秦淮河流域的水生態(tài)環(huán)境的調(diào)查與分析

俞 欣 王 芳

（南京市生態(tài)環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，江蘇 南京 210013）

0 引言

秦淮河是南京市的母親河，有內(nèi)外秦淮河2條干流、16條支流和149座中小型水庫，全長120 km，流域面積2 631 km2，水資源豐富。但是，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、人口迅速增長和城市化水平的不斷提高，秦淮河水環(huán)境質(zhì)量逐漸惡化[1]。2010年夏季秦淮河藍(lán)藻的平均密度為4×104cells/L，達(dá)到水華暴發(fā)的密度[1]，總氮和總磷污染嚴(yán)重，部分重點(diǎn)斷面監(jiān)測水質(zhì)為劣V類[2]。

近年來，對秦淮河水環(huán)境的研究多集中于局部河段的水質(zhì)分析[3]，對于整個流域的水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀還沒有全面的研究。該文以秦淮河流域?yàn)閷ο螅{(diào)研秦淮河流域的水質(zhì)和底棲生物狀況，分析了秦淮河流域的水生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，為秦淮河流域的水環(huán)境治理和管控提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)與方法

1.1 研究區(qū)域概況

秦淮河以景觀、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水為主要功能，執(zhí)行地表水IV類標(biāo)準(zhǔn)，個別河段如溧水東廬段（飲用水源）、江寧云臺山河口至上坊門橋段（江寧工業(yè)和景觀娛樂用水）執(zhí)行地表水III類標(biāo)準(zhǔn)。南京境內(nèi)的秦淮河流域主要流經(jīng)溧水區(qū)北部、江寧區(qū)大部分地區(qū)，雨花臺、秦淮、建鄴、鼓樓區(qū)，主要受到這些區(qū)域的生活污水的影響。

1.2 采樣點(diǎn)設(shè)置和樣品采集

2017年10月10日-17日，在秦淮河流域設(shè)置27個采樣點(diǎn)，如圖1所示。采用2.5 L采水器采集各點(diǎn)位表、中、底3層混合水樣，冷藏保存帶回實(shí)驗(yàn)室測定相關(guān)指標(biāo)。底棲動物樣品采集用面積為1/20 m2的改良彼得森采泥器或D型網(wǎng)，每個樣點(diǎn)采集3次，底棲動物與底泥、碎屑等混為一體，采用網(wǎng)孔徑為0.45 mm網(wǎng)尼龍篩網(wǎng)進(jìn)行洗滌，剩余物帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分樣。

1.3 水質(zhì)參數(shù)的測定方法

采用YSI-6600 V2型多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀（YSI公司，美國）測定水溫、電導(dǎo)率、pH、濁度、溶解氧和鹽度；采用堿性過硫酸鉀-紫外分光光度法測定總氮；采用鉬酸銨分光光度法測定總磷；采用納氏試劑分光光度法測定氨氮；根據(jù)國標(biāo)GB/T 11892—1989方法測定水樣的高錳酸鹽指數(shù)；采用丙酮提取-分光光度法測定水中葉綠素a的含量[4]。

1.4 底棲動物的鑒定與分析

將洗凈的樣品置入白色盤中，加入清水，利用尖嘴鑷、吸管、毛筆以及放大鏡等工具進(jìn)行工作，挑揀出的各類動物，分別放入已裝好固定液的50 mL塑料瓶中，直到采樣點(diǎn)采集到的標(biāo)本全部檢完為主。標(biāo)本的固定可直接投入80%的酒精固定。

軟體動物和水棲寡毛類的優(yōu)勢種鑒定到種，搖蚊科幼蟲至少鑒定到屬，水生昆蟲等鑒定到科。采用底棲動物BPI生物學(xué)污染指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)評價水質(zhì)污染的嚴(yán)重程度[5]。

2 結(jié)果與討論

2.1 秦淮河流域的水質(zhì)評價

根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）對秦淮河流域的水質(zhì)特征進(jìn)行評價。

秦淮河流域的水溫為17.93 ℃～25.80 ℃。pH值為7.93～9.31，偏堿性，其中采樣點(diǎn)1的pH值為9.31，略高于標(biāo)準(zhǔn)值（6～9），這可能是因?yàn)樗泻休^高含量的碳酸鹽；溶解氧含量為3.13 mg·L-1～15.69 mg·L-1，其中采樣點(diǎn)13的溶解氧僅為3.13 mg·L-1，可能說明該水樣中有較多的有機(jī)污染物。而采樣點(diǎn)2-7的溶解氧普遍較高，這可能是因此這些河道中浮游植物較多，其光合作用產(chǎn)生的溶解氧溶于水中造成的。電導(dǎo)率為268 μS·cm-1～779 μS·cm-1，鹽度為0.08～0.43。高錳酸鹽指數(shù)含量為2.63 mg·L-1～7.28 mg·L-1，采樣點(diǎn)3、4和6的高錳酸鹽指數(shù)高于6 mg·L-1，達(dá)到IV類水標(biāo)準(zhǔn)外，其他采樣點(diǎn)的高錳酸鹽指數(shù)都符合II-III級水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

