当前世界环境

介绍

人口压力、城市化、工业化的长期发展，给水生生态系统增加了大量有毒和无毒的废物。这些污染物改变了水的物理化学质量，最终扰乱了水生系统的生物成分。理化分析显示了不同浓度的化学污染物，但由于没有综合生态因素，不能反映其对水体生态状况的影响。¹⁷生物监测和生物指示方法是分配水生生态系统生态变化的有用替代方法，因为生物群落显示了水的化学、物理和地貌特征的总体影响³⁹

藻类是水生食物网的主要食物来源，因此，即使藻类群落的微小变化也可以显示任何水生系统的热带状态的广泛变化³⁴因此，藻类可以作为重要的生物指标监测溪流和河流。¹⁹利用藻类作为生物指示剂，对河流进行生物监测，观察水污染物对生物群的影响，已经有很多研究者做了大量的工作。^{33 21日3日,14日,35。}

污染对藻类的影响可以通过多样性指数(H´)和腐坏指数(S)来评价，有研究人员使用S来评价水质。^4、5生物指标和生物指数在德国被采纳为技术标准¹¹在奥地利也是如此。²⁶这些方法在欧洲也已经使用了十多年¹⁶

达摩达尔河流经印度东部矿产丰富的地区。因此，采矿业是该地区最重要的产业之一。达摩达尔河及其支流的水主要用于满足日益增长的城市用水需求、工业活动和农业用水需求。对达摩达尔河水质构成威胁的重要因素有煤矿、洗矿厂、焦炉厂、火电厂、钢铁厂和海绵铁工业等。

工业废水和生活废物对达摩达尔河的影响有详细的记录。⁴⁰物理化学评估和生物监测只在达摩达尔河下游进行，即西孟加拉邦的河流。^{10, 9}缺乏对整个受采矿和相关工业活动影响的区域进行包括生物监测在内的系统评估研究。因此，本研究旨在研究人为活动对藻类群落及其水质的影响。采用生物指示和统计两种方法对达摩达尔河水质和藻类多样性进行分析，为达摩达尔河水质和藻类多样性分析提供了新的思路。

研究区域

达摩达尔河流域面积从北纬22045′到24030′，东经84045′到88000′，达摩达尔河全长542公里，流域面积23170公里。²分别。它流经工业城市，主要是拉姆加尔、博卡罗、丹巴德、阿桑索尔、杜尔加普尔、巴德万和豪拉，然后加入恒河下游(胡格利河口)。达摩达尔河由许多不同河段的支流组成;主要有Bokaro、Konar、Jamunia、Garga、Katri和Barakar(图1)。盆地属热带气候，年降雨量约为127厘米¹⁰其中大部分发生在季风期间。

图1:研究区域位置图 点击此处查看图

材料与方法

达摩达尔河的水样是在夏季从十个不同地点采集的。这些地点位于Patratu至Durgapur之间的不同矿山和工业排放物的下游，覆盖300公里的河段(图2，表1)。

图2:显示采样的位置图 网站从Patratu到Durgapur拦河坝 点击此处查看图

表1:河内采样站位置

采样点代码	抽样地点名称	采样地点说明
Site1	Urimari	地理位置靠近达摩达尔河源头。
Site2	Bhurkunda	下游(D/s)到纳尔卡里河的汇合处，携带着帕特拉图热电厂排放的污水。
Site3	东部赫拉	D/s到科纳尔河汇合处，从博卡罗热电厂排放污水。
Site4	Kargali	D/s向卡尔加利河汇合处输送卡尔加利选煤厂的污水。
Site5	Phusro	向工业区付款交单。
Site6	Moonidhi Kapat ghat	Moonidih选煤厂废水排放的D/s。
Site7	Mohalbani山路	D/s指从工业区排放的污水
Site8	Domgarh山路	D/s对Patherdih, Sudamdih和Chasnalla选煤厂的污水排放。
Site9	Burnpur	对Burnpur钢铁厂污水汇合处进行D/s处理
Site10	Durgapur接二连三	D/s到杜尔加布尔工业混合污水汇合处。

