峡江枢纽库区水生生物调查及水质评价

2015-10-13 21:36姚毅臣等
湖北农业科学 2015年18期
关键词:水质分析浮游植物

姚毅臣等

摘要:对峡江水利枢纽施工期间库区7个监测断面的水生生物及水质进行了研究。结果表明,库区水体中浮游动物共4大类27种,以轮虫类为优势种,占总数的40.74%;浮游植物8门50种,硅藻以占种数的60.00%和占种数22.00%的绿藻位居生物量的前两位;底栖动物在枯水期与丰水期时空分布变化明显,临近坝址段的水体底栖动物密度与生物量较大,同时由于水流在调查范围内变化较大,而水流过急以及卵石为主的底质,导致个别调查点未检测出底栖动物;对水质样本采样内梅罗指数计算分析,在将水污染指标按用途分三大类的条件下,监测点基本处于污染水平。其中ST5的内梅罗综合污染指数等于2.14,呈最高水质污染水平。

关键词:浮游动物;浮游植物;底栖动物;水质分析;内梅罗指数

中图分类号:X824 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2015)18-4451-04

DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.18.016

峡江水利枢纽工程位于赣江中游下端,坝址位于江西省吉安市峡江老县城巴邱镇上游约6.0 km的峡谷河段,是一座以防洪、发电、航运为主,兼有灌溉等综合利用功能的水利枢纽工程。工程产生的库区主要涉及吉安市区、吉水县、新干县和峡江县。水工建筑物的拦截,自然水系被人为的分割,使原来天然河道水生生物的原始栖息地的环境条件发生巨大的变化,种群数量锐减甚至濒临灭绝[1]。所以在此次调查中,水生生物主要包括浮游生物(浮游动物和浮游植物)、底栖动物。浮游动物是一类重要生物类群,它是水生生物食物链的重要环节,其种类组成、数量的时空变化及其对浮游植物的摄食都对生态系统结构、功能运转和环境产生影响[2]。而底栖动物的时空变化分布,对整个环境变化也有一定的生态评价作用[3,4]。因此,通过调查分析水生生物在各调查点的生存状况,结合水体BOD5、CODcr、NH3-N、TP等监测指标的化学分析,对峡江库区的水质保护有着重要意义。

1 材料与方法

1.1 采样时间与地点

在2012年3月和2013年12月间,监测水质现状,而库区涉及的赣江干流及其主要支流乌江、同江布设了7个水质监测点及调查点(ST1~ST7)具体监测点布置见表1和图1。

1.2 样品采集

采用25号浮游生物网(网孔0.064 mm)或PFU(聚氨酯泡沫塑料块)采集浮游生物定性样品(原生动物、轮虫和浮游植物);采用13号浮游生物网(网孔0.112 mm)采集枝角类和桡足类等浮游动物,在表层中拖滤1~3 min。采用玻璃采样器或横式采样器采集定量样品,采水量为1~2 L,若浮游生物量很低时,应酌情增加采水量。浮游生物样品采集后,除进行活体观测外,一般按水样体积加1%的鲁哥氏溶液固定,静置沉淀后,倾去上层清水,将样品装入样品瓶中。

用拖网采取底栖动物的定性样品。选用Van-Veen抓斗式采泥器(丹麦)进行定量采样,在每采样点采泥1~2次,将泥样编号后带回实验室,对其进行挑出、种类鉴定、计数和质量测定。

1.3 水质分析

pH、水温、溶解氧由YSI6600型多参数水质监测仪现场测定,BOD5、CODcr、氨氮、总磷则参照《水和废水监测分析方法》测定。

1.4 数据分析

图形信息采集用ARCGIS 10.0软件处理,生物数据及化学数据采用SPSS 11.5及Excel 2003等软件进行统计分析处理,Sigma Plot 12.5软件作图。

2 结果与分析

2.1 浮游生物

在枯水期与丰水期两次调查中共检得浮游动物共4大类27种。轮虫类11种,其中螺旋龟甲轮虫(Keratellacochlearis)[5,6]、矩形臂尾轮虫(B. Leydigi)、裂足轮虫(Brachionus diversicornis)、台氏合甲轮属(Diplois daviesiae)、长肢多肢轮虫(Polyarthra dolichoptera)、西氏晶囊轮虫(Asplanchna sieboldi Leydig)等占总种数的40.74%;枝角类8种,其中晶莹仙达溞(Sida erystallina)、短尾秀体溞(Diaphanosoma)[7]、僧帽溞 (D. cucullata Sars)、双态拟裸腹溞(Moinodaphnia macleayii)、长额象鼻溞(Boimina longirostris)等占总种数的29.63%;桡足类6种,其中汤匙华哲水蚤 (Sinocalanus dorr)[8]、球状许水蚤(Schmackerta forbesi)、广布中剑水蚤(Mesocyclops leuckarti)等占总种数的22.22%;原生动物种类2种,其中瓶砂壳虫(Difflugia urceolata Carter)、冠砂壳虫(Difflugia corona Wallich),占总种数的7.41%。在各个监测点时空分布的定量分析(图2),表明整个调查水域浮游动物种类组成中以轮虫类为主,而学者研究显示[9],巢湖水体使轮虫的组成有很大的变化,一些富营养化轮虫指示种将出现并成为优势种。整个库区内优势种包括轮虫类的晶囊轮虫(A. priodonta Gosse)、长肢多肢轮虫(Polyarthra dolichoptera)、螺旋龟甲轮虫(Keratellacochlearis),枝角类的象鼻蚤和桡足类的剑水蚤(Mesocyclops leuckarti)。

