黃龍帶水庫浮游生物資源調(diào)查及水質(zhì)評價(jià)

唐美琳 陳 穎 冼鴻儀 連圳煒 姜 燃 黃浩宇 鄭鐘黛西彭曉武 胡大林*

（1南方醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生學(xué)系，廣東廣州 510515；2生態(tài)環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所環(huán)境與健康中心，廣東廣州 510530）

水環(huán)境與人類生存息息相關(guān)，水生生態(tài)研究一直都是國內(nèi)外研究的重點(diǎn)，尤其是作為飲用或備用水源地，其水質(zhì)情況直接或間接影響人們的健康[1-2]。黃龍帶水庫位于廣州市從化區(qū)東北部，集水面積為92.3 km2，總庫容9 400萬m3。黃龍帶水庫是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電綜合利用的中小型水庫。在廣東省及廣州市水功能區(qū)劃中，黃龍帶水庫被劃分為廣州市飲用水源保護(hù)區(qū)，以《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）的Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)值作為水質(zhì)目標(biāo)[3]。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，近年來黃龍帶水庫發(fā)生過藻類水華，故了解該水庫浮游生物現(xiàn)狀十分重要[4]。

浮游生物是一個非常多樣化的生物群落，是水域中其他生物生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，其分布廣泛、繁殖力強(qiáng)，種類和數(shù)量隨時(shí)間和空間而變。浮游生物的科學(xué)價(jià)值較高：有些浮游生物可以富集放射性同位素，可作為水域被放射性同位素污染的指標(biāo)；某些可作為海流指示種，對探索海流流向有一定幫助；有些浮游生物也可作為污染的指示種[5-7]。浮游生物的物種組成及種群結(jié)構(gòu)可敏感地反映水域水環(huán)境情況，因而開展水庫浮游生物調(diào)查具有重要意義。

本文調(diào)查并分析了2021年2—5月黃龍帶水庫浮游生物的種類、豐度、多樣性指數(shù)等，并通過這些指數(shù)對其水質(zhì)進(jìn)行了初步評價(jià)。該研究結(jié)果可為黃龍帶水庫水質(zhì)評價(jià)和生態(tài)監(jiān)測提供理論支持，為水庫水環(huán)境保護(hù)提供技術(shù)支撐和參考依據(jù)。

1 調(diào)查研究方法

1.1 采樣時(shí)間與采樣點(diǎn)

通過實(shí)地考察黃龍帶水庫，根據(jù)其周圍環(huán)境和水環(huán)境特征共設(shè)置了 6 個采樣點(diǎn)（S1、S2、S3、S4、S5、S6）。于2021年2—5月對黃龍帶水庫浮游生物進(jìn)行采集，具體采樣點(diǎn)分布見表1和圖1。

表1 黃龍帶水庫采樣點(diǎn)地理位置

1.2 浮游植物采集與處理

1.2.1 浮游植物采集。浮游植物采集分為定性和定量采集。定性采集：用25#浮游生物網(wǎng)在深約0.15m處按“∞”字形拖拽 3～5min，速度為 20～30 cm/s，將采集的樣品保存于標(biāo)本瓶中并做好標(biāo)記，立即加入甲醛3mL。定量采集：用1 L采水器采集混合水樣，取1 L混合水樣于標(biāo)本瓶中并加入15mL魯格氏液固定。

1.2.2 浮游植物處理。浮游植物處理也分為定性處理和定量處理。定性處理：用移液槍吸取少量樣品滴于載玻片上，蓋上蓋玻片后置于顯微鏡下觀察，拍照鑒別。定量處理：將采集回來的水樣搖勻后倒入1 L玻璃量筒中，靜止48 h；沉淀結(jié)束后采用虹吸法濃縮至30mL，將剩余液體緩慢轉(zhuǎn)入標(biāo)本瓶中；用移液槍吸取0.5mL濃縮樣品于0.5mL浮游生物計(jì)數(shù)框中，蓋上蓋玻片后置于顯微鏡下計(jì)數(shù)。

1.3 浮游動物采集與處理

1.3.1 浮游動物采集。定性采集：用13#浮游生物網(wǎng)在采水點(diǎn)深0.5～1.0m處按“∞”字形拖拽3～5min，速度為20～30 cm/s，將采集的樣品保存于標(biāo)本瓶中，并加入甲醛3mL。定量采集：用1 L采水器采集上、中、下層水樣并等量混合，將1 L混合水樣置于25#浮游生物網(wǎng)中過濾，濃縮至20mL，保存于標(biāo)本瓶中后加入甲醛1mL。