藻类样本是通过在水面上拖拽一个瓶子来收集漂浮的群落来获得的。⁷用手术刀和刷子仔细刮刮覆盖着海藻团块的大小均匀的石头或鹅卵石。⁴样品用4%的福尔马林保存。¹⁵每个样品制备3个重复载玻片，用滴计数法测定细胞。¹⁵利用数码显微镜(Olympus Bx 60配数码相机)进行物种计数和鉴定。利用标准图书和专著中的标准键对藻类进行鉴定。^{32 1 6, 42岁,8日,29岁}

统计分析

生物多样性指数的计算公式如下:

H ' =∑[pi (ln pi)]，³⁷(我)

式中，pi=样本中各物种的比例。

腐蚀指数:S =∑s.h/∑h;²⁷(2)

式中，s =根据Liebmann指示生物表，每个物种的值;^20.

H =发现的每种物种的频率。

通过聚类分析(CA)找出采样点之间的相似性。¹²合并观察结果的(非)相似性水平用于构造树形图。为了执行CA，将Ward的链接方法和欧几里得距离结合使用凝聚分层聚类(AHC)作为(非)相似性的度量。所有统计分析均使用XLSTAT版本6.05.2014进行。

结果与讨论

达摩达尔河采样期间的藻类种类组成见表3。夏季在达摩达尔河共鉴定出9门71种。浮游植物在夏季被观察到很高，这得到了不同研究人员的发现的支持，¹⁸，³⁶．绿藻门和硅藻门是最丰富的类群，分别有27种和21种，其次是蓝藻门(12种)和裸藻门(4种)、异藻门(3种)、绿藻门(2种)、红藻门和隐藻门，各有1种。

表2:藻类的存在、缺失及分布在 在不同采样地点的研究期间Damodar河 点击这里查看表格

Moonidih的Damodar河(Site6)在研究期间物种数量最多。站点6有27种，其次是站点5和站点7，分别有24种和18种。绿藻和蓝藻种类最多，分别为6种和9种。在第6点发现硅藻最多(11种)。所有的地点都受到某种形式的污染;因此，物种分布强烈倾向于那些能够忍受重度或轻度污染的物种。在蓝藻中，种颤藻属显示出现次数最多。在绿藻纲中，种绵,Cladophora和Oedogonium物种的发生率最高。硅藻门,Synedra尺骨,种Gonphonema, Nitzschia和Navicula显示最大发生次数。^{30日,28日,15日,24岁}已经证明了物种的振荡藻，Euglena, Nitzschia, Navicula, Synedra, Fragilaria, Closterium, Microcystis和栅藻是有机污染水体中存在的具有高污染指示值的物种。在本研究中也发现了类似的属。毛枝藻属被认为是污染(有机和重金属)耐受性物种吗^22日13这也记录在本研究的6号地点。

腐坏指数(S)是根据本研究中使用的藻类的特定腐坏带来区分达摩达尔河水质状况的水平。达摩达尔河河段采样站根据其理化特征和对藻类的特定耐受程度可分为洁净、中度和重度污染。物理化学值和腐蚀条件可以联系起来，S值对化学分析得到的总体情况提供了很好的细化。²³每个反映有机污染的采样点计算出的S值从1.18到2.14不等(图3)。变化幅度从低污染到β-中污染，反映了污染的水质。对扰动最小的乌里马里进行了最小S值计算。S值开始向下游增加，在布尔孔达(2号站点)到达纳尔卡里河(达摩达尔河的支流)达到峰值(2.14)d/ S，这条河携带着帕特图热电厂的污水。下一个峰值是在达摩达尔河d/s至科纳尔(地点3)处观察到的。该采样地点位于支流d/s处，除了携带工业废水外，还可能携带大量来自居民区的生活污水，这些污水经过达摩达尔河并最终排入达摩达尔河。Moonidih(第6点)和Mohalbani(第7点)的S值增加，这可能是由于这些采样点处于广泛的工业和居民区。Burnpur (DR9)和Durgapur (site 10)的S值较低，分别为1.73和1.7。

