胡笑妍 徐杭英 謝曙光 于海燕 周勝利 杜 波

(1. 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室，北京 100871； 2.浙江省環(huán)境監(jiān)測中心，浙江 杭州 310012)

浦陽江流域浮游動物群落結(jié)構(gòu)及其評價水質(zhì)健康狀況的研究

胡笑妍1,2徐杭英2#謝曙光1于海燕2周勝利2杜 波2

(1. 北京大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室，北京 100871； 2.浙江省環(huán)境監(jiān)測中心，浙江 杭州 310012)

對浦陽江流域26個點位浮游動物群落結(jié)構(gòu)進行研究，共采集到浮游動物25屬47種，其中輪蟲25種，原生動物14種；另外，還有枝角類和橈足類。原生動物優(yōu)勢種為湖沼砂殼蟲(Difflugiaurceolata)，其次為普通表殼蟲(Arcellavulgris)；輪蟲優(yōu)勢種為萼花臂尾輪蟲(Brachionuscalyciflorus)和角突臂尾輪蟲(Brachionusangularis)；枝角類優(yōu)勢種為透明薄皮溞(Leptodorakindtii)；橈足類優(yōu)勢種為臺灣溫劍水蚤(Thermocyclopstaihokuensis)。水質(zhì)理化指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果與浮游動物群落結(jié)構(gòu)水質(zhì)健康評價結(jié)果大體一致，均顯示浦陽江流域干流水質(zhì)健康狀況整體好于支流，干流和支流下游水質(zhì)均存在富營養(yǎng)化傾向。但具體到點位水質(zhì)狀況評價時，兩種評價結(jié)果略有差別，表明水質(zhì)理化指標(biāo)評價和生物指標(biāo)評價均有偏向性，在進行河流水質(zhì)健康整體評價時，最好將兩者相結(jié)合，以全面了解河流整體水質(zhì)健康狀況。

浮游動物 群落結(jié)構(gòu) 水質(zhì)健康狀況

浦陽江為浙江省浦江縣最大水系，屬錢塘江一級支流。2013年前，因小水晶產(chǎn)業(yè)無序發(fā)展，水污染問題突出?！?012年浙江省環(huán)境狀況公報》指出“錢塘江流域金華段污染最嚴重，劣Ⅴ類水域占河段總長度的65.3%”。2013年，浦江縣結(jié)合浙江省“五水共治”及“河長制”工作，相繼實施城鎮(zhèn)污水截污納管、工業(yè)污染防治、農(nóng)業(yè)面源污染及農(nóng)村生活污水治理等一系列舉措，改善流域水環(huán)境。

水生生物群落結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢種和生物多樣性是水質(zhì)污染狀況和營養(yǎng)水平的重要標(biāo)志，利用水生生物系統(tǒng)評價水質(zhì)狀況在國內(nèi)外已經(jīng)被廣泛應(yīng)用[1-3]。浮游動物因其個體較小，對環(huán)境變化敏感，水質(zhì)變化直接影響其群落結(jié)構(gòu)，利用浮游動物群落結(jié)構(gòu)可以較清楚地反映水質(zhì)健康狀況。為了解經(jīng)整治后浦陽江流域水質(zhì)健康狀況，本研究于2016年對浦陽江干流、支流的水質(zhì)理化指標(biāo)和浮游動物種類、優(yōu)勢種、密度以及生物多樣性進行調(diào)查研究，分析浦陽江流域“五水共治”治理成效，為進一步研究保護浦陽江流域水生態(tài)環(huán)境提供依據(jù)和積累資料，填補浦陽江流域水生生物基礎(chǔ)研究空白。

圖1 浦陽江流域采樣點位Fig.1 Locations of sampling sites in Puyang River basin

1 材料與方法

1.1 采樣點位

經(jīng)實地勘察，在浦陽江流域干流和支流設(shè)置采樣點位26個，各點位的設(shè)置具有代表性、科學(xué)性，能夠反映河流的污染特征。其中干流設(shè)置11個點位，上游至下游為臺頭灣、前塢口、翠湖大橋、和平橋、平安橋、長春橋、黃宅、新宅橋、嚴店、污水處理二廠、上仙屋；在浦陽江支流上設(shè)置15個點位，分別為壽溪、石馬溪、泉溪、西溪、五六嶺溪、東溪、黃龍溪、中埂溪、岳塘溪、蜈蚣溪、和平溪、義烏溪、金橋頭溪、厚大溪、下柳溪。采樣點位如圖1所示。

