硅藻是一类细胞壁高度硅质化的单细胞植物, 是浮游生物的重要组成部分, 其种群繁多, 数量庞大, 耐受力强, 生境广泛, 可在淡水、咸水中生长, 浮游或着生, 部分硅藻对低温具有极强的耐受性, 甚至可以在冰层下正常生长繁殖^[3]。目前, 在法医学中, 硅藻主要应用于水中尸体死因鉴定及落水点判断等方面, 其中现场水样与死者脏器检出硅藻种群及数量的比对十分重要。湖泊、水库等静水水体中, 水中尸体多发现于岸边及近岸区域, 我鉴定中心对近年来36例水库及湖泊中尸体硅藻检验检材送检情况调查发现, 现场勘查人员提取现场水样时多集中于岸边取水(31例)。目前已经证实, 硅藻对水环境变化非常敏感, 特别是受小水体环境影响显著^[4], 具有明显的地区多样性分布特点, 尤其在江河、湖泊、水库等淡水系统中, 其群落组成及数量变化与环境、水文的改变有着极其密切的关系^{[5, 6, 7]}。由此推断, 在水库型水体中, 不同取水点或不同季节硅藻种群构成及数量可能存在差别。

本文的研究结果显示, 水库中硅藻数量存在明显的时空性差异。硅藻数量在同一时间、同一水库内的不同观测点呈现一定规律性变化。笔者分析, 形成上述硅藻数量变化规律可能是由于影响硅藻生长的多重复杂因素造成的, 营养因子、生态因子和地形因子等对于藻类生长及水华至关重要, 其中光照、营养、水流又是最主要的因素^{[8, 9]}。光合作用使得硅藻能够将水中的无机物合成自身需要的有机物, 而水文对水体光照状况的影响主要是通过水体的透明度和深度。水库等静水水体, 岸边浪大, 泥沙搅动强烈, 使水体浊度变大, 透明度降低, 不利于藻类等浮游植物获得足够的光照, 因此可能导致了岸边硅藻数量少。同时发现夏季较之春季岸边的硅藻数量显著降低, 分析可能是由于夏季浅水区温度过高使部分硅藻停止生长甚至逐渐死亡。水体的富营养化有助于硅藻水华, 而富养化容易发生在水流比较缓慢、水深较浅(一般小于4m)和相对封闭的水域^[9], 结合水深、水流、光照等综合因素分析, 在水库、湖泊等类型水体中, 近岸带富营养化程度远高于中心水域, 这可能是造成本次研究中两座水库均在2、3号观测点硅藻数量达峰值的主要原因。随着水域向水库中心延伸, 由于水深、水温及水流等均趋于稳定, 本课题设想硅藻的种群及数量应逐渐趋于稳定状态, 本研究结果证实了上述假设, 经一段水域的过渡之后, 在水库中心区域硅藻数量趋于稳定。

本研究结果还显示, 水库中硅藻数量季节性差异也很明显。笔者分别对两座水库不同季节各观测点硅藻数量进行统计, 结果显示在同一水库中, 春、夏季硅藻数量存在显著差别, 同一观测点春季硅藻数量明显高于夏季。不同季节硅藻数量及种群构成与流速、水温、光照及藻类间竞争抑制等多种因素有关, 部分研究认为, 综合环境及水文因素, 春秋季是最适宜硅藻生长的时段, 淡水中硅藻数量应最多^{[5, 6, 7, 10, 11, 12]}。本研究结果证实了上述结论, 揭示在北方水库型静水水系中, 春季硅藻数量明显高于夏季。考虑春季各种条件适宜硅藻生长, 且较之夏季水体较浅、循环较慢、污染物不易扩散进而增加了富营养化程度, 因此, 笔者推测, 在水库型水体中春季近岸带水域中硅藻数量可能达全年峰值。

水库中硅藻不仅数量存在时间和区域的差异, 在种群构成上也具有一定变化特点。研究发现, 春夏季节, 岸边及近岸带羽纹纲硅藻占据优势, 过渡区域中心纲、羽纹纲硅藻混杂存在, 而水库中心区域中心纲硅藻占绝对优势。研究证实, 藻类对营养盐的强吸收作用会在藻类自身周围形成营养盐缺失的微环境, 而搅动会促使营养盐在水体内均匀分布, 搅动有益于群落中的大型个体, 而小型个体由于具有相对较高的比表面积而在低搅动环境中占据优势^[8]。中心纲及羽纹纲硅藻在形态及大小上存在显著差别, 中心纲硅藻体积较小, 多数直径30μ m以下, 仅少数种属直径可达70μ m以上, 其中直链藻、小环藻及冠盘藻各属部分种的直径介于3μ m~10μ m间。羽纹纲硅藻体积多较大, 呈长方体状, 长25μ m~260μ m, 宽3μ m~35μ m不等, 我国常见种群仅少数长度在35μ m以下^[2]。因此, 水库中不同区域水体搅动的差异可能是造成不同区域硅藻群落构成差别的重要原因。水库中心区域处于低搅动环境, 中心纲小型硅藻在水体中占据优势, 岸边及近岸带水体搅动强烈, 有利于羽纹纲等大型硅藻。

目前多数学者认同在严格控制操作污染后, 从肺、肝、肾、骨髓等多个器官中检出硅藻, 并与现场水样种群一致, 方可确定溺死^{[13, 14]}。依据本研究结果推断, 水库型水体中硅藻种群及数量存在时间性和区域性差异, 仅于岸边取水作为现场水样可能会造成溺死者脏器与所取水样中硅藻数量及种群的检出结果存在显著差别, 可能影响法医学死因鉴定和落水点的准确分析。因此, 建议现场水样提取前应分析水体结构, 合理布点取样以完备检材收集, 避免单一岸边取水。同时, 应结合尸检所见、细致的组织病理学检查及毒化分析等综合推断死因。需要指出的是, 本文仅就表层水体进行研究分析, 同一水域不同水深硅藻种群及数量的差异可能同样具有相似变化特点, 将是下一阶段研究方向。