图3:腐殖质和多样性的空间分异 沿着达摩达尔河延伸的索引。 点击此处查看图

多样性指数在夏季变化较大(图3)。达摩达尔河中游H´较高。达摩达尔河在Phusro(5号站点)的值最高(2.61)，其次是Moonidih(6号站点)(2.40)和Mohalbani(7号站点)(2.04)。在Kargali观察到较低的H´值(0.79)，其次是Konar(1.05)和Bhurkunda(1.45)。样地乌里马里(样地1)藻类多样性较好，腐殖价值较低。位点6的多样性最高(1.98)。5、6、7采样点污染程度较轻，H′值较高。最有可能的是，有机物质的出现，特别是在这些站点干燥的月份，有利于某些物种在环境中茁壮成长。结果，足够多的敏感物种和越来越多的耐药物种一起存在，从而保持种群中相当高的H´。在本研究中，中等压力下H´的增加也得到了。^{2, 31日,41岁,38岁,25岁,14岁}

在生物指数的基础上，利用聚类分析对10个采样点进行了评估，以确定采样点之间的对应关系(图4)。最终的树突图显示了不同矩阵的紧凑可视化，将10个采样点分为三个统计上显著的聚类。集群/类别1、2、3分别对应河流的较低污染、中度污染和高污染区域。

图4:来自集聚层次聚类的树状图 达摩达尔河生物指数采样点的研究。 点击此处查看图

基于Saprobic和Diversity Index的空间聚类分析得到的树状图如图4所示。在树形图方面，10个采样点被分为3个簇。聚类1包括低污染采样点1;集群2包括污染程度中等的采样点2-4和9，而集群3包括污染程度较高的采样点5-8和10。最优分类值的方差分解为类内方差为33.25%，类间方差为66.75%(表3)。Boitic指数聚类将参考点1与其他样点分离，表明参考点水质相对较干净。利用生物指数进行的聚类分析将站点2划分为中度污染，站点5和10划分为高度污染(图4)。

上述观测结果将达摩达尔河划分为三个带。Patratu至Tenughat为第1区;Tenughat至Panchet为第2区，Panchet至Durgapur为第3区。1区工业活动相对较少，属于相对污染区域;2区是人口密集、活跃的煤矿及相关工业集聚区，属于高污染区域;3区属于中度污染区，可能是由于Panchet大坝和Barker河污染物的稀释因素，Barker河是Damodar河上游与9采样点(Burnpur)的主要支流之一。

表3最优分类方差分解:

	绝对	百分比
在类	0.134	33.25%
类之间的	0.270	66.75%
总计	0.404	100.00%

结论

为了解达摩达尔河夏季受采矿和相关工业活动影响的10个采样点的整体生态健康状况，对其进行了理化、细菌学和浮游植物群落分析。该研究描述了达摩达尔河受到煤矿、相关工业和周边居民区点源和非点源污染的影响。研究期间共鉴定出71种藻类。达摩达尔河的主要分类学以绿藻科为主，其次是硅藻科、蓝藻科和裸藻科。腐生指数表明，达摩达尔河水质介于低腐生与β-中腐生之间。S在研究期间的范围为1.18 ~ 2.14。乌里马里(Site1)是唯一一个水质落在油砂带下且多样性高的地点，而河流上游则表现出最小的应力水平。整个取样点位于β-中粗裂带，少数取样点表现出较高的多样性。多变量技术可为生物指数所得数据提供支持。聚类分析表明，5、6、7、8、10采样点存在有机污染。 On the basis of present study, it is concluded that biological study using algal community should be used to get the overall picture of ecological health of river, as it provide an integrated measurement of water quality as experienced by the aquatic biota, and therefore offers a useful addition to physico-chemical water quality monitoring strategies. It is also found that algal community study are very helpful in indicating sources and degree of pollution as well as discriminating reference site from the impacted sites of the study area. Therefore it is preferable and recommended to use algae for water quality monitoring that will support sound management decision regarding Damodar River water quality.

