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摘 要： 摘 要：2012年7月對浙江省金華江流域18個監測斷面進行了附著硅藻和水質調查，通過硅藻生態群落組成及SPI、BDI硅藻指數對水質進行了評價，并比較了硅藻指數評價與水質理化評價結果的異同性。本次調查共收集到硅藻75種(含變種和變型)，隸屬于2綱12科30屬。硅藻生態類群組
摘 要：2012年7月對浙江省金華江流域18個監測斷面進行了附著硅藻和水質調查，通過硅藻生態群落組成及SPI、BDI硅藻指數對水質進行了評價，并比較了硅藻指數評價與水質理化評價結果的異同性。本次調查共收集到硅藻75種(含變種和變型)，隸屬于2綱12科30屬。硅藻生態類群組成顯示各斷面以喜中性、N 自養、耐低污染和喜好很高氧飽和度硅藻為主。水質理化指標總體評價金華江各監測斷面水質多為Ⅲ類及以上，僅有一個斷面為 V類，硅藻SPI和 BDI指數評價各斷面水質為中等及中等以上。二者評價結果總體上吻合，但同時存在一定差異。SPI與高錳酸鹽指數和硝酸鹽氮呈顯著負相關，BDI與氨氮呈顯 著 負 相 關。硅藻指數在金華江流域有一定的適用性，但其在國內其他流域的適用性、評價方法的指示性與穩定性有待進行更深入的研究。
關鍵詞：金華江;硅藻;生物監測;SPI;BDI
目前，水環境監測主要有理化和生物監測兩種方法。前者在我國應用較為普遍，而生物監測開展較少，亦未形成成熟的監測體系。水環境理化監測結果隨時間變化較大，其主要原因是部分化合物發生分解、沉積等反應，以及降雨、蒸發等引起污染物濃度變化[1]。這一系列復雜變化使理化監測存在不穩定因素，而且每個理化指標所反映的僅為某 一 時間點的情 況，因而常規的理化監 測手段難以從整體上對水質進行 客 觀 監 測 和 評 價[2]。硅 藻 對 某 些水環境指標有特定的最佳值及 忍耐值，對 所 處 環境的變化會產生迅速的反應，故 被 認 為 是 水 環 境可靠的生 物 指 示 種[3，4]，在 判 別 水 體 污 染 程 度、評價河流水環境富營 養 化 狀 態 等 方 面 具 有 廣 泛 的 應用價值。自 20 世 紀 70 年 代 起，國內外已形成了眾多用于評價河流水質的硅藻指數[5～9]，其 中 應 用最廣泛有 BioticDiatomIndex(BDI)和 SpecificPol-lutionSensitivityIndex(SPI)等。歐 美 國 家 的 一 些水環境管理機構已將硅藻應用 于河流、湖 泊 水 質的評價，并 取 得 了 較 好 的 效 果[10～12]。與 國 外 開 展的研究工 作 相 比，我國利用硅藻 進行水環境監測和評價的研究工作起步較晚，該 方 法 仍 未 在 我 國得到廣泛應用和推廣。
金華江位于浙江省金華市，是錢塘江最大的支流，由東陽江和武義江匯合而成，集水區向 東、南兩向呈扇形展開，東西長約120km，南北寬約50km，干流長194.5km，流域面積6781.6km2。近年來，隨著金華江流域社會經濟的迅速發展，其生態環境問題亦不斷涌現，亟需全面準確地評價其生態狀況。本研究選擇浙江省金華江兩大支流：東陽江和武義江作為硅藻主要監測區，比較硅藻 BDI、SPI指數與我國現有河流理化監測的差異性，進而全面、準確評估金華江的生態健康狀況，以期為我國河流生態監測提供理論依據和實踐參考。
1 材料與方法
1.1 采樣斷面設置
本研究采樣時間為2012年7月，共設置監測斷面18個，見 圖 1。其中金華江支流白沙溪 4 個 斷面，S1斷面位于白沙堰下游，S2斷面位于希能公司上游路口，S3斷面位于新昌橋下游，S4斷面位于白龍橋下游;武義 江 支 流 熟 溪4個 斷 面，S5斷 面 位 于塢馱畈 村，S6 斷 面 位 于 內 麻 陽，S7 斷 面 位 于 王 宅鎮，S8斷面位于312省道橋下游;武義江干 流3個斷面，S9斷 面 位 于 白 洋 渡，S10 斷 面 位 于 江 東 鎮，S11斷面位于對家地;東陽江干流3個斷面，S12斷面位于楊卜山，S13斷面位于寀盧，S14斷面位于歌山鎮;東陽江支流南江4個斷面，S15斷面位于畫水鎮橋下游，S16斷面位于湖溪鎮，S17斷面位于南馬鎮，S18斷面位于巖下。
1.2 采樣方法
