信江干流浮游动物分布特征及水质评价

2013-08-27潜小兰白承荣

江西农业大学学报 2013年6期

张洁，潜小兰，白承荣，计勇*

(1.南昌工程学院水利与生态工程学院，江西南昌 330099;2.江西省靖安县水务局，江西宜春 330600)

信江位于江西省的东北部(东经117°～119°、北纬 27°～29°)，与赣江、抚河、饶河和修河并成为江西五大河流。其干流流向为自东向西，流经玉山、广丰、上饶、铅山、横峰、弋阳、贵溪、鹰潭、余江、余干等县市，最终注入鄱阳湖。信江以上饶为界，其上为上游，长115km，地形主要为低山、丘陵;向下至鹰潭为中游，长144 km，发育有信江盆地;鹰潭以下为下游，长约69 km，属鄱阳湖平原。信江包含金沙溪、丰溪河、铅山河、陈坊河、罗塘河、白塔河等多条支流，流域面积接近1.6万 km2[1]。信江是重要的生活、生产用水来源，研究区以信江为依托，人口稠密，经济发达，信江的水质状况直接影响着该区乃至整个江西省人民的健康以及经济的发展。近年来，随着该区经济的发展，信江开发程度逐步加深，随之而来的是水体污染、水环境恶化以及水生系统遭到破坏等问题。因此，信江流域的水质分析评价工作显得十分紧迫而且意义重大。浮游动物作为水生生态系统食物链的初级消费者，其种类和数量等方面的变化直接反应出水体的质量状况[2]。基于不同类群的浮游动物对水环境变化感应的差异性，通过对信江流域浮游动物的群落结构、数量状况等方面的检测研究对评价信江的水质状况具有重要的应用价值[3]。目前，针对于信江浮游动物系统及其水质评价的研究较少，本文通过对信江各个监测点浮游动物系统的监测研究，系统分析了信江枯水与丰水两期浮游动物的特征状况，并结合它们与水质的关系对信江水质进行了评价，旨在为信江流域水质保护、治理提供依据。

图1 信江监测断面分布Fig.1 Monitoring sections on Xinjiang River

表1 信江浮游动物监测断面一览表Tab.1 Coordinates position of sampling spots at Xinjiang River

1 材料与方法

1.1 采样时间与地点

于2010年12月(枯水期)和2011年7月(丰水期)，沿信江干流从下游至上游共设置了8个监测断面，从西向东依次为下游(黄金埠镇、鹰潭)、中游(贵溪、弋阳、狮江)和上游(上饶、广丰、玉山)，监测断面如图1及表1所示。

1.2 样品采集

定性采用25号(孔径0.064 mm)浮游生物网按“∞”途径采集水下0.5 m的浮游动物，定量采用13号(孔径0.011 3 mm)浮游生物网过滤浓缩20 L水样，现场加5%福尔马林固定，待检测[4－5]。浮游生物的鉴定参照文献[6－11]。

1.3 水质分析方法

浮游动物在显微镜下100～400倍光镜下进行镜检，根据浓缩倍数计算细胞密度。反应水体水质的常规环境因子[12]中，水温、pH、溶解氧由YSI6600型多参数水质监测仪现场测定，透明度采用萨氏盘法进行测定，总氮、总磷、氨氮、硝态氮、高锰酸盐指数则参照《水和废水监测分析方法》[13]测定，叶绿素a采用bbe Fluoroprobe藻类分析仪测定，水中无机阴离子(硝酸根、磷酸根)采用离子色谱法测定(ICS－1000，美国)。

1.4 数据分析

图形信息采集用Mapinfo Professional 7.0软件处理，化学数据及生物数据采用SPSS11.5及Excel2003等软件进行统计分析处理，Origin7.5软件作图。

表2 信江干流浮游动物名录Tab.2 Plankton species and composition in Xinjiang River

2 结果分析

2.1 浮游动物种类分析

研究期间共检出后生浮游动物44种，其中轮虫8科15属29种，占65.92%;枝角类有3科4属5种、桡足类有4科5属5种、原生动物包含2科4属5种，这三类均占总种类的11.36%。其中轮虫中臂尾轮虫种类多样，象鼻溞(Bosmina spp.)为枝角类的优势种，桡足类以剑水蚤(Mesocyclops leuckarti)为主，普遍存在。信江干流浮游动物名录见表2。

信江干流浮游动物中臂尾轮属、腔轮属检出较多，枝角类检出种类少，总的检出种类以广温性种类为主。常见的种类剪形臂尾轮虫(Brachionus forficula)、十指平甲轮虫(P.militaris)、月形腔轮虫(Lecane.Luna)、矩形龟甲轮虫(Keratella.Quzdrata)、盖氏晶囊轮虫(Asplanchna girodi)、腹足腹尾轮虫(Gastropus hyptopus)、圆筒异尾轮虫(Trichocerca.Cylindrical)、团状聚花轮虫(Comochilus hippocrepis)、晶莹仙达溞(Sida crystallina)、双态拟裸腹溞(Moinodaphnia macleayii)、长额象鼻溞(Boimina longirostris)、广布中剑水蚤(Mesocyclops leuckarti)、冠砂壳虫(Difflugia corona)。枝角类出现在夏季，常见种为长额象鼻溞(Boimina longirostris)。浮游动物的生物受水温影响较大，臂尾轮属、腔轮属等种类集中分布于热带和亚热带地区，并占据了该地区轮虫种类组成的绝大部分。总体来说，以轮虫为主，枝角类和桡足类出现的种类较少，浮游动物个体趋向小型化。

