蓝藻水华微囊藻暴发期间生长状况的研究

蓝藻水华微囊藻暴发期间生长状况的研究

近年来，随着城市经济的发展和人口的增加，河水和湖泊的水质恶化，频繁出现的“水花”增多，水环境日益突出。2006年5月,太湖蓝藻“水华”暴发,给周边100多万居民的生活带来了严重影响。而测定叶绿素a浓度、藻类密度和藻类分类计数等生物监测手段是“水华”预警防治监测过程中最为直接有效的方法之一。藻类密度(D)能直接说明水体中藻类的多少和“水华”暴发的强度,“水华”发生前,藻类大量繁殖,藻细胞密度不断增大,从每升上万个到数亿个不等。叶绿素a(以下简称Chl.a)是表征浮游植物生物量的最常用的指标之一,是藻类细胞重要组成成分。所有的藻类均含有叶绿素a,叶绿素a含量的高低与水体中藻类的种类、数量等密切相关,也与水环境质量有关。本文通过对“水华”水体生物监测指标的数据发掘,找到藻类发生过程中的生物监测数据间的关联性。1学习方法1.1生物监测指标间的关联性分析选取藻类发生和变化特征明显、具有代表性的水质监测断面,对其进行连续的生物监测,获得叶绿素a浓度、藻类密度、藻类分类计数等指标,通过数值分析及数据发掘,辅以藻类生理生态的机理分析,探究叶绿素a浓度、藻类密度等生物监测指标间的关联性。1.2采样文件1.2.1蓝藻“水华”现象采样点位设置在太湖的主要河流西苕溪的入湖河口小梅口。小梅口位于太湖南岸,属湖州市区所辖,所处的小梅港河宽约20～40米。近年来,太湖蓝藻“水华”日益严重,该入湖口受太湖水倒灌等影响,在夏秋两季蓝藻积聚现象发生频繁。因此,小梅口也是太湖蓝藻预警应急监测中的一个重要点位。1.2.2藻类密度调查在2008年5月至10月间,每周采样一次,现场记录水文、气候和藻类发生状况等,测定藻类密度及常规水质指标。并取水样在实验室分析叶绿素a浓度、藻类分类计数。1.3样品分析(1)丙酮为饮料中叶绿素a含量的测定即在一定压力下,用醋酸纤维酯微孔滤膜(孔径为0.45m)对一定体积的藻液过滤,然后将滤膜放入10ml离心管中,加入90%的丙酮10ml,用涡旋混合仪使其充分振荡,放置冰箱内提取24h,然后于冰冻离心机在4500r/min下离心10min,移取上清液于1cm比色皿中,用分光光度计测定750、663、645和630nm处的吸光度,以90%丙酮溶液作为参比,按公式得出叶绿素a含量。(2)量范围及检出限该仪器设有蓝绿藻-藻蓝蛋白探头,测量范围在0～2.8×108细胞/升之间,分辨率为1细胞/毫升,使用时检出限设置为2.5×105细胞/升。(3)计数分类方法取0.1ml水样注入0.1ml计数框内,在10×40倍显微镜下计数分类。计数采用长条计数法,一般计第2、第5、第8条。藻类种属分类在计数200个藻体的基础上,用划“正”的方法,记录每个种属的个体数。2结果与讨论2.1不同季节动态气象条件下群落生物量变化本次实验共采样24周,将分析数据按时间分为24组。统计结果表明,6月10日的采样检测结果为可疑值,根据现场采样记录显示,采样当天为强降雨天气且水流速度较大,可能对分析结果产生了影响,因此剔除该组数据,实际分析数据共23组。分析结果表明,小梅口入湖断面5月份是生物量指标最高的一个月度,其次为9月。6、7两月小梅口断面生物量指标处于检测到的较低水平,推测是由于梅汛期的强降雨,导致上游来水将聚集在断面的藻类重新冲刷进入太湖引起的。10月生物量指标逐渐下降,推测是由于适宜藻类生长的气候逐渐结束,营养物质消耗殆尽引起的。从整体上看,叶绿素a浓度与藻类密度的波动情况一致(见图1)。2.2保护总体阶段5月28日微囊藻所占藻种将叶绿素a浓度和藻类密度分别取自然对数,得到自然对数的比值(K),即:K=lnD/lnChl.aΚ=lnD/lnChl.a把比值(K)按时间顺序排列,并叠加到藻种比例柱状图中(图2)。由图2可见,小梅口断面蓝藻“水华”发生时,微囊藻是主要优势种。其中5月5日(K=1.74)、12日(K=1.88)、19日(K=1.79)、26日(K=1.88),6月2日(K=1.76),7月28日(K=1.99),10月7日(K=2.29)、20日(K=2.42)微囊藻所占藻种的比例均在40%以上。5月是小梅口断面“水华”最为严重的一个月份,该时期K值的变化范围在1.74～1.88之间。7月21日～28日,微囊藻出现了一次快速增加,微囊藻所占藻种比例由0达到了83.2%,而该阶段K值由2.31降到了1.99。10月7日与20日微囊藻所占藻种比例虽然仍大于40%,但是由于水体中藻类生物量指标已经有明显下降(Chl.a<20μg/L),推测此时的K值受其他因素的干扰较为明显,代表性不强。由此可见,在叶绿素a浓度大于20μg/L,且微囊藻为藻类“水华”的优势种时,K值范围在1.7～2.0之间。2.3微囊藻占藻种比例对叶绿素a浓度和藻类密度的影响由图2可知,小梅口断面蓝藻“水华”的主要优势种为微囊藻。因此,将23组数据按微囊藻所占藻类比例分类,分为微囊藻占藻种比例大于40%(n=8)和微囊藻占藻种比例小于等于40%(n=15)两组,加上全样本(n=23),共三组数据。对这三组数据的叶绿素a浓度、藻类密度进行线性回归分析(见表1)。分析结果表明,当微囊藻为优势种,所占藻种比例大于40%时,叶绿素a浓度与藻类密度间呈现的线性关系明显优于其它两组,R2达到0.913。此时各水体中藻种相对单一,且相同藻种藻细胞中所含的叶绿素a大体相同,所以藻类密度增加时叶绿素a也同比例增加,藻类密度与叶绿素a浓度间呈线性关系。3微囊藻为藻类“水华”的优势种时的线性(1)生物监测中叶绿素a浓度与藻类密度有良好的线性关系。藻种类别、藻类数量、水文特点和水质状况等因素对两者间的线性关系均有不同程度的影响。当藻类“水华”发生,有优势种出时,两者间的线性尤为明显。(2)当微囊藻为藻类“水华”的优势种时,叶绿素a浓度与藻类密度自然对数的比值(K)范围在1.7~2.0之间,两者的直线回归方程为D=34.97Chl.a-320.