水悟堂|常见的浮游藻类监测方法

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浮藻类是在水中营浮游生活的光合生物的统称。

人类活动导致的营养盐排放为浮游藻类提供营养来源，当温度、光照等环境条件适合时，藻类在水中迅速繁殖。大量细胞堆积和分解消耗水体溶解氧，造成水质恶化，严重时破坏生态平衡。同时，某些种产生的藻毒素和嗅味物质也会影响饮用水和水产品安全。

藻类水华

图源：https://en.wikipedia.org/wiki/Algal_bloom

因此在水质监测中，浮游藻类监测是一项重要工作。

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显微计数法

显微计数法是目前通用的浮游藻类计数方法。根据《内陆水域浮游植物监测技术规程》（SL733-2016）的规定，采集1000 mL水样，加入固定剂后在实验室内静置24-48h，用虹吸管缓慢吸走上清液，定容至30 mL。然后取浓缩后的样品经具有经验的实验人员在镜下观察浮游藻类的形态结构特征，鉴定种类，计数，计算藻密度和优势种。

显微镜下的浮游藻类

图源：本实验室拍摄

显微计数法的优势在于可直接得到样品中各属种的数量信息，结果比较准确。缺点是采样和运输的工作量大，沉降浓缩过程耗时较长，且需要有经验、掌握鉴定方法的工作人员才能开展计数。

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光学测定法

叶绿素a经常用于表征浮游藻类的生物量水平。因此，也可通过测定叶绿素a等光合色素反映水体的富营养化程度。

《水质 叶绿素a的测定 分光光度法》（HJ 897-2017）规定了在实验室测定叶绿素a的丙酮萃取分光光度法，通过抽滤、研磨、萃取、离心和比色测定叶绿素a含量。虽然在实际工作中提出了用反复冻融取代研磨、用乙醇代替丙酮萃取等提高提取效率的优化方法，但仍然存在叶绿素a容易在繁琐的实验过程中发生光降解的问题，需要在操作中尽量避光降低影响。

目前，搭载合适传感器的多参数水质分析仪可直接在水体中测量叶绿素和藻蓝蛋白含量，它可同时测定叶绿素在蓝色激发光下的荧光强度和藻蓝蛋白辅助染色体在橙色激发光下的荧光强度，将其转化为浮游藻类种群生物量的估计值。这种原位检测手段在自动监测站和应急事件中能发挥更好的作用。

某品牌多参数水质监测仪

图源：https://www.wateronline.com/doc/exo-multiparameter-0001

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流式细胞法

流式细胞术是一种对微粒的多种物理和生物学特征进行快速检测和分选的技术。单细胞悬浮液快速流经检测区域，在激光束照射下的散射光和荧光能够被不同的检测器捕捉分析，从而对不同大小、不同荧光特性的细胞进行计数。

流式细胞仪检测原理

图源：http://www.labome.cn/method/Flow-Cytometry-A-Survey-and-the-Basics.html

由于浮游藻类细胞含有各种类型的光合色素，它们能够自发荧光的特性非常适合用于流式检测，具有分析速度快、准确度高等优势。

然而，与显微计数相比，流式细胞仪对实际样品只能根据光学性质将藻细胞粗略分类，不能像人工一样做到较精准的种属鉴定。而且水中体积较大的浮游藻类基本都含叶绿素a而发出红色荧光，使流式细胞法在藻种分类上受到限制，更适用于藻密度的测定。

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分子生物学方法

分子生物学方法目前主要用于有害藻类的监测和预警。通过定性或半定量地检测环境中有害藻类的特征基因片段，达到在很低的藻密度水平下识别和测定有害藻种的目的。

目前，已经报道了将微囊藻藻蓝蛋白基因、蓝藻16S rRNA基因、微囊藻16S rRNA基因作为目的基因用于实际水样的荧光定量PCR检测方法，不仅具有简便快速、样品量少、检出限低、特异性高的特点，还与显微计数结果具有较好的一致性。因此分子生物学方法可以在水华形成早期及时准确地反映有毒藻种的动态变化，更适合应用于蓝藻水华的早期预警。

致谢

【本科普内容受“上海市科协科普项目（项目编号：18dz2306700）”和上海市水务海洋局“水务科普年度活动”资助】