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摘要2014年9月对发生水华现象的贴沙河水质及其浮游植物群落进行了调查，并对引起水华的原因进行了分析。结果显示，贴沙河共发现浮游植物5 门39 种，其中绿藻门、蓝藻门和硅藻门种类分别为17、10和9种，各占总种类数的43.59%、25.64%、23.07%；浮游植物细胞密度在9.23×106～384×106ind./L，平均为135.18×106ind./L，以蓝藻门的细胞密度最大，占浮游植物密度平均值的92.58%，其优势种为铜绿微囊藻。贴沙河秋季浮游植物生物量大，多样性低，根据浮游植物密度、多样性指数等生物学指标综合评价，贴沙河水质为中度污染至重污染类型。其水华发生的原因：夏末秋初光照强、水温高，河道配水量少、流动性差，底泥、枯枝落叶腐烂释放营养盐及配水携带高营养盐注入影响，人为因素对水生态环境的破坏等。
关键词水华；浮游植物；群落结构；贴沙河
中图分类号S181.3文献标识码
A文章编号0517-6611（2015）14-261-02
Abstract The water quality and phytoplankton community were investigated during the
algae bloom in September 2014 in Tiesha River， and the causes of water bloom were
analyzed. The results showed that 39 specices and 5 divisions were identified in Tiesha
River， among which 17 species （43.59% of the total） belonging to chlorophyta， 10 species （25.64% of the total） belonging to cyanobacteria， 9 species （23.07% of the total）
belonging to bacillariophyta. The density of phytoplankton ranged from 9.23×106 to 384×106 ind./L， with the average of 135.18×106 ind./L. Among which， the density of Cyanophyta cells was largest， accounting for 92.58%， and its dominant species was Microcystis aeruginosa.
This autumn phytoplankton biomass was large and its diversity was poor in Tiesha River. In terms of some biological indicators such as phytoplankton abundance and diversity index， quality in Tiesha River belonged to the type between the pollution to heavy pollution. The main causes of algae bloom were strong light and high water temperature between late summer and early autumn， decrease of water distribution， poor flowability of the river water， nutrient releasing of the sediment and litter， carrying high nutrient into the river by water distribution， artificial destruction of the aquatic ecology.
Key words Water bloom； Phytoplankton； Community structure； Tiesha River
水体富营养化是目前世界各国所面临的重大环境问题，水体富营养化带来的一个突出的问题是蓝藻水华的暴发[1]。大规模的蓝藻水华不仅直接降低了水资源利用效能，还可通过产生毒素、死亡分解时使水体缺氧和破坏正常的食物网威胁到饮用水安全、公众健康和景观，造成更严重的生态破坏和巨大的经济损失[2]。
