浦阳江流域浮游动物群落结构及其评价水质健康状况的研究

胡笑妍 徐杭英 谢曙光 于海燕 周胜利 杜 波

(1. 北京大学环境科学与工程学院，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京 100871； 2.浙江省环境监测中心，浙江 杭州 310012)

浦阳江流域浮游动物群落结构及其评价水质健康状况的研究

胡笑妍1,2徐杭英2#谢曙光1于海燕2周胜利2杜 波2

(1. 北京大学环境科学与工程学院，环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京 100871； 2.浙江省环境监测中心，浙江 杭州 310012)

对浦阳江流域26个点位浮游动物群落结构进行研究，共采集到浮游动物25属47种，其中轮虫25种，原生动物14种；另外，还有枝角类和桡足类。原生动物优势种为湖沼砂壳虫(Difflugiaurceolata)，其次为普通表壳虫(Arcellavulgris)；轮虫优势种为萼花臂尾轮虫(Brachionuscalyciflorus)和角突臂尾轮虫(Brachionusangularis)；枝角类优势种为透明薄皮溞(Leptodorakindtii)；桡足类优势种为台湾温剑水蚤(Thermocyclopstaihokuensis)。水质理化指标监测结果与浮游动物群落结构水质健康评价结果大体一致，均显示浦阳江流域干流水质健康状况整体好于支流，干流和支流下游水质均存在富营养化倾向。但具体到点位水质状况评价时，两种评价结果略有差别，表明水质理化指标评价和生物指标评价均有偏向性，在进行河流水质健康整体评价时，最好将两者相结合，以全面了解河流整体水质健康状况。

浮游动物 群落结构 水质健康状况

浦阳江为浙江省浦江县最大水系，属钱塘江一级支流。2013年前，因小水晶产业无序发展，水污染问题突出。《2012年浙江省环境状况公报》指出“钱塘江流域金华段污染最严重，劣Ⅴ类水域占河段总长度的65.3%”。2013年，浦江县结合浙江省“五水共治”及“河长制”工作，相继实施城镇污水截污纳管、工业污染防治、农业面源污染及农村生活污水治理等一系列举措，改善流域水环境。

水生生物群落结构、优势种和生物多样性是水质污染状况和营养水平的重要标志，利用水生生物系统评价水质状况在国内外已经被广泛应用[1-3]。浮游动物因其个体较小，对环境变化敏感，水质变化直接影响其群落结构，利用浮游动物群落结构可以较清楚地反映水质健康状况。为了解经整治后浦阳江流域水质健康状况，本研究于2016年对浦阳江干流、支流的水质理化指标和浮游动物种类、优势种、密度以及生物多样性进行调查研究，分析浦阳江流域“五水共治”治理成效，为进一步研究保护浦阳江流域水生态环境提供依据和积累资料，填补浦阳江流域水生生物基础研究空白。

图1 浦阳江流域采样点位Fig.1 Locations of sampling sites in Puyang River basin

1 材料与方法

1.1 采样点位

经实地勘察，在浦阳江流域干流和支流设置采样点位26个，各点位的设置具有代表性、科学性，能够反映河流的污染特征。其中干流设置11个点位，上游至下游为台头湾、前坞口、翠湖大桥、和平桥、平安桥、长春桥、黄宅、新宅桥、严店、污水处理二厂、上仙屋；在浦阳江支流上设置15个点位，分别为寿溪、石马溪、泉溪、西溪、五六岭溪、东溪、黄龙溪、中埂溪、岳塘溪、蜈蚣溪、和平溪、义乌溪、金桥头溪、厚大溪、下柳溪。采样点位如图1所示。

1.2 采样方法与鉴定依据

水质理化指标采样按照《水质 采样方案设计技术规定》(HJ 495—2009)[4]和《水质 采样技术指导》(HJ 494—2009)[5]进行，指标为《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)[6]表1中22项指标(除总氮、粪大肠菌群外)，采样时间为2016年每月月初；浮游动物样本采集依据文献[7]，分类鉴定依据《微型生物监测新技术》[8]、《中国淡水轮虫志》[9]、《中国动物志：节肢动物门 甲壳纲 淡水枝角类》[10]及《中国动物志：节肢动物门 甲壳纲 淡水桡足类》[11]，采样时间为2016年5月。

1.3 水质健康等级评价方法

Shannon多样性指数(H’)用来评价水体中浮游动物多样性。Pielou均匀度指数(J)指水体中浮游动物种类分布的均匀程度，指数值越高表明水质越好。Margalef’s丰富度指数(D)指浮游动物种类丰富度，与浮游动物种类数相关，种类数越多水质越好[12]。综合运用Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef’s丰富度指数评分(见表1)和浮游动物优势种评分(见表2)4项指标，各按同等权重(25%)进行加权计算，得到基于浮游动物群落结构的水质健康指数(Z)，并划分健康等级，其中：Z>3.5为优；3.0

