浮游生物((plankton)是指悬浮在水体中的生物,它们多数个体小,游泳能力弱或完全没有游泳能力,过着随波逐流的生活。浮游生物可划分为浮游植物和浮游动物两大类。在淡水中,浮游植物主要是藻类,它们以单细胞、群体或丝状体的形式出现。浮游动物主要由原生动物、轮虫、枝角类和挠足类组成。浮游生物是水生食物链的基础,在水生生态系统中占有重要地位。许多浮游生物对环境变化反应很敏感,可作为水质的指示生物,所以在水污染调查中,浮游生物也常被列为主要的研究对象之一。

(一)采样

1.点位设置

采样点的设置要有代表性,采到的浮游生物要能真正代表一个水体或一个水体不同区域的实际状况。在江河中,应在污水汇入口附近及其上下游设点,以反映受污染和未受污染的状况。在排污口下游则往往要多设点,以反映不同距离受污染和恢复的程度。对整个调查流域,必要时按适当间距设置。在较宽阔的河流中,河水横向混合较慢,往往需要在近岸的左右两边设置。受潮汐影响的河流,涨潮时污水可能向上游回溯,设点时也应考虑。在湖泊或水库中,若水体是圆形或接近圆形的,则应从此岸至彼岸至少设两个互相垂直的采样断面。若是狭长的水域,则至少应设三个互相平行,间隔均匀的断面。第一个断面设在排污口附近,另一个断面在中间,再一个断面在靠近湖库的出口处。此外,采样点的设置尽可能与水质监测的采样点相一致,以便于所得结果相互比较。如若有浮游生物历史资料的,拟设的点位应包括过去的采样点,便于与过去的资料作比较。在一个水体里,要在非污染区设置对照采样点,如若整个水体均受污染,则往往须在邻近找一非污染的类似水体设点作为对照点,在整理调查结果时可作比较。

2.采样深度

浮游生物在水体中不仅水平分布上有差异,而且垂直分布上也有不同。若只采集表层水样就不能代表整个水层浮游生物的实际情况。因此,要根据各种水体的具体情况采取不同的取样层次。如在湖泊和水库中,水深5m以内的,采样点可在水表面以下0.5、1、2、3和4m等五个水层采样,混合均匀,从其中取定量水样。水深2m以内的,仅在0.5m左右深处采集亚表层水样即可,若透明度很小,可在下层加取一样,并与表层样混合制成混合样。深水水体可按3-6m间距设置采样层次。变温层以下的水层,由于缺少光线,浮游植物数量不多,浮游动物数量也很少,可适当少采样。对于透明度较大的深水水体,可按表层、透明度0.5倍处、1倍处、1.5倍处、2.5倍处、3倍处各取一水样,再将各层样品混合均匀后再从混合样中取一样品,作为定量样品。在江河中,·由于水不断流动,上下层混合较快,采集水面以下0.5m左右亚表层样即可,或在下层加采一次,两次混合即可。若需了解浮游生物垂直分布状况、不同层次分别采样后,不需混合。

3.采样量

采样量要根据浮游生物的密度和研究的需要量而定。一般原则是:浮游生物密度高,采水量可少;密度低采水量则要多。常用于浮游生物计数的采水量:对藻类、原生动物和轮虫,以1L为宜;对甲壳动物则要10-50L,并通过25号网过滤浓缩。若要测定藻类叶绿素和干重等,则需另外采样。采集定性标本,小型浮游生物用25号浮游生物网,大型浮游生物用13号浮游生物网,在表层至0.5m深处以20-30cm/s的速度作00形循回缓慢拖动约1-3min,或在水中沿表层拖滤1.5-5.0m3水体积。

4.采样频率

浮游生物由于漂浮在水中,群落分布和结构随环境的变更而变化较大,采样频率一般全年应不少于四次(每季度一次),条件允许时,最好是每月一次。根据排污状况,必要时可随时增加采样次数。