此外，信江干流水体叶绿素含量较高(表3)，利用综合营养指数评估水体的营养状态，经计算信江各监测断面的评分值TLI在48.49～72.98之间，水体处于中富营养水平，浮游植物多以绿藻为优势，不利于枝角类等浮游动物的捕食，轮虫成为水体中的优势类群。信江干流检出的常见种类臂尾轮虫、甲轮虫、腔轮虫、矩形龟甲轮虫、晶囊轮虫、腹足腹尾轮虫、异尾轮虫、聚花轮虫、裸腹溞、剑水蚤等多被认为是富营养化水体的指示种类。

2.2 浮游动物分布特征

如图2所示，信江干流浮游动物密度变动范围为88～705 ind/L，平均275 ind/L，其中丰水期轮虫、枝角类、桡足类与原生动物密度分别为250，6，80，23 ind/L，分别占浮游动物密度的69.6%、1.8%、22.3%与6.3%;枯水期轮虫、枝角类、桡足类与原生动物密度分别为143，1，34，13 ind/L，分别占浮游动物密度的74.8%、0.5%、17.8%与 6.9%。浮游动物生物量为 0.18 ～1.41 mg/L，年均0.55 mg/L，其中轮虫、枝角类、桡足类分别占浮游动物生物量的28.6%、2.5%、56.6%。最大值出现在6号监测点上饶，轮虫、枝角类、桡足类与原生动物密度平均值分别为393，17，123，14 ind/L，最小值出现在5号监测点铅山，轮虫、枝角类、桡足类与原生动物密度平均值分别为82，1，36，11 ind/L，信江浮游动物数量结构主要由轮虫和桡足类组成，生物量结构组成同数量结构，主要由桡足类和轮虫组成。结合监测点周围环境和水质状况来看，5号监测断面亦称为狮江，采样点位于杨村河与铅山河下游，永平铜矿尾水下游;沿水流方向左岸是混凝土护岸，右岸为奇山俊石，尽管两岸植被较好，但水流较快，底质为砾石，不利于浮流生物的生长与繁衍[14]，采样断面上下游未见底栖生物与水生植物。6号监测断面位于湖洲尾特大桥断面处，丰溪与信江交汇处下游，监测点下游为上饶水利枢纽(大禹水电)，受水利工程影响，水流较缓。结合水质指标分析，水体营养成分丰富，叶绿素a含量较高，水体泛绿，同时COD含量为各监测断面最小值，对浮游生物的生长极为有利[15]。

图2 浮游动物时空分布变化Fig.2 Seasonal and Horizontal variation in density of zooplankton in Xinjiang River

从时间上看，浮游动物的总密度在丰水期(夏季)﹥枯水期(冬季)(图2)。尤其以枝角类最为明显，枯水期几乎消失，有研究表明枝角类生物只有在水温较高的条件下才能生存[16]。低温条件不利于浮游植物的生长发育，导致浮游动物食物缺乏，也限制了其生物量密度。而夏季水温较高，光照强，水温升高时，藻类会大量繁殖，为浮游动物提供了充足的饵料。25℃左右的水温适宜浮游动物的生长，因而造成了浮游动物的大量繁殖[4]。

分别计算信江干流各监测断面的Margalef多样性指数(D)与Shannon－Weaver生物多样性指标(H)，结果表明 D 值介于 0.91 ～ 2.11，平均值为1.47，H 值介于 0.83 ～ 1.54，平均为1.17，评价结果表明信江干流处于中度至较重污染状态。从生物多样性指数看，信江上游断面广丰、下游断面鹰潭生物多样性指数较低，而中游的贵溪、弋阳生物多样性指标值较大，从生物多样性指标上显示信江干流上、下游污染较重，中游相对污染较轻。

图3 信江各类浮游动物密度季节变化Fig.3 Seasonal variation in density of each group of zooplankton in Xinjiang River

2.3 水环境因子分析

本文依据GB3838－2002《地表水坏境质量标准》对现场水质的理化参数进行评价。各监测断面的理化指标如表3所示，信江流域水的pH值在7左右，各断面相差不大，达到地表水环境质量标准的要求;COD在3.87～23.16 mg/L，除鹰潭和黄金埠镇为Ⅳ类水外，其余均超过III类水标准，上饶COD达到I类水标准;总磷含量除鹰潭超标严重外均符合地表水环境质量要求，其平均浓度为0.15 mg/L;值得注意的是，各断面总氮量均超出水环境质量标准。另外，检测发现叶绿素a浓度以鹰潭和上饶两地最高，鹰潭最高，达到13.02 mg/m3，其他监测断面浓度较小，相对均匀。

表3 信江水体的理化状况Tab.3 The Physical and chemical status of water in Xinjiang River

检测发现，信江流域上游与下游水体相对浑浊，中游清澈，这主要是由于上下游多有工厂及水利设施存在，加之人口分布稠密，导致水质下降;中游工企业较少，且上游污水经过稀释、自净等作用，水质在中游有所好转。从浮游动物状况来看，以轮虫类生物密度最高，桡足类次之，枝角类及原生动物密度较小，这表明研究水域浮游动物群落结构简单，种类相对单一，种间分布不均匀，尤其以上、下游最为明显。主要是人类活动产生大量有机垃圾排入信江，为轮虫大量滋生创造了条件。这与信江水体的理化指标推测的结果一致。

针对于信江各段水体的营养型状况，采用卡尔森(Carlson)营养评价指数TSI(Chla)、TSI(TP)与TSI(TN)来进行判断。计算结果各监测断面的TSI(Chla)值在33.71～52.87，TSI(TP)值在29.12～88.10，TSI(TN)值在71.04～84.01，表明信江干流水质处于中富营养至富营养状况，鹰潭的TSI指数最高，富营养化最严重。