迎龍湖水庫(kù)水質(zhì)調(diào)查

王睿，潘姝含，周興華，陳建，向梟*，丁建華

（1.西南大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，淡水魚(yú)類(lèi)資源與生殖發(fā)育教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，水產(chǎn)科學(xué)重慶市市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 402460；2.山東大學(xué)澳國(guó)立聯(lián)合理學(xué)院，山東 威海 264200；3.重慶兩江生態(tài)漁業(yè)發(fā)展有限公司，重慶 401147）

迎龍湖水庫(kù)位于重慶市南岸區(qū)，總庫(kù)容達(dá)到1 798 萬(wàn)m3，屬于中型水庫(kù)，可控制集雨面積95.30 km2。其功能以農(nóng)業(yè)灌溉、城市供水為主，同時(shí)可以兼顧人和蓄的飲水及改善生態(tài)環(huán)境。迎龍湖水庫(kù)全長(zhǎng)4.0 km，可以分為上游、中游和下游3 個(gè)河段，各河段周?chē)坝^不同，水質(zhì)狀況有所差別。近年來(lái)，南岸區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，大量從事輕工業(yè)生產(chǎn)的工廠拔地而起，加之雨季下雨頻繁，大量的生活、農(nóng)業(yè)污水，未經(jīng)處理，直接或間接流入迎龍湖水庫(kù)，嚴(yán)重污染水體。

文獻(xiàn)[1]報(bào)道了迎龍湖水庫(kù)水質(zhì)的理化特征及營(yíng)養(yǎng)化狀況，但缺乏對(duì)浮游生物群落結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)研究與綜合評(píng)價(jià)。理化特征的測(cè)定，僅能代表水體某個(gè)階段的水質(zhì)狀況，而浮游生物對(duì)于水體理化性質(zhì)的變化，尤為敏感[2]。對(duì)浮游生物群落結(jié)構(gòu)特征的計(jì)算分析，不僅能夠得出某一時(shí)間的水體狀況，還能解讀水體的變化趨勢(shì)[3]。同時(shí)浮游生物群落結(jié)構(gòu)與水體理化因子相互影響，相互制約[4-5]。現(xiàn)采用冗余分析（RDA）法，初步探討迎龍湖水庫(kù)的水質(zhì)狀況和浮游生物的群落結(jié)構(gòu)特征，擬為治理迎龍湖水庫(kù)污染和改善水質(zhì)提供參考依據(jù)。

1 調(diào)查方法

1.1 時(shí)間和地點(diǎn)

采樣時(shí)間為2020 年3（春）、6（夏）、10（秋）和12 月（冬）。迎龍湖水庫(kù)河段總長(zhǎng)2 km，水庫(kù)水流速度緩慢，上中下游3 個(gè)河段所屬景觀差異較大，分別為濕地、城市、農(nóng)耕區(qū)域。在上游、中游、下游每個(gè)河段各設(shè)置2 個(gè)采樣點(diǎn)，分別為S1—S6，見(jiàn)圖1。

圖1 迎龍湖采樣點(diǎn)

1.2 調(diào)查項(xiàng)目

高錳酸鹽指數(shù)（IMn）、溫度（T）、透明度（SD）、pH值、葉綠素a（Chla）、總氮（TN）、總磷（TP）、浮游生物和溶解氧（DO）。

1.3 測(cè)定方法

于每個(gè)采樣點(diǎn)水體表層（0.5 m 處）采集3 個(gè)樣品，采集后4 h 內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室分析。SD 采用塞氏盤(pán)法；IMn按照《水質(zhì) 高錳酸鹽指數(shù)的測(cè)定》（GB/T 11892—1989）測(cè)定；pH 值按照《水質(zhì) pH值的測(cè)定玻璃電極法》（GB/T 6920—1986）測(cè)定；Chla 按照《水質(zhì) 葉綠素a 的測(cè)定分光光度法》（HJ 897—2017）測(cè)定；TN 按照《水質(zhì) 總氮的測(cè)定堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法》（GB/T 11894—1989）測(cè)定；TP 按照《水質(zhì) 總磷的測(cè)定鉬酸銨分光光度法》（GB/T 11893—1989） 測(cè)定；DO 按照《水質(zhì) 溶解氧的測(cè)定電化學(xué)探頭法》（GB/T 11913—1989）測(cè)定等。浮游生物的采樣參照文獻(xiàn)[6-9]，后續(xù)樣品帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分類(lèi)鑒定、計(jì)數(shù)及生物量換算。

