藻类水质评价研究进展

藻类广泛存在于各种水体之中,是水生生态系统中的初级生产者,也是其他水生生物的食物来源。

由于藻类生活周期短、传代速度快,故在其生命周期中易受其所在水体环境中各种因素的影响而在较短周期内反映出来，也容易在影响因素消除后快速恢复。

因此，藻类在水质生物学监测评价中得到了广泛的应用。

利用藻类对水质进行生物监测已有百多年的历史。

早在1909年,德国学者就提出了利用指示生物（包括藻类）评价不同污染程度水体水质的方法。

其后，许多学者开始应用藻类存量、生物指数和生物多样性指数监测水质状况。

我国也在近几十年对各种水体环境质量进行广泛的藻类生物学调查与评价,并逐步建立起了比较成熟的、适用于我国湖泊的富营养化评价体系和方法。

1存量法
存量法就是根据水体中藻类的存量来评价水体的水质状况。

用于表示藻类存量的指标包括藻类密度、生物量、叶绿素a等。

由于藻类细胞大小不一,因此,藻类密度往往不能客观地反映真实情况，生物量相对于藻类密度更能可靠地反映水质的真实状态。

但是，由于叶绿素a浓度的测定比生物量的测算更加简便、快捷,因此,叶绿素a浓度已逐渐成为水质评价中的常用指标。

2指示生物法
藻类众多,各种水质条件下均可生长藻类,但每一种类皆有其特定的生存水质条件,使其可以成为不同水质条件下的指示种, 因此藻类被广泛用作指示生物。

例如,清水指示种类有冰岛直链藻、小环藻
和锥囊藻属的种类,污染指示种类有谷皮菱形藻、铜锈微囊藻和水花束丝藻。

总之，指示生物法即是通过对水体中藻类进行系统的调查、鉴定，根据藻类的指示种的有无来评价水体的水质状况。

指示生物法具体可分为污水生物系统法和优势种群法。

2.1污水生物系统法
1909年,德国藻类学者Kolkwitz和Marsson将水体的污染程度分为多污带、中污带和寡污带,然后，根据藻类对不同污染程度的水体的耐受度进行分类,称为污水生物系统法。

污水生物系统法可以直观地根据污染指示种类及其数量、分布评价水体的水质，但这种评价方法也存在着一定的局限性。

主要是鉴定种名必须具有专业知识和丰富的经验,故污水生物系统法不易推广,特别是涉及到的藻类种类繁多、种属鉴定存在争议时,使用该法会对水质评价的准确性产生较大的影响。

2.2优势种群法
优势种群法就是用藻类群落组成和优势种的变化来评价水体污染状况的方法,也是目前应用较为广泛的一种水质评价方法。

不同营养状态的水体中常见的优势种类不同,不同时期不同地理位置的水体中常见的优势种类也不同。

例如绿藻和蓝藻数量多，甲藻、黄藻和金藻数量少，往往是污染的象征，而绿藻和蓝藻数量下降，甲藻、黄藻和金藻数量增加，则反映水质的好转。

3生物指数法
藻类生物指数是根据藻类的种类特征和数量组成情况,用简单的
数字评价水质状况。

藻类生物指数的种类很多,包括藻类综合指数、浮游植物营养指数、硅藻指数、藻类种类商、种类数比值、藻类污染指数、污生指数等。

相对指示生物法而言,藻类生物指数更容易操作和掌握,因此,评价水质时较多采用。

在这些藻类生物指数中,国外学者大多选用硅藻指数,而国内学者在水质评价时则多选用硅藻生物指数、藻类种类商和藻类综合指数。

在利用硅藻指数进行水质评价时,应考虑评价指数的适用性,根据水体污染状况来选择评价指数。

4多样性指数法
藻类的种类多样性指数能反应出不同环境下藻类个体分布丰度和水体污染程度,主要以藻类细胞密度和种群结构的变化为基本依据判定湖泊营养状况、富营养化程度和发展趋势。

分析藻类群落结构的多样性指数很多,包括Shannon - Weaver 指数、Simp son 指数、Brillouin数、Margalef指数、Pielou 均匀度指数、Frontier 等级频率图、Menhinick指数、Berger - Parker指数、Mc Intosh 指数等。

鉴于指数计算的复杂性和适用性,被广泛用于水质评价的多样性指数有: Pielou均匀度指数(e) 、Shannon -Weaver多样性指数(H’)及Margalef多样性指数(d) ,而其它几种指数使用较少。

