信江干流浮游動物分布特征及水質(zhì)評價

張 潔，潛小蘭，白承榮，計 勇*

(1.南昌工程學(xué)院 水利與生態(tài)工程學(xué)院，江西 南昌 330099;2.江西省靖安縣水務(wù)局，江西 宜春 330600)

信江位于江西省的東北部(東經(jīng)117°～119°、北緯 27°～29°)，與贛江、撫河、饒河和修河并成為江西五大河流。其干流流向為自東向西，流經(jīng)玉山、廣豐、上饒、鉛山、橫峰、弋陽、貴溪、鷹潭、余江、余干等縣市，最終注入鄱陽湖。信江以上饒為界，其上為上游，長115km，地形主要為低山、丘陵;向下至鷹潭為中游，長144 km，發(fā)育有信江盆地;鷹潭以下為下游，長約69 km，屬鄱陽湖平原。信江包含金沙溪、豐溪河、鉛山河、陳坊河、羅塘河、白塔河等多條支流，流域面積接近1.6萬 km2[1]。信江是重要的生活、生產(chǎn)用水來源，研究區(qū)以信江為依托，人口稠密，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，信江的水質(zhì)狀況直接影響著該區(qū)乃至整個江西省人民的健康以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。近年來，隨著該區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，信江開發(fā)程度逐步加深，隨之而來的是水體污染、水環(huán)境惡化以及水生系統(tǒng)遭到破壞等問題。因此，信江流域的水質(zhì)分析評價工作顯得十分緊迫而且意義重大。浮游動物作為水生生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的初級消費者，其種類和數(shù)量等方面的變化直接反應(yīng)出水體的質(zhì)量狀況[2]?；诓煌惾旱母∮蝿游飳λh(huán)境變化感應(yīng)的差異性，通過對信江流域浮游動物的群落結(jié)構(gòu)、數(shù)量狀況等方面的檢測研究對評價信江的水質(zhì)狀況具有重要的應(yīng)用價值[3]。目前，針對于信江浮游動物系統(tǒng)及其水質(zhì)評價的研究較少，本文通過對信江各個監(jiān)測點浮游動物系統(tǒng)的監(jiān)測研究，系統(tǒng)分析了信江枯水與豐水兩期浮游動物的特征狀況，并結(jié)合它們與水質(zhì)的關(guān)系對信江水質(zhì)進(jìn)行了評價，旨在為信江流域水質(zhì)保護(hù)、治理提供依據(jù)。

圖1 信江監(jiān)測斷面分布Fig.1 Monitoring sections on Xinjiang River

表1 信江浮游動物監(jiān)測斷面一覽表Tab.1 Coordinates position of sampling spots at Xinjiang River

1 材料與方法

1.1 采樣時間與地點

于2010年12月(枯水期)和2011年7月(豐水期)，沿信江干流從下游至上游共設(shè)置了8個監(jiān)測斷面，從西向東依次為下游(黃金埠鎮(zhèn)、鷹潭)、中游(貴溪、弋陽、獅江)和上游(上饒、廣豐、玉山)，監(jiān)測斷面如圖1及表1所示。

1.2 樣品采集

定性采用25號(孔徑0.064 mm)浮游生物網(wǎng)按“∞”途徑采集水下0.5 m的浮游動物，定量采用13號(孔徑0.011 3 mm)浮游生物網(wǎng)過濾濃縮20 L水樣，現(xiàn)場加5%福爾馬林固定，待檢測[4－5]。浮游生物的鑒定參照文獻(xiàn)[6－11]。

1.3 水質(zhì)分析方法

浮游動物在顯微鏡下100～400倍光鏡下進(jìn)行鏡檢，根據(jù)濃縮倍數(shù)計算細(xì)胞密度。反應(yīng)水體水質(zhì)的常規(guī)環(huán)境因子[12]中，水溫、pH、溶解氧由YSI6600型多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀現(xiàn)場測定，透明度采用薩氏盤法進(jìn)行測定，總氮、總磷、氨氮、硝態(tài)氮、高錳酸鹽指數(shù)則參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》[13]測定，葉綠素a采用bbe Fluoroprobe藻類分析儀測定，水中無機(jī)陰離子(硝酸根、磷酸根)采用離子色譜法測定(ICS－1000，美國)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

圖形信息采集用Mapinfo Professional 7.0軟件處理，化學(xué)數(shù)據(jù)及生物數(shù)據(jù)采用SPSS11.5及Excel2003等軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析處理，Origin7.5軟件作圖。

表2 信江干流浮游動物名錄Tab.2 Plankton species and composition in Xinjiang River

2 結(jié)果分析

2.1 浮游動物種類分析

研究期間共檢出后生浮游動物44種，其中輪蟲8科15屬29種，占65.92%;枝角類有3科4屬5種、橈足類有4科5屬5種、原生動物包含2科4屬5種，這三類均占總種類的11.36%。其中輪蟲中臂尾輪蟲種類多樣，象鼻溞(Bosmina spp.)為枝角類的優(yōu)勢種，橈足類以劍水蚤(Mesocyclops leuckarti)為主，普遍存在。信江干流浮游動物名錄見表2。

