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新立城水库藻类的分类及优势藻的生物学特性 摘要 水体富营养化已经成为了一个全球性的环境问题，引起世界各国的普遍关注。随着经 济和社会的高速发展，水体的富营养化现象已同趋严重。中国大型淡水湖泊( 水库) 和城 市湖泊水质普遍较差，7 5 以上的湖泊富营养化加剧，严重影响了其水质和功能，阻碍了 社会经济的正常发展。因此，明确不同湖泊、水库水体藻类的种群组成及优势种生长的最 适温度、光照、氮磷比等生物学特性，对预测水体富营养化的产生及其潜在危害( 有毒藻 类) 和有针对性地研究水体富营养化的防、控措施都有着重要意义。 本研究主要对新立城水库藻类种群组成进行了分类研究。此外，还分别研究了新立城 水库藻类的现存量；季节性变化及在纯培养体系中，温度、光照、氮磷比对夏季水库优势 藻生长的影响。以期为饮用水水源地的管理，制定经济合理、切实可行的预防、治理措施 提供数据参考。研究结果表明： ( 1 ) 新立城水库的藻类分别隶属于5 门，1 5 目，2 8 科，5 7 属。其中，蓝藻f q ( c y a n o p h y m ) 包括色球藻目( c h r o o c o c a l e s ) 、颤藻目( o s i l l a t o r i a l e s ) 、念珠藻目( n o s t o c a l e s ) 等3 目，聚球 藻科( s y n e c h o c o c c a c e a e ) 、平裂藻科( m e r i s m o p e d i a c e a e ) 等8 科，棒胶藻属( r h a b d o g l o e a ) 、 隐球藻属( a p h a n o c a p s a ) 等11 属，铜绿微囊藻( m i c r o c y s t i sa e r u g i n o s a ) 、大螺旋藻( s p i r u l i n a m a j o r ) 等1 4 个种。绿藻i ( c h o r o p h y t a ) 包括团藻目( v o l v o c a l e s ) 、绿球藻目( c h l o r o c o c c a l e s ) 等5 目，衣藻科( c h l a m y d o m o n d a c e a e ) 、团藻科( v o l v o c a c e a e ) 等1 0 科，小球藻属( c h l o r e l l a ) 、 纤维藻属似n k i s t r o d e s m u s ) 等2 9 属，四棘藻( t r e a b a r i at r i a p p e n d i c u l a t a ) 、微小四角藻 ( t e t r a e d r o nm i n i m u m ) 等4 8 个种及变种和变型。硅藻f - j f b a c i l l a r i o p h y t a ) 包括圆筛藻目 ( c o s c i n o d i s c a l e s ) 、无壳缝目( a r a p h i d i a l e s ) 等5 目，圆筛藻科( c o s c i n o d i s c a c e a e ) 、脆杆藻 科( f r a g i l a r i a c e a e ) 等8 科，直链藻属( m e l o s i r a ) 、脆杆藻属( v r a g ) 等1 5 属，变异直链藻 ( m e l o s i r av a r i a n s ) 、短线脆杆藻( f r a g i l a r i ab r e v i s t r i a t a ) 等2 6 个种及变种和变型。裸藻门 ( e u g l e n o p h y t a ) 包括裸藻目( e u g l e n a 彪s ) 1 目，袋鞭藻科( p e r a n e m a c e a e ) 1 科，袋鞭藻属 ( p e r a n e m a ) l 属，弯曲袋鞭藻( p e r a n e m a d e f l e x u m ) 1 个种。黄藻f - j ( x a n t h o p h y t a ) 包括柄球藻 目( m i s c h o c o c c a l e s ) 1 目，胶葡萄藻科( g l o e o b o t r y d a c e a e ) l 科，胶葡萄藻属( g l o e o b o t r y s ) l 属， 湖生胶葡萄藻( g l o e o b o t r y sl i m n e t i c u s ) 1 个种。蓝藻门、绿藻门、硅藻门、裸藻门、黄藻门 的种类分别占群落种类的1 6 、5 3 、2 9 、1 、1 ，总计9 0 个种及变种和变型。 ( 2 ) 从新立城水库春季、夏季、秋季藻类的群落细胞密度情况来看，以夏季最高， 平均为9 3 3 1 0 3 个m l ；秋季其次，平均为4 7 6 1 0 3 个m l ；春季最少，平均为1 0 5 1 0 3 个r n l 。这种变化可能是由于环境因子的季节性变化引起的。不同季节，水体的温度、 光照、溶解氧、营养盐水平等均有差异，而且不同的种类对环境条件的适应情况也有差别， 因而就造成了藻类分布的季节性变化。 ( 3 ) 新立城水库藻类的优势种表现出明显的季节变化规律：春季为栅藻 ( s c e n e d e s m u s ) 、针杆藻( s y n e d r a ) 、直链藻( m e l o s i r a ) ，数量分别占藻类总数的1 9 、2 3 、 1 8 ；夏季主要为微囊藻( m i c r o c y s t i s ) ，数量占藻类总数6 5 ；秋季为栅藻( s c e n e d e s m u s ) 、 微囊藻( m i c r o c y s t i s ) ，数量分别占藻类总数的2 4 、3 0 。微囊藻( m i c r o c y s t i s ) d ? 的铜绿微 囊藻( m i c r o c y s t i sa e r u g i n o s a ) 是夏季优势藻。 ( 4 ) 铜绿微囊藻( m i c r o c y s t i sa e r u g i n o s a ) 是常见的产毒有害藻类，在水华中繁殖速度 快，研究结果表明：在不同的温度( 2 0 ，2 4 c ，2 8 。c ，3 2 。c ) 培养条件下，铜绿微囊藻 的细胞密度随着温度的增高而增大，但过高的温度( 3 2 c ) 条件又抑制其生长。在2 8 。c 时生长最好，藻细胞密度达到最大值。 在不同的光强( 2 0 0 0 i x ，2 5 0 0 1 x ，3 0 0 0 i x ，3 5 0 0 1 x ，4 0 0 0 1 x ) 培养条件下，随着光照度 的增强，铜绿微囊藻细胞密度增大，但是过强的光照条件又抑制其生长。其在3 0 0 0 1 x 时 生长最好，藻细胞密度达到最大值。 铜绿微囊藻生长较为理想的氮磷比值为1 5 ：1 。当t n q p 为2 0 ：1 时，藻类的前期( 前 6 天) 繁殖速度最快。当t n t p 为1 5 ：1 时，藻细胞达到峰值的时间最短，且藻细胞密度 也是最大的。当t n t p 为5 ：1 时，藻类的生长最为缓慢，变化不明显，藻浓度也很低，在 观察期内也没有出现峰值。 关键词：蓝藻，绿藻，硅藻，富营养化，水华 t h ea l g a ec l a s s i f i c a t i o na n dt h eb i o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so f p r e p o n d e r a n ta l g a ei nx i n l i c h e n gr e s e r v e a b s t r a c t e u t r o p h i c a t i o nh a sb e c o m eag l o b a le n v i r o n m e n t a lp r o b l e ma n dc a u s e su n i v e r s a la t t e n t i o n w i t ht h e r a p i ds p e e dd e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n ds o c i e t y , e u t r o p h i c a t i o ni sm o r ea n dm o r es e v e r i t y c h i n a sm a j o r f r e s h w a t e rl a k e s ( r e s e r v o i r s ) a n du r b a nl a k e sg e n e r a l l yp o o rw a t e rq u d l i t y ，m o r et h a n7 5p e r c e n to ft h el a k e e u t r o p h i c a t i o ni n t e n s i f i e dt h a ta f f e c tw a t e rq u d l i t ya n df u n c t i o na n dh i n d e rt h en o r m a ld e v e l o p m e n to f s o c i o e c o n o m i c t h e r e f o r e ，c l e a r l yw a t e ra l g a eb i o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n tl a k e sa n dr e s e r v o i r s ， s u c ha ss p e c i e sc o m p o s i t i o n ，t h eo p t i m u mt e m p e r a t u r eo ft h ed o m i n a n ts p e c i e s ，l i g h ta n dn p , t ot h ef o r e c a s t e u t r o p h i c a t i o na n dt h ef o r m a t i o no fp o t e n t i a l l yh a z a r d o u s ( t o x i ca l g a e ) a n da g a i n s ts t u d yo ft h ea n t i - e u t r o p h i c a