着生藻类和浮游藻类在三峡库区河流健康评价中的适宜性比较研究

发布时间：2020-04-24 09:11

【摘要】：藻类作为水生生态系统的初级生产者,可反映全面、综合地反映外界环境的变化以及污染物对水体环境和水生生态系统的影响,因此常作为指示生物类群用于河流健康评价。根据生活习性不同,河流中的藻类可分为着生藻类和浮游藻类两大类。在水环境和河流健康评价中,以往的工作既有采用浮游藻类用于评价的,也有采用着生藻类用于评价的,但浮游藻类和着生藻类究竟何者更适宜用于水环境和河流健康评价,抑或是二者在用于评价的适宜性上没有明显差别,迄今为止并没有开展过深入的研究。为此,本研究选择位于三峡水库上、中、下段的三条一级支流(嘉陵江、乌江及小江)作为研究对象,于2015年8月-9月,在三条河流上共布设了17个研究断面,对研究断面的水环境理化因子、着生藻类和浮游藻类群落进行了调查、测定和研究,运用综合污染指数法(Comprehensive Pollution Index,CPI)、着生藻类生物完整性指数(Benthic algae index of biological integrity,Be-IBI)和浮游藻类生物完整性指数(Phytoplankton index of biological integrity,Ph-IBI)对三条河流的健康状况进行评价,利用水质理化监测的结果,对比分析了Be-IBI评价体系与Ph-IBI评价体系在河流健康评价中的适用性,比较了两种类型藻类对水环境理化因子变化的敏感性。主要研究结果如下:(1)研究期间,在嘉陵江、乌江、小江共采集获得着生藻类5门21科90种,其中蓝藻门12种,占13.33%;绿藻门11种,占12.22%;硅藻门64种,占71.11%,黄藻门和裸藻门共计3种,占3.33%;每个研究断面平均有21种着生藻类物种,平均香农生物多样性值为3.20。共采集获得浮游藻类5门24科87种,其中蓝藻门17种,占19.54%;绿藻门22种,占25.29%;硅藻门38种,占43.68%,甲藻门和裸藻门共计10种,占11.49%;每个研究断面平均有14种浮游藻类物种,平均香农生物多样性值为2.84。(2)为综合反映人类生活和工农业生产对河流水体环境的影响,选取酸碱度(Potential of hydrogen,pH)、溶解氧(Dissolved oxygen,DO)、总氮(Total nitrogen,TN)、总磷(Total phosphorus,TP)、氨氮(Ammonia nitrogen,NH_3-N)、高锰酸盐指数(Potassium permanganate index,COD_(Mn))、叶绿素a(Chlorophyll a,chla)、镉(Cadmium,Cd)、铅(Lead,Pb)、六六六(Hexachlorocyclohexane)、甲基对硫磷(Parathion-methyl)和五氯酚(Pentachlorophenol)12项水质理化指标并对嘉陵江、乌江、小江各研究断面中此12项指标进行测定,运用综合污染指数对嘉陵江、乌江、小江的17个研究断面的水质状况进行评价。结果显示,各研究断面的CPI值在0.17-0.47范围内,平均值为0.31,整体水质评价等级为“良”;嘉陵江的水质较好,CPI平均值为0.19,水质综合污染指数等级为“良”;乌江和小江水质相对较差,CPI平均值依次为0.41、0.37,水质综合污染指数等级均为“良”;水质理化监测评价得出的水质优劣排序为嘉陵江(良)小江(良)乌江(良)。嘉陵江主要受pH、TN、TP、COD_(Mn)及Cd等指标的影响;乌江主要受TN、TP及Pb等指标的影响,TN含量超过国家《地表水环境质量标准》制定的Ⅴ类标准限值;小江主要受DO、TN、TP、Cd、Pb及六六六等指标的影响。(3)依据干扰程度最小系统法,对嘉陵江、乌江、小江的所有研究断面的CPI进行计算,嘉陵江的J1和J5断面的CPI值为0.17,水质等级为优,确定这两个断面作为藻类生物完整性评价的参照点,其余研究断面为受损点。对包括物种组成、相对丰富度、群落多样性和营养水平等四类属性的22个藻类生物参数进行分布范围、判别能力和相关性分析,构建着生藻类生物完整性评价(Be-IBI)体系是由藻类总分类单元数、蓝藻总分类单元数、绿藻总分类单元数、蓝藻密度、优势分类单元比例以及香农多样性指数等6个核心生物参数构成,所有断面的Be-IBI指数值在9-35范围内,平均值为18.41,评价等级为“中”。浮游藻类生物完整性评价(Ph-IBI)体系是由藻类密度、硅藻比例以及藻类叶绿素a含量等3个核心生物参数构成,所有断面Ph-IBI指数值在2-16范围内,平均值为8.94,评价等级为“中”。总体而言,两种藻类生物完整性评价结果均为嘉陵江(良)乌江(中)小江(差)。(4)对嘉陵江、乌江、小江各断面的着生藻类生物完整性指数值(Be-IBI值)、浮游藻类生物完整性指数值(Ph-IBI值)与水体综合污染指数值(CPI值)以及各水体理化指标的相关性进行分析,结果表明:Be-IBI值与CPI值呈显著负相关(相关系数为-0.551,0.01p0.05),Ph-IBI值与CPI值相关性不显著(p=-0.405)。Be-IBI值与总磷、高锰酸盐指数及铅呈显著负相关(相关系数依次为-0.494、-0.508、-0.594,0.01p0.05);Be-IBI值与六六六呈极显著负相关(相关系数为-0.610,p0.01)。Ph-IBI值与六六六呈显著负相关(相关系数为-0.605,0.01p0.05);Ph-IBI值与pH呈极显著正相关(相关系数为0.657,p0.01)。以综合污染指数法(CPI)的水质评价结果和水环境因子变化为评判基准,与浮游藻类相比,着生藻类受水体环境的影响更大更明显,对水体环境变化的反映更为敏感和准确。并且构建着生藻类生物完整性的核心生物参数(6个)比构建浮游藻类生物完整性的核心生物参数(3个)要多。因此,在河流健康评价的生物评价中,采用着生藻类比采用浮游藻类更为适宜和准确
【图文】：