调查共检得浮游植物8门50种,其中硅藻门[10]30种,占总种数的60.00%;绿藻门11种,占总种数的22.00%;蓝藻门1种,占总种数的2.00%;金藻门4种,占总种数的8.00%;裸藻门1种,甲藻门1种,黄藻门1种,隐藻门1种,均占总种数的2.00%。该库区浮游生物种类以硅藻为主,其次是绿藻和金藻,在生物量上以硅藻占优势。这一特征可以反映出整个江段无机盐能满足藻类的需要,是鱼类易于消化利用的饵料,可以说明在库区内水域初级生产力较强。

2.2 底栖动物

枯水期调查共获得底栖动物26种,隶属于2门3纲5目11科。其中软体动物门2纲3目7科22种,占84.62%;节肢动物门1纲1目4科4种,所占比例为15.38%。在软体动物中,瓣鳃纲和腹足纲的种类数分别为13种和9种,是底栖动物的主要组成部分。底栖动物中蚌科种类数最多为11种,占总数的42.31%;其次是田螺科,为4种,占总种数的15.38%。调查中优势种为河蚬(Corbicula fluminea)、淡水壳菜(Limnoperna lacustris)等,除优势种外,圆顶珠蚌(Unio douglasiae)、方格短沟蜷(Semisulcospira cancelata)在调查区域分布也很广泛。丰水期调查共获得底栖动物16种,隶属于2门3纲5目7科。其中软体动物门2纲4目5科14种,占87.50%;节肢动物门1纲1目2科2种,占12.50%。在软体动物中,瓣鳃纲和腹足纲的种类数分布为8种和6种,是底栖动物的主要组成部分。底栖动物中蚌科种类数最多,为7种,占总种数的43.75%;其次是田螺科,为4种,占总种数的25.00%。优势种为河蚬、淡水壳菜等。而圆顶珠蚌、格氏短沟蜷同时所占比例较多。大量研究表明河蚬对高浓度有机物污染、重金属敏感并且长期与沉积物接触,能够反映河床的污染状况,对水生态环境有指示作用[11-13]。

从底栖动物密度分析(图3A)来看,枯水期有3个监测点密度小于或等于10.7 ind./m2,ST4密度最高,达453.3 ind./m2,淡水壳菜丰富,表现为生物高度密集;丰水期有4个监测点密度小于或等于16.0 ind./m2,ST5密度最高,达到250.0 ind./m2。枯水期ST5生物量最高,达187 g/m2,主要因为采集到河蚬数量一般但个体较大;丰水期ST2生物量最大。在接近坝址段的ST5与ST4监测点,伴随底栖动物种类数的增加,在一定程度上表明峡江库区水体有富营养的趋势[14]。

2.3 水质评价

由地表水环境质量标准(GB3838-2002)作为各项标准值参照。由于枯水期与丰水期测定的各化学指标数值相近,故采用内梅罗(N.L.Nemerow)指数对枯水期与丰水期均值进行库区水质评价。内梅罗水污染指标按用途分3类[15]:人类接触使用水体,包括饮用、游泳等(PI1);人类间接接触使用水体,包括养鱼、农业用途等(PI2);人类不可接触使用水体,包括工业冷却用水、航运等(PI3)。其中第一类和第二类用途权重定为0.4,第三类定为0.2,分别对应W1、W2、W3。则可对综合指数PI进行判别:当PI<1.0时,水质处于清洁水平;当1.02.0时,水质处于污染水平。

由表4可知,有3个监测点为轻度污染,其他4个监测点为污染。但以地表水环境质量标准,只有ST3与ST5达到Ⅲ类标准,其他监测点为Ⅰ类或Ⅱ类。采用经过改进的内梅罗指数评价方法[16,17],以水生生物作为综合考虑水质的评估因素可以看出,较高营养水平的水体中水生生物迅速繁殖,结合BOD5、CODcr等水质监测指标,结合内梅罗指数分析,表明峡江库区水体富营养程度不高[18]。

3 小结

当水环境由河流相变为库区后,轮虫种类和数量将有更大的发展空间。这种改变使原先占优势的硅藻逐步被绿藻替代,营养物质的增多为浮游植物创造了有利的生长条件。因此每年春季,浮游生物的数量及生物量可能出现峰值。

库区水位的升高使其生长环境发生变化,从原来以沙石和卵石为底质,到淹没区中大量的田地,极利于喜栖于泥底的底栖动物生长,突显了峡江库区生态环境有利于生物多样性发展。

峡江库区水质BOD5、CODcr、NH3-N、TP等监测指标平均浓度均能满足Ⅱ~Ⅲ类水质标准要求,符合库区水环境功能区要求。然而通过计算得到的内梅罗指数来看,库区水体是存在部分污染。结合水生生物调查情况,峡江库区确实有水体富营养化的趋势。

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