t i o n ，c o n t r o lm e a s u r e sh a v eg r e a ts i g n i f i c a n c e t h i ss t u d yo nt h ea l g a es p e c i e sc o m p o s i t i o nw e r ec l a s s i f i e dr e s e a r c hi nt h ex i n l i c h e n gr e s e r v o i r b e s i d e s ，t h i ss t u d yi n v e s t i g a t e dt h ee x i s t i n gr e s e r v o i ra l g a e ，s e a s o n a lc h a n g e sa n dt h ei n f l u e n c eo fs u m m e r r e s e r v o i ri nn e tt r a i n i n gs y s t e m ，s u c ha st e m p e r a t u r e ，l i g h ta n dn p i no r d e rt op r o v i d em a n a g e m e n to f d r i n k i n gw a t e rs o u r c ew i t hr e f e r e n c ed a t a , s u c ha sd e v e l o p ee c o n o m i cr e a s o n a b l e ，p r a c t i c a lp r e v e n t i o n m e a s u r e s r e a c ht h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n ( 1 ) t h es u r v e yr e s u l t ss h o w e dt h a tt h ea l lp h y t o p l a n k t o ni n c l u d5p h y l u m sa n d15o r d e r s ，2 8f a m i l i e s ， 5 7g e n u s ，i nx i n l i c h e n gr e s e r v o i r a m o n g t h e m ，c y a n o p h y t ai n c l u dc h r o o c o c a l e s ，o s i l l a t o r i a l e sa n d n o s t o c a l e s ，i n c l u d i n gs y n e c h o c o c c a c e a e ，m e r 括m o p e d i a c e a ea n do t h e rs i xf a m i l i e s ，i n c l u d i n gr h a b d o g l o e a ， a p h a n o c a p s a a n do t h e rn i n e g e n u s ，i n c l u d i n gm i c r o c y s t i sa e r u g i n o s a ，s p i r u l i n am a j o r a n do t h e r t w e l v e s p e c i e s c h o r o p h y t a i n c l u dv o l v o c a & s ，c h l o r o c o c c a l e sa n do t h e r t h r e e o r d e r s ，i n c l u d i n g c h l a m y d o m o n d a c e a e ，v o l v o c a c e a ea n do t h e re i g h tf a m i l i e s ，i n c l u d i n gc h l o r e l l a ，c h l o r e l l aa n do t h e rt w e n t y s e v e ng e n u s ，i n c l u d i n gt r e a b a r i at r i a p p e n d i c u l a t a ，t e t r a e d r o nm i n i m u ma n do t h e r f o r t ys i xs p e c i e s b a c i l l a r i o p h y t ai n c l u dc o s c i n o d i s c a l e s ，a r a p h i d i a l e sa n do t h e rt h r e eo r d e r s ，i n c l u d i n gc o s c i n o d i s c a c e a e ， f r a g i l a r i a c e a ea n do t h e rt h i r t e e nf a m i l i e s ，i n c l u d i n gm e l o s i r av a r i a n s ，f r a g i l a r i