基于着生硅藻指数的梧桐河水生态健康评价

在黑龙江省梧桐河,调查了13个点位的着生硅藻群落结构和水环境特征,应用8种硅藻指数对该河流水生生态系统进行健康评价,并在此基础上应用主成分分析、相关分析、冗余分析、箱型图分析等统计分析方法研究了影响梧桐河着生藻类群落的主要环境因子和8种硅藻指数在梧桐河的适用情况。结果显示:梧桐河存在一定程度的环境污染,优势种以小型异极藻(Gomphonema parvulum)等耐污种为主。8个硅藻指数中,硅藻属指数(Generic Index of Diatom,GI)、澳大利亚河流硅藻生物评价指数(Diatom Index for Australian Rivers,DIAR;Diatom Species Index for Bioassessment of Australian Rivers,DSIAR)评价结果偏差较大,在梧桐河不适用;相似度指数(Jaccard Index,JI)与富营养化硅藻指数(Trophic Diatom Index,TDI)评价结果较为严格,评分明显偏低;硅藻污染耐受指数(Pollution Tolerance Index,PTI)、硅藻生物评价指数(Diatom Bioassessment Index,DBI)和生物硅藻指数(Biological Diatom Index,BDI)在梧桐河流域适用性最好。根据冗余分析(RDA),将梧桐河流域点位分为3组,第一组点位为中-重度污染,主要影响因子为流速和总磷;第二组点位为轻-中度污染,主要影响因子为磷酸盐、氨氮和溶解氧;第三组点位为轻污染-清洁,主要影响因子为p H和电导率。     

优势硅藻和定鞭金藻不同生长阶段光合色素比值变化

基于高效液相色谱(HPLC)技术分析了8种定鞭金藻、2种硅藻在对数生长期的光合色素组成,比较了中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、路氏巴夫藻(Pavlova lutheri)和湛江叉鞭金藻(Dicrateria zhanjiangensis)在不同生长阶段主要光合色素组成和比值的变化。实验结果表明:8种定鞭金藻根据光合色素19’-已酰基氧化岩藻黄素的存在与否可分为两类,其中不含19’-已酰基氧化岩藻黄素的定鞭金藻与硅藻光合色素组成相似。通过对比不同生长阶段的样品发现稳定期硅藻(中肋骨条藻)中叶绿素c1+c2,岩藻黄素、硅甲藻黄素与总叶绿素a比值显著高于它们在定鞭金藻(路氏巴夫藻、湛江叉鞭金藻)中与叶绿素a的比值(P<0.05),并且随培养时间延长而增大,而路氏巴夫藻、湛江叉鞭金藻中叶绿素c1+c2,岩藻黄素、硅甲藻黄素与总叶绿素a比值则一直维持在较低水平。该结果可以作为基于CHEMTAX软件的化学分类法的依据,以提高定量分析硅藻和定鞭金藻的准确性。     

苏南水库硅藻群落结构特征及其控制因素

为了解我国东南湿润区丘陵山地型水库硅藻的群落结构特征和控制因素,于2015年6月硅藻水华敏感期对苏南地区18座水库的浮游植物群落结构和水质进行调查,分析了营养盐、水深、库容等因素与硅藻及其它浮游生物的关系.结果表明,硅藻达到轻度水华水平(硅藻细胞含量介于100~1 000万cells·L~(-1))的水库有10座,对供水和景观功能产生明显影响;苏南地区水库普遍处于中营养和富营养水平,总氮浓度普遍偏高,磷及营养状态指数与硅藻生物量的关系密切;苏南地区水库中的浮游植物在数量上以蓝藻门中的席藻为主,在生物量上则以硅藻门、绿藻门和蓝藻门为主,其中硅藻门浮游植物平均占总浮游植物生物量的46.8%,是浮游植物异常增殖的主要门类;硅藻门中,主要是针杆藻、小环藻、曲壳藻和直链藻这4个种属占优,特别是针杆藻和小环藻,平均占硅藻总生物量的51.6%和21.4%;较深的水体,利于硅藻成为主要优势藻门;较大的水库流域库容比和较高总磷水平会导致水库营养水平和叶绿素浓度增加,促进浮游植物从硅藻门向绿藻门、蓝藻门演替,增加藻类危害的风险.因此,对于该地区水库,需要加强流域管理,并且针对水库自身的特点,包括水深、流域库容比等,确定其特定的富营养化控制策略,从而减少硅藻等藻类水华发生的风险,提升水源地水质安全保障能力.     