贴沙河旧称城河，为杭州市清泰门自来水厂的备用水源河道。该河于2014 年9 月初在金衙庄天桥至凤起路大桥段水面上发生大面积水华，部分河段将水面完全覆盖，位于流动性差的死角出现腥臭味，此种现象往年极少出现。为了解贴沙河水华期间浮游植物的群落结构组成及优势种类，对水华发生严重的江段进行了浮游植物样品采集和分析。
1研究方法
2014 年9 月8 日进行了野外样品采集，采样点位于贴沙河水华发生地金衙庄天桥至凤起路桥段。水温采用温度计现场测定，溶解氧采用电化学探头法测定，透明度采用萨氏盘法测定，叶绿素a主要依据《水和废水监测分析方法》（第四版）中叶绿素a的测定方法测定，总磷采用钼酸铵分光光度法（GB/T 11893-1989）测定，总氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（GB/T 11894-1989）测定。
浮游植物定性样品采用 25 号浮游生物网，在水下0.5 m处做“∞”形反复拖曳 3～5 min，收集到的浮游植物装入贴有标签的100 ml 标本瓶中，并现场用5%福尔马林固定样本，带回分析。定量样品采用1 L采水器采集表、中、底3个水层水样，充分混合后，取水样1 L，加15 ml鲁哥氏液固定，带回实验室经分液漏斗静止后分析。 浮游植物镜检采用OLYMPUS CX3系统生物显微镜，定性样品分类主要参照胡鸿钧等[3]的分类方法将浮游植物鉴定到种或属。定量样品带回实验室静置48 h后，浓缩30 ml，以浮游生物计数框对其计数，根据浓缩倍数计算藻细胞密度。浮游植物多样性指数采用Shannon-Wiener公式[4]计算：H′=-si=1Pi log2 Pi（Pi=Ni/N）。式中，s为物种数，N为同一样品中的个体总数，Ni为第i种的个体数。
2结果与分析
2.1水体理化参数分析
对贴沙河3 个监测点（金衙庄、庆春立交桥北、凤起立交桥南）进行水体现场及实验室理化指标监测，其结果见表1。水温为26.1～27.4 ℃，水体温度较适于蓝藻快速生长繁殖条件；水体总氮、总磷分别为2.02～2.98、0.06～0.11 mg/L，远远超出了国际公认的发生富营养化和水华的临界值（TN=0.2 mg/L、TP=0.02 mg/L）；透明度反映水体的澄清程度，水体透明度为0.05～0.81 m，说明不同监测点间存在较大的差异，为藻类密度分布不同所致；溶解氧为5.50～12.80 mg/L，说明水体溶解氧含量整体较高且分布不均匀，这与藻类生长繁殖活跃释放大量氧气及其藻类密度分布有关。
2.2浮游植物群落组成
贴沙河浮游植物鉴定中，共发现浮游植物5 门39 种，详细种类构成见表2，其中蓝藻门10种，占调查种类数的 25.64%；绿藻门17 种，占调查种类数的43.59%；硅藻门9种，占调查种类数的23.07%。蓝藻门和绿
藻门占调查总种类数的69.23%，是构成贴沙河浮游植物的主要组成类群，其他种类占其比例较小。各属中，栅藻属发现有5 种，种类最丰富，其次为平裂藻属、桥弯藻属、针杆藻属，各有3种。
2.3浮游植物丰度与优势类群该次调查发现浮游植物细胞密度范围为9.23×106～384×106ind./L，平均值为135.18×106ind./L，大大超过2009年该区段浮游植物调查密度0.43×106 ind./L[5]。在浮游植物中，以蓝藻门细胞密度平均值最高，为125.14×106ind./L，占浮游植物密度平均值的92.58 %，其次为绿藻门和硅藻门，分别为5.37 ×106和4.50×106ind./L，占浮游植物密度平均值的3.97%和3.33%，裸藻等其他藻类细胞密度较小，未超过浮游植物细胞密度的2%。各浮游植物种类中，以铜绿微囊藻细胞密度最高，为124.84×106ind./L，为水华期间的优势种类，其余种类细胞密度均较小。
2.4浮游植物生物量、多样性分析及评价
叶绿素a是反映浮游植物生物量的一个重要指标。水华期间贴沙河水体叶绿素a为15.3～855.0 μg/L，平均值为296.9 μg/L，说明水体浮游植物生物量很大，且存在较大的分布不均匀性。依据况琪军等[6]的营养类型评价标准，叶绿素a 含量在50～500 μg /L间为富营养类型，浮游植物细胞密度 ≥108ind./L为极富营养类型；以詹玉涛等[7]的浮游植物分布特征方法评价，蓝藻门占70%以上，裸藻门、硅藻门的直链藻及桥穹藻、绿藻门的小球藻等耐污种类大量出现，水体为多污带。