表1 生物多样性指数评分

表2 浮游动物优势种评分1)

注：1)浮游动物优势种指示污染等级依据文献[2]、[8]、[13]。

图2 各点位浮游动物种类所占比例Fig.2 The proportion of zooplankton species at each sampling site

2 研究结果

2.1 水质理化指标结果

浦阳江流域26个点位中，25个点位水质达到GB 3838—2002 Ⅲ类标准，占比96.2%,其中支流五六岭溪点位水质类别为Ⅳ类。从整体监测结果看，浦阳江干流水质情况总体比支流略好。干流11个点位中，台头湾、前坞口、翠湖大桥、新宅桥4个点位水质达到Ⅱ类标准，其余7个点位均达到Ⅲ类标准，水质变化趋势非常明显，从上游到下游水质总体呈变差趋势。支流15个点位中，寿溪、泉溪、和平溪、厚大溪4个点位水质达到Ⅱ类标准，五六岭溪点位水质类别为Ⅳ类，其余点位水质均达到Ⅲ类水质标准。

2.2 浦阳江流域浮游动物种类

本次研究共采集到浮游动物25属47种，其中轮虫种类最多，共计25种，占种类组成的53.2%；其次是原生动物14种，占29.8%；另外，还有枝角类和桡足类，分别占10.6%、6.4%。

浮游动物种类关系到水生态系统的稳定性[14]，浮游动物种类越单一，水生态系统群落结构稳定性越差、越脆弱。研究结果表明，干流中、下游和支流中游群落结构较为稳定，西溪、五六岭溪、中埂溪、长春桥、上仙屋点位的浮游动物群落结构稳定性优于其他点位。由图2可知，除泉溪、长春桥点位外，其余各点位原生动物和轮虫的种类所占比例均大于枝角类和桡足类，水体存在一定程度的富营养化现象[15]。

2.3 浦阳江流域浮游动物优势种分析

浦阳江流域原生动物优势种为湖沼砂壳虫，其次为普通表壳虫(Arcellavulgris)；轮虫优势种为萼花臂尾轮虫和角突臂尾轮虫；枝角类优势种为透明薄皮溞(Leptodorakindtii)；桡足类优势种为台湾温剑水蚤(Thermocyclopstaihokuensis)，各点位密度最大的优势种见表3。萼花臂尾轮虫和角突臂尾轮虫为富营养水体指示种，表明部分点位(长春桥、黄宅、厚大溪和污水处理二厂)存在一定富营养化倾向。

表3 各点位密度最大的优势种

注：1)泉溪桡足类所占比例较大，但因多为幼体，优势种仍定为轮虫类中的矩形龟甲轮虫。

2.4 浦阳江流域浮游动物密度分析

流域各点位浮游动物密度分布不均匀，大致为3～190个/L，如图3所示。其中，西溪点位浮游动物密度最高，物种丰富且密度较大；和平溪点位浮游动物密度最低，该点位不仅种类数少，浮游动物生物量也最低。

2.5 浮游动物物种多样性

各点位浮游动物Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef’s丰富度指数如图4所示。浦阳江流域各点位浮游动物Shannon多样性指数为0.7～3.8，最高值出现在西溪点位，浮游动物群落结构较为均衡。最低值在和平溪点位，浮游动物密度及种类均最低，结构单一，水体稳定程度易受到破坏[16]。各点位Shannon多样性指数变化趋势表现为寿溪至西溪点位呈上升趋势，蜈蚣溪至和平溪点位急剧下降，其余点位呈波动状态。

各点位浮游动物Pielou均匀度指数为0.6～2.2。污水处理二厂点位Pielou均匀度指数最高，浮游动物种类数分布中等，但各种类密度相差不大。前坞口点位浮游动物Pielou均匀度指数最低，种类数较少，各种浮游动物密度分布较为悬殊。

各点位浮游动物Margalef’s丰富度指数为0.5～2.1，变化趋势与Shannon多样性指数大体类似，呈明显波动变化。最高值也出现在西溪点位；泉溪点位最低，该点位由于浮游动物密度及Margalef’s丰富度指数均处在较低水平，在密度变化不大时，种类数将直接影响该指数的波动[17]。