1.2 采樣方法與鑒定依據(jù)

水質(zhì)理化指標(biāo)采樣按照《水質(zhì) 采樣方案設(shè)計技術(shù)規(guī)定》(HJ 495—2009)[4]和《水質(zhì) 采樣技術(shù)指導(dǎo)》(HJ 494—2009)[5]進行，指標(biāo)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)[6]表1中22項指標(biāo)(除總氮、糞大腸菌群外)，采樣時間為2016年每月月初；浮游動物樣本采集依據(jù)文獻[7]，分類鑒定依據(jù)《微型生物監(jiān)測新技術(shù)》[8]、《中國淡水輪蟲志》[9]、《中國動物志：節(jié)肢動物門 甲殼綱 淡水枝角類》[10]及《中國動物志：節(jié)肢動物門 甲殼綱 淡水橈足類》[11]，采樣時間為2016年5月。

1.3 水質(zhì)健康等級評價方法

Shannon多樣性指數(shù)(H’)用來評價水體中浮游動物多樣性。Pielou均勻度指數(shù)(J)指水體中浮游動物種類分布的均勻程度，指數(shù)值越高表明水質(zhì)越好。Margalef’s豐富度指數(shù)(D)指浮游動物種類豐富度，與浮游動物種類數(shù)相關(guān)，種類數(shù)越多水質(zhì)越好[12]。綜合運用Shannon多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Margalef’s豐富度指數(shù)評分(見表1)和浮游動物優(yōu)勢種評分(見表2)4項指標(biāo)，各按同等權(quán)重(25%)進行加權(quán)計算，得到基于浮游動物群落結(jié)構(gòu)的水質(zhì)健康指數(shù)(Z)，并劃分健康等級，其中：Z>3.5為優(yōu)；3.0

表1 生物多樣性指數(shù)評分

表2 浮游動物優(yōu)勢種評分1)

注：1)浮游動物優(yōu)勢種指示污染等級依據(jù)文獻[2]、[8]、[13]。

圖2 各點位浮游動物種類所占比例Fig.2 The proportion of zooplankton species at each sampling site

2 研究結(jié)果

2.1 水質(zhì)理化指標(biāo)結(jié)果

浦陽江流域26個點位中，25個點位水質(zhì)達到GB 3838—2002 Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，占比96.2%,其中支流五六嶺溪點位水質(zhì)類別為Ⅳ類。從整體監(jiān)測結(jié)果看，浦陽江干流水質(zhì)情況總體比支流略好。干流11個點位中，臺頭灣、前塢口、翠湖大橋、新宅橋4個點位水質(zhì)達到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，其余7個點位均達到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)變化趨勢非常明顯，從上游到下游水質(zhì)總體呈變差趨勢。支流15個點位中，壽溪、泉溪、和平溪、厚大溪4個點位水質(zhì)達到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，五六嶺溪點位水質(zhì)類別為Ⅳ類，其余點位水質(zhì)均達到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 浦陽江流域浮游動物種類

本次研究共采集到浮游動物25屬47種，其中輪蟲種類最多，共計25種，占種類組成的53.2%；其次是原生動物14種，占29.8%；另外，還有枝角類和橈足類，分別占10.6%、6.4%。

浮游動物種類關(guān)系到水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[14]，浮游動物種類越單一，水生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越差、越脆弱。研究結(jié)果表明，干流中、下游和支流中游群落結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，西溪、五六嶺溪、中埂溪、長春橋、上仙屋點位的浮游動物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性優(yōu)于其他點位。由圖2可知，除泉溪、長春橋點位外，其余各點位原生動物和輪蟲的種類所占比例均大于枝角類和橈足類，水體存在一定程度的富營養(yǎng)化現(xiàn)象[15]。