种类多样性指数是常用的水质评价指标，主要依据藻类细胞密度和种群结构的变化评价水体的污染程度，通常情况下指数值越大，水质越净[8]。贴沙河3个监测点Shannon-Wiener指数范围为0.53～1.77，平均值为1.20。依据沈韫芬等[9]的评价方法，多样性指数在1～2间为中度污染。
2.5贴沙河水华发生原因分析
贴沙河位于杭州主城区，夏秋季温度高、光照强，为蓝藻等喜温性生物提供有利的生长环境，光照和温度是影响蓝藻生命活动的重要因子。
贴沙河两岸虽已全部实施截污纳管，沿岸点源污染得到控制，但面源污染仍广泛，如部分沿岸居民、商贩为贪图方便在就近河道洗刷、洗涤及游泳爱好者在贴沙河游泳等产生的生活污水；河岸两边绿化因季节性衰亡产生大量残枝、枯叶或花瓣落入水中而渗出的营养盐；贴沙河水华段多年未进行清淤，底泥中沉积了一定量有机质，并不断将营养盐输送到上覆水中。另外，贴沙河配水水源——钱塘江，因8月大潮影响，大大减少了配水量，同时停止配水时间较长，使贴沙河水体流动性变差，严重削弱了配水措施对水体污染物及营养盐的稀释作用，同时配水时常携带高营养盐输入，提高了贴沙河的氮磷营养盐浓度。这些因素都为贴沙河浮游植物的发展提供营养源，利于蓝藻等的生长繁殖。
贴沙河水深3～5 m，沉水植物很少，且两岸均建成硬化驳岸，缺乏挺水植物带，这使水生生物多样性受到制约，也破坏了鱼类、两栖类等水生动物的产卵场地。加上市民沿河垂钓、捕捞鱼类现象非常严重，不仅天然大鱼很难见到，而且人工放流的一些滤食性鱼类，因垂钓过度而失去对浮游生物的生态平衡作用。
贴沙河建有庆春桥、凤起桥两座跨河拱桥，由于桥洞过水面积较小，河水遇到桥墩阻挡流速变缓，易造成河水蓝藻及营养物质不能有效循环更替，产生污染富集现象，加速了蓝藻的生长和在桥前的停留时间，如遇风力的推动容易在下风口聚集成堆形成水华。因此，水动力作用、风力作用与蓝藻水华发生也是密切相关的[9-10]。
3结语
针对2014年9月上旬贴沙河金衙庄至凤起桥段发生的水华，对其水质及水体浮游植物群落进行了调查，并对引起水华的原因进行了分析。结果显示，水华期间贴沙河水体质量相对较差，富营养化程度高，浮游植物种类少、生物量大，共发现浮游植物5门39种，其中绿藻门、蓝藻门和硅藻门种类分别为17、10和9种，各占总种类数的43.59%、25.64%、23.07%；浮游植物细胞密度在9.23×106～384×106ind./L，平均为135.18×106ind./L，以蓝藻门的细胞密度最大，占总监测密度的92.58%，其优势种为铜绿微囊藻。浮游植物叶绿素a含量为296.9 μg/L，ShannonWiener多样性指数1.20，显示贴沙河浮游植物生物量较大，多样性状况较差，为中度污染至重污染类型。贴沙河发生水华的原因：夏末秋初光照强、水温高，河道配水量少、流动性差，底泥、枯枝落叶腐烂释放营养盐及配水携带高营养盐注入影响，人为因素对水生态环境的破坏等。
贴沙河水生态环境仍需改善，应加大河道引配水管理，维持贴沙河合理的生态流量，激活水体的生态净化潜能，缓解桥梁附近“滞留区”对水环境的影响；建立沉水、浮水或挺水植物区，避免藻类成为水华发生区域水体营养盐的主要响应因子；持续构建滤食性、杂食性鱼类种群，并加强垂钓、偷捕行为监管，减少人为因素的干扰。
参考文献
[1]
王扬才，陆开宏.蓝藻水华的危害及治理动态[J].水产学杂志，2014，17（1）：90-94.
[2] 马健荣，邓建明，秦伯强，等.湖泊蓝藻水华发生机理研究进展及展望[J].生态学报，2013，33（10）：3020-3030.
[3] 胡鸿钧，魏印心.中国淡水藻类：系统、分类及生态[M].北京：科学出版社，2006.
[4] SHANNON C E，WEAVER W.The mathematical theory of communication [M].Urbana：University of Illinois Press，1949：23-146.
[5] 林启存，徐玉裕，许宝青，等.贴沙河浮游植物群落结构特征[J].安徽农业科学，2012，40（27）：13526-13528，13542.
[6] 况琪军，马沛明，胡征宇，等.湖泊富营养化的藻类生物学评价与治理研究进展[J].安全与环境学报，2005，5（2）：87-91.
[7] 詹玉涛，杨昌述，范正年.釜溪河浮游植物分布及其与水质污染的相关性研究[J].中国环境科学，1991，11（1）：29-33.
[8] 张乃群，杜敏华，庞振凌，等.南水北调中线水源区浮游植物与水质评价[J].植物生态学报，2006，30（4）：650-654.
