浦陽江流域浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及其評(píng)價(jià)水質(zhì)健康狀況的研究

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(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京 100871； 2.浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，浙江 杭州 310012)

浦陽江流域浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及其評(píng)價(jià)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(diǎn)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京 100871； 2.浙江省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，浙江 杭州 310012)

對(duì)浦陽江流域26個(gè)點(diǎn)位浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，共采集到浮游動(dòng)物25屬47種，其中輪蟲25種，原生動(dòng)物14種；另外，還有枝角類和橈足類。原生動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種為湖沼砂殼蟲(Difflugiaurceolata)，其次為普通表殼蟲(Arcellavulgris)；輪蟲優(yōu)勢(shì)種為萼花臂尾輪蟲(Brachionuscalyciflorus)和角突臂尾輪蟲(Brachionusangularis)；枝角類優(yōu)勢(shì)種為透明薄皮溞(Leptodorakindtii)；橈足類優(yōu)勢(shì)種為臺(tái)灣溫劍水蚤(Thermocyclopstaihokuensis)。水質(zhì)理化指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果與浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)水質(zhì)健康評(píng)價(jià)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(diǎn)位水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)時(shí)，兩種評(píng)價(jià)結(jié)果略有差別，表明水質(zhì)理化指標(biāo)評(píng)價(jià)和生物指標(biāo)評(píng)價(jià)均有偏向性，在進(jìn)行河流水質(zhì)健康整體評(píng)價(jià)時(shí)，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(dòng)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(jí)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。《2012年浙江省環(huán)境狀況公報(bào)》指出“錢塘江流域金華段污染最嚴(yán)重，劣Ⅴ類水域占河段總長(zhǎng)度的65.3%”。2013年，浦江縣結(jié)合浙江省“五水共治”及“河長(zhǎng)制”工作，相繼實(shí)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(shì)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(píng)價(jià)水質(zhì)狀況在國內(nèi)外已經(jīng)被廣泛應(yīng)用[1-3]。浮游動(dòng)物因其個(gè)體較小，對(duì)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(dòng)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(duì)浦陽江干流、支流的水質(zhì)理化指標(biāo)和浮游動(dòng)物種類、優(yōu)勢(shì)種、密度以及生物多樣性進(jìn)行調(diào)查研究，分析浦陽江流域“五水共治”治理成效，為進(jìn)一步研究保護(hù)浦陽江流域水生態(tài)環(huán)境提供依據(jù)和積累資料，填補(bǔ)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(diǎn)位Fig.1 Locations of sampling sites in Puyang River basin

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)位

經(jīng)實(shí)地勘察，在浦陽江流域干流和支流設(shè)置采樣點(diǎn)位26個(gè)，各點(diǎn)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(gè)點(diǎn)位，上游至下游為臺(tái)頭灣、前塢口、翠湖大橋、和平橋、平安橋、長(zhǎng)春橋、黃宅、新宅橋、嚴(yán)店、污水處理二廠、上仙屋；在浦陽江支流上設(shè)置15個(gè)點(diǎn)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(diǎn)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(jì)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(jìn)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(xiàng)指標(biāo)(除總氮、糞大腸菌群外)，采樣時(shí)間為2016年每月月初；浮游動(dòng)物樣本采集依據(jù)文獻(xiàn)[7]，分類鑒定依據(jù)《微型生物監(jiān)測(cè)新技術(shù)》[8]、《中國淡水輪蟲志》[9]、《中國動(dòng)物志：節(jié)肢動(dòng)物門 甲殼綱 淡水枝角類》[10]及《中國動(dòng)物志：節(jié)肢動(dòng)物門 甲殼綱 淡水橈足類》[11]，采樣時(shí)間為2016年5月。

1.3 水質(zhì)健康等級(jí)評(píng)價(jià)方法

Shannon多樣性指數(shù)(H’)用來評(píng)價(jià)水體中浮游動(dòng)物多樣性。Pielou均勻度指數(shù)(J)指水體中浮游動(dòng)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(dòng)物種類豐富度，與浮游動(dòng)物種類數(shù)相關(guān)，種類數(shù)越多水質(zhì)越好[12]。綜合運(yùn)用Shannon多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、Margalef’s豐富度指數(shù)評(píng)分(見表1)和浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種評(píng)分(見表2)4項(xiàng)指標(biāo)，各按同等權(quán)重(25%)進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，得到基于浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的水質(zhì)健康指數(shù)(Z)，并劃分健康等級(jí)，其中：Z>3.5為優(yōu)；3.0