2.3 浦陽江流域浮游動物優(yōu)勢種分析

浦陽江流域原生動物優(yōu)勢種為湖沼砂殼蟲，其次為普通表殼蟲(Arcellavulgris)；輪蟲優(yōu)勢種為萼花臂尾輪蟲和角突臂尾輪蟲；枝角類優(yōu)勢種為透明薄皮溞(Leptodorakindtii)；橈足類優(yōu)勢種為臺灣溫劍水蚤(Thermocyclopstaihokuensis)，各點位密度最大的優(yōu)勢種見表3。萼花臂尾輪蟲和角突臂尾輪蟲為富營養(yǎng)水體指示種，表明部分點位(長春橋、黃宅、厚大溪和污水處理二廠)存在一定富營養(yǎng)化傾向。

表3 各點位密度最大的優(yōu)勢種

注：1)泉溪橈足類所占比例較大，但因多為幼體，優(yōu)勢種仍定為輪蟲類中的矩形龜甲輪蟲。

2.4 浦陽江流域浮游動物密度分析

流域各點位浮游動物密度分布不均勻，大致為3～190個/L，如圖3所示。其中，西溪點位浮游動物密度最高，物種豐富且密度較大；和平溪點位浮游動物密度最低，該點位不僅種類數(shù)少，浮游動物生物量也最低。

2.5 浮游動物物種多樣性

各點位浮游動物Shannon多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Margalef’s豐富度指數(shù)如圖4所示。浦陽江流域各點位浮游動物Shannon多樣性指數(shù)為0.7～3.8，最高值出現(xiàn)在西溪點位，浮游動物群落結(jié)構(gòu)較為均衡。最低值在和平溪點位，浮游動物密度及種類均最低，結(jié)構(gòu)單一，水體穩(wěn)定程度易受到破壞[16]。各點位Shannon多樣性指數(shù)變化趨勢表現(xiàn)為壽溪至西溪點位呈上升趨勢，蜈蚣溪至和平溪點位急劇下降，其余點位呈波動狀態(tài)。

各點位浮游動物Pielou均勻度指數(shù)為0.6～2.2。污水處理二廠點位Pielou均勻度指數(shù)最高，浮游動物種類數(shù)分布中等，但各種類密度相差不大。前塢口點位浮游動物Pielou均勻度指數(shù)最低，種類數(shù)較少，各種浮游動物密度分布較為懸殊。

各點位浮游動物Margalef’s豐富度指數(shù)為0.5～2.1，變化趨勢與Shannon多樣性指數(shù)大體類似，呈明顯波動變化。最高值也出現(xiàn)在西溪點位；泉溪點位最低，該點位由于浮游動物密度及Margalef’s豐富度指數(shù)均處在較低水平，在密度變化不大時，種類數(shù)將直接影響該指數(shù)的波動[17]。

2.6 水質(zhì)健康狀況評價

依據(jù)Shannon多樣性指數(shù)、Margalef’s豐富度指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、浮游動物優(yōu)勢種等4項指標(biāo)所得綜合分值進行水質(zhì)健康評價，干流點位與支流點位水質(zhì)健康評價結(jié)果分別見表4、表5?？傮w而言，浦陽江流域水質(zhì)健康狀況分布不均勻，干流大部分水質(zhì)健康狀況為良或一般，未出現(xiàn)等級為差的情況。支流水質(zhì)健康狀況大多為一般或較差，其中石馬溪、泉溪、黃龍溪、和平溪、厚大溪點位等級為較差，原因為黃龍溪點位出現(xiàn)了大量中污帶指示種且群落結(jié)構(gòu)較為單一，另外4個點位Shannon多樣性指數(shù)相對較低，從而影響了水質(zhì)健康程度；其余點位水質(zhì)健康狀況為一般或良。

圖3 各點位浮游動物密度Fig.3 Density of zooplankton community at each sampling site

圖4 浮游動物Shannon多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Margalef’s豐富度指數(shù)Fig.4 Shannon diversity index, Pielou evenness index, Margalef’s richness index of zooplankton