白鱼泡湿地春季硅藻植物初报

对2014年春季白鱼泡湿地内的硅藻植物群落组成进行初步研究,共发现硅藻门植物69个分类单位,分别隶属于2纲6目10科24个属,初步分析了白鱼泡湿地春季硅藻植物群落的组成,大部分硅藻为普生种类,同时出现了一些嗜碱种类,如:Navicula radiosa(Kützing)、Rhopalodia gibba(Müll)等,还有一些嗜酸和寡盐的种类出现。     

包埋固定化海洋硅藻吸附材料的制备及其对水中铅离子的吸附特性研究

采用海藻酸钠(SA)凝胶包埋法对海洋硅藻藻粉进行固定化,考察了藻粉用量、海藻酸钠浓度、Ca Cl2质量分数、交联时间及小球粒径对固定化小球吸附铅离子性能的影响,并研究了这种吸附材料对Pb~(2+)的吸附特性.结果表明,固定化海洋硅藻生物吸附剂的最佳制备条件为:藻粉用量5.0 g/100 m L SA、海藻酸钠浓度20 g·L~(-1)、Ca Cl2质量分数0.5%、交联时间1 h、小球粒径2.8 mm左右.Langmuir等温吸附模型能够较好地描述固定化小球吸附对Pb~(2+)的等温吸附特征,R2为0.9983,最大理论吸附量为833.33 mg·g~(-1).准二级动力学模型能够较好地拟合固定化小球吸附Pb~(2+)的动力学过程,理论平衡吸附量为714.29 mg·g~(-1),与实验所得平衡吸附量706.55 mg·g~(-1)较为接近.固定化小球吸附Pb~(2+)的适宜初始p H值为4~5.Na Cl、Ca(NO3)2、Mg(NO3)2对固定化小球的吸附性能有一定的促进作用.本研究所制固定化海洋硅藻球形吸附材料对Pb~(2+)的吸附容量明显优于大部分研究所报道的固定化生物吸附剂,是一种很有潜力的生物吸附材料.     

附着硅藻指数在河流水质监测中的适用性技术研究

对广西龙江和柳江中段共18个样点进行了附着硅藻的采样调查,并采用相关分析法、主成分分析法、最优分割分类法、箱须图法、逐步判别分析法和双向指示种分类法等数学方法研究分析了16个硅藻指数在龙江与柳江中段水质监测中的适用性.结果表明,3次4组不同水质类别中,IPS(Specific Pollution Sensitivity Index)和TDI(Trophic Diatom Index)指数与样点的箱须图都表现出合理的趋势,而且IPS和TDI间、及与环境因子及其他硅藻指数间的相关性显著.表明IPS和TDI适合进行龙江与柳江中段的水质生物监测评价,而本文提出的硅藻指数适用性技术也具有一定的推广价值.     

南四湖浮游硅藻季节性演替及其与环境因子的相关性

为研究南水北调东线工程调水对南四湖硅藻藻密度、种群结构变化的影响,于2010年5月—2013年4月在南四湖进行逐月采样,应用NMDS(non-metric multi-dimensional scaling,非度量性多元标度)分析硅藻种群组成的相似性,并通过冗余分析和Pearson相关性分析研究了硅藻种群结构和环境因子间的相关性.结果表明:1共检出硅藻23属69种,硅藻藻密度在14.3×104~663.2×104L-1之间,呈明显的季节性变化,表现为冬春季大于夏秋季;2硅藻种群演替呈明显的季节性变化,冬春季主要以冷水种尖针杆藻(冬春季所占比例分别为15.3%、24.0%)为主,夏秋季则以暖水种扭曲小环藻(夏秋季所占比例分别为17.8%、19.1%)为主;3氮磷营养盐水平、p H和表层水温是影响南四湖硅藻种群变化的主要环境因子.南四湖硅藻种群对于环境因子变化的反应较为灵敏,可作为南四湖水质的潜在指示工具进行长期研究.     