ab r e v i s t r i a t aa n do t h e r t w e n t yf o u rg e n u s ，i n c l u d i n gt r e a b a r i at r i a p p e n d i c u l a t a ，t e t r a e d r o nm i n i m u ma n do t h e rf o r t ys i xs p e c i e sa n d v a r i a t i o n s e u g l e n o p h y t ai n c l u d ee u g l e n a l e so n eo r d e r ，p e r a n e m a c e a eo n ef a m i l y , p e r a n e m ao n eg e n u s ， p e r a n e m ad e f l e x u mo n es p e c i e x a n t h o p h y t ai n c l u d em i s c h o c o c c a l e so n eo r d e r , g l o e o b o t r y d a c e a eo n e f a m i l y , g l o e o b o t r y d a c e a eo n eg e n u s ，g l o e o b o t r y sl i m n e t i c u so n es p e c i e t h ep h y t o p l a n k t o nc o n s i s t e do f 16 c y a n o p h y t a ，5 3 c h o r o p h y t a ，2 9 b a c i l l a r i o p h y t a ，i e u g l e n o p h y t a ，1 x a n t h o p h y t a i na l lo f t h e s e ，at o t a lo f 9 0k i n d so fv a r i e t i e sa n dv a r i a t i o n s ( 2 ) f r o mx i n l i c h e n gr e s e r v o i ra l g a ec e l ld e n s i t yo ft h ec o m m u n i t yo ns p r i n g ，s u m m e ra n da u t u m n ， s u m m e rm a x i m u m w i t ha l la v e r a g eo f9 3 3 10 3 c e l l s m l ；a u t u m ns e c o n d l 5w i t ha l la v e r a g eo f4 7 6 10 3 c e l l s m l ；a tl e a s ts p r i n g ，w i t ht h ea v e r a g ei s1 0 5 10 3c e l l s m l t h i sc h a n g em a yb ed u et oe n v i r o n m e n t a l n i f a c t o r sc a u s e db yt h es e a s o n a lc h a n g e s d i f f e r e n ts e a s o n s ，t h ew a t e rt e m p e r a t u r e ，l i g h t ，d i s s o l v e do x y g e n ， n u t r i e n t sd r i p e q u a l i t ya l ed i f f e r e n c e s ，a n dd i f f e r e n tt y p e so f e n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n st h e r ea l ed i f f e r e n c e s a d a p tt ot h es i t u a t i o n ，t h u sc a u s i n gs e a s o n a lc h a n g e si nt h ed i s t r i b u t i o no fa l g a e ( 3 ) t h ep r e p o n d e r a n ts p e c i e so fa l g a es h o w e do b v i o u sc h a n g e so fs e a s o ni nx i n l i c h e n gr e s e r v o i r ：s p r i n g f o rs c e n e d e s m u s ，s y n e d r a ，m e l o s i r a ，t h ev o l u m ea c c o u n t e df o r19 o ft h et o t a ln u m b e ro fs p e c i e s ，2 3 ，18 s u m m e rm a i n l ym i c r o c y s t i s t h en u m b e ro f 6 