3 5 各季节藻类种类商 4 0 表3 - 6 藻类污染指数q q ooiob obo o o 4 0 表3 7 巢湖东半湖各季节浮游植物种类多样性指数和均匀度指数4 0 表3 - 8 巢湖东半湖各季节浮游动物多样性指数和轮虫多样性指数4 1 表3 - 9 浮游动物的各类指数 4 1 表3 1 0 浮游动物指示种 4 l 表3 1 1 指示浮游生物分类4 2 l u g o l ss o l u t i o n m l n h c h l a s d t s i m i n d l - 1 缩略词 鲁哥氏液 分钟 小时 叶绿素a 透明度 修正的营养状态指数 令 魏 独创性声明 本人声明所呈的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽 农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名：圣盥描 签字日期：) l ，口7 年l f 月孑日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解安徽农业大学有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文件， 允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽农业大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 。 学位论文作者签名：至丛璺 签字日期：帅7 年5 月孑日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通信地址： 指导教师签名： 签字日期：7 川 电话： 邮编： 文献综述 近几十年来，随着经济的发展，城镇人口不断增加，工业废水、生活污水的排放 量日益增长，大量营养物不断流入湖泊，水环境污染在我国日趋严重。各种因素尤其 是人类活动严重的影响着氮、磷循环【l 埘，排入湖库的氮、磷等物质不断增加，水体 富营养化进程随之加快。 我国的大部分地区的水域都出现不同程度的水体富营养化问题，而且呈现出加速 恶化的趋势【3 】。目前我国有2 3 的湖库受到不同程度富营养污染的危害，其中有近1 0 的湖库达到严重富营养化程度【4 】。 国内外研究与实践表明，生态系统的演变是不可逆的与不可恢复的，彻底恢复到 原来状态是不可能的，而且在修复时所付出的努力要比利用或破坏时大得多p 】。由于 全球经济社会的迅速发展，湖泊富营养化已成为当今世界性的普遍现象，并严重制约 着社会的可持续发展。控制、治理湖泊富营养化已经成为当前国际水资源保护的重点、 难点和热点之一【5 】。 因此，开展水体富营养化程度的评价和防治措施的研究，对保护中国有限的淡水 资源和水生态环境，以及对国民经济的可持续发展具有特别重要的意义。 1 富营养化 1 1 富营养化概念 水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入 湖泊、水库、河流和海湾等缓流水体，引起藻类及其他水生生物迅速繁殖，水体溶解 氧下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象【6 】。国际经济与合作开发组织 ( o e c d ) t 7 】把水体富营养化定义为水体营养盐增加而引起的一系列征兆变化，浮游藻 类和大型水生植物生产力的增加，引起水质恶化，破坏了水资源的价值。水体富营养 化破坏了水体原有的生态系统的平衡，以致湖泊、水库等内陆水体失去原有的自然生 态系统结构，破坏了水生生态系统的平衡，使系统处于恶性循环当中【8 】。 水质富营养化是水环境中普遍存在的水质污染现象。在自然条件下，湖泊也会从 贫营养状态过渡到富营养状态，不过这个过程十分缓慢，通常需要几千年甚至几万年 【9 】。而人为排放含富营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象，可 在短期内出驯9 1 。