硅藻采集方法根據法國 AFNOR (2000)T90-354[16]和歐洲 NFEN13946[17]硅藻常規采樣和預處理指導標準。采樣的基質為處于地勢開闊處無樹蔭遮擋的活水區、硅藻生物膜可見且完全浸沒于水中的石塊，使用一次性采樣刷刷取石塊向陽面并置于樣品瓶中，每個樣點至少采集5塊石塊(總面積約300cm2)，混合樣加甲醛固定。
現場測得水 體 pH、電 導 率、溶 解 氧、水 溫 等 參數，并 將 水 樣 帶 回 實 驗 室 測 定 高 錳 酸 鉀 指 數(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮、總磷、總氮、氰 化 物、硝 酸 鹽 氮、亞 硝 酸 鹽 氮、可 溶 性 磷(SDP)、可溶性硅酸鹽(SDSi)等參數，主要測定方法依據水和廢水監測等常規分析方法[18]。
1.3 硅藻計數
硅藻種類的鑒定主要是以硅藻殼的形態及殼表面上的花紋為依據。為了能看清硅藻殼上的花紋，硅藻標本須經酸處理，將其內含物(主要是有機質)去除。硅藻樣品經處理后制成標片，在油鏡下觀察，視野內所有的硅藻樣品及破損面積不超過1/4的樣品都要鑒定和計數。
1.4 硅藻生態類群劃分
本研究采樣 VanDam[19]提出的硅藻生態類群劃分方法，根據硅藻所適應的水體酸堿度、鹽度、有機污染程度以及自身需氧飽和度、N 異養性等因素的不同而劃分為不同的生態類群。
1.5 指數計算與水質評價
SPI和 BDI使用 OMNIDIA 軟 件 計 算，河 流 水質硅藻 生 物 評 價 標 準 為：SPI、BDI≥17，很 好;17>SPI、BDI≥13，好;13>SPI、BDI≥9，中等;9>SPI、BDI≥5，差;SPI、BDI<5，很差[16]。
2 結果
2.1 硅藻的種類組成
本次研究共收集到硅藻75種(含變種和變型)，隸屬于2綱12科30屬。羽紋綱物種占絕對優勢，共11科27屬70種，占物種總數的93.3%;中心綱物種數較少，共1科3屬5種，僅占6.7%。
相對豐 度 最 高 的 3 種 硅 藻 為 Achnanthidiumminutissima (32.6%)、A.rivulare (24.4%)和Gomphonemasp.(4.3%)。Gomphonema、Navicu-la、Nitzschia 和Surirella4個屬的物種數最多，分別為10 種、7 種、6 種 和 6 種。曲 殼 藻 屬 Achnan-thes和橋彎藻屬Cymbella 分別有5種。在所有斷面均出現的硅藻種僅有 A.minutissima1種。
2.2 硅藻生態類群組成
2.2.1 pH 偏好
VanDam[19]依據硅藻對酸堿度的喜好程度，將硅藻劃分為6個類群，本次研究出現的硅藻歸屬于喜中性、喜堿性以及堿性3個類群(見圖2)，這與同期調查 金 華 江 流 域 pH 值 為 7.38±0.40 相 吻 合。18個監測斷面中，均以喜中性硅藻為主，有11個斷面的喜中性硅藻所占比例超過90%，其中S13斷面高達99.1%;S1斷面喜堿性硅藻所占比例稍高，為40.7%;S4、S12和S14斷面出現了小比例的堿性硅藻類群(所占比例分別為0.6%、1.6%、1.1%)。
2.2.2 N-異養
根據 N 異養情況，硅藻可分為4個 類 群：N-自養種，耐受很低濃度的有機氮;耐 N-自養種，可耐受一定濃度的有 機 氮;兼 性 N-異 養 種，需 周 期 性 提 高有機氮濃度;專 性 N-異 養 種，需 持 續 提 高 有 機 氮 濃度。本次研究中，只有S7斷面出現了2.3%的兼性N-異養硅藻，其余皆為自養型硅 藻，表 明 所 調 查 斷面有機質污染物濃度較低(見圖3)。S1和S12斷面只出現了耐 N-自養型硅藻。
2.2.3 有機污染
VanDam 依據硅藻承受有機污染的程度將硅藻劃分為5個生態類群。本研究未出現重污染型硅藻類群(見圖4)。各斷面均以耐低污染種(輕污染型和β-中污染型)為主，表明所調查斷面水質較好。S1和S12斷面未出現輕污染型硅藻，其中S1斷面中污染和重污染型硅藻所占比例稍高，達到了40.7%。
2.2.4 氧飽和度
各調查斷面均以喜好很高氧飽和度(100%)硅藻種群為主，其中S13斷面喜好很高氧飽和度的硅藻種群比 例 達 到99%，見 圖5。本 次 研 究 中，只 有S7斷面出現了2.4%的喜好很低氧飽和度(<10%)的硅藻種群，其 余 斷 面 未 出 現 喜 好 低 氧 飽 和 度(<50%)的硅藻類群。
2.3 硅藻評價指標與水質理化指標比較