[9] 沈韫芬，章宗涉，顾曼如，等.微型生物监测新技术[M].北京：中国建筑工业出版社，1990.
[10] 吴晓辉，李其军.水动力条件对藻类影响的研究进展[J].生态环境学报，2010，19（7）：1732-1738.
[11] 孔繁翔，高 光.大型浅水富营养化湖泊中蓝藻水华形成机理的思考[J].生态学报，2005，25（3）：589-595.
关键词水华；浮游植物；群落结构；贴沙河
中图分类号S181.3文献标识码
A文章编号0517-6611（2015）14-261-02
Abstract The water quality and phytoplankton community were investigated during the
algae bloom in September 2014 in Tiesha River， and the causes of water bloom were
analyzed. The results showed that 39 specices and 5 divisions were identified in Tiesha
River， among which 17 species （43.59% of the total） belonging to chlorophyta， 10 species （25.64% of the total） belonging to cyanobacteria， 9 species （23.07% of the total）
belonging to bacillariophyta. The density of phytoplankton ranged from 9.23×106 to 384×106 ind./L， with the average of 135.18×106 ind./L. Among which， the density of Cyanophyta cells was largest， accounting for 92.58%， and its dominant species was Microcystis aeruginosa.
This autumn phytoplankton biomass was large and its diversity was poor in Tiesha River. In terms of some biological indicators such as phytoplankton abundance and diversity index， quality in Tiesha River belonged to the type between the pollution to heavy pollution. The main causes of algae bloom were strong light and high water temperature between late summer and early autumn， decrease of water distribution， poor flowability of the river water， nutrient releasing of the sediment and litter， carrying high nutrient into the river by water distribution， artificial destruction of the aquatic ecology.
Key words Water bloom； Phytoplankton； Community structure； Tiesha River
水体富营养化是目前世界各国所面临的重大环境问题，水体富营养化带来的一个突出的问题是蓝藻水华的暴发[1]。大规模的蓝藻水华不仅直接降低了水资源利用效能，还可通过产生毒素、死亡分解时使水体缺氧和破坏正常的食物网威胁到饮用水安全、公众健康和景观，造成更严重的生态破坏和巨大的经济损失[2]。
贴沙河旧称城河，为杭州市清泰门自来水厂的备用水源河道。该河于2014 年9 月初在金衙庄天桥至凤起路大桥段水面上发生大面积水华，部分河段将水面完全覆盖，位于流动性差的死角出现腥臭味，此种现象往年极少出现。为了解贴沙河水华期间浮游植物的群落结构组成及优势种类，对水华发生严重的江段进行了浮游植物样品采集和分析。
1研究方法