1.4 數(shù)據(jù)分析

浮游植物和浮游動(dòng)物的豐度與環(huán)境因子的DCA 分析結(jié)果均＜3.0，故而選取冗余分析（RDA）法[10]，直觀地反映物種和環(huán)境因子間的關(guān)系[11-12]。在進(jìn)行多元分析之前，對(duì)物種豐度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。根據(jù)優(yōu)勢(shì)度，計(jì)算選取優(yōu)勢(shì)種，篩選出藍(lán)藻門(mén)（Cya）、綠藻門(mén)（Chl）、硅藻門(mén)（Bac）、隱藻門(mén)（Cry）、原生動(dòng)物（Pro）、輪蟲(chóng)（Rot）和橈足類(lèi)（Cop）7 種。同時(shí)將環(huán)境因子以及浮游生物豐度數(shù)據(jù)（pH 值除外），進(jìn)行l(wèi)g（X+1）轉(zhuǎn)化，使其無(wú)量綱化且提高分布的正態(tài)性[13-15]。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化由Excel 2020 完成，RDA 分析由CANOCO 5.0 完成。

1.5 評(píng)價(jià)方法

水質(zhì)指標(biāo)采用《湖泊富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》的綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法[TLI（Σ）]進(jìn)行評(píng)價(jià)[16]。TLI（Σ）分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：TLI（Σ）＜30 為貧營(yíng)養(yǎng)，30≤TLI（Σ）≤50 為中營(yíng)養(yǎng)，50＜TLI（Σ）≤60 為輕度富營(yíng)養(yǎng)，60＜TLI（Σ）≤70 為中度富營(yíng)養(yǎng)，TLI（Σ）＞70為重度富營(yíng)養(yǎng)。

采用均勻度指數(shù)（J）和Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)（H’），對(duì)浮游生物多樣性進(jìn)行分析。計(jì)算式如下：

優(yōu)勢(shì)種（Y）計(jì)算公式為：

式中：S——浮游生物種數(shù)；

Pi——第i種浮游生物占整個(gè)浮游生物個(gè)體數(shù)的比例，即Pi=Ni/N；

n——第i種浮游生物的密度，ind./L；

N——浮游生物的總密度，ind./L；

Fi——第i種浮游生物出現(xiàn)頻率；一般情況下Fi=n/N。

H’可以反映水體的水質(zhì)狀況，當(dāng)物種H’＞3 時(shí)，水體清潔；為2～3 時(shí)，為輕度污染；1～2 時(shí)，為中度污染；0～1 時(shí)，為重度污染。浮游生物J反映各物種數(shù)目分配的均勻程度，J為0～0.3 時(shí)，重污染，0.3～0.5為中污染，0.5～0.8 為輕污染或無(wú)污染。當(dāng)Y＞0.02時(shí)，為優(yōu)勢(shì)種。

迎龍湖水庫(kù)TLI（Σ），H’和J用多元軟件PRIMER 5.0 進(jìn)行計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 迎龍湖水庫(kù)水質(zhì)指標(biāo)

迎龍湖水庫(kù)主要水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 迎龍湖水庫(kù)四季的主要水質(zhì)指標(biāo)監(jiān)測(cè)結(jié)果