因此，水体富营养化分为天然富营养化和人为富营养化。 1 2 富营养化特征 水体中氮、磷等营养物质富集；水生生物群落中，生产者( 尤指藻类) 远远超过 消费者( 如鱼类) 和分解者( 如细菌) ，造成生态系统的不平衡，水体富营养化进入 恶性循环；富集的营养物质在水底形成一个沉积层，并分解释放出来，再一次进入水 体，加速了水体的进一步恶化和沼泽化的趋势【2 5 6 】。 1 3 富营养化影响及后果 富营养对湖泊水环境和水资源造成了十分严重的危害，主要表现在：水体腥臭难 闻，水质恶化，水华频发，影响饮用水源供水与工农业用水；浮游生物的大量繁殖， 因占优势的浮游生物的不同使水面往往呈现出蓝色、红色、棕色和乳白色致使水体透 明度降低，湖泊景观受到破坏，防碍旅游业的发展；有毒物质的释放使水产养殖功能 下降；影响供水质量并增加制水成本、加速湖泊衰亡；水体中的悬浮物浓度上升，有 机污染浓度迅速增加，溶解氧下降，毒物增加，从而使生态系统失调或破坏。 1 4 富营养化评价 湖泊( 水库) 水体富营养化的评价是对水体富营养化发展过程中某一阶段营养状态 的定量描述【1 0 1 ，主要目的是通过对湖泊富营养化代表性指标的详细调查，科学地评价 湖泊的营养状态，了解其富营养化进程，并预测其发展趋势，为湖泊的水质管理及富 营养化控制提供科学的依据【1 1 1 ，随着对物质循环和能量流动过程的深入研究，富营养 化评价日益成为湖泊富营养化研究的的重要内容，国内外己有许多评价湖泊富营养化 的方法【12 1 。 1 4 1 综合评价方法 水体富营养化评价早期以综合评价法为主，此后该方法在评价标准和评价指标上 在逐步完善 1 3 , 1 4 , 1 5 】。目前，世界各国广泛使用的评价方法有特征法、参数法、营养状 态指数法、生物指标法等 1 6 , 1 7 1 。 特征法是日本的吉村在1 9 3 7 年提出的，是根据水体富营养化的生态环境因子特征 来评价水体营养状态的方法，采用的指标主要包括湖盆形态、水质、生物和底质等四 个方面，把水体区分为贫营养和富营养【l2 】。 参数法是根据水体富营养化的主要代表性参数，来评价水体营养状态的方法，所 选择的参数多为水体中总磷、总氮、叶绿素a 、透明度等，通过对这些参数的数量大 小分级，把水体分为多个营养程度，如贫、中、中富、富、极富等【1 2 1 。 营养状态法是综合了多项富营养化的代表性指标，将其表示成指数，而对水体营 养状态进行连续分级的方法【l2 1 。卡森( c a r s o n ) 在1 9 7 7 年提出了t s i 营养状态评价指数 ( t r o p h i cs t a t ei n d e x ) ，他把以透明度为基准的t s i 指数，分为1 0 0 的连续数值，作为评 价湖泊营养状态的分级标准【l8 1 。日本的相崎守弘等人，将以透明度为基础的t s i 指数， 改为以叶绿素浓度为基准的营养状态指数，称之为修正的营养状态指数( t s i m ) ”】。 2 生物指标评价法 12 是综合地反映了水体物理、化学和生物等因素的共同作用的结 果。生物指标评价法主要有优势种评价法和生物多样性指数评价法。例如贫营养型水 体中的浮游植物是以金藻为主；中营养型湖泊是以硅藻为主；富营养型湖泊以绿藻、 蓝藻为主。在一般情况下，自然界的水体中各种水生生物的数量均维持相对稳定的关 系，一旦水体发生富营养化，浮游植物中某些种类大量繁殖，生物的多样性降低。因 此，可以用藻类的优势种和藻类的多样性指数作为判定水体富营养化状况的依据。 1 4 2 系统分析方法 目前己采用的方法有：模糊数学运算法 2 0 , 2 1 】：灰色聚类法；灰色局势决策法2 2 ： 灰色层次决策法 2 3 ；f u z z y - g r e y 决策：；去 2 4 1 。这些方法均比较客观地反映了湖泊富营 养化程度。 1 4 33 s 技术 3 s 技术是指遥感技术( r s ) 、地理信息系统( g l s ) 和全球定位系统( g p s ) 的一体化系 统集成 i “。随着r s 技术和计算机技术的快速发展，g i s 和g p s 技术必然在环境管理 和水环境演变研究中带来新的生机，3 s 技术与传统方法相结合应用于湖泊( 水库) 富营 养化评价及预测是今后研究的方向 2 5 , 2 6 。 