2014 年9 月8 日进行了野外样品采集，采样点位于贴沙河水华发生地金衙庄天桥至凤起路桥段。水温采用温度计现场测定，溶解氧采用电化学探头法测定，透明度采用萨氏盘法测定，叶绿素a主要依据《水和废水监测分析方法》（第四版）中叶绿素a的测定方法测定，总磷采用钼酸铵分光光度法（GB/T 11893-1989）测定，总氮采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（GB/T 11894-1989）测定。
浮游植物定性样品采用 25 号浮游生物网，在水下0.5 m处做“∞”形反复拖曳 3～5 min，收集到的浮游植物装入贴有标签的100 ml 标本瓶中，并现场用5%福尔马林固定样本，带回分析。定量样品采用1 L采水器采集表、中、底3个水层水样，充分混合后，取水样1 L，加15 ml鲁哥氏液固定，带回实验室经分液漏斗静止后分析。 浮游植物镜检采用OLYMPUS CX3系统生物显微镜，定性样品分类主要参照胡鸿钧等[3]的分类方法将浮游植物鉴定到种或属。定量样品带回实验室静置48 h后，浓缩30 ml，以浮游生物计数框对其计数，根据浓缩倍数计算藻细胞密度。浮游植物多样性指数采用Shannon-Wiener公式[4]计算：H′=-si=1Pi log2 Pi（Pi=Ni/N）。式中，s为物种数，N为同一样品中的个体总数，Ni为第i种的个体数。
2结果与分析
2.1水体理化参数分析
对贴沙河3 个监测点（金衙庄、庆春立交桥北、凤起立交桥南）进行水体现场及实验室理化指标监测，其结果见表1。水温为26.1～27.4 ℃，水体温度较适于蓝藻快速生长繁殖条件；水体总氮、总磷分别为2.02～2.98、0.06～0.11 mg/L，远远超出了国际公认的发生富营养化和水华的临界值（TN=0.2 mg/L、TP=0.02 mg/L）；透明度反映水体的澄清程度，水体透明度为0.05～0.81 m，说明不同监测点间存在较大的差异，为藻类密度分布不同所致；溶解氧为5.50～12.80 mg/L，说明水体溶解氧含量整体较高且分布不均匀，这与藻类生长繁殖活跃释放大量氧气及其藻类密度分布有关。
2.2浮游植物群落组成
贴沙河浮游植物鉴定中，共发现浮游植物5 门39 种，详细种类构成见表2，其中蓝藻门10种，占调查种类数的 25.64%；绿藻门17 种，占调查种类数的43.59%；硅藻门9种，占调查种类数的23.07%。蓝藻门和绿
藻门占调查总种类数的69.23%，是构成贴沙河浮游植物的主要组成类群，其他种类占其比例较小。各属中，栅藻属发现有5 种，种类最丰富，其次为平裂藻属、桥弯藻属、针杆藻属，各有3种。
2.3浮游植物丰度与优势类群该次调查发现浮游植物细胞密度范围为9.23×106～384×106ind./L，平均值为135.18×106ind./L，大大超过2009年该区段浮游植物调查密度0.43×106 ind./L[5]。在浮游植物中，以蓝藻门细胞密度平均值最高，为125.14×106ind./L，占浮游植物密度平均值的92.58 %，其次为绿藻门和硅藻门，分别为5.37 ×106和4.50×106ind./L，占浮游植物密度平均值的3.97%和3.33%，裸藻等其他藻类细胞密度较小，未超过浮游植物细胞密度的2%。各浮游植物种类中，以铜绿微囊藻细胞密度最高，为124.84×106ind./L，为水华期间的优势种类，其余种类细胞密度均较小。
2.4浮游植物生物量、多样性分析及评价
叶绿素a是反映浮游植物生物量的一个重要指标。水华期间贴沙河水体叶绿素a为15.3～855.0 μg/L，平均值为296.9 μg/L，说明水体浮游植物生物量很大，且存在较大的分布不均匀性。依据况琪军等[6]的营养类型评价标准，叶绿素a 含量在50～500 μg /L间为富营养类型，浮游植物细胞密度 ≥108ind./L为极富营养类型；以詹玉涛等[7]的浮游植物分布特征方法评价，蓝藻门占70%以上，裸藻门、硅藻门的直链藻及桥穹藻、绿藻门的小球藻等耐污种类大量出现，水体为多污带。
种类多样性指数是常用的水质评价指标，主要依据藻类细胞密度和种群结构的变化评价水体的污染程度，通常情况下指数值越大，水质越净[8]。贴沙河3个监测点Shannon-Wiener指数范围为0.53～1.77，平均值为1.20。依据沈韫芬等[9]的评价方法，多样性指数在1～2间为中度污染。
2.5贴沙河水华发生原因分析
贴沙河位于杭州主城区，夏秋季温度高、光照强，为蓝藻等喜温性生物提供有利的生长环境，光照和温度是影响蓝藻生命活动的重要因子。