由表1 可見(jiàn)，迎龍湖水庫(kù)水體的各項(xiàng)指標(biāo)隨河段變化不大，隨季節(jié)改變，發(fā)生明顯變化。四季溫差大，為12.3～32.4 ℃；pH 值為7.11～8.36，整體呈弱堿性；ρ（DO）為7.06～10.3 mg/L；ρ（IMn）為2.2～7.9 mg/L；ρ（Chla）為2～19 μg/L；以上各項(xiàng)指標(biāo)都在夏季出現(xiàn)最高值。水體氮磷含量始終較高，ρ（TP）為0.070～0.016 mg/L；ρ（TN）為0.86～2.42 mg/L，水體呈富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)。SD 隨河段出現(xiàn)明顯變化，為0.28～1.61 m，各季節(jié)下游河段透明度最高，春夏2 季中游河段透明度最低，秋冬2 季上游河段透明度最低。TLI（Σ）計(jì)算結(jié)果表明，水質(zhì)在春季評(píng)分為54.5，在夏季評(píng)分為59.3，這2 個(gè)季節(jié)水體屬于富營(yíng)養(yǎng)；在秋季評(píng)分為45.0，在冬季評(píng)分為44.6，這2 個(gè)季節(jié)水體屬于中營(yíng)養(yǎng)。

2.2 迎龍湖水庫(kù)浮游生物群落結(jié)構(gòu)

2.2.1 浮游植物

迎龍湖水庫(kù)浮游植物共檢測(cè)到7 門(mén)35 科125個(gè)種屬；其中綠藻門(mén)15 科46 個(gè)種屬，硅藻門(mén)11 科41 個(gè)種屬，藍(lán)藻門(mén)3 科20 個(gè)種屬，裸藻門(mén)1 科7 個(gè)種屬，甲藻門(mén)2 科4 個(gè)種屬，金藻門(mén)2 科2 個(gè)種屬，隱藻門(mén)1 科5 個(gè)種屬。迎龍水庫(kù)優(yōu)勢(shì)藻類(lèi)主要是藍(lán)藻門(mén)的銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）、水華微囊藻（Microcystis flosaquae）、不定微囊藻（Microcystis incerta）、近親魚(yú)腥藻（Anabaena affinis）；綠藻門(mén)的球狀衣藻（Chlamydomonas globosa）；空球藻（Eudorina elegans）；隱藻門(mén)的卵形隱藻（Cryptomonas ovata）、嚙蝕隱藻（Cryptomonas erosa）。

浮游植物密度的時(shí)空分布見(jiàn)圖2（圖中總密度為該季節(jié)所有河段浮游植物的密度之和）。由圖2可見(jiàn)，浮游植物中藍(lán)藻門(mén)的平均密度為243.252 2×104cells/L，占浮游植物總平均密度的36.81%；綠藻門(mén)的平均密度為160.285 7×104cells/L，占浮游植物總平均密度的24.25%；硅藻門(mén)的平均密度為119.447 0×104cells/L，占浮游植物總平均密度的18.07%；裸藻們的平均密度為4.107 4×104cells/L，占浮游植物總平均密度的0.62%；甲藻門(mén)的平均密度為8.630 8×104cells/L，占浮游植物總平均密度的1.31%；金藻門(mén)的平均密度為1.417 5×104cells/L，占浮游植物總平均密度的0.21%；隱藻門(mén)的平均密度為123.752 4×104cells/L，占浮游植物總平均密度的18.73%。浮游植物的生物量以及密度都有著明顯的季節(jié)性變化，四季浮游植物的總密度為（71.229 5～1 570.340 4）×104cells/L，平均密度為660.893 1×104cells/L，在夏季密度最高，冬季密度最低；四季浮游植物的總生物量為0.480 6～7.882 2 mg/L，平均生物量為3.611 4 mg/L，其中在春季生物量最高，而在冬季生物量最低。浮游植物生物量的時(shí)空分布見(jiàn)圖3（圖中總密度為該季節(jié)所有河段浮游植物的密度之和）。