表4 浦陽江流域干流點位水質(zhì)健康評價結(jié)果

表5 浦陽江流域支流點位水質(zhì)健康評價結(jié)果

城鎮(zhèn)上游的臺頭灣、壽溪點位水質(zhì)健康狀況為良或一般，經(jīng)城鎮(zhèn)后水質(zhì)狀況整體有變差趨勢，支流出現(xiàn)5個水質(zhì)健康狀況為較差的點位，表明人類生活和工業(yè)生產(chǎn)對流域水質(zhì)有一定影響。

3 討 論

水質(zhì)理化指標(biāo)監(jiān)測結(jié)果與浮游動物群落結(jié)構(gòu)水質(zhì)健康評價結(jié)果基本一致，均顯示浦陽江流域干流水質(zhì)健康狀況整體略好于支流。但差別在于：水質(zhì)理化指標(biāo)顯示五六嶺溪水質(zhì)最差，但從浮游動物群落結(jié)構(gòu)角度評價，五六嶺溪的水質(zhì)健康狀況為良；水質(zhì)理化指標(biāo)顯示水質(zhì)類別無區(qū)別的點位，從浮游動物群落結(jié)構(gòu)角度評價結(jié)果相差較大。表明，水質(zhì)理化指標(biāo)評價和生物指標(biāo)評價均有偏向性，兩者結(jié)合進行水質(zhì)健康狀況整體評價，能更為全面反映整體水質(zhì)健康情況。

4 結(jié)論與建議

(1) 浦陽江流域群落結(jié)構(gòu)較為豐富，共采集到浮游動物25屬47種，其中輪蟲25種，占53.2%；原生動物14種，占29.8%；此外還有枝角類和橈足類。原生動物優(yōu)勢種為湖沼砂殼蟲和普通表殼蟲；輪蟲優(yōu)勢種為萼花臂尾輪蟲和角突臂尾輪蟲；枝角類優(yōu)勢種為透明薄皮溞；橈足類優(yōu)勢種為臺灣溫劍水蚤。

(2) 浦陽江流域浮游動物中原生動物和輪蟲占比極高，干流和支流下游檢出萼花臂尾輪蟲或角突臂尾輪蟲等富營養(yǎng)水體指示種，表明水體存在富營養(yǎng)化現(xiàn)象。

(3) 浦陽江流域“五水共治”水環(huán)境整治效果顯著。流域水質(zhì)狀況經(jīng)城鎮(zhèn)后有變差趨勢，說明人類生活和工業(yè)生產(chǎn)對水體水質(zhì)具有一定影響，影響主要來自于工業(yè)污水排放、農(nóng)田灌溉等，建議進一步加強截污納管，控制污染物入河排放量，進一步控制面源污染，提高水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，確保浦陽江流域生態(tài)系統(tǒng)全面恢復(fù)。

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StudyoncommunitystructureofzooplanktonandwaterqualityhealthconditioninPuyangRiverbasin

HUXiaoyan1,2,XUHangying2,XIEShuguang1,YUHaiyan2,ZHOUShengli2,DUBo2.

(1.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,PekingUniversity,StateKeyLaboratoryofEnvironmentalSimulationandPollutionControl,Beijing100871;2.ZhejiangEnvironmentalMonitoringCenter,HangzhouZhejiang310012)

A total of 47 species of zooplankton in 25 genuses were collected from 26 sampling site in the Puyang River basin,including 25 species of rotifers and 14 species of protozoa. There were also keratoconus and copepods. The predominant species of protozoan wasDifflugiaurceolata,followed byArcellavulgris. The dominant species of rotifers wereBrachionuscalyciflorusandBrachionusangularis. The dominant species of keratoconus wasLeptodorakindtii. The dominant species of copepods wasThermocyclopstaihokuensis. The evaluation results of water quality health condition used by physical and chemical indicators or zooplankton community structure were basically the same. Both of them showed that overall water quality of the mainstream of Puyang River was better than tributaries. The downstream of mainstream and tributaries water quality existed the tendency of eutrophication. However,the results of the two evaluation methods were slightly different,which indicated that the evaluation methods of physical and chemical indicators and biological indicators were biased. When the overall evaluation of water quality health condition is carried out, it is better to combine the two methods to get the comprehensive results.

zooplankton; community structure; water quality health condition

2017-03-08)

胡笑妍，女，1981年生，碩士研究生，高級工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測。#

。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.05.017