王天強(qiáng)，章 楊，羅永琴，芶振東，肖雨柔，劉加平

（楚雄師范學(xué)院 資源環(huán)境與化學(xué)學(xué)院，云南 楚雄 675000）

隨著日益惡化的生態(tài)環(huán)境，人們的安全觀念逐漸加強(qiáng)，對(duì)水體質(zhì)量的要求也越來越高。微藻作為水體中廣泛存在的微生物，如柵藻［1］、盤星藻［2］、谷皮菱形藻［3］和螺旋藻［4］等，一定程度上可以反映水體的富營(yíng)養(yǎng)狀況。藻類的生長(zhǎng)繁殖受諸多因素的影響，張世儀等人［5］的研究表明，水體不同的pH值會(huì)影響藻類的生長(zhǎng)速度。魯祥等人［6］的研究表明微量元素污染對(duì)水體微藻的生長(zhǎng)、生理甚至種群演替均存在規(guī)律性的影響。此外，近年來關(guān)于有毒微藻的研究也大量涌現(xiàn)，目前研究主要集中在海洋或近海有毒微藻的分布以及危害評(píng)估等方面。如劉仁沿等人［7］分析了近海有毒微藻的毒性，并對(duì)貝類食品安全做了相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，結(jié)果顯示我國(guó)沿海常見種雙殼貝類的麻痹性貝毒食用風(fēng)險(xiǎn)不高，但某些海區(qū)的樣品評(píng)估值全都接近安全限值。梁玉波等人［8］關(guān)于近海有毒微藻毒性和產(chǎn)毒微藻的分布及危害的研究表明麻痹性貝類毒素在我國(guó)近海污染嚴(yán)重，基本呈現(xiàn)逐年加劇的趨勢(shì)。但對(duì)于中國(guó)內(nèi)陸水體有毒微藻的研究較少，因此本文著眼于我國(guó)內(nèi)陸水體的有毒微藻分布及藻類多樣性研究。

本文選取地處云南中部的“老旱區(qū)”楚雄市作為研究地點(diǎn)，選取楚雄枯水期秋季為研究時(shí)期，采集兩批水樣，通過觀察計(jì)數(shù)的方法來調(diào)查有毒微藻的分布和楚雄市區(qū)內(nèi)地表水中微藻的多樣性。選取的采樣點(diǎn)為龍江公園、桃源湖、花鳥市場(chǎng)、青龍河、銅鼓寨等水體。這些水體在楚雄市建設(shè)中承擔(dān)了生態(tài)走廊、水產(chǎn)養(yǎng)殖、改善城市環(huán)境的多種功能，所以本研究主要針對(duì)以上的水體進(jìn)行調(diào)查。

楚雄市地處滇中干旱區(qū)，位于云貴高原中部，地形復(fù)雜，屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，冬干夏濕。楚雄市因降水差異大，資源變化劇烈，枯水期為11月至次年4月［9］，由于降水的減少，河流無法稀釋污染物濃度，使得污染物濃度較雨季偏高，為藻類的生長(zhǎng)提供了有利的條件。藻類的大量繁殖影響著水體質(zhì)量，也會(huì)破壞水生環(huán)境。其中有毒微藻會(huì)危害水生動(dòng)植物的生長(zhǎng)繁殖，帶來經(jīng)濟(jì)損失，以及通過食物鏈危害人類的安全健康。因此對(duì)楚雄市區(qū)內(nèi)地表水有毒微藻分布和微藻多樣性的研究是非常必要的。

1 材料與方法

1.1 儀器本實(shí)驗(yàn)采用的儀器主要有光學(xué)顯微鏡（寧波舜宇EX20三目數(shù)碼生物顯微鏡）、水質(zhì)采樣器、富集培養(yǎng)基、微藻光照培養(yǎng)箱、血球計(jì)數(shù)板。