龙江底栖硅藻群落特征及与环境因子的关系

2013年9月份龙江流域设20个采样点,共鉴定出硅藻30属163种。硅藻群落特征分析表明,上游河段的硅藻相对密度比下游河段的大,水质相对较好,硅藻种类数的变化与河流水质的变化没表现出明显的规律性。RDA分析表明8个环境因子共解释了硅藻群落变异的51.3%,并筛选出溶解氧、温度、电导率和海拔为影响硅藻群落变异和空间分布的显著因子,能解释硅藻群落结构变异的30.9%,占总环境因子解释量的60.23%。硅藻相对密度、硅藻种类数与环境因子的相关分析、聚类分析和回归分析表明,硅藻种类数与环境因子间不存在明显的相关关系,而硅藻相对密度则与海拔存在显著的相关关系。     

太子河河岸带土地利用类型与硅藻群落结构的关系

为了评价河岸带土地利用对河流硅藻群落的影响,于2012年5月对太子河河岸带4种主要土地利用类型(森林用地、森林耕作用地、耕地、城镇建设用地)下38个采样点的硅藻群落和水环境特征进行采样分析.结果表明:森林用地的指示种为膨大桥弯藻(Cymbella turgida)、优美桥弯藻(C.delicatula)、弧形峨眉藻(Ceratoneis arcus)、Gomphonema trancatum等寡污指示种;耕地的指示种为颗粒直链藻(M.granulate)、库津小环藻(Cyclotella kuetzingiana)、线形菱形藻(N.linearis)、尖布纹藻(Gyrosigma acuminatum)等污染指示种.聚类分析结果显示,相同土地利用类型区域内,硅藻群落结构特征较为相似.典范对应分析显示,ρ(CODMn)、ρ(SS)(SS为悬浮物)和ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)是影响硅藻群落结构特征的主要水环境因子.不同土地利用类型区域内硅藻群落结构特征差异显著,其中,森林用地内硅藻生物指数(17.98)和硅藻属数量(17.33个)最高,Shannon-Wiener多样性指数(2.22)和Pielou均匀度指数(0.54)最低;耕地内Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数平均值最高,分别为3.37和0.82;城镇建设用地内物种丰富度(11.00)、硅藻生物指数(9.20)和硅藻平均密度(0.71×104L-1)最低.研究显示,不同土地利用类型通过对水环境因子的影响进而影响硅藻群落的变化,其中城镇建设用地面积所占比例较高的河流水环境质量和硅藻群落状况最差;太子河河岸带土地利用类型对河流硅藻群落结构影响显著,并表现出明显的空间异质性.     

武汉月湖水体主要元素与浮游植物的PCA与CCA分析

通过2007年1—12月对武汉月湖不同的取样点进行监测，并选择汉江琴台段水域作为研究对照，调查了月湖水体硅藻、蓝藻与水体主要元素的种类，采用PCA、CCA分析法探讨了月湖水体硅藻、蓝藻与水体元素种类的关系。结果表明：月湖水体中所含元素全年监测出28种；汉江琴台段水域中所含元素全年监测出27种。经PCA分析表明，月湖水体中累计贡献率较大为磷（P）、砷（As）、铁（Fe）、铜（Cu）、锰（Mn）；汉江琴台段水域累计贡献率较大为硅（Si）、锑（Sb）、镉（cd）、钒（V）、钡（Ba）、Ag（银）、钼（Mo）。月湖水体中蓝藻密度大于硅藻，汉江琴台段水域硅藻密度大于蓝藻。经CCA分析表明，月湖硅藻密度与硒（Se）、锶（sr）、银（Ag）、Ba、铝（A1）呈正相关关系；月湖蓝藻密度与P、Cu、铬（Cr）呈正相关关系，月湖蓝藻密度与镁（Mg）、镍（Ni）、钙（ca）、锌（zn）、硫（S）呈负相关关系。CCA分析中，汉江琴台段硅藻密度与铅（Pb）、硼（B）、As、Cr、Zn、A1、Cu、Mn、Fe、P呈负相关关系，汉江琴台段硅藻密度与Mo、ca、钴（Co）、V、Sr、Ag呈正相关关系；汉江琴台段蓝藻密度与钠（Na）、S、Mg、Ni、钾（K）呈负相关关系。月湖水体缺乏可溶硅（dissolvedsilicon，DSi），硅藻会提升对其他元素（Se、Sr、Ag、Ba、A1）的吸收能力，这些元素会起到缺乏元素（si）近似的作用，替代性可能出现。水中各种元素的组态是导致月湖浮游植物群落发生演变的重要原因之一。