圖2 浮游植物密度的時(shí)空分布

圖3 浮游植物生物量的時(shí)空分布

2.2.2 浮游動(dòng)物

迎龍水庫(kù)春夏秋冬共監(jiān)測(cè)到浮游動(dòng)物4 門(mén)33科84 個(gè)種屬，原生動(dòng)物18 科30 個(gè)種屬、輪蟲(chóng)8 科34 個(gè)種屬、枝角類(lèi)5 科12 個(gè)種屬、橈足類(lèi)2 科8 個(gè)種屬。迎龍水庫(kù)浮游動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)種類(lèi)主要有原生動(dòng)物的王氏擬鈴殼蟲(chóng)（Tintinnopsis wangi）、球形砂殼蟲(chóng)（Difflugia globulosa）、大彈跳蟲(chóng)（Halteria grandinella）、綠急游蟲(chóng)（Strombidium viride）、旋回俠盜蟲(chóng)（Strobilidium gyrans）、毛板殼蟲(chóng)（Colep shirtus）、滾動(dòng)焰毛蟲(chóng)（Askenasia volvox）；輪蟲(chóng)的角突臂尾輪蟲(chóng)（Brachiouns angularis）、螺形龜甲輪蟲(chóng)（Keratella cochlearis）、曲腿龜甲輪蟲(chóng)（Keratella valga）、前節(jié)晶囊輪蟲(chóng)（Asplabchna priodonata）、長(zhǎng)三肢輪蟲(chóng)（Filinia longiseta）、奇異巨腕輪蟲(chóng)（Hexarthra mira）、針簇多肢輪蟲(chóng)（Polyarthra trigla）、廣布多肢輪蟲(chóng)（Polyarthra vulgaris）；橈足類(lèi)的大型中鏢水蚤（Sinodiaptomus sarsi）、近鄰劍水蚤（Cyclops vicinus）、無(wú)節(jié)幼體（Nauplii）。

浮游動(dòng)物密度的時(shí)空分布見(jiàn)圖4（圖中總密度為該季節(jié)所有河段浮游動(dòng)物的密度之和），浮游動(dòng)物生物量的時(shí)空分布見(jiàn)圖5（圖中總密度為該季節(jié)所有河段浮游動(dòng)物的生物量之和）。由圖4 和圖5 可見(jiàn)，浮游動(dòng)物中原生動(dòng)物的平均密度為10 980.9 ind./L，占浮游動(dòng)物總平均密度的78.21%；輪蟲(chóng)的平均密度為2 981.95 ind./L，占浮游動(dòng)物總平均密度的21.24%；枝角類(lèi)的平均密度為26.91 ind./L，占浮游動(dòng)物總平均密度的0.19%；橈足類(lèi)的平均密度為50.04 ind./L，占浮游動(dòng)物總平均密度的0.39%。浮游動(dòng)物的生物量以及密度都有著明顯的季節(jié)性變化，四季浮游動(dòng)物的總密度為2 707.2～27 779.3 ind./L，平均密度為14 039.79 ind./L，在夏季密度最高，冬季密度最低；四季浮游動(dòng)物的總生物量為0.672 6～9.610 1 mg/L，平均密度為4.120 7 mg/L，其中在夏季生物量最高，而在冬季生物量最低。

圖4 浮游動(dòng)物密度的時(shí)空分布

圖5 浮游動(dòng)物生物量時(shí)空分布

2.2.3 浮游生物多樣性和均勻度

選用H’來(lái)反映水體的水質(zhì)狀況，J來(lái)反映各物種數(shù)目分配的均勻程度[17-19]。浮游植物的J和H’隨時(shí)空變化見(jiàn)圖6，浮游動(dòng)物的J和H’隨時(shí)空變化見(jiàn)圖7。由圖6、圖7 可見(jiàn)，浮游植物的H’為3.435 9～5.042 3，平均值為4.099 1；J為0.217 4～0.304 4，平均值為0.264 8。均為秋季上游取樣點(diǎn)最高，其H’為5.042 3，J為0.304 4；春季下游取樣點(diǎn)最低，其H’為3.435 9，J為0.217 4。浮游動(dòng)物的物種H’為2.387 1～4.552 1，平均值為3.167 2；均勻度指數(shù)J為0.282 6～0.463 1，平均值為0.3342。均為夏季上游取樣點(diǎn)最高，其H’為4.552 1，J為0.463 1；秋季上游取樣點(diǎn)最低，其H’為2.387 1，J為0.282 6。