1.3.2 浮游動物處理。定性處理：用移液槍吸取少量樣品滴于載玻片上，蓋上蓋玻片后置于顯微鏡下觀察，拍照鑒別，盡量鑒別到種水平。定量處理：用移液槍吸取1mL樣品注入1mL浮游生物計(jì)數(shù)框中，蓋上蓋玻片后置于顯微鏡下計(jì)數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

1.4.1 浮游植物豐度計(jì)算。計(jì)算公式為：

式中：N為1 L水樣中浮游植物總數(shù)量（ind./L）；CS為計(jì)數(shù)框的面積（mm2）；FS為視野面積（mm2）；Fn為每張片計(jì)數(shù)過的視野數(shù)；V為水樣濃縮后的體積（mL）；v 為計(jì)數(shù)框的容積（mL）；Pn為顯微鏡下計(jì)數(shù)的個數(shù)。

1.4.2 浮游動物豐度計(jì)算。計(jì)算公式如下：

式中：N為1 L水樣中浮游動物總數(shù)量（ind./L）；V 為采水體積（L）；v為樣品濃縮后的體積（mL）；C 為計(jì)數(shù)框容積（mL）；n為顯微鏡下計(jì)數(shù)的個體數(shù)（個）。

1.4.3 水庫水環(huán)境生物指數(shù)評價(jià)。

（1）Shannon-Wiener多樣性指數(shù)評價(jià)。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)的計(jì)算公式如下：

式中：Pi=ni/N，ni為第i種的數(shù)量，N為所有物種的總數(shù)量。

根據(jù)Shannon-Wiener多樣性指數(shù)H′值大小[8]，其水質(zhì)狀況被劃分為4類：H′≤1，為重污染富營養(yǎng)型；1＜H′≤2，為中污染中營養(yǎng)型；2＜H′≤3，為輕污染中營養(yǎng)型；H′＞3，為清潔貧營養(yǎng)型。

（2）Pielou均勻度指數(shù)。Pielou均勻度指數(shù)的計(jì)算公式如下：

式中：H′為Shannon-Wiener多樣性指數(shù)；S為浮游生物種類數(shù)。

根據(jù)Pielou均勻度指數(shù)J′值的大小[9]，其水質(zhì)狀況被劃分為 4 類：0≤J′＜0.3，為重度污染；0.3≤J′＜0.5，為中度污染；0.5≤J′＜0.8，為輕度污染；J′≥0.8，為無污染。

2 結(jié)果與分析

2.1 浮游植物種類構(gòu)成及豐度

2.1.1 浮游植物種類構(gòu)成。在本次調(diào)查中，黃龍帶水庫采集到浮游植物共計(jì)6門25屬30種（表2），其中：種類最多的是綠藻門，為12種，占總數(shù)的40.00%；藍(lán)藻門7種，占總數(shù)的23.33%；硅藻門7種，占總數(shù)的23.33%；甲藻門2種，占總數(shù)的6.68%；裸藻門1種，占總數(shù)的3.33%；金藻門1種，占總數(shù)的3.33%。浮游植物具體種類見表3。

表2 黃龍帶水庫浮游植物種類構(gòu)成

表3 黃龍帶水庫浮游植物種類

2.1.2 浮游植物計(jì)數(shù)。如表4所示，黃龍帶水庫浮游植物豐度為10.00×105ind./L，其中：藍(lán)藻門的豐度最大，為6.01×105ind./L，占總數(shù)的60.10%；最少的是裸藻門，為0.03×105ind./L，占總數(shù)的0.30%。

表4 黃龍帶水庫浮游植物計(jì)數(shù)結(jié)果

2.2 浮游動物種類構(gòu)成及豐度

2.2.1 浮游植物種類構(gòu)成。在本次調(diào)查中，黃龍帶水庫共采集到浮游動物13屬15種（表5），其中：輪蟲種類最多，為7種，占46.66%；橈足類4種，占26.67%；枝角類3種，占20.00%；原生動物1種，占6.67%。浮游動物具體種類見表6。

表5 黃龍帶水庫浮游動物種類構(gòu)成

表6 黃龍帶水庫浮游動物種類

2.2.2 浮游動物計(jì)數(shù)。如表7所示，黃龍帶水庫浮游動物計(jì)數(shù)結(jié)果為413 ind./L，其中：輪蟲最多，為247 ind./L，占59.80%；最少的是原生動物，為33 ind./L，占7.99%。

表7 黃龍帶水庫浮游動物計(jì)數(shù)結(jié)果

2.3 水環(huán)境生物指數(shù)及水質(zhì)評價(jià)