5。采集工具

在湖泊、水库和池塘等水体中,可用有机玻璃采水器采样。有机玻璃采样器为圆柱形,上下底面均有活门。采水器沉入水中,活门自动开启,沉入哪一深度就能采到哪一水层的水样。采水器内部有温度计,可同时测量水温。有机玻璃采水器现有1000ml、1500ml、2000ml等各种容量和不同深度的型号(图5-1-1)。在河流中采样,要用颠倒式采水器或其他型号采水器。定性标本用浮游生物网采集。浮游生物网呈圆锥形(图5-1-2),网口套在铜环上,网底管(有开关)接盛水器。网的本身用筛绢制成,根据筛绢孔径不同划分网的型号。25号网网孔0.064mm (200孔/in) (lin=0.0254m),用于采集藻类、原生动物和轮虫。13号网网孔0.112mm (130孔/in),用于采集枝角类和挠足类。

(二)固定和浓缩

水样采集之后,马上加固定液固定,以免时间延长标本变质。对藻类、原生动物和轮虫水样,每升加入15ml左右鲁哥氏液(Lugols solution)固定保存。可将15ml鲁哥氏液事先加入1L的玻璃瓶中,带到现场采样。固定后,送实验室保存。鲁哥氏液配制方法:40g碘溶于含碘化钾60g的1000m1水溶液中。另一种福尔马林固定液的配制方法是:福尔马林(市售的40%甲醛)4m1,甘油l0ml,水86ml。对枝角类和挠足类水样,100m1加4-5ml福尔马林固定液保存。福尔马林固定液也是在现场加入。

从野外采集并经固定的水样,带回实验室后必须进一步沉淀浓缩。为避免损失,样品不要多次转移。l000ml的水样直接静置沉淀24h后,用虹吸管小心抽掉上清液,余下20-25ml沉淀物转入30m1定量瓶中。为减少标本损失,再用上清液少许冲洗容器几次,冲洗液加到30ml定量瓶中。用鲁哥氏液固定的水样,作为长期保存的浮游植物样品,在实验室内浓缩至30ml后补加lml 40%的甲醛溶液然后密封保存。浮游动物也可用如图5-1-3所示装置进行浓缩。中间带有橡皮吸球的玻璃管用于吸掉滤液,圆柱筒底部的筛网必须足以阻止浮游动物进入。另外可采用医用输液泵、管浓缩浮游动物,该方法比较简便、适用。浮游动物中的甲壳类动物样品用5%甲醛溶液固定。

(三)显微镜的校准

将目(测微)尺放入10倍目镜内,应使刻度清晰成像(一般刻度面应朝下),将台(测微)尺当作显微玻片标本,用20倍物镜进行观察,使台尺刻度清晰成像。台尺的刻度代表标本上的实际长度,一般每小格0.0lmm。转动目镜并移动载物台,使目尺与台尺平行,并且目尺的边沿刻度与台尺的0点刻度重合,然后数出目尺10格相当于台尺多少格,用这个格数去乘0.0lmm0.01,其积表示目尺10格代表标本上的长度多少毫米,作好记录,即某台显微镜20倍物镜配10倍目镜,某目尺10格代表标本上的长度多少。用台尺测出视野的直径,按πr2计算视野面积。用作测量和计数的其他镜头的每一种搭配,也都应作同样的校准和记录。

(四)计数

个体计数仍是目前常用的浮游生物定量方法。浮游生物计数时,要将样品充分摇匀,将样品置入计数框内,在显微镜或解剖镜下进行计数。常用计数框容量有0.lml、lml、5ml和8ml四种。用定量加样管在水样中部吸液移入计数框内。移入之前要将盖玻片斜盖在计数框上(如图5-1-4),样品按准确定量注入,在计数框中一边进样,另一边出气,这样可避免气泡产生。注满后把盖玻片移正。计数片子制成后,稍候几分钟,让浮游生物沉至框底,然后计数。不易下沉到框底的生物,则要另行计数,并加到总数之内。