2 巢湖概况 2 1 自然环境 巢湖是中国第五大淡水湖，位于安徽省中部，东径1 1 7 1 6 5 4 ”1 1 75 1 ，4 6 ”，北 纬3 1 2 5 2 8 ”3 1 4 3 t 2 8 ”，处于长江、淮河两大河流之间，属长江下游左岸水系【2 ”。 湖岸线总长约1 8 4 7k m ，湖泊长度为5 4 5k m ，最大宽度约2 1 0k m ，平均宽度为1 5 1 k m 28 1 。巢湖水域面积大约为7 7 0k m 2 ，平均水深3 0 6 m ，湖底平坦，湖大、水浅、流 速幔，是河流型浅水吞吐湖。巢湖流域总面积为1 3 3 5 0 k m 2 ，其中巢湖闸以上9 1 3 0k m 2 ， 包括合肥市、巢湖市以及肥东县、肥西县、舒城县、庐江县等1 0 个县市。周围分布 有银屏山、凤凰山、冶父山、大别山、防虎山、浮槎山等山脉，流域内河网交错，呈 放射状汇入巢湖，共有3 3 条河流，分属杭埠河丰乐河、南淝河一店埠河、派河、 白石【u 河、枯皋河、兆河、裕溪河七条水系，裕溪河连接巢湖汇入长江，是巢湖水流 入长江的唯一通道 2 7 , 2 8 j 。 2 1 1 流域的地形地貌特征 巢湖流域地处江淮丘陵之间，地形地貌按其成因分为构造侵蚀、侵蚀剥蚀、侵蚀 堆积地貌特点，具体可分为低山区、低山丘陵区、岗冲地区、丘陵岗地、冲击平原 2 8 。 2 1 2 流域的气候、降水特征 巢湖流域属亚热带和暖温带过渡性的副热带季风气候区，年平均气温为1 5 。c 1 6 c ，常年主导风向，夏季为东南风，冬季为东北风【2 。巢湖流域多年平均降水量为 1 1 0 0 m m ，巢湖流域各水系主要是雨水补给，补给水径流量占9 8 ，而湖面降水量仅 占2 r 2 引。 2 1 3 流域的土壤类型、植被覆盖 巢湖全流域是安徽主要产粮区，灌溉面积达4 0 0 多万亩，由于地域差异土地资源 经长期开发利用，逐步形成以水稻、旱田、经济作物栽培与人工林木植被等土地利用 类型，农业用地以此可分为水田、冲田、旱地等土地类型【2 ”。巢湖流域( 闸上部分) 现有林业用地面积2 3 9 5 万亩，其中有林地面积1 1 万亩，森林覆盖率为2 0 【2 。流 域内森林植被资源较为丰富，既有常绿阔叶林，又有落叶阔叶林，以落叶林为主【2 。 森林资源分布不均，圩区多沿道路村庄分布，山区及少数岗山地有连片分布，多为人 工森林植被 2 8 】。 2 1 4 流域的矿产资源 天然水域，尤其是富营养的浅水湖泊，沉积物中磷的释放是蓝藻水华发生、形成 和持续生长的重要因素【2 。巢湖流域内的矿产资源比较丰富，与巢湖富营养化直接相 关的矿产是巢湖水域北岸地层中的含磷层位，巢湖北岸的肥东县和巢湖市交界处桥头 集一西山驿一带，广泛分布着一套古老的含磷变质岩系，是安徽省重要的产磷层和产 磷区之- - 2 ”。 2 2 富营养化状况 巢湖的富营养化形成大约有一百年时间，蓝藻“水华”从五十年代开始发生【3 。在 1 9 6 1 年，爆发范围仅局限于部分水域，敞水区和南部湖区没有“水华”分布 3 ”。从2 0 世纪8 0 年代初开始，巢湖水体富营养化程度日趋严重。早在1 9 8 7 年巢湖就因蓝藻水华 暴发，自来水厂被迫停产一个月，不仅损失工业产值上亿元，而且直接影响到人民生 活用水的供给，1 9 9 8 年，巢湖自来水厂日亏损7 万元以上 3 2 , 3 3 , 3 4 。1 9 9 9 年，合肥市第 四水厂因蓝藻暴发而关闭，近年来巢湖水质进一步恶化，蓝藻每年暴发，尤其西半湖 严重，近年有向东半湖蔓延的趋势 3 。2 0 0 3 年，巢湖东半湖蓝藻暴发，尤其是龟山一 带，蓝藻遍及湖心，最厚的地方深度达一米以上，几乎形成“冻湖”。目前，巢湖水质主 要是受到氮、磷营养盐与有机物的污染，水质分布呈现出西半湖较东半湖污染严重。 2 _ 3 富营养化成因 巢湖自身的自然环境具备富营养化发生的条件，巢湖地处北亚热带季风气候区， 降水量充沛，年平均气温为1 5 。c 1 6 ，1 0 。c 以上的月份可达九个月以上，这种气候 条件适宜藻类的生长。