圖6 浮游植物的J 和H’隨時(shí)空變化

圖7 浮游動(dòng)物的J 和H’隨時(shí)空變化

浮游動(dòng)物和浮游植物的H’較高，其J偏低，說(shuō)明該水庫(kù)中生物種類(lèi)繁多物種群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，但分布集中，容易出現(xiàn)水華營(yíng)養(yǎng)化的情況。

2.2.4 主要浮游生物與環(huán)境因子的冗余分析（RDA）

浮游生物的RDA 結(jié)果見(jiàn)表2。浮游生物與環(huán)境因子的RDA 排序圖見(jiàn)圖8。

表2 浮游生物的RDA 結(jié)果

圖8 浮游生物與環(huán)境因子的RDA 排序圖

由表2 及圖8 可見(jiàn)，軸1 和軸2 的特征值分別為0.651 4 和0.185 0，分別解釋了物種變異的68.90%和19.57%。RDA 排序圖中，SD（P＜0.005）與軸1 呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.901 5，解釋了物種變異的55.0%；而Chla（P＜0.005）與軸1 呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.864 1，解釋了物種變異的10.0%；TP（P＞0.01）與軸2 呈正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.476 6，僅解釋了物種變異的1.6%；pH 值（P＜0.01）與軸2 呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.803 0，解釋了物種變異的15.5%。

由圖8 可見(jiàn)，浮游植物都集中分布在坐標(biāo)系的軸1 負(fù)半軸附近，說(shuō)明藍(lán)藻門(mén)（Cya）、綠藻門(mén)（Chl）、硅藻門(mén)（Bac）以及隱藻門(mén)（Cry）四種藻類(lèi)的隨時(shí)空變化情況相似，與IMn（P＜0.05）和Chla（P＜0.05）呈顯著正相關(guān)，與SD（P＜0.005）呈極顯著負(fù)相關(guān)。浮游動(dòng)物各物種較為分散，說(shuō)明浮游動(dòng)物的分布并非受單獨(dú)幾種環(huán)境因素的影響而是受多種環(huán)境因素制約，其中SD（P＜0.005）為極顯著負(fù)相關(guān)；而pH 值（P＜0.05）、IMn（P＜0.05）和Chla（P＜0.05）為顯著正相關(guān)。

3 討論

文獻(xiàn)[20-23]研究表明，生活污水會(huì)引起臨近水體的富營(yíng)養(yǎng)化。本調(diào)查中，在春夏2 季，重慶降水量驟增，導(dǎo)致大量城市污水排入迎龍湖水庫(kù)；臨近農(nóng)耕區(qū)域的水域，大量雨水的沖刷會(huì)造成農(nóng)田的水土流失，裹挾農(nóng)田土壤里肥料養(yǎng)分，直接流入水庫(kù)，導(dǎo)致春夏2 季水體營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重。除了營(yíng)養(yǎng)素的增加，魚(yú)類(lèi)和水生微生物的數(shù)量增加，也是引起水體營(yíng)養(yǎng)化的重要原因[24-25]。春夏2 季氣溫升高，大多數(shù)水體生物都會(huì)處于最適生長(zhǎng)發(fā)育期，水生浮游生物數(shù)量的增加，會(huì)破壞水體的微生態(tài)平衡，進(jìn)而引起迎龍湖水質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)化。在秋季，重慶各流域都會(huì)出現(xiàn)漲水和泄洪，水庫(kù)會(huì)定期定量排水，水庫(kù)中的水會(huì)得到一定程度的凈化；冬季氣溫下降，水面未結(jié)冰，此時(shí)水體生物的生命繁殖活動(dòng)會(huì)減弱，氮磷排放減少，可以在一定程度上改善水體的富營(yíng)養(yǎng)化。本調(diào)查結(jié)果與我國(guó)南方城市一些水庫(kù)的調(diào)查結(jié)果相似[26-28]。整體來(lái)說(shuō)，迎龍湖水庫(kù)水體為中-富營(yíng)養(yǎng)型，全年都有一定的富營(yíng)養(yǎng)化狀況出現(xiàn)。

