（西藏大學(xué) 西藏 850000）

葉綠素a含量是初級(jí)生產(chǎn)力的重要指標(biāo)，常被作為判斷水質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一。水體初級(jí)生產(chǎn)力是指水體中生產(chǎn)者利用太陽(yáng)能，以無(wú)機(jī)物為原料，通過(guò)光合作用生產(chǎn)有機(jī)物的能力。葉綠素a存在于所有的浮游植物中，可以通過(guò)測(cè)量其含量來(lái)表征浮游植物的生物量，從而判斷水質(zhì)是否富營(yíng)養(yǎng)化。本文根據(jù)HJ 897-2017標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)淡水中750nm、664nm、647nm和630nm處的吸光度值計(jì)算提取物中葉綠素a的質(zhì)量濃度。

1.研究地概況與研究方法

(1)湖泊概況

月湖位于武漢大學(xué)湖濱區(qū)，與東湖相呼應(yīng)。因?yàn)榈匦伪容^偏，人流量小，環(huán)境安靜，湖邊有個(gè)觀賞走廊。由于短期靠近北部的施工現(xiàn)場(chǎng)、西北部的生活區(qū)和西南部的教學(xué)區(qū)，可能存在潛在的環(huán)境污染問(wèn)題。東側(cè)呼應(yīng)東湖，周邊綠化覆蓋率高，對(duì)生態(tài)平衡起到一定的促進(jìn)作用。

鑒湖位于武漢大學(xué)文理學(xué)部地理中心，人流量大。面積是三湖中最小的，湖面上沒(méi)有構(gòu)筑物，也叫未名湖。鑒湖地理位置特殊，南有武大標(biāo)志性建筑萬(wàn)林藝術(shù)博物館，西南和東南有教學(xué)生活區(qū)，西北有體育場(chǎng)，北有櫻花大道。使得鑒湖成為武大人流量最大的湖泊，同時(shí)也成為最難控制環(huán)境的地方。但作為重要節(jié)點(diǎn)，鑒湖的環(huán)境尤為重要。

星湖位于武漢大學(xué)信息學(xué)部，周圍建筑環(huán)繞。背靠食堂，路過(guò)的人很多。該地區(qū)僅次于月亮湖。湖中央有棧道和湖亭。星湖的地理位置和鑒湖一樣特殊。除了被信息通信部重要的食堂、體育場(chǎng)和教學(xué)區(qū)所包圍，毗鄰南方的商業(yè)中心給星湖帶來(lái)了高流量的人流。因?yàn)榄h(huán)境優(yōu)美，很多同學(xué)選擇走這條路，對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了一定的挑戰(zhàn)，星湖的環(huán)境治理也要突出。

(2)樣品的采集、處理測(cè)定

①水樣采集

采集鑒湖、星湖、月湖三個(gè)校園湖的1L、1L、2L水樣，每升水加入1ml的1%的碳酸鎂懸浮液，防止酸化造成色素溶解。

②過(guò)濾水樣

用醋酸纖維濾膜和真空抽濾裝置過(guò)濾水樣，過(guò)濾時(shí)的負(fù)壓不得超過(guò)50kPa。

③提取

抽濾后取下濾膜，將濾膜放入濾紙中，在-20℃冰箱中冷凍，每隔30min取出，室溫解凍15min，反復(fù)凍融3次，使細(xì)胞完全裂解，便于提取葉綠素a，將濾膜切成碎片，放入10mL帶塞尺的離心管中，加入新配制的90%丙酮，調(diào)節(jié)體積至10mL。搖勻1-2min，放入4℃冰箱過(guò)夜。