贴沙河两岸虽已全部实施截污纳管，沿岸点源污染得到控制，但面源污染仍广泛，如部分沿岸居民、商贩为贪图方便在就近河道洗刷、洗涤及游泳爱好者在贴沙河游泳等产生的生活污水；河岸两边绿化因季节性衰亡产生大量残枝、枯叶或花瓣落入水中而渗出的营养盐；贴沙河水华段多年未进行清淤，底泥中沉积了一定量有机质，并不断将营养盐输送到上覆水中。另外，贴沙河配水水源——钱塘江，因8月大潮影响，大大减少了配水量，同时停止配水时间较长，使贴沙河水体流动性变差，严重削弱了配水措施对水体污染物及营养盐的稀释作用，同时配水时常携带高营养盐输入，提高了贴沙河的氮磷营养盐浓度。这些因素都为贴沙河浮游植物的发展提供营养源，利于蓝藻等的生长繁殖。
贴沙河水深3～5 m，沉水植物很少，且两岸均建成硬化驳岸，缺乏挺水植物带，这使水生生物多样性受到制约，也破坏了鱼类、两栖类等水生动物的产卵场地。加上市民沿河垂钓、捕捞鱼类现象非常严重，不仅天然大鱼很难见到，而且人工放流的一些滤食性鱼类，因垂钓过度而失去对浮游生物的生态平衡作用。
贴沙河建有庆春桥、凤起桥两座跨河拱桥，由于桥洞过水面积较小，河水遇到桥墩阻挡流速变缓，易造成河水蓝藻及营养物质不能有效循环更替，产生污染富集现象，加速了蓝藻的生长和在桥前的停留时间，如遇风力的推动容易在下风口聚集成堆形成水华。因此，水动力作用、风力作用与蓝藻水华发生也是密切相关的[9-10]。
3结语
针对2014年9月上旬贴沙河金衙庄至凤起桥段发生的水华，对其水质及水体浮游植物群落进行了调查，并对引起水华的原因进行了分析。结果显示，水华期间贴沙河水体质量相对较差，富营养化程度高，浮游植物种类少、生物量大，共发现浮游植物5门39种，其中绿藻门、蓝藻门和硅藻门种类分别为17、10和9种，各占总种类数的43.59%、25.64%、23.07%；浮游植物细胞密度在9.23×106～384×106ind./L，平均为135.18×106ind./L，以蓝藻门的细胞密度最大，占总监测密度的92.58%，其优势种为铜绿微囊藻。浮游植物叶绿素a含量为296.9 μg/L，ShannonWiener多样性指数1.20，显示贴沙河浮游植物生物量较大，多样性状况较差，为中度污染至重污染类型。贴沙河发生水华的原因：夏末秋初光照强、水温高，河道配水量少、流动性差，底泥、枯枝落叶腐烂释放营养盐及配水携带高营养盐注入影响，人为因素对水生态环境的破坏等。
贴沙河水生态环境仍需改善，应加大河道引配水管理，维持贴沙河合理的生态流量，激活水体的生态净化潜能，缓解桥梁附近“滞留区”对水环境的影响；建立沉水、浮水或挺水植物区，避免藻类成为水华发生区域水体营养盐的主要响应因子；持续构建滤食性、杂食性鱼类种群，并加强垂钓、偷捕行为监管，减少人为因素的干扰。
参考文献
[1]
王扬才，陆开宏.蓝藻水华的危害及治理动态[J].水产学杂志，2014，17（1）：90-94.
[2] 马健荣，邓建明，秦伯强，等.湖泊蓝藻水华发生机理研究进展及展望[J].生态学报，2013，33（10）：3020-3030.
[3] 胡鸿钧，魏印心.中国淡水藻类：系统、分类及生态[M].北京：科学出版社，2006.
[4] SHANNON C E，WEAVER W.The mathematical theory of communication [M].Urbana：University of Illinois Press，1949：23-146.
[5] 林启存，徐玉裕，许宝青，等.贴沙河浮游植物群落结构特征[J].安徽农业科学，2012，40（27）：13526-13528，13542.
[6] 况琪军，马沛明，胡征宇，等.湖泊富营养化的藻类生物学评价与治理研究进展[J].安全与环境学报，2005，5（2）：87-91.
[7] 詹玉涛，杨昌述，范正年.釜溪河浮游植物分布及其与水质污染的相关性研究[J].中国环境科学，1991，11（1）：29-33.
[8] 张乃群，杜敏华，庞振凌，等.南水北调中线水源区浮游植物与水质评价[J].植物生态学报，2006，30（4）：650-654.
[9] 沈韫芬，章宗涉，顾曼如，等.微型生物监测新技术[M].北京：中国建筑工业出版社，1990.
[10] 吴晓辉，李其军.水动力条件对藻类影响的研究进展[J].生态环境学报，2010，19（7）：1732-1738.
[11] 孔繁翔，高 光.大型浅水富营养化湖泊中蓝藻水华形成机理的思考[J].生态学报，2005，25（3）：589-595.