表1 生物多樣性指數(shù)評(píng)分

表2 浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種評(píng)分1)

注：1)浮游動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種指示污染等級(jí)依據(jù)文獻(xiàn)[2]、[8]、[13]。

圖2 各點(diǎn)位浮游動(dòng)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(gè)點(diǎn)位中，25個(gè)點(diǎn)位水質(zhì)達(dá)到GB 3838—2002 Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，占比96.2%,其中支流五六嶺溪點(diǎn)位水質(zhì)類別為Ⅳ類。從整體監(jiān)測(cè)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(gè)點(diǎn)位中，臺(tái)頭灣、前塢口、翠湖大橋、新宅橋4個(gè)點(diǎn)位水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，其余7個(gè)點(diǎn)位均達(dá)到Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)變化趨勢(shì)非常明顯，從上游到下游水質(zhì)總體呈變差趨勢(shì)。支流15個(gè)點(diǎn)位中，壽溪、泉溪、和平溪、厚大溪4個(gè)點(diǎn)位水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，五六嶺溪點(diǎn)位水質(zhì)類別為Ⅳ類，其余點(diǎn)位水質(zhì)均達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 浦陽江流域浮游動(dòng)物種類

本次研究共采集到浮游動(dòng)物25屬47種，其中輪蟲種類最多，共計(jì)25種，占種類組成的53.2%；其次是原生動(dòng)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(dòng)物種類關(guān)系到水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[14]，浮游動(dòng)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(zhǎng)春橋、上仙屋點(diǎn)位的浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性優(yōu)于其他點(diǎn)位。由圖2可知，除泉溪、長(zhǎng)春橋點(diǎn)位外，其余各點(diǎn)位原生動(dòng)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(dòng)物優(yōu)勢(shì)種分析

浦陽江流域原生動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種為湖沼砂殼蟲，其次為普通表殼蟲(Arcellavulgris)；輪蟲優(yōu)勢(shì)種為萼花臂尾輪蟲和角突臂尾輪蟲；枝角類優(yōu)勢(shì)種為透明薄皮溞(Leptodorakindtii)；橈足類優(yōu)勢(shì)種為臺(tái)灣溫劍水蚤(Thermocyclopstaihokuensis)，各點(diǎn)位密度最大的優(yōu)勢(shì)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(diǎn)位(長(zhǎng)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(diǎn)位密度最大的優(yōu)勢(shì)種

注：1)泉溪橈足類所占比例較大，但因多為幼體，優(yōu)勢(shì)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(dòng)物密度分析

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

2.5 浮游動(dòng)物物種多樣性

各點(diǎn)位浮游動(dòng)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(diǎn)位浮游動(dòng)物Shannon多樣性指數(shù)為0.7～3.8，最高值出現(xiàn)在西溪點(diǎn)位，浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)較為均衡。最低值在和平溪點(diǎn)位，浮游動(dòng)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(diǎn)位Shannon多樣性指數(shù)變化趨勢(shì)表現(xiàn)為壽溪至西溪點(diǎn)位呈上升趨勢(shì)，蜈蚣溪至和平溪點(diǎn)位急劇下降，其余點(diǎn)位呈波動(dòng)狀態(tài)。

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

各點(diǎn)位浮游動(dòng)物Margalef’s豐富度指數(shù)為0.5～2.1，變化趨勢(shì)與Shannon多樣性指數(shù)大體類似，呈明顯波動(dòng)變化。最高值也出現(xiàn)在西溪點(diǎn)位；泉溪點(diǎn)位最低，該點(diǎn)位由于浮游動(dòng)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(shí)，種類數(shù)將直接影響該指數(shù)的波動(dòng)[17]。

2.6 水質(zhì)健康狀況評(píng)價(jià)

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(dòng)物優(yōu)勢(shì)種等4項(xiàng)指標(biāo)所得綜合分值進(jìn)行水質(zhì)健康評(píng)價(jià)，干流點(diǎn)位與支流點(diǎn)位水質(zhì)健康評(píng)價(jià)結(jié)果分別見表4、表5。總體而言，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(jí)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(diǎn)位等級(jí)為較差，原因?yàn)辄S龍溪點(diǎn)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(gè)點(diǎn)位Shannon多樣性指數(shù)相對(duì)較低，從而影響了水質(zhì)健康程度；其余點(diǎn)位水質(zhì)健康狀況為一般或良。

圖3 各點(diǎn)位浮游動(dòng)物密度Fig.3 Density of zooplankton community at each sampling site