5p e rc e n to ft h et o t a ln u m b e ro fs p e c i e s f a l lf o rs c e n e d e s m u s ， m i c r o c y s t i n ，t h ev o l u m ea c c o u n t e df o r2 4 o f t h et o t a ln u m b e ro fs p e c i e s ，3 0p e r c e n t m i c r o c y s t i sa e r u g i n o s a i nm i c r o c y s t i si st h ea d v a n t a g eo ft h es u m m e rs p e c i e s ( 4 ) m i c r o c y s t i sa e r u g i n o s ai sac o m m o nd r u gp r o d u c i n gh a r m f u la l g a e ，b r e e d i n gf a s t e ri nw a t e r t h e r e s u l t ss h o wt h a t ：b yt h ec e l ld e n s i t yo fw a t e r b i o o m - - f o r m i n g m i c r o c y s t i sa e r u g i n o s ai nd i f f e r e n tt e m p e r a t u r e c o n d i t i o n s ( 2 0 ，2 4 ，2 8 ，3 2 ) c u l t u r ee x p e r i m e n t ，w ec a nk n o wt h a tw i t h i nt h es c o p eo ft h et r i a l ， m i c r o c y s t i sa e r u g i n o s aa st h et e m p e r a t u r ei n c r e a s e dc e l ld e n s i t yi n c r e a s e d ，b u tt h eh i g ht e m p e r a t u r ea n d i n h i b i ti t sg r o w t h g r o w t hi nt h e2 8 ( 2a tb e s ta n dc e l ld e n s i t yr e a c h e dt h em a x i m u m b yt h ep r e p o n d e r a n ts p e c i e so fw a t e r b i o o m - f o r m i n g - m i c r o c y s t i sa e r u g i n o s ai nd i f f e r e n ti l l u m i n a t i o n c o n d i t i o n s ( 2 0 0 0i x ，2 5 0 0 i x ，3 0 0 0i x ，3 5 0 0i x ，4 0 0 0l x ) c u l t u r ee x p e r i m e n t ，w ec a nk n o wt h a tw i t h i nt h e s c o p eo ft h et r i a l ，m i c r o c y s t i sa e r u g i n o s aa st h ei l l u m i n a t i o ni n c r e a s e da sc e l ld e n s i t yi n c r e a s e d ，b u tt h eh i 【g h i l l u m i n a t i o na n di n h i b i ti t sg r o w t h g r o w t hi nt h e3 0 0 0 1 xa tb e s ta n dc e l ld e n s i t yr e a c h e dt h em a x i m u m w i t h i nt h es c o p eo ft h et r i a l ，15 ：1m i c r o c y s t i sa e r u g i n o s ag r o w t hi sab e a e rr a t i oo fn i t r o g e na n d p h o s p h o r u s w h e nt h en 、i 厂r pw a s2 0 t h ef o r m e rs i xd a y sb r e e d i n gm i c r o c y s t i sa e r u g i n o s af a s t e s t w h e nt h e t n 厂r p15 ：1 ，m i c r o c y s t i sa e r u g i n o s ac e l l sr e a c h e dap e a ko ft h es h o r t e s t ，a n dt h ec e l ld e n s i t yi sg r e a t e s t w h e n t h et n 厂t pf o r5 ：1 ，t