1.2 材料本實(shí)驗(yàn)采用的材料有SE培養(yǎng)基、采集的水樣。

1.3 樣品的采集采樣的地點(diǎn)包括楚雄市區(qū)內(nèi)的龍江公園、桃源湖、花鳥市場(chǎng)、青龍河、銅鼓寨。遵循隨機(jī)布點(diǎn)的原則，在秋季分兩批采集水樣。取水樣的同時(shí)進(jìn)行水體溫度的測(cè)定，對(duì)水樣進(jìn)行處理之后，編號(hào)帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.4 樣品的觀察與富集采集水樣后分別使用光學(xué)顯微鏡對(duì)其進(jìn)行觀察，并用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)，記錄水樣內(nèi)的微藻種類、數(shù)量和形態(tài)。第一次富集，在洗凈的150 ml錐形瓶中加入約100 ml的液體營(yíng)養(yǎng)液加入約1 ml水樣，24 h光照培養(yǎng)一周，每天搖晃錐形瓶防止微藻覆壁生長(zhǎng)。待錐形瓶?jī)?nèi)長(zhǎng)出肉眼可見的綠色，分別使用光學(xué)顯微鏡對(duì)其進(jìn)行觀察，并用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)，記錄水樣內(nèi)的微藻種類、數(shù)量和形態(tài)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水樣采集記錄在秋季分兩批對(duì)楚雄市區(qū)內(nèi)的地表水進(jìn)行采樣，同時(shí)記錄樣品的采樣地點(diǎn)、水樣數(shù)量、采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)以及溫度，水樣采集記錄見表1。

表1 水樣采集記錄Table 1 Record of water collection

2.2 水樣直接鏡檢結(jié)果分析圖1結(jié)果顯示，桃源湖水樣中含量最多的是柵藻和盤星藻，兩者共占全體微藻的51.8%。柵藻屬物種與盤星藻屬物種是水中常見的浮游藻類。桃源湖水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較為豐富，有利于兩種藻類的生長(zhǎng)。

圖1 桃源湖水樣微藻種類百分比Fig.1 Percentage of microalgae in Taoyuan Lake

圖2結(jié)果顯示，花鳥市場(chǎng)水樣中小球藻數(shù)量最多，占全體微藻的58.5%。小球藻廣泛分布于自然界的水體中，是一種無毒的微藻。

圖2 花鳥市場(chǎng)水樣微藻種類百分比Fig.2 Percentage of microalgae in Flower and Bird Market

圖3結(jié)果顯示，青龍河水樣中微藻種類較少，其中梭形藻占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。

圖3 青龍河水樣微藻種類百分比Fig.3 Percentage of microalgae in Qinglong River

由于龍江公園和銅鼓寨的水體質(zhì)量較好，利于微藻生長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少，因此富集前并未觀察到微藻。桃源湖、花鳥市場(chǎng)屬于城市流動(dòng)性較差的景觀水體，受人類活動(dòng)影響較大，如人們投喂的魚飼料進(jìn)入水體，分解后帶來了大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。青龍河由于排污口污水流到水體中，河流表面生成一層油污，使得河流污染加劇，部分藻類滋生。

2.3 水樣富集后微藻的觀察分析圖4、圖5結(jié)果顯示，龍江公園水樣富集后，其中小球藻占71.8%，其他7類微藻共占28.2%，其中有毒微藻魚腥藻占6.9%；銅鼓寨水樣富集后其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增多，微藻數(shù)量也隨之生長(zhǎng)和增多，富集前因數(shù)量較少而沒有被觀察到的微藻種類也就更容易觀察到，因此藻的種類達(dá)到13種，其中盤星藻、多芒藻共占49%，有毒微藻微囊藻占2.1%。

圖4 龍江公園水樣富集后微藻種類百分比Fig.4 Percentage of microalgae after enrichment in Longjiang Park

圖5 銅鼓寨水樣富集后微藻種類百分比Fig.5 Percentage of microalgae after enrichment in Tongguzhai

圖6結(jié)果顯示，富集后由于培養(yǎng)基的篩選作用，花鳥市場(chǎng)水樣中藻的種類由9種縮減為5種，其中柵藻取代小球藻成為優(yōu)勢(shì)種，另外富集后的水樣還觀察到各占到8.3%的微囊藻和魚腥藻。

圖6 花鳥市場(chǎng)水樣富集后微藻種類百分比Fig.6 Percentage of microalgae after enrichment Flower and Bird Market