2.6 水质健康状况评价

依据Shannon多样性指数、Margalef’s丰富度指数、Pielou均匀度指数、浮游动物优势种等4项指标所得综合分值进行水质健康评价，干流点位与支流点位水质健康评价结果分别见表4、表5。总体而言，浦阳江流域水质健康状况分布不均匀，干流大部分水质健康状况为良或一般，未出现等级为差的情况。支流水质健康状况大多为一般或较差，其中石马溪、泉溪、黄龙溪、和平溪、厚大溪点位等级为较差，原因为黄龙溪点位出现了大量中污带指示种且群落结构较为单一，另外4个点位Shannon多样性指数相对较低，从而影响了水质健康程度；其余点位水质健康状况为一般或良。

图3 各点位浮游动物密度Fig.3 Density of zooplankton community at each sampling site

图4 浮游动物Shannon多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef’s丰富度指数Fig.4 Shannon diversity index, Pielou evenness index, Margalef’s richness index of zooplankton

表4 浦阳江流域干流点位水质健康评价结果

表5 浦阳江流域支流点位水质健康评价结果

城镇上游的台头湾、寿溪点位水质健康状况为良或一般，经城镇后水质状况整体有变差趋势，支流出现5个水质健康状况为较差的点位，表明人类生活和工业生产对流域水质有一定影响。

3 讨 论

水质理化指标监测结果与浮游动物群落结构水质健康评价结果基本一致，均显示浦阳江流域干流水质健康状况整体略好于支流。但差别在于：水质理化指标显示五六岭溪水质最差，但从浮游动物群落结构角度评价，五六岭溪的水质健康状况为良；水质理化指标显示水质类别无区别的点位，从浮游动物群落结构角度评价结果相差较大。表明，水质理化指标评价和生物指标评价均有偏向性，两者结合进行水质健康状况整体评价，能更为全面反映整体水质健康情况。

4 结论与建议

(1) 浦阳江流域群落结构较为丰富，共采集到浮游动物25属47种，其中轮虫25种，占53.2%；原生动物14种，占29.8%；此外还有枝角类和桡足类。原生动物优势种为湖沼砂壳虫和普通表壳虫；轮虫优势种为萼花臂尾轮虫和角突臂尾轮虫；枝角类优势种为透明薄皮溞；桡足类优势种为台湾温剑水蚤。

(2) 浦阳江流域浮游动物中原生动物和轮虫占比极高，干流和支流下游检出萼花臂尾轮虫或角突臂尾轮虫等富营养水体指示种，表明水体存在富营养化现象。

(3) 浦阳江流域“五水共治”水环境整治效果显著。流域水质状况经城镇后有变差趋势，说明人类生活和工业生产对水体水质具有一定影响，影响主要来自于工业污水排放、农田灌溉等，建议进一步加强截污纳管，控制污染物入河排放量，进一步控制面源污染，提高水生态环境质量，确保浦阳江流域生态系统全面恢复。

[1] 胡鸿钧，李尧英，魏印心，等．中国淡水藻类[M].北京：科学出版社，1980．

[2] 国家环保局《水生生物监测手册》编委会．水生生物监测手册[M].南京：东南大学出版社,1993.

[3] 邓义祥，张爱军.试论藻类在水体污染监测中的运用[J].环境与开发，1999，14(1)：43-45．

[4] HJ 495—2009，水质 采样方案设计技术规定[S]．

[5] HJ 494—2009，水质 采样技术指导[S]．

[6] GB 3838—2002，地表水环境质量标准[S]．

[7] 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会．水和废水监测分析方法[M].4版．北京：中国环境科学出版社，2002．

[8] 沈韫芬，章宗涉，龚循矩，等．微型生物监测新技术[M].北京：中国建筑工业出版社，1990．

[9] 王家楫．中国淡水轮虫志[M].北京：科学出版社，1961．

[10] 中国科学院中国动物志编辑委员会．中国动物志：节肢动物门 甲壳纲 淡水枝角类[M].北京：科学出版社，1979．

[11] 中国科学院中国动物志编辑委员会．中国动物志：节肢动物门 甲壳纲 淡水桡足类[M].北京：科学出版社，1979．

[12] 黄尤优，曾燏，刘守江，等．大渡河老鹰岩河段的水生生物群落结构及水质评价[J].环境科学，2016，37(1)：132-140．

[13] 杭州大学生物学系．杭州市污染水体的指示动物图集[Z]．杭州：杭州大学生物学系，1981．

[14] 国家环境保护局．环境监测技术规范：第四册 生物监测(水环境)部分[M].北京：中国环境科学出版社，1986．

[15] 洪松，陈静生．中国河流水生生物群落结构特征探讨[J].水生生物学报，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] 何连帅，石磊，虞蔚岩，等．镇江滨江带湿地修复对浮游生物群落结构的影响[J].环境污染与防治，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，硕士研究生，高级工程师，研究方向为环境监测。#

。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.05.017