藻类和原生动物的计数:吸取0.lml样品注入0.1ml计数框,在10×40倍或8×40倍显微镜下计数,藻类计数100个视野,原生动物全片计数。轮虫则取lml注入lml计数框内,在10×8倍显微镜下全片计数。以上各类均计数两片取其平均值。如两片计数结果个数相差15%以上,则进行第三片计数,取其中个数相近两片的平均值。

藻类计数亦可采用长条计数法,选取两相邻刻度从计数框的左边一直计数到计数框的右边称为一个长条。与下沿刻度相交的个体,应计数在内,与上沿刻度相交的个体,不计数在内,与上、下沿刻度都相交的个体,以生物体的中心位置作为判断的标准,也可在低倍镜下,按上述原则单独计数,最后加入总数之中。一般计数三条,即第2、5、8条,若藻体数量太少,则应全片计数。硅藻细胞破壳不计数。若计数种属的组成,分类计数200个藻体以上。用划“正”的方法,则每划代表一个个体,记录每个种属的个体数。甲壳动物的计数:将浓缩样吸取8ml(或5ml ),注入计数框,在l0×10或10×20倍倒置显微镜或显微镜下,计数整个计数框内的个体。亦可将30ml浓缩样分批按此法计数,再将各次计数相加得到30m1样的总个体数。

(五)计算

①把计数所得结果按下式换算成每升水中浮游植物的数量:

N=A/Ac×(VW /V)n

式中:N-一每升水中浮游植物的数量(个/L);

A——计数框面积(mm2);

Ac—一计数面积(mm2 ),即视野面积×视野数或长条计数时长条长度×参与计数的长条宽度×镜检的长条数;

VW——1L水样经沉淀浓缩后的样品体积(ml);

V—-计数框体积(ml);

n——计数所得的浮游植物的个体数或细胞数。

按上述方法进行采样、浓缩、计数。A为400mm2, VW为30m1, V为0.lml,故VW/V=300。

②每升内某计数类群浮游动物个体数N可按下式计算:

N=n -·V1/V2·V3

式中:n ——计数所得个体数;

V1——浓缩样体积(ml);

V2-—计数体积(ml);

V3——采样量(L)。

原水样中每升内浮游动物总数等于各类群个体数之和。

(六)结果报告

浮游生物调查后,整理出各类群的种类和数量的数据,如何利用这些数据来说明水体受污染的程度或污染消除的状况,目前尚无统一的表达方式。水污染指示生物用得较多。由于各种不同污染程度的水体各有其作为特征的生物存在,因此,早就有人提出利用自然出现的生物来指示水体污染的程度。其中最有名的是德国人Kolkwitz和Marson (1908. 1909)提出的污水生物系统。他们将受有机物污染的河流,按其污染程度和自净过程,划分几个互相连续的污染带,每一带包含着各自独特的生物。被列入浮游生物种类不少,以后又经许多专家增补和改动。下面列举在我国见到的部分指示种类。

由于生物的适应性及其与环境之间关系的复杂性,被确定为某一水域带的指示生物却在另一水域带出现,屡有发现,这给指示性带来一定的困难。但在污染带与非污染带生物相的差异是客观存在,所以,长期以来,不断有人利用浮游生物作为水质的指示生物。

多样性指数和各种生物指数早就被应用于水质的生物学评价。浮游藻类方面,已经用Shannon多样性指数、Gleason指数和Menhinick指数进行评价。藻类各种群在群落中所占比例也往往作为污染的指标。如果绿藻和蓝藻数量多,甲藻、黄藻和金藻量少,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。轮虫方面用Margalef多样性指数和QB/T值(臂尾轮虫属种数/异尾轮虫属种数)反映污染状况。甲壳动物方面,严重污染地区枝角类和桡足类种类和数量往往减少。此外,为比较各采样点之间浮游动物种类和数量的分布状况,先将数据正规化,再用欧氏距离计算各采样点的相似系数,然后对相似系数所构成的矩阵进行Q形紧邻聚类分析。

【关键词】浮游生物 测定北京普天同创

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