④離心

以4000轉(zhuǎn)/分鐘的速度離心10min，并將上清液移至離心管中進(jìn)行測(cè)定。

⑤測(cè)定

將上清液置于比色皿中，在分光光度計(jì)上分別讀取750nm、664nm、647nm、630nm處的吸光度值。

⑥計(jì)算

按公式（1）計(jì)算提取液中葉綠素a的質(zhì)量濃度：

水中葉綠素a含量與浮游生物量呈正相關(guān)，也可作為判斷水體富營(yíng)養(yǎng)化的指標(biāo)。湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化是由于氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的過(guò)量排放，導(dǎo)致藻類的增殖，降低了陽(yáng)光在水中的滲透性和溶解氧的水平。生態(tài)系統(tǒng)有正反饋調(diào)節(jié)。當(dāng)湖泊處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)中的大量二級(jí)消費(fèi)者就會(huì)死亡，從而加劇水質(zhì)惡化。在本實(shí)驗(yàn)中，參照標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表4），以葉綠素為單一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)月湖、鑒湖和星湖進(jìn)行了富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)。

按公式（2）計(jì)算水樣中葉綠素a的質(zhì)量濃度：

式中：

ρ—水樣中葉綠素a的質(zhì)量濃度，μg/L；

ρ1—提取液中葉綠素a的質(zhì)量濃度，mg/L；

A664—提取液在664nm波長(zhǎng)下的吸光度值；

A647—提取液在647nm波長(zhǎng)下的吸光度值；

A630—提取液在630nm波長(zhǎng)下的吸光度值；

A750—提取液在750nm波長(zhǎng)下的吸光度值；

V1—提取液的定容體積，mL；

δ—比色皿光程，cm；

V—水樣體積，L。

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

表1 星湖的提取液在An下的吸光度值

表2 月湖的提取液在An下的吸光度值

表3 鑒湖的提取液在An下的吸光度值

表4 營(yíng)養(yǎng)類型比對(duì)表

根據(jù)公式（1）和公式（2）計(jì)算可得：

鑒湖表層水的葉綠素a的含量為155.413μg/L；

月湖層水的葉綠素a的含量為10.136μg/L；

星湖層水的葉綠素a的含量為257.444μg/L。

經(jīng)分析星湖、鑒湖水體呈現(xiàn)高度富營(yíng)養(yǎng)化月湖呈富營(yíng)養(yǎng)化。

表5 校園中三個(gè)湖泊水樣所屬營(yíng)養(yǎng)型

2.影響湖泊水生植物初級(jí)生產(chǎn)力的主要環(huán)境因素

(1)水文要素

水文過(guò)程的變化將影響湖泊水生植物的演變和分布格局。在一定范圍內(nèi)，水位的下降有利于植物的繁殖，水體的富營(yíng)養(yǎng)化程度將會(huì)導(dǎo)致水生植物的演替以及其生產(chǎn)力的改變。從目前的研究來(lái)看，可以通過(guò)調(diào)節(jié)湖泊的水文條件來(lái)達(dá)到恢復(fù)湖泊生態(tài)系統(tǒng)中的水生植物生態(tài)群落的目的。大型水生植物的大量生長(zhǎng)可以抑制浮游植物的大量繁殖，從而達(dá)到降低水體初級(jí)生產(chǎn)力的目的，避免藍(lán)藻水華的產(chǎn)生。同樣也為浮游動(dòng)物提供了庇護(hù)所，可以避免被魚(yú)類捕食。在生態(tài)系統(tǒng)中，大型植物會(huì)創(chuàng)造有利于自己生長(zhǎng)的一個(gè)環(huán)境，分泌某些化學(xué)激素，抑制小型水生植物的生長(zhǎng)，從而個(gè)體在湖中可以獲得更多的營(yíng)養(yǎng)擴(kuò)大其生長(zhǎng)分布范圍。

一般來(lái)說(shuō)，植物與環(huán)境相互作用的關(guān)系復(fù)雜多變，水文因素的改變會(huì)導(dǎo)致湖泊生態(tài)系統(tǒng)中各組分關(guān)系之間的改變，尤其是對(duì)食物鏈?zhǔn)澄锞W(wǎng)以及之間關(guān)系的影響，從而導(dǎo)致湖泊生態(tài)系統(tǒng)初級(jí)生態(tài)系統(tǒng)的改變，因此探究水文因素的改變對(duì)水生植物初級(jí)生產(chǎn)力的影響需要展開(kāi)進(jìn)一步的研究。