信江干流浮游動物中臂尾輪屬、腔輪屬檢出較多，枝角類檢出種類少，總的檢出種類以廣溫性種類為主。常見的種類剪形臂尾輪蟲(Brachionus forficula)、十指平甲輪蟲(P.militaris)、月形腔輪蟲(Lecane.Luna)、矩形龜甲輪蟲(Keratella.Quzdrata)、蓋氏晶囊輪蟲(Asplanchna girodi)、腹足腹尾輪蟲(Gastropus hyptopus)、圓筒異尾輪蟲(Trichocerca.Cylindrical)、團(tuán)狀聚花輪蟲(Comochilus hippocrepis)、晶瑩仙達(dá)溞(Sida crystallina)、雙態(tài)擬裸腹溞(Moinodaphnia macleayii)、長額象鼻溞(Boimina longirostris)、廣布中劍水蚤(Mesocyclops leuckarti)、冠砂殼蟲(Difflugia corona)。枝角類出現(xiàn)在夏季，常見種為長額象鼻溞(Boimina longirostris)。浮游動物的生物受水溫影響較大，臂尾輪屬、腔輪屬等種類集中分布于熱帶和亞熱帶地區(qū)，并占據(jù)了該地區(qū)輪蟲種類組成的絕大部分?？傮w來說，以輪蟲為主，枝角類和橈足類出現(xiàn)的種類較少，浮游動物個體趨向小型化。

此外，信江干流水體葉綠素含量較高(表3)，利用綜合營養(yǎng)指數(shù)評估水體的營養(yǎng)狀態(tài)，經(jīng)計算信江各監(jiān)測斷面的評分值TLI在48.49～72.98之間，水體處于中富營養(yǎng)水平，浮游植物多以綠藻為優(yōu)勢，不利于枝角類等浮游動物的捕食，輪蟲成為水體中的優(yōu)勢類群。信江干流檢出的常見種類臂尾輪蟲、甲輪蟲、腔輪蟲、矩形龜甲輪蟲、晶囊輪蟲、腹足腹尾輪蟲、異尾輪蟲、聚花輪蟲、裸腹溞、劍水蚤等多被認(rèn)為是富營養(yǎng)化水體的指示種類。

2.2 浮游動物分布特征

如圖2所示，信江干流浮游動物密度變動范圍為88～705 ind/L，平均275 ind/L，其中豐水期輪蟲、枝角類、橈足類與原生動物密度分別為250，6，80，23 ind/L，分別占浮游動物密度的69.6%、1.8%、22.3%與6.3%;枯水期輪蟲、枝角類、橈足類與原生動物密度分別為143，1，34，13 ind/L，分別占浮游動物密度的74.8%、0.5%、17.8%與 6.9%。浮游動物生物量為 0.18 ～1.41 mg/L，年均0.55 mg/L，其中輪蟲、枝角類、橈足類分別占浮游動物生物量的28.6%、2.5%、56.6%。最大值出現(xiàn)在6號監(jiān)測點上饒，輪蟲、枝角類、橈足類與原生動物密度平均值分別為393，17，123，14 ind/L，最小值出現(xiàn)在5號監(jiān)測點鉛山，輪蟲、枝角類、橈足類與原生動物密度平均值分別為82，1，36，11 ind/L，信江浮游動物數(shù)量結(jié)構(gòu)主要由輪蟲和橈足類組成，生物量結(jié)構(gòu)組成同數(shù)量結(jié)構(gòu)，主要由橈足類和輪蟲組成。結(jié)合監(jiān)測點周圍環(huán)境和水質(zhì)狀況來看，5號監(jiān)測斷面亦稱為獅江，采樣點位于楊村河與鉛山河下游，永平銅礦尾水下游;沿水流方向左岸是混凝土護(hù)岸，右岸為奇山俊石，盡管兩岸植被較好，但水流較快，底質(zhì)為礫石，不利于浮流生物的生長與繁衍[14]，采樣斷面上下游未見底棲生物與水生植物。6號監(jiān)測斷面位于湖洲尾特大橋斷面處，豐溪與信江交匯處下游，監(jiān)測點下游為上饒水利樞紐(大禹水電)，受水利工程影響，水流較緩。結(jié)合水質(zhì)指標(biāo)分析，水體營養(yǎng)成分豐富，葉綠素a含量較高，水體泛綠，同時COD含量為各監(jiān)測斷面最小值，對浮游生物的生長極為有利[15]。

圖2 浮游動物時空分布變化Fig.2 Seasonal and Horizontal variation in density of zooplankton in Xinjiang River