h es l o w e s tg r o w t ho fm i c r o c y s t i sa e r u g i n o s a ，d i dn o tc h a n g es i g n i f i c a n t l y , t h e c o n c e n t r a t i o nw a sa l s ol o w , t h ep e a kp e r i o dd i dn o ta p p e a ri no b s e r v a t i o n k e yw o r d s ：c y a n o p h y t a ，c h o r o p h y t a ，b a c i l l a r i o p h y t a ，e u t r o p h i c a t i o n ，w a t e r b i o o m f o r m i n g i v 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽 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，也不包含为获得吉林农业大学或其它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了 谢意。 学位论文作者签名：落欷般签字雠印睥f 月日 关于论文使用授权的说明 本人完全了解吉林农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交 论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影f r j 、缩印或扫描等复制手段保 存、汇编学位论文。同意吉林农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文 的全部或部分内容。( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 学位论文作者签名： 奢彳玖舛l 签字日期：彷，伊年月多日 导师签名：雀馁谔 签字胁砌锣年月日 吉林农业大学硕士研究生论文新立城水库藻类的分类及优势藻的生物学特性 第一章引言 1 1 我国内陆水资源及污染现状 1 1 1 我国内陆水资源现状 内陆水域是指河流、湖泊、水库、池塘的水体。地球上的水大部分分布在海洋，仅有 2 8 分布在陆地。陆地上的水大部分又以冰盖、冰川和地下水形式存在，仅有约占总水量 0 0 3 的水分布在河流、湖泊、水库、池塘等内陆水域。我国是一个水资源总量较丰富的 国家，水资源总量居世界第六位，多年平均水资源总量为2 8x1 0 1 2 立方米。但人均占有量 仅为2 3 0 4 m 3 ，为世界人均水量的1 4 t 1 1 ，世界排名第1 2 1 位。按照1 9 9 7 年联合国可持续发展 委员会全面评估世界淡水资源报告提出的标准，我国有1 4 地区属于严重缺水地区， 1 1 0 地区人均水量低于基本生存线，现己被列为世界1 3 个贫水国家之一【2 】。 目前，由于经济的持续快速发展和城市化进程的加快，城市缺水尤为突出，缺水范围 不断扩大，缺水程度同趋严重，全国6 6 8 座城市中，有4 0 0 多座城市缺水，其中缺水严重的 达1 3 0 多个【3 1 ，缺水总量为3 6 0 亿立方米 4 1 。随着人口的进一步增加、人民生活水平的提高 和生产的发展，我国对水资源的需求仍将持续地增长。据专家预测，中国至l j 2 0 1 0 年供水缺 口将达1 1 4 0 亿m 3 ，2 0 3 0 年缺口达2 3 0 0 亿m 3 ，2 0 5 0 年缺口达3 7 1 0 亿m 3 【5 1 。水资源的短缺己成 为我国社会和经济发展的主要制约因素之一。 1 1 2 我国内陆水污染现状 水污染是水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征 的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。 人类的活动使大量的工业、农业和生活废弃物排入水中，使水体受到污染。目前，全世界 每年约有4 2 0 0 多亿立方米的污水排入江、河、湖、海，污染了5 5 万亿立方米的淡水，这 相当于全球径流总量的1 4 以上。我国本来就是一个缺水国家，而水污染使缺水形势显得 更为严峻。七十年代以来，尽管我国在水污染防治方面做了很多工作，但水污染的发展趋 势仍未得到有效控制，许多江、河、湖泊、水库的水质仍在下斛6 | 。2 0 0 6 年中国环境状况 公报显示，全国地表水总体水质属中度污染。在国家环境监测网实际监测的7 4 5 个地表水 监测断面中( 其中，河流断面5 9 3 个，湖库点位1 5 2 个) ，i - - i i i 类，、v 类，劣v 类水 质的断面比例分别为4 0 、3 2 和2 8 。主要污染指标为高锰酸盐指数、氨氮和石油类等。 国控网七大水系的1 9 7 条河流4 0 8 个监测断面中，i - - i i i 类，、v 类和劣v 类水质的断面 比例分别为4 6 、2 8 和2 6 。其中，珠江、长江水质良好，松花江、黄河、淮河为中度 污染，辽河、海河为重度污染。主要污染指标为高锰酸盐指数、石油类和氨氮。