圖7結(jié)果顯示，富集后桃源湖水樣中藻的種類達(dá)到10種，相較于富集前的水樣，原本的優(yōu)勢(shì)種盤星藻和魚腥藻在富集后被篩選掉，谷皮菱形藻大量繁殖，原因是采用的培養(yǎng)基更適合于谷皮菱形藻的生長(zhǎng)。

圖7 桃源湖水集后微藻種類百分比Fig.7 Percentage of microalgae after enrichment in Taoyuan Lake

圖8結(jié)果顯示，富集后青龍河水樣中的微藻種類顯著增多，由原來的4類增長(zhǎng)到10類。優(yōu)勢(shì)種由梭形藻變?yōu)樾∏蛟?，占比高達(dá)57.4%。富集后的水樣中并未觀測(cè)到梭形藻，原因是采用的培養(yǎng)基不利于梭形藻生長(zhǎng)。此外，富集后的水樣中觀察到占比1.0%的微囊藻。

圖8 青龍河水樣富集后微藻種類百分比Fig.8 Percentage of microalgae after enrichment in Qinglong River

富集實(shí)驗(yàn)的目的是通過微藻數(shù)量的增加，將沒有觀察到的藻類通過富集后可以被觀察到。篩選掉的藻類對(duì)結(jié)果沒有影響，因?yàn)檠芯筷P(guān)注的是微藻的種類。一些藻類在富集前已經(jīng)觀察到了，就可以證明水體中存在這一藻類。富集后藻類的增多，說明某些藻類在水體中是存在的，只是數(shù)量不多。明晰水體中的藻類構(gòu)成，對(duì)使用原位微藻處理污水有一定幫助。

總的來說，本文富集培養(yǎng)基適合于小球藻、柵藻等，對(duì)微藻的抑制效果較弱，在城市水體微藻方面適應(yīng)性強(qiáng)。

2.4 有毒微藻分析通過實(shí)驗(yàn)研究數(shù)據(jù)，楚雄市區(qū)內(nèi)地表水中的有毒微藻有魚腥藻、微囊藻。有毒微藻在楚雄市區(qū)地表水水體中的分布狀況見表2。

表2顯示，龍江公園發(fā)現(xiàn)個(gè)數(shù)較多的魚腥藻，是由于富集之后微藻的基數(shù)較大，相較于桃源湖和花鳥市場(chǎng)水樣，魚腥藻占比偏低。原因是采用的培養(yǎng)基更適合于龍江公園水樣，使得藻類數(shù)量增加大于其他水樣。這三類水體屬于景觀水體，受人為影響較大，導(dǎo)致水體有機(jī)物含量增高，魚腥藻數(shù)量較其他水體偏多。

表2 楚雄市區(qū)內(nèi)地表水有毒微藻分布狀況Table 2 Distribution of toxic microalgae in surface water in Chuxiong City

微囊藻出現(xiàn)在花鳥市場(chǎng)、青龍河和銅鼓寨水樣中。其中花鳥市場(chǎng)水樣發(fā)現(xiàn)的微囊藻占比為8.3%，明顯高于其他水體?；B市場(chǎng)水體如上文所述，受人為影響大，適宜微囊藻繁殖的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)偏多；青龍河、銅鼓寨屬于自然水體，流動(dòng)性較強(qiáng)，污染相對(duì)較小，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不容易堆積。

2.5 Simpeson和Shannon-Wiener指數(shù)分析以目前應(yīng)用較廣的α多樣性中Simpeson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)對(duì)楚雄市區(qū)內(nèi)地表水藻類進(jìn)行多樣性分析，結(jié)果見表3。

表3 楚雄市區(qū)內(nèi)地表水Simpeson、Shannon-wiener指數(shù)Table 3 Simpeson，Shannon-Wiener index of surface water in Urban Chuxiong

通過Simpeson指數(shù)的比較發(fā)現(xiàn)，四個(gè)水體的Simpeson指數(shù)值相近，維持在0.944～0.995之間，但是花鳥市場(chǎng)的指數(shù)值為0.944，低于其他水體。說明了花鳥市場(chǎng)水體藻類群落結(jié)構(gòu)單一穩(wěn)定性差，水質(zhì)較差［10］。本文采用Shannon指數(shù)表示楚雄市區(qū)藻類群落的多樣性，這與孫軍等人用Shannon指數(shù)較好的表示以上海區(qū)浮游植物群落的多樣性采用了相同的方法［11］。通過Shannon-wiener指數(shù)的比較分析，銅鼓寨水體河水清澈，透明度大。其多樣性指數(shù)＞2，明顯高于其他水體，水中藻類種數(shù)較多，屬微污或潔清染水體［12］。其余各采樣點(diǎn)藻類種類個(gè)體分布均勻，數(shù)量差異小。