從時間上看，浮游動物的總密度在豐水期(夏季)﹥枯水期(冬季)(圖2)。尤其以枝角類最為明顯，枯水期幾乎消失，有研究表明枝角類生物只有在水溫較高的條件下才能生存[16]。低溫條件不利于浮游植物的生長發(fā)育，導(dǎo)致浮游動物食物缺乏，也限制了其生物量密度。而夏季水溫較高，光照強(qiáng)，水溫升高時，藻類會大量繁殖，為浮游動物提供了充足的餌料。25℃左右的水溫適宜浮游動物的生長，因而造成了浮游動物的大量繁殖[4]。

分別計算信江干流各監(jiān)測斷面的Margalef多樣性指數(shù)(D)與Shannon－Weaver生物多樣性指標(biāo)(H)，結(jié)果表明 D 值介于 0.91 ～ 2.11，平均值為1.47，H 值介于 0.83 ～ 1.54，平均為1.17，評價結(jié)果表明信江干流處于中度至較重污染狀態(tài)。從生物多樣性指數(shù)看，信江上游斷面廣豐、下游斷面鷹潭生物多樣性指數(shù)較低，而中游的貴溪、弋陽生物多樣性指標(biāo)值較大，從生物多樣性指標(biāo)上顯示信江干流上、下游污染較重，中游相對污染較輕。

圖3 信江各類浮游動物密度季節(jié)變化Fig.3 Seasonal variation in density of each group of zooplankton in Xinjiang River

2.3 水環(huán)境因子分析

本文依據(jù)GB3838－2002《地表水壞境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》對現(xiàn)場水質(zhì)的理化參數(shù)進(jìn)行評價。各監(jiān)測斷面的理化指標(biāo)如表3所示，信江流域水的pH值在7左右，各斷面相差不大，達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求;COD在3.87～23.16 mg/L，除鷹潭和黃金埠鎮(zhèn)為Ⅳ類水外，其余均超過III類水標(biāo)準(zhǔn)，上饒COD達(dá)到I類水標(biāo)準(zhǔn);總磷含量除鷹潭超標(biāo)嚴(yán)重外均符合地表水環(huán)境質(zhì)量要求，其平均濃度為0.15 mg/L;值得注意的是，各斷面總氮量均超出水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。另外，檢測發(fā)現(xiàn)葉綠素a濃度以鷹潭和上饒兩地最高，鷹潭最高，達(dá)到13.02 mg/m3，其他監(jiān)測斷面濃度較小，相對均勻。

表3 信江水體的理化狀況Tab.3 The Physical and chemical status of water in Xinjiang River

檢測發(fā)現(xiàn)，信江流域上游與下游水體相對渾濁，中游清澈，這主要是由于上下游多有工廠及水利設(shè)施存在，加之人口分布稠密，導(dǎo)致水質(zhì)下降;中游工企業(yè)較少，且上游污水經(jīng)過稀釋、自凈等作用，水質(zhì)在中游有所好轉(zhuǎn)。從浮游動物狀況來看，以輪蟲類生物密度最高，橈足類次之，枝角類及原生動物密度較小，這表明研究水域浮游動物群落結(jié)構(gòu)簡單，種類相對單一，種間分布不均勻，尤其以上、下游最為明顯。主要是人類活動產(chǎn)生大量有機(jī)垃圾排入信江，為輪蟲大量滋生創(chuàng)造了條件。這與信江水體的理化指標(biāo)推測的結(jié)果一致。

針對于信江各段水體的營養(yǎng)型狀況，采用卡爾森(Carlson)營養(yǎng)評價指數(shù)TSI(Chla)、TSI(TP)與TSI(TN)來進(jìn)行判斷。計算結(jié)果各監(jiān)測斷面的TSI(Chla)值在33.71～52.87，TSI(TP)值在29.12～88.10，TSI(TN)值在71.04～84.01，表明信江干流水質(zhì)處于中富營養(yǎng)至富營養(yǎng)狀況，鷹潭的TSI指數(shù)最高，富營養(yǎng)化最嚴(yán)重。

3 結(jié)論

(1)信江流域浮游動物以輪蟲為主，其檢測種類與數(shù)量均為最多，橈蟲類雖然種類較少但數(shù)量也很可觀，枝角類與原生動物較少;浮游動物時間分布上豐水期(夏季)明顯大于枯水期(冬季)，空間分布上上游與下游多，中游少，區(qū)域差距較明顯。

(2)信江流域各段浮游動物普遍出現(xiàn)群落結(jié)構(gòu)簡單，種類單一的現(xiàn)象，生物多樣性指數(shù)偏低在一定程度上說明信江流域總體水質(zhì)不理想，出現(xiàn)了上游污染的危害局面，下游污染也較嚴(yán)重。其中上饒和鷹潭污染最重，中游弋陽鉛山幾地較輕。

(3)卡爾森營養(yǎng)評價指數(shù)計算結(jié)果表明信江流域水質(zhì)富營養(yǎng)化普遍，且個別地區(qū)處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。信江上游上饒、廣豐，下游鷹潭等地水體富營養(yǎng)化較嚴(yán)重，其他地方相對較輕。

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