根据有关资料介绍，发育于巢湖沿岸的各时代地壳中，有很多 地壳都有不同程度的含磷【6 】，由于地质构造、地形地貌的影响，从磷矿区发源的水系 大部分都汇入巢湖，对巢湖富营养化起着促进作用。河流每年挟带大量泥沙入湖，一 方面使湖底抬高，底泥中的营养盐易被风沙掀起，从而增加了内源污染；另一方面滞 4 留于泥沙中的氮、磷在湖内生态系统中转化，导致水生动植物减少，藻类疯长，冰 华”频繁发生，水质下降，对沿湖地区工农业生产和人民生活造成严重危害。 巢湖流域具备了丰富的营养盐来源，南淝河工业废水是巢湖最大的污染源，河 水黑臭，天然径流小，已成为合肥市的纳污河道p 6 】。由于巢湖地区的基础设施落后， 大量未经处理的工业废水、城市生活污水、船舶污染物流汇入长江，为巢湖水体产生 富营养化提供了丰富的营养源物质。近年来由于工农业和城镇的发展，以及水利工程 的副作用，使巢湖承担不了污染的负荷，破坏了巢湖原有的生态平衡。巢湖全流域是 安徽主要产粮区，灌溉面积达4 0 0 多万亩，大量流失的化肥农药及含磷洗涤剂随沟、 渠、河流入巢湖【3 7 1 。湖泊水流滞缓，氮、磷营养元素滞留时间长，从而促使水生植物 旺盛生长，形成湖泊富营养化。1 9 6 2 年修建巢湖闸后，巢湖由天然吞吐湖变成了人工 控制水位的半封闭型湖泊，大大限制水体的自然交换能力。由于水体交换不畅，大量 氮磷等富营养物质在湖泊内积累，导致水生动植物减少，藻类疯长，“水华”频繁发生， 水质下降，使水生态环境改变，加速了巢湖水体富营养化的进程【3 7 】。 总之，巢湖水库富营养化的实质是由于营养物质输入输出的失衡，造成了藻类的 大量生长，致使整个水生生态系统被破坏。 3 浮游生物 3 1 浮游生物概念 浮游生物( p l a n k t o n ) 是指悬浮在水体中的生物，它们大多数个体小，通常要借 助于显微镜才能够观察到【3 8 】，它们游泳能力弱或完全没有游泳能力，过着随波逐流的 生活，分为浮游植物和浮游动物两大类。浮游植物( p h y t o p l a n k t o n ) a p 自养的浮游生物， 在淡水中主要是藻类，它不是一个分类学单位，而是一个生态学单位，包括所有生活 在水中营浮游生活方式的微小植物，通常指随着水流被动漂流的浮游藻类，不包括细 菌和其它植物。它们以单细胞、丝状体或群体的形式出现，其特点主要有两个，一是 种类繁多，二是大小差异非常显著，在体积上相差可达四个数量级。淡水的浮游藻类 主要由蓝藻门( c y a n o p h y t a ) 、隐藻门( c r y p t o p h y t a ) 、甲藻门( e y r r o p h y t a ) 、金藻门 ( c h r y s o p h y t a ) 、黄藻门( x a n t h o p h y t a ) 、硅藻门( b a c i l l a r i o p h y t a ) 、裸藻门( e u g l e n o p h y t a ) 和绿藻门( c 舞如唧砂细) 组成【3 9 , 4 0 , 4 1 1 。 浮游植物与水生高等植物共同构成水体的初级生产者，为湖泊中一些动物和微生 物提供食物来源 4 2 3 1 ，同时进行光合作用为大多数水体提供氧气来源，在全球碳循环 中浮游植物也起了相当重要的作用。 它是水生生态系统的重要组成部分，它们的稳定存在保证了生态系统的健康发 展，如果在富营养化过程中它们大量增殖，必然威胁到生态系统的稳定与发展【4 5 1 。 浮游动物( z o o p l a n k t o n ) 主要由原生动物( p r o t o z o a ) 、轮虫( r o t i f e r a ) 、枝角类 ( c l a d o e e r a ) 和桡足类( c o p e p o d a ) 组成 3 9 , 4 5 。枝角类和桡足类又归属为浮游甲壳 动物。浮游动物是水体中较敏感的指示生物，也是湖泊生态系统食物链及生物生产力 的基本环节。它们在淡水生态系统中有着重要的作用，即作为食物链的第二级，具有 承上启下的功能，一方面，其同第一级的浮游植物一样，是鲢鳙等经济鱼类的主要饵 料，另一方面，又制