参考文献

1. 水和废水检验的标准方法。美国公共卫生协会/水环境联合会21岁^圣艾德，纽约。(2005)
2. 一些南非硅藻群落的多样性及其与水质的关系。Res[j] .， 6: 1229 - 1238。(1972)
3. Barinova,美国;梅德韦杰娃，洛杉矶和阿尼西莫娃，O。V。环境评价中藻类指标的多样性．特拉维夫Pilies工作室(俄罗斯)。(2006) http://herba.msu.ru/algae/materials/book/title.html 2008。
4. Barinova,美国;Tavassi m;Glassman H和Nevo E.以色列约旦河下游污染的藻类指标。生态与环境。Res[j] .， 8(1)， 19-38。(2010)
5. T和Tundisi, J.G.。借鉴的硅藻水质评价指标在巴西Sao Carlos-SP附近河流中的适用性。Hydrobiol[j] .， 673, 179-192。(2011)
6. ;爱德华·G和大卫·C.-再见。淡水藻类。鉴定和用作生物指示剂。1^圣英国John Wiley & Son 's L.t.d编(2010)
7. 制动轮;杨晓明，杨晓明，杨晓明。煤矿废弃物环境中藻类的性质和分布及其对水质的潜在影响。青烟。40岁,458 - 469。（２００１）
8. 博尔德，h.c.和韦恩，m.j.。藻类概论:结构与繁殖．普伦蒂斯大厅，恩格尔伍德悬崖，新泽西。(1978)
9. Chakraborty, D和Konar, S . K.西孟加拉邦巴恩普尔达摩达尔河钢铁厂废弃物污染状况的生态学研究。J环境卫生.， 44(1)， 5-7。(2002)
10. 查特吉，s.k.;巴塔查尔吉和钱德拉，G.印度达摩达尔河工业区附近的水质评估。Monit。评估.， 161(1-4)， 177-189。(2009)。
11. DIN (Deutsches Institut fr Normung) 38410-1。水、废水和污泥检验的德国标准方法-水的生物生态分析(M组)第1部分:流动水中腐蚀性指数的测定(M1)(80页)。柏林:喧嚣。(2004）
12. 李建军，李建军，李建军，“沉积物中金属的空间聚类”，《地球科学》，应用地球化学，第14卷第6期，1999年，第689-706页。doi: 10.1016 / s0883 - 2927 (99) 00003 - 7
13. Gunale, V R和Balakrishnan, M. S.流经普纳的Pavana、Mula和Mutha河富营养化的生物监测。印度J. Environ。Hlth[j] .， 23(4)， 316-322。(1981)
14. 希尔，B H，赫利希，A t;r.j.史蒂文森;考夫曼，p.r.;McCormic, F J和Johnson, C. B.在生物完整性指数中的应用n。Benthol。Soc。， 19, 50-67。(2000)
15. 贾法里，吴国强，郭文华。城市淡水河流藻类的水生生物学研究。达成。科学与环境。Mangt[j] .， 10(2)， 153-158。(2006)
16. ,琼奇拉号;弗里德里希·g·;de Araujo P.R.P.巴西(米纳斯吉拉斯州和里约热内卢州)河流水质生物评价的退化指数。Monit。评估[j] .， 163, 545-554.(2010)
17. Karr JR, Allen JD, Benke AC.美国和加拿大的河流保护。见:Boon PJ, Davies BR, Petts GE，编。河流保护的全球视角。科学、政策与实践。奇切斯特:威利，2000。
18. 卡马特，S.V.。庞达塔卢卡果阿邦两个寺庙池塘的水文生物学研究。环绕。缺点,6, 361 - 362。(2000)
19. Kolkwitz r;马森，M.《疾病预防与预防学》。Revue gesamten Hydrobiol2.，126-152 (in German). (1908)
20. Liebmann, H。frischwasser - and abwasserbiology手册．即2^ndOldenbourg,慕尼黑。(1962)。