随着藻类在水环境质量监测研究中日益受到人们的重视。

近年来，关于藻类在水环境质量监测的报道越来越多的。

马正学，等依据藻类群落的生态特征，利用生态学的多种方法和藻类的各项指标对黄河兰州段的水质进行了分析和评价；王旭，等人根据南麂列岛附近潮问带的底栖藻类生态监测结果，探讨了该区域藻类的生态种
群、密度、形状与环境质量的关系，实现了对该地区的监测目的。

schmitz，等人建立了用于莱茵河水质监测的生物监测系统，所使用的测试生物亦包括藻类。

隋战鹰，等人根据浮游藻类种群特征评价了珠江水域广州段水质。

张茹春等人通过对北京怀沙、怀九河65种污染指示藻类的时(各月份)空(各采样点)分布频度统计,发现该研究区的水质污染等级大致范围在微污至甲型中污,且更接近于乙型中污.应用污染指数对该区水质进行了进一步评价,结果表明,该区污染指数SI变动范围在1.45～2.42,平均值为1.93,说明该区的水污染类型属于乙型中污. 况琪军等人报道了1996年10月～1997年7月和2003年对香溪河流域浮游植物2周年的调查结果. 应用Margalef多样性指数和Menkinick多样性指数对香溪河流域的水质进行评价的结果显示:2003年该流域的水质营养等级为中-富营养型,水环境质量较6年前有所下降. 李军等人于2004年7月对太湖北部浮游藻类的种群组成进行了调查, 各种评价指数显示水体的污染程度较为严重,属中营养-富营养化范畴.辛益群等人调查了济南城内著名的黑虎泉、趵突泉、珍珠泉和五龙潭泉四大泉群中的藻类植物, 根据藻类植物的分布,利用指示生物法对泉水水质进行了定性初步评价,结果表明,济南的泉水较清洁.但是泉水涌出后的保洁和管理问题仍然较大,需要重视.李仁全等人采用Margalef 多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Whittaker多样性指数等分析方法进行定量分析后得出结论，赤城湖水体为微污与β-中污之间的水质.杨红军等人在分析黄浦江不同断面水质理化指标的基础上,从着生
藻类群落中的优势种、两类多样性指数等参数的变动状况,分析不同断面的水质对参照点着生藻类群落的影响.生物多样性指数.硅藻指数与水质级别关系分析表明,除部分次数的实验相关性不好外,基本能反映水质相对级别的差异,且季节性数值差异较小.研究指出:在了解参照点水质的情况下,可以通过对参照点藻类群落的室内测试来定性或者定量监测同一河流水质生态环境的综合状况,较之野外生态调查,可以节省大量的工作量.周谐等人对三峡库区重庆段的浮游藻类的种类、种群密度和生物量进行了调查和分析,采用指示生物法和生物多样性指数法对三峡库区重庆段水体水质进行了评价.评价结果表明,三峡库区重庆段水体水质总体属轻度污染,并根据当地情况提出了保护水质的建议.徐立等人以汉江武汉段水源水为研究对象,测定藻细胞总数,分类,同时检测饮用水有关卫生指标. 通过连续性监测,对汉江水质作出评价,并总结出适用的评价方法.刘浩等人报道了2004-2006年棘洪滩水库的TN、TP、CODMn和浮游藻类的调查结果,对该水库近10年(1997-2006年)的水质进行了综合评价.孙斐等人对辽河盘锦段浮游藻类的种类、种群密度和生物量进行了调查和分析,并采用生物多样性指数法对水质进行了评价.评价结果表明,辽河盘锦段水质总体属轻度污染,并根据当地情况提出了保护水质的建议.张乃群等人2003～2005年对南水北调中线水源区水体浮游植物的调查结果表明,该水域共有浮游植物96种及变种,隶属于8门63属,其中种类最多的藻类植物依次是硅藻、绿藻和蓝藻.藻类的细胞密度表现出夏季最高、冬季最低的明显季节变化.运用
Margalef和Menkinick多样性指数对该水域的水质进行评价,结果显示,水体为寡污型,基本处于中营养状态。

王朝辉等人于2000年的丰水期和枯水期对广东省19个大中型水库的浮游植物状况进行了调查,并根据浮游植物群落结构、多样性指数、蓝藻污染状况和营养状态指数对水库的水质进行了分析.廖祖荷等人于2004年应用浮游藻类对桂林旅游景点--桂湖水质进行监测评价,初步探讨了桂湖浮游藻类与水质的相互关系.研究内容:浮游藻类的组成、生物种类、生物数量、指示生物、均匀度指数、多样性指数及理化对照监测等.结果表明:桂湖含有浮游藻类7门69属138种,主要种类为硅藻和绿藻;水质评价指数大多数样点达到清洁水质标准,少数有轻度污染,桂湖水质整体为清洁。

邢志贤等人通过对河北省地表水的藻类及与藻类相关的水质问题的调查,并结合实验室内的实验验证,建立了藻类与富养化、藻毒素、异味的定量关系,为地表水水质监测提供了新的途径和科学依据。

尽管藻类监测方法存在一定缺陷，但利用藻类评价水体污染比理化监测优越。

首先，可综合反映污染物对水环境的影响；其次，可直观反映污染物对生命系统的危害；指示藻类有助于早期发现水体污染；最后，利用水生藻类可监测污染物的长期影响。

近年来，藻类监测技术作为环境监测的一种重要手段，其发展尤为迅猛。

随着藻类固定化技术的不断发展，固定化藻类用于毒性检验和生物检测是一个新的发展方向。

藻类固定化技术与生物传感器相结合，为研究者提供了更为开阔的研究思路。

开发固定化藻细胞传感器，将其用于水质检测
是一个崭新的发展方向。

同时，这也为水质检测实现数字化水平奠定了基础。