小江,重庆市,乌江,布设位置

西南大学硕士学位论文乌江 W2 重庆市武隆县蔡家乌江 W3 重庆市武隆县老盘村乌江 W4 重庆市涪陵区网背坨乌江 W5 重庆市涪陵区菜场沱小江 X1 重庆市开县关面小江 X2 重庆市开县谭家小江 X3 重庆市开县渠口小江 X4 重庆市云阳县渠马小江 X5 重庆市云阳县黄石小江 X6 重庆市云阳县牛蹄坝

物种组成,着生藻类,浮游藻类,小江

其中蓝藻门 12 种，占 13.33%；绿藻门 11 种，占 12.22%；硅藻门 64 种，占 71.11%，黄藻门 2 种和裸藻门 1 种，共占 3.33%。每个研究断面平均检测到着生藻类 21 种，平均香农威纳生物多样性指数值为 3.20。所有研究断面中共有 6 种着生藻类的出现频次大于 60%：丝藻（Ulothrix sp.）、膨胀桥弯藻（Carmella tumida）、近缘桥弯藻（Cymbella affinis）、谷皮菱形藻（Nitzschia palea）、锉刀布纹藻（Gyrosigmascalproides）、变异直链藻（Melosira varians）。变异直链藻（Melosira varians）是所有研究断面中密度最大的藻类，其密度为 19746.10 个/cm2。嘉陵江、乌江和小江在 2015 年 8 月至 9 月共检测到浮游藻类 5 门 24 科 87 种，其中蓝藻门 17 种，占 19.54%；绿藻门 22 种，占 25.29%；硅藻门 38 种，，占 43.68%；甲藻门 8 种和裸藻门 2 种，共占 11.49%。每个研究断面平均具有 14 种浮游藻类，平均香农威纳生物多样性指数值为 2.84，所有研究断面中共有 4 种藻类的出现频次大于 60%：束丝藻（Aphanizomenon sp.）、尖针杆藻（Synedra acus）、变异直链藻（Melosira varians）、普通舟形藻（Navicula vulgare）。束丝藻（Aphanizomenonsp.）是所有研究断面中密度最大的藻类，其密度为 668500 个/L。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X824

【参考文献】