21. Lipkovsky大肠;巴里诺娃，S. S.;以色列北部约旦河上游河流藻类多样性动态与生态制图。第一届淡水生态系统监测中的生物指标国际会议论文集2006年10月23日至27日，圣彼得堡。， 128-132页。(2007)。
22. 麦克莱恩，r.o.毛枝藻举止到南威尔士的重金属污染。未来!J Phyco.， 9, 91-98。(1974)
23. Maznah, W. O. Wan和Mansor, M.基于附着硅藻群落的马来西亚Pinang河流域水生污染评价。，487年,229 - 241。(2002)
24. 南丹,S.N.;用于评估水质的藻类群落。环绕。医学杂志[j] .， 26(2)， 223-227。(2005)
25. 城市和工业废物对马来西亚热带河流中硅藻群落物种多样性的影响。Hydrobiol, 175 - 184。(1991)
26. Ö-Norm M 6232 (Österr。〔1〕〔norungsinstitut〕richlinien f r die ökologische Untersuchung und Bewertung von Fließgewässern(38页)。维恩。(1995)
27. Pantle r;巴克·h·迪生物学上的“uberwachung der gewasser”和“die darstellung der Ergebnisse”．天然气和洗衣机, 604年。(1955)
28. 耐有机污染藻类的综合评级。Phyco．5:78 - 82。(1969)
29. 帕尔默C. M.……供水和污水中藻类的鉴定、意义及控制。藻类和水污染．城堡出版社，伦敦。(1980)
30. 藻类作为污染指标。在水污染的生物问题．3.^{理查德·道金斯}Bot.A研讨会。塔夫特卫生工程俄亥俄州辛辛那提中心。，第223-232页。(1965)
31. 藻类，特别是硅藻在水质评价中的应用。在凯恩斯，J. Jr.和K. L.迪克森(编)，水质评价的生物学方法。专门技术出版物528。美国测试与材料学会，费城，宾夕法尼亚州。, 76 - 95。(1973)
32. Philipose, M.T.绿球藻的生态学和生理学．酒吧。印度农业研究委员会，新德里，印度。（1967)。
33. 波塔波娃，M和查尔斯，D . F.美国河流中底栖硅藻的分布与电导率和离子组成的关系。淡水生物[j]， 48, 1311-1328。(2003)
34. 波特,其中. .中西部上游河流系统。营养标准中，在季节性低流量条件下，中西部上游地区的水洼和河流中的藻类和营养条件技术指导手册，河流和溪流:华盛顿特区，美国环境保护署，水办公室，科学技术办公室， EPA-822-B-00-002, p. A-25 - A42。, (2000)
35. 印度泰米尔纳德邦Tiruvannamalai两个水体水质评估的生物监测方法。第三届环境与健康国际会议论文集，金奈，印度^th-17年^th374- 385页。(2003)
36. 辛格,……;Pathak D.和Singh, R.印度Satna (M.P)两个池塘的水生生物学研究。环绕。缺点[j] .， 8, 289-292。(2002)
37. Shannon C.E和Weaver, W。交流的数学理论．伊利诺伊大学出版社，厄巴纳，芝加哥，伦敦。, 125年。(1949)
38. 孙文杰，李文杰，等。山达斯基河中浮游硅藻的种类多样性及其对水体污染的影响。中文信息学报，114,161-175。(1984)。
39. Steven RJ, Pan Y.利用硅藻评估河流和溪流的环境状况。见:Stoermer EF, Smol JP编。的硅藻．环境与地球科学应用。剑桥:剑桥大学出版社。, 11-40。(1999)。
40. Tiwary, r.k.和Abhishek。洗煤场对贾里亚煤田达摩达尔河水质的影响印度J. Environ。保护[j]， 25, 518 -522。(2005)。
41. van Dam, H.应用硅藻生态学中结构和多样性测度的应用。Nova Hedwigia.， 73, 97-115。（１９８２）
42. Vashishta,开国元勋之一B.R.安贝德卡对植物学学位学生-藻类/第一部分．7^th艾德。press S. Chand and sons酒吧，新德里。(1986)