3 討論

研究發(fā)現(xiàn)楚雄市區(qū)內(nèi)地表水中常見的藻類共有23種，其中有毒微藻有2種，為魚腥藻和微囊藻，無毒微藻包括小球藻、柵藻、盤星藻等21種，與劉得銀等人［13］從白洋淀中發(fā)現(xiàn)的藻類地區(qū)分布具有一致性，都表現(xiàn)為以綠藻門為優(yōu)勢(shì)種；白洋淀3個(gè)取樣點(diǎn)中僅一個(gè)地區(qū)有魚腥藻的分布，而在本研究中5個(gè)取樣點(diǎn)中則有3個(gè)取樣點(diǎn)分布有魚腥藻。通過對(duì)比，突出了楚雄市區(qū)地表水中魚腥藻分布較廣的特點(diǎn)。這為楚雄市區(qū)地表水生態(tài)安全的預(yù)防研究提供了一定的可行性。

研究中發(fā)現(xiàn)楚雄地區(qū)水體中小球藻、柵藻、盤星藻的占比較多，以上三類微藻都是綠藻門，其中微囊藻（藍(lán)藻門）所占比例在10%以下。施擇等人［14］關(guān)于滇池藻類構(gòu)成的調(diào)查顯示，微囊藻屬在旱季（12月）所占比例高達(dá)85.51%。綠藻門占比為12.13%。僅從微囊藻的占比上看，相較于滇池，楚雄市區(qū)水體更容易發(fā)生藍(lán)藻水華。

微囊藻群體中大多數(shù)都含有產(chǎn)毒基因（mcyE）［15］，會(huì)影響水生動(dòng)物生存以及危害人體健康；魚腥藻屬藍(lán)藻屬，可以產(chǎn)生毒素和異味，引起魚類以及其他生物中毒。大量繁殖會(huì)釋放毒素，從而抑制其他有益藻類的繁殖，死亡的魚腥藻會(huì)引起整個(gè)水體和底部發(fā)臭，從而滋生大量細(xì)菌和病毒。此外，魚腥藻和微囊藻同屬藍(lán)藻門，在富含氮磷、富營(yíng)養(yǎng)的水體中會(huì)大量繁殖，形成水華。針對(duì)楚雄市區(qū)內(nèi)地表水有毒微藻的數(shù)量和種類，做出相應(yīng)治理方案，如魚腥藻可以通過加一定量的除藻劑去除，微囊藻毒素可以采用物理處理方法：混凝沉淀對(duì)去除溶解性毒素作用較?。?6］，但改進(jìn)后的絮凝—沉淀法是一種比較有效地去除水體中藻毒素的方法［17］。

4 結(jié)論

研究表明楚雄市區(qū)內(nèi)地表水的微藻大多為常見的淡水無毒藻，共21種。發(fā)現(xiàn)有毒微藻有2種，為魚腥藻和微囊藻。龍江公園、桃源湖、銅鼓寨、青龍河水體的微藻多樣性指數(shù)相近，花鳥市場(chǎng)水體的指數(shù)偏低。其中銅鼓寨水體微藻的均勻度最高，各類微藻數(shù)量差異最小。研究發(fā)現(xiàn)微污染水體利于多種藻類的生長(zhǎng)，水體藻類的均勻度高，但重污染水體僅利于個(gè)別藻類的生長(zhǎng)，抑制其他藻類的生長(zhǎng)。打破自然水體的藻類平衡，導(dǎo)致水體藻類的均勻度低，多樣性低?；谝陨辖Y(jié)論，可以針對(duì)性地對(duì)楚雄市區(qū)內(nèi)地表水中有毒微藻做好防治工作以及充分開發(fā)利用楚雄市區(qū)內(nèi)地表水的微藻資源。