2.3.1 Shannon-Wiener多樣性指數(shù)。黃龍帶水庫浮游植物和浮游動物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）分別為3.13和3.68，均大于3。根據(jù)該指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，黃龍帶水庫水質(zhì)被評定為清潔貧營養(yǎng)型。

2.3.2 Pielou均勻度指數(shù)。黃龍帶水庫浮游植物Pielou均勻度指數(shù)（J′）為 0.67，浮游動物 Pielou均勻度指數(shù)（J′）為0.94。根據(jù)該指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，黃龍帶水庫水質(zhì)被評定為輕度污染/無污染。

3 結(jié)論與討論

3.1 浮游植物

浮游植物不僅是水域生態(tài)系統(tǒng)中最重要的初級生產(chǎn)者，還是水中溶解氧的主要供應(yīng)者，它啟動了水域生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng)，在水域生態(tài)系統(tǒng)的能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞中起著至關(guān)重要的作用[10-12]。浮游植物是測量水質(zhì)的指示生物，水環(huán)境與浮游植物的豐富程度和群落組成有著密不可分的關(guān)系。在本次調(diào)查中，黃龍帶水庫采集到浮游植物6門25屬30種，種類最多的是綠藻門。黃龍帶水庫浮游植物豐度為10.00×105ind./L，其中藍(lán)藻門的豐度最大，為6.01×105ind./L?？赡苁且?yàn)樗{(lán)藻的適應(yīng)能力較強(qiáng)且生命力頑強(qiáng)[6]，某些藍(lán)藻如微囊藻容易形成群體，一些絲狀藍(lán)藻的粒徑也相對較大，不易被捕食。有些門類浮游植物較容易受水環(huán)境影響，導(dǎo)致其生長緩慢，生存能力較低。

3.2 浮游動物

浮游動物是水生生態(tài)系統(tǒng)的重要生物組成部分。浮游動物在水生生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)多個營養(yǎng)級，是連接初級生產(chǎn)者和高級消費(fèi)者的重要節(jié)點(diǎn)，在水域生態(tài)理論研究、漁業(yè)資源開發(fā)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水域環(huán)境保護(hù)以及水生態(tài)系統(tǒng)健康評估等方面都發(fā)揮著重要作用[13]。黃龍帶水庫浮游動物共發(fā)現(xiàn)13屬15種，以輪蟲為主。黃龍帶水庫浮游動物豐度為413 ind./L，其中輪蟲最多，為247 ind./L。從總體上看，輪蟲是我國大多數(shù)河流浮游動物群落的優(yōu)勢種。這可能是因?yàn)檩喯x個體較小、繁殖周期短，能快速適應(yīng)水體中理化環(huán)境的改變。

3.3 生物多樣性

浮游生物群落的Shannon-Wiener生物多樣性指數(shù)在一定程度上能反映出流域內(nèi)的水環(huán)境條件狀況[14]。在生態(tài)學(xué)上的意義可以理解為當(dāng)種數(shù)一定的總體在各種間數(shù)量分布均勻時(shí)，其多樣性最高；在2個物種個體數(shù)量分布均勻的總體中，物種數(shù)目越多，則其多樣性越高；多樣性可以分離成幾個不同的組成部分，即多樣性具有可加性。Pielou均勻度指數(shù)反映了各個物種的個體數(shù)目分配的均勻程度，每個種類的個體數(shù)量越接近，說明各個種類個體的分布越均勻，群落的均勻度就越高，反之則越低[15]。浮游生物群落的Shannon-Wiener生物多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)在一定程度上能反映出流域的水環(huán)境條件狀況：當(dāng)水環(huán)境較好時(shí)，這2項(xiàng)指數(shù)較高；而當(dāng)水質(zhì)很差時(shí)，2項(xiàng)指數(shù)較低[16]。黃龍帶水庫Shannon-Wiener生物多樣性指數(shù)大于3，表明其生物多樣性較高，種類組成豐富，群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。黃龍帶水庫Pielou均勻度指數(shù)大于0.5，表明黃龍帶水庫浮游生物各個種類個體之間分布較均勻，群落均勻度較高。結(jié)合這2項(xiàng)指標(biāo)的水質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，黃龍帶水庫水質(zhì)被評定為清潔貧營養(yǎng)型?？傊?，本調(diào)查顯示黃龍帶水庫的浮游生物多樣性較高、種類組成豐富、群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且均勻度較高，水體水環(huán)境被評定為清潔貧營養(yǎng)型且水質(zhì)情況較理想。