(2)光照和溫度

植物通過(guò)光合作用吸收來(lái)自太陽(yáng)光的能量，影響植物光合作用過(guò)程中的兩個(gè)最重要的因素是溫度和光照強(qiáng)度。在一定范圍內(nèi)來(lái)說(shuō)，光照強(qiáng)度和溫度與植物的生產(chǎn)力的關(guān)系呈正相關(guān)，目前單一因素如光照強(qiáng)度和溫度對(duì)光合作用的影響的研究已經(jīng)非常多了，但是幾種因素的綜合影響目前尚不清楚。夏季光照比較豐富，植物存在光合抑制的現(xiàn)象，而且不同的水生植物的類型受到光的影響不經(jīng)相同。挺水植物和浮葉植物的受光面積較大光合作用的強(qiáng)度較高，隨著水深度的增大，光的折射越強(qiáng)，植物吸收利用的也就越少。同時(shí)挺水植物和浮葉植物可以在大氣和水體中吸收光合作用所需要的碳，但是沉水植物只能吸收來(lái)自水體中的活性碳。溫度對(duì)水生植物的影響主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：其一，溫度對(duì)光合作用相關(guān)酶的活性的影響；其二，可溶性碳從水?dāng)U散到植物體的速率也受到溫度的調(diào)控。綜合溫度和光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響來(lái)看，溫度和光照的影響對(duì)沉水植物的影響大于對(duì)挺水植物的影響。

從目前的研究來(lái)看，對(duì)水生植物初級(jí)生產(chǎn)力的影響因素的研究主要集中在非生物因素上，而對(duì)植物群落的生殖行為，種群間和種群內(nèi)關(guān)系等的生物因素的調(diào)節(jié)作用的研究相對(duì)較少。因此綜合分析生物因素和非生物因素對(duì)水生植物初級(jí)生產(chǎn)力的調(diào)節(jié)的影響，有利于解釋水生植物初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空變化規(guī)律。

3.總結(jié)與分析

兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果都得出相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)論—葉綠素含量：星湖＞鑒湖＞月湖，分析可能的原因：

（1）月湖位于信息學(xué)部腹地，周邊密集分布宿舍樓和學(xué)生食堂。可以推斷，部分生活污水排入星湖，外來(lái)污染物的排放超過(guò)了其生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)反饋調(diào)節(jié)能力。湖泊無(wú)法恢復(fù)原狀，生態(tài)系統(tǒng)的正反饋調(diào)節(jié)起作用。湖中水生動(dòng)植物的死亡加劇了水質(zhì)的惡化。此外，星湖是一個(gè)孤立的湖泊，與外界環(huán)境的物質(zhì)和能量交換很少，因此其水體對(duì)污染的耐受力較弱，生態(tài)系統(tǒng)容易失去平衡，水生藻類和原生動(dòng)物繁殖迅速，加劇了水質(zhì)的惡化。

（2）鑒湖雖然位于梅園生活區(qū)和桂園生活區(qū)交界處，但與外界水體并無(wú)聯(lián)系，水質(zhì)較星湖有一定優(yōu)勢(shì)。但鑒湖種植了大量沉水和漂浮植物，對(duì)水質(zhì)凈化有一定作用。同時(shí)鑒湖還有不規(guī)則的音樂(lè)噴泉，可以在一定程度上增加水流。綜上所述，鑒湖的水環(huán)境對(duì)藻類和原生動(dòng)物的生長(zhǎng)繁殖有一定的抑制作用。

（3）月湖中，生活污水也排入湖中。2018年月湖的水是黑色的，還伴隨著惡臭。但得益于2019年對(duì)月湖的治理，湖水得到了更新，淤泥得到了清理，隨后湖中又增加了大量的水生植物，并相應(yīng)的增加了一些魚(yú)類，從而重建了一個(gè)相對(duì)健康的水生生態(tài)系統(tǒng)，月湖的水質(zhì)得到了很大的改善。同時(shí)，月亮湖與東湖相連，水體可以與東湖進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換，水體更新相對(duì)其他兩個(gè)湖泊更快。