浮游植物群落結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明，春夏2 季較高水平的氮磷營(yíng)養(yǎng)素以及適宜的溫度，導(dǎo)致浮游植物生物量和密度都達(dá)到較高水平。有研究表明[29]，藍(lán)藻在高溫條件下，以快速生長(zhǎng)的r 對(duì)策而獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，所以迎龍湖水庫(kù)中在春夏2 季，藍(lán)藻在浮游植物群落中占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。而到了秋季，迎龍湖水庫(kù)由于漲水和泄洪，引起水位的快速變化，而水體交換、泥沙懸浮等引起水體渾濁，SD 降低，進(jìn)而影響到浮游植物的光合作用，結(jié)果造成浮游植物的種類(lèi)減少、數(shù)量降低。到了冬季，水溫下降，浮游植物的繁殖行為會(huì)減少，但是水體的TP 下降、透明度增加，水質(zhì)得到改善，水體中浮游植物的密度和生物量降低，但水庫(kù)中浮游植物的種類(lèi)增多。這與對(duì)長(zhǎng)江部分水庫(kù)的研究結(jié)果相同[30-32]。對(duì)浮游動(dòng)物來(lái)說(shuō)，適宜的理化環(huán)境和水體中充足的浮游植物以供捕食，作為捕食者，其群體數(shù)量與種類(lèi)的變化趨勢(shì)與浮游植物相似。群落結(jié)構(gòu)中，原生動(dòng)物和輪蟲(chóng)始終在密度和生物量處于較高水平，與對(duì)長(zhǎng)江部分水庫(kù)研究結(jié)果相似[30-31，33]。

在RDA 排序圖中的浮游生物，集中在坐標(biāo)圖中負(fù)半軸，說(shuō)明所有的浮游植物和所有的浮游動(dòng)物在環(huán)境中的相關(guān)性極強(qiáng)，符合浮游動(dòng)物以浮游植物為食的結(jié)論。藍(lán)藻門(mén)（Cya）、綠藻門(mén)（Chl）、硅藻門(mén)（Bac）和隱藻門(mén)（Cry）4 種藻類(lèi)，隨時(shí)空變化情況較為集中，不存在明顯的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，可能與水體中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富有關(guān)。而浮游動(dòng)物的分布較為分散，說(shuō)明水體中浮游動(dòng)物的生命活動(dòng)，并非受到單一環(huán)境因子的影響，而受到多個(gè)環(huán)境因子的制約；表明這些浮游生物處于不同生態(tài)位，種間競(jìng)爭(zhēng)并不激烈，群落構(gòu)成穩(wěn)定，也與前文中對(duì)物種多樣性的分析結(jié)論相同。

4 結(jié)論

對(duì)重慶迎龍湖水庫(kù)水質(zhì)進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果表明，共檢測(cè)到浮游植物7 門(mén)35 科125 屬種，浮游動(dòng)物4 門(mén)33 科84 屬種；浮游植物平均密度為660.893 1×104cells/L，平均生物量為3.611 4 mg/L；浮游動(dòng)物平均密度為14 039.79 ind./L，平均生物量為4.120 7 mg/L。迎龍湖水庫(kù)水體為中-富營(yíng)養(yǎng)，冗余分析結(jié)果表明，透明度、葉綠素a 以及pH 值是影響浮游生物群落結(jié)構(gòu)的主要因子。