表1為 硅 藻 SPI指 數 和 BDI指 數 與 水 質 理 化評價結果比較。水質理化指標總體評價金華江各監測斷面 水 質 多 為 Ⅲ 類 及 以 上，僅 有 一 個 斷 面 為 V類;硅藻SPI和 BDI指數評價各斷面水質為中等偏上(第三等級)。總體上看，理化指標與硅藻指標水質評價結果是相吻合的，對于具體的監測斷面，水質理化 評 價 和 SPI及 BDI生 物 評 價 并 不 完 全 一 致。S9斷面水質理化結果為Ⅴ類水(影響指標為總磷)，而BDI、SPI顯示該斷面水質為“很好”，造成該結果的原因可能在于水質理化評價是一個瞬時值，以各種檢測指標中超標最嚴重的因素確定水質類別，而硅藻生物評價反映的是一定時間段內各種環境因子對生物的綜合作用結果。
硅藻 SPI和 BDI對 同 一 水 體 的 評 價 結 果 也 存在一定差異，主要由SPI和 BDI指數計算所選擇的硅藻種類不同而引起，相關性分析顯示，SPI和 BDI呈顯著線性正相關(r =0.682，P<0.01)。
2.4 硅藻SPI、BDI指數與理化參數相關性分析
將硅藻 SPI和 BDI指數與同期測得的水質理化參數進行相關 性分析，結 果 見 表 2。SPI 與CODMn和硝 酸 鹽 氮 呈 顯 著 負 相 關(P <0.05)，BDI與氨氮呈顯著負相關(P<0.05)。
3 討論
從理化監測結果來看，本次研究所調查的18個監測斷面水質總體情況較好，從整體上看，Ⅰ類水和 Ⅱ類水占優勢(66.7%)，Ⅲ類水斷面占27.8%，而Ⅴ 類水斷面僅占5.6%。白沙溪和熟溪上游支流河段因無較大的工業污染源，水質相對較好;武義江、東陽江、南江等較大河流因沿河兩岸人口聚集、工業發達，水質略劣于白沙溪和熟溪。武義江和南江主要受控指標為總磷，東陽江主要受控指標為氨氮和五日生化需氧量。從硅藻生態類群組成來看，各斷面以喜中性、N 自養、耐低污染和喜好很高氧飽和度硅藻為主，表明監測斷面有機質污染物濃度較低，水質較好。硅 藻 SPI和 BDI指數評價各斷面水質為 中等偏上(第三等級)�？傮w上看，理化指標與硅藻指標水質評價結果是相吻合的。
理化評價中參與評價的項目包括 pH、溶解氧、高錳酸鹽指數、五日生化需氧量、氨氮、總磷，其中氨氮均與 BDI之間存在顯著負相關關系，高錳酸鉀指數與SPI之間存在顯著負相關關系，這從側面說明了 BDI和SPI水質評價結果的有效性。
本研究 所 使 用 的 硅 藻 SPI和 BDI指 數 根 植 于法國河流監測數據，能很好的評價法國河流水質狀態。有學者認為歐洲硅藻評價指數能適用于世界多個國家和地區的河流水質評價，原因在于硅藻在世界范圍內廣泛分布[20];也有學者認為硅藻指數有其最佳適用范 圍[21]。歐 盟 使 用 硅 藻 指 數 或 者 群 落 變異來評價水體生物質量均以生態分區為基礎，相同的水生態分區內具有地理、水文、地質以及植被等自然因素的高度一致性，依次才能辨識出人類干擾對水生態系統的影響。本次研究硅藻指標水質評價結果雖與理化評價結果相吻合，但硅藻指數在中國不同河流的適用性還需進一步研究，如提出適用中國境內不同氣候條件下各流域硅藻賦值。另外，應用硅藻指數評價河流生物質量還存在許多不確定因素。如 Leira[22]提出進行水質評估時很難確定硅藻種群結構的變化是由人為擾動還是自然因素所導致;Feio[23]的研究發現硅藻指數不僅能指示水體的有機污染程度和富營養化，還能反映土地利用狀況和河道形態;Sabater[24]的研究顯示硅藻指數能夠很好的指示重金屬污染，但對水體的恢復卻并不敏感;Leland[25]觀察到 在 磷 濃 度 非 常 低 的 情 況 下 才 能 使用硅藻群落來預測水體磷負荷，而高濃度磷引起的硅藻群落變異并不顯著;本次調查的S9斷面總磷含量達到Ⅴ類水標準，而硅藻指數卻評價該斷面水質 “很好”，除前文提到的原因之外，高濃度磷未對硅藻群落產生影響也可能是原因之一。硅藻及硅藻指數正逐步進入我國河流的水質生物評價當中，但國內關于硅藻指數的適用性、評價方法的指示性與穩定性方面的報道較少[26～28]，要在國內建立統一的河流健康評價標準，有待進行更深入的研究。致謝：感謝金華市水文 站 陳 中 平、陳 航、黃 忱、黃 可 談 和 蔣 川提供金華江水質理化數據。——論文作者：洪 佳1，王振鐘2，王麗麗2，袁 剛1*
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