圖4 浮游動(dòng)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(diǎn)位水質(zhì)健康評(píng)價(jià)結(jié)果

表5 浦陽江流域支流點(diǎn)位水質(zhì)健康評(píng)價(jià)結(jié)果

城鎮(zhèn)上游的臺(tái)頭灣、壽溪點(diǎn)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(shì)，支流出現(xiàn)5個(gè)水質(zhì)健康狀況為較差的點(diǎn)位，表明人類生活和工業(yè)生產(chǎn)對(duì)流域水質(zhì)有一定影響。

3 討 論

水質(zhì)理化指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果與浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)水質(zhì)健康評(píng)價(jià)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(dòng)物群落結(jié)構(gòu)角度評(píng)價(jià)，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(diǎn)位，從浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)角度評(píng)價(jià)結(jié)果相差較大。表明，水質(zhì)理化指標(biāo)評(píng)價(jià)和生物指標(biāo)評(píng)價(jià)均有偏向性，兩者結(jié)合進(jìn)行水質(zhì)健康狀況整體評(píng)價(jià)，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(dòng)物25屬47種，其中輪蟲25種，占53.2%；原生動(dòng)物14種，占29.8%；此外還有枝角類和橈足類。原生動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種為湖沼砂殼蟲和普通表殼蟲；輪蟲優(yōu)勢(shì)種為萼花臂尾輪蟲和角突臂尾輪蟲；枝角類優(yōu)勢(shì)種為透明薄皮溞；橈足類優(yōu)勢(shì)種為臺(tái)灣溫劍水蚤。

(2) 浦陽江流域浮游動(dòng)物中原生動(dòng)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(shì)，說明人類生活和工業(yè)生產(chǎn)對(duì)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(jìn)一步加強(qiáng)截污納管，控制污染物入河排放量，進(jìn)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)。

[1] 胡鴻鈞，李堯英，魏印心，等．中國淡水藻類[M].北京：科學(xué)出版社，1980．

[2] 國家環(huán)保局《水生生物監(jiān)測(cè)手冊(cè)》編委會(huì)．水生生物監(jiān)測(cè)手冊(cè)[M].南京：東南大學(xué)出版社,1993.

[3] 鄧義祥，張愛軍.試論藻類在水體污染監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用[J].環(huán)境與開發(fā)，1999，14(1)：43-45．

[4] HJ 495—2009，水質(zhì) 采樣方案設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定[S]．

[5] HJ 494—2009，水質(zhì) 采樣技術(shù)指導(dǎo)[S]．

[6] GB 3838—2002，地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S]．

[7] 國家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì)．水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M].4版．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002．

[8] 沈韞芬，章宗涉，龔循矩，等．微型生物監(jiān)測(cè)新技術(shù)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1990．

[9] 王家楫．中國淡水輪蟲志[M].北京：科學(xué)出版社，1961．

[10] 中國科學(xué)院中國動(dòng)物志編輯委員會(huì)．中國動(dòng)物志：節(jié)肢動(dòng)物門 甲殼綱 淡水枝角類[M].北京：科學(xué)出版社，1979．

[11] 中國科學(xué)院中國動(dòng)物志編輯委員會(huì)．中國動(dòng)物志：節(jié)肢動(dòng)物門 甲殼綱 淡水橈足類[M].北京：科學(xué)出版社，1979．

[12] 黃尤優(yōu)，曾燏，劉守江，等．大渡河老鷹巖河段的水生生物群落結(jié)構(gòu)及水質(zhì)評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)，2016，37(1)：132-140．

[13] 杭州大學(xué)生物學(xué)系．杭州市污染水體的指示動(dòng)物圖集[Z]．杭州：杭州大學(xué)生物學(xué)系，1981．

[14] 國家環(huán)境保護(hù)局．環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范：第四冊(cè) 生物監(jiān)測(cè)(水環(huán)境)部分[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1986．

[15] 洪松，陳靜生．中國河流水生生物群落結(jié)構(gòu)特征探討[J].水生生物學(xué)報(bào)，2002，26(3)：295-305．

[16] CAFFREY J M,MONAHAN C,TIERNEY D.Factors influencing the distribution of aquatic plant communities in Irish canals[J].Hydrobiologia,2006,570:133-139.

[17] 何連帥，石磊，虞蔚巖，等．鎮(zhèn)江濱江帶濕地修復(fù)對(duì)浮游生物群落結(jié)構(gòu)的影響[J].環(huán)境污染與防治，2011，33(11)：1-5．

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(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)。#

。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.05.017