2 0 0 6 年， 2 7 个国控重点湖( 库) 中，满足i i 类水质的湖( 库) 2 个( 占7 ) ，i i i 类水质的湖( 库) 吉林农业大学硕士研究生论文新立城水库藻类的分类及优势藻的生物学特性 6 个( 占2 2 ) ，类水质的湖( 库) 1 个( 占4 ) ，v 类水质的湖( 库) 5 个( 占19 ) ， 劣v 类水质的湖( 库) 1 3 个( 占4 8 ) 。其中，巢湖水质为v 类，太湖和滇池为劣v 类。 主要污染指标为总氮和总磷【7 j 。 日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对 我国正在实施的可持续发展战略带来了严重的负面影响，而且还严重地威胁到城乡居民的 饮水安全和人民群众的健康【8 】。水污染问题己经成为一种比洪涝损失更严重的灾害，已经 引起我国各级政府对城市水环境综合整治以及城市污水处理的高度重视。 1 2 富营养化问题 1 2 1 水体富营养化的概念 富营养化是湖泊型水体污染最严重的问题，也是全球性环境问题之一。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、河口、海湾等缓 流水体后，在光照和其它环境条件适宜的情况下，导致某些特征性藻类( 主要是蓝藻、绿 藻等) 及其它浮游生物的异常增殖，致使水体透明度下降、溶解氧降低、水质变坏、鱼类 及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态， 沉积物不断增多，先变为沼泽，再变为陆地。不过这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚 至上万年。而人为排放含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 以在短时期内出现。 湖泊和水库的富营养化主要由人为引起的，是因含有氮、磷营养物质的生活污水、工 业废水、化学肥料和牲畜粪便等排入湖泊、河流和水库所造成。与自然演替过程不同，人 为富营养化演变的速度非常快，可以在短时期内使水体由贫营养状态变为富营养化。在富 营养化湖泊中的藻类过度繁殖会在水体表面形成肉眼可见的藻类聚集体，人们形象地称之 为“水华”。水体发生富营养化现象时，随着藻类及浮游生物种类和数量的不同，水体反 映出不同的颜色，一般由占优势的浮游生物的颜色决定，如蓝色、红色等1 9 j 。 1 2 2 国内外水体富营养化现状 近二三十年来，我国湖泊富营养化发展速度相当快，随着人口的增加，生产规模的扩 大，大量生产生活废水进入江河，造成了一系列的环境问题，引起了世人的普遍关注。众 多淡水湖泊作为重要的淡水蓄积地也不同程度地遭到水体环境的破坏。1 9 8 6 1 9 8 9 年我国 对3 4 个湖泊、水库的调查表明【l0 1 ，在中国东部地区，被调查湖泊大多数己进入富营养化状 态，如巢湖、太湖、洪泽湖、南四湖等。富营养化湖泊个数占调查湖泊的比例h q 2 0 世纪7 0 年代末的4 1 发展n 8 0 年代后期的6 1 ，至2 0 世纪9 0 年代后期又上升至1 j 7 7 ，我国湖泊富 营养化的发展趋势十分严峻。中国2 0 0 6 年环境状况公报中公布了我国重点湖库水质的 污染情况【7 】：太湖湖体高锰酸盐指数、总磷年均值分别达至1 i i i 类、类水质标准，但因总 2 吉林农业大学硕士研究生论文 新立城水库藻类的分类及优势藻的生物学特性 氮污染严重，湖体水质为劣v 类，处于中度富营养状态。滇池湖体总体为劣v 类水质，主 要污染指标为总磷、总氮和氨氮。草海处于重度富营养状态，外海处于中度富营养状态。 巢湖湖体水质总体为v 类。主要污染指标为总氮、总磷，处于中度富营养状态( 其中，西 半湖处于中度富营养状态，东半湖处于轻度富营养状念) 。洱海、鄱阳湖为中营养状态； 洞庭湖、洪泽湖、南四湖、镜泊湖为轻度富营养状态；达赉湖为中度富营养状态；白洋淀 为重度富营养状念。城市内湖中，昆明湖为中营养状态，玄武湖、西湖、大明湖为轻度富 营养状态，东湖为中度富营养状态。大型水库中，大伙房水库为中度富营养状态，密云水 库为轻度富营养状态。在我国的滇池、太湖、巢湖、洱海等水体中，检测出水华引起的藻 毒素的最大浓度值为世界卫生组织规定饮用水藻毒素含量( 不超过l u g l i j ) 千倍以上【1 2 】。 近些年来世界各国普遍重视湖泊环境的演变，最近的调查表吲1 3 j ，亚太地区5 4 的湖 泊富营养化，欧洲、非洲、北美洲和南美洲的比例分别是5 3 ，2 8 ，4 8 ；币1 1 4 1 。目前 欧洲湖泊面临的最大问题是湖泊富营养化问题，在统计的9 6 个湖泊中有8 0 的湖泊不同程 度地受到氮、磷的污染，呈现出富营养化状态。在北美洲最受人关注的五大湖泊中，苏必 利湖水质最好，属贫营养湖泊，休伦湖和密执安湖处于中营养状态，而伊利湖和安大略湖 则水质相对较差，属富营养型湖。亚洲湖泊水质南北差异较大，北部湖泊水质较好，而南 部湖泊水质较差；亚洲湖泊水质的主要特点是水中氮、磷含量偏高( 污染分担率多数占 3 0 ) 。联合国环境规划署( u n e p ) 的一项水体富营养化调查结果表明：在全球范围内 3 0 - - - - 4 0 的湖泊和水库遭受不同程度影响，各地区受影响的情况相差悬殊。世界上大部 分的大型湖泊未受影响，水质良好，如贝尔加湖、苏必利湖、马拉维湖、坦噶尼喀湖、大 熊湖、大奴湖等；而在气候干燥地区，水体富营养化情况相对严重，如西班牙的8 0 0 座水 库中，至少有1 3 是处于重富营养化状态，在南美、南非、墨西哥及其它一些地方都有水 库严重富营养化的报道，加拿大湖泊众多，发生富营养化的湖泊则主要集中在加拿大南部 人口稠密地区，其大部分湖泊( 约3 4 ) 处于贫营养状态。 1 2 3 水体富营养化的危害 富营养化的危害很大【1 4 】，影响深远，它不仅在经济上造成损失，而且危害人类健康【”】。 湖泊富营养化会破坏水生态系统的生态平衡，使有机物生长速度远远超过消耗速度，水体 中有机物迅速积累，其后果是：促进细菌类微生物繁殖，加上大量动植物的呼吸作用，使 水体耗氧量大大增加；沉于水底的死有机物的厌氧分解促使厌氧菌繁殖，产生腥味异臭， 这样由富营养化而引起的有机体大量生长又造成相反的结果，藻类、植物及水生动物趋于 死亡甚至绝迹，生物多样性降低，水产资源遭到严重破坏。藻类的异常生长可使水质变得 浑浊，透明度明显降低，富营养严重的水质透明度仅有o 2 米，湖水感官性状大大下降， 其分泌物又能引起水臭、水味。 另外，世界各地2 5 - 7 0 的蓝藻水华可产生藻毒烈埔j ，藻毒素质进入水体后，若被 吉林农业大学硕士研究生论文 新立城水库藻类的分类及优势藻的生物学特性 牲畜饮入体内，可引起牲畜肠胃道炎症，人若饮用也会发生消化道炎症，有害人体健康。 富营养化也会给水处理造成困难，对于那些依靠富营养化水体为饮用水源的城市来说，情 况尤为严重。水中的藻类会大大提高化学需氧量( c o d ) 、生物需氧量( b o d ) 、悬浮固体( s s ) 等的浓度，增加水处理负担。藻类在过虑时会堵塞滤料，在氯化消毒时产生的三卤甲烷 ( t h m s ) 等有毒副产物。藻类代谢物如糖酸等在混凝过程中与混凝剂反应，降低水处理效 果，增加混凝剂用量，而生成的络合物又会导致管网腐蚀。因此，富营养化水体做饮用水 源会严重影响水厂的工艺运行、腐蚀管网、恶化出水水质。虽然一定程度的富营养化可能 导致鱼类产量增加，但严重富营养化的水体会由于藻类释放的毒素和溶解氧的稀缺，减少 鱼类种类和数量，并直接影响鱼类质量，从而导致经济效益大大降低。水体一旦富营养化， 透明度下降，水体浑浊，有臭味等，就会使水域的旅游价值降低或消失，不利于人们休闲 娱乐。 1 3 藻类的研究概况 1 3 1 藻类分类学研究 我国淡水藻类系统分类学的历史，可分为三个时期：自1 9 世纪末到2 0 世5 7 , 3 0 年代中期： 2 0 世纪3 0 年代中期到1 9 4 9 年；1 9 4 9 年以后。1 9 世纪以前，在中国许多古籍上，也有一些有 关淡水藻类的记载，但这不是近代科学意义上的藻类掣 j 。 1 9 世纪末n 2 0 世纪3 0 年代中期：这一时期是我国淡水藻类的早期研究，和生物学及其 他学科一样，主要是由外国人采集和调查研究的。其特点是：人数不多，所采标本只限于 沿海省份和西北与外国邻近的省份。这一时期绝大多数的报告都发表在国外的刊物上，有 一些也在我国的早期刊物上，历时太久，很难获得。1 9 0 3 年，r g u t w i n s k i 埔j 记载了许多硅 藻及其新种，这是首次主要记载国内淡水硅藻的文献。其次，必须提到b w s k v o r t z o v ，他 是研究中国淡水藻类的外国人中重要的一位。据刘永定等收集资料，b w s k v o r t z o v 已正式 发表出版的著作，共3 6 7 篇( 卷) ，其中藻类学1 4 6 篇，占4 0 左右。他报道过的藻类( 主要是 我国) 的属、种数量，还无法统计，但数量极大是可以想象的【1 9 】。2 0 世纪3 0 年代中期到1 9 4 9 年【1 7 】：这一时期，我国自己的藻类学家逐渐占领了这一科学领域。以王志稼( 1 8 9 3 1 9 8 1 ) 、 李良庆( 1 9 0 4 1 9 5 9 ) 、尤其是饶钦1 1 2 ( 1 9 0 0 1 9 9 8 ) 等为代表，是我国藻类学科的奠基人。但这 二十年间，主要研究方向是在蓝藻和绿藻上，如王志嫁，我国最早的一位藻类学家，主要 研究淡水蓝藻和绿藻，标本来自南京，苏州，安徽等地。饶钦止，我国藻类学极少的几位 奠基人之一，比较集中于蓝藻和绿藻研究，此外，对轮藻、金藻、硅藻和许多附生藻类也 有研究【1 9 】。总之，这一时期还不至l j 2 0 年的时间，藻类学科已经完全由我国自己的科研人员 掌握了，这对藻类学科是非常有意义的。1 9 4 9 年以后：新中国成立不久，全国范围内的海 洋调查，湖泊调查等项目的进行，不久之后，淡水养殖，有关水环境工作的逐渐展开。这 些都对藻类学有所要求，也为藻类学发展提供了机会l l9 。 4 吉林农业大学硕士研究生论文 新立城水库藻类的分类及优势藻的生物学特性 藻类是一群具有叶绿素，营自养生活，没有真正根、茎、叶的分化，以单细胞的合子 或孢子进行繁殖的低等植物，又叫孢子植物( s p o r ep l a n t ) 、叶状体植物自养原植物 ( a u t o t m p h i ct h a l l o p h y t e s ) 1 2 0 】。它们在自然界中到处都有分布，是一种单细胞或多细胞的较 低等植物，个体大小一般在2 2 0 0