秦淮河流域的總氮含量在1.26 mg·L-1～6.7 mg·L-1，78%的采樣點(diǎn)超過地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的V類水標(biāo)準(zhǔn)。其中采樣點(diǎn)27的總氮含量最高，為6.70 mg·L-1。

氨氮含量為0.05 mg·L-1～4.47 mg·L-1，其污染特征與總氮的趨勢不甚相同，有22個采樣點(diǎn)的氨氮含量小于0.5 mg·L-1，符合I-II類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；僅有3個采樣點(diǎn)（18、19和27）的氨氮含量大于2 mg·L-1，屬于劣V類水質(zhì)。

圖1 秦淮河流域采樣點(diǎn)

總磷含量為0.04 mg·L-1～0.46 mg·L-1，具有一定的空間差異性，分別有44%、22%、22%和7%的采樣點(diǎn)符合地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)II類、III類、IV類和V類標(biāo)準(zhǔn)，其中采樣點(diǎn)27的總磷也具有最大值0.46 mg·L-1，屬于劣V類水質(zhì)。

葉綠素a含量為2.81 μg·L-1～123.03 μg·L-1，采樣點(diǎn)6的葉綠素a含量最高，這與該采樣點(diǎn)較高的總氮和總磷含量是一致的，較高含量的氮磷營養(yǎng)元素促進(jìn)了浮游植物的生長，導(dǎo)致葉綠素a含量較高，采樣點(diǎn)2和采樣點(diǎn)25的葉綠素a含量也較高，分別為64.87 μg·L-1和57.25 μg·L-1。

綜上所述，秦淮河流域的北源溧水區(qū)域的水質(zhì)（采樣點(diǎn)1）相對較好，而一干河（采樣點(diǎn)2）和云臺山河（采樣點(diǎn)6）的水質(zhì)相對較差，這2個采樣點(diǎn)主要位于南京市江寧城區(qū)，分布有江寧開發(fā)區(qū)等工業(yè)園·區(qū)，居住人口密度大，工業(yè)污染和生活污染并重，導(dǎo)致水體受到一定程度的污染。秦淮河上游干流區(qū)域和江寧湯山、淳化等區(qū)域（采樣點(diǎn)7-17）的水質(zhì)相對較好。但是南京主城區(qū)中秦淮區(qū)和建鄴區(qū)段的秦淮河水質(zhì)則相對較差，這主要是由于主城區(qū)人口密度高，污染嚴(yán)重，因此也說明了秦淮河流域的氮磷等營養(yǎng)物主要來自于城市區(qū)。

2.2 秦淮河流域的底棲動物

2.2.1 秦淮河流域的底棲動物的組成

調(diào)查共采集到底棲動物31種，隸屬于3門5綱10目15科，其中昆蟲綱種類最多，有12種（搖蚊科幼蟲4種、其他昆蟲8種），占總物種數(shù)的38.7%，其次是寡毛綱（6種）、腹足綱（6種）、甲殼綱（6種），各占總物種數(shù)的19.4%，雙殼綱最少（1種），僅占總物種數(shù)的3.2%。

秦淮河流域底棲動物的物種組成和數(shù)量在空間上差異較大。采樣點(diǎn)22和采樣點(diǎn)23未采集到底棲動物。采樣點(diǎn)25的底棲動物種類最多，共有10種，包括昆蟲綱5種，腹足綱和寡毛綱各2種，甲殼綱1種。其余采樣點(diǎn)也普遍檢出了1～8種底棲動物。

2.2.2 秦淮河流域的底棲動物的生物量和密度

秦淮河流域不同采樣點(diǎn)的底棲動物的總密度和生物量如圖2所示。各采樣點(diǎn)的總密度介于 0～338個·m-2，平均值為50個·m-2，生物量介于0 g·m-2～589.6 g·m-2，平均生物量為54.9 g·m-2。采樣點(diǎn)26具有最高的底棲動物密度和生物量，且以腹足綱的銅銹環(huán)棱螺為主，其總密度和生物量分別為313個·m-2和589.6個/m2。其次為采樣點(diǎn)21，其底棲動物總密度和生物量分別為226.68個·m-2和298.33 g·m-2。

2.2.3 秦淮河流域的生物多樣性和水質(zhì)評價

圖2 各采樣點(diǎn)的底棲動物密度和生物量

圖3 Shannon-Wiener指數(shù)和BPI生物學(xué)指數(shù)

秦淮河流域根據(jù)BPI生物指數(shù)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)如圖3所示。根據(jù)BPI生物學(xué)指數(shù)，秦淮河流域27個采樣點(diǎn)中，有19個采樣點(diǎn)處于輕度污染水平，占70.4%；有6個采樣點(diǎn)處于中度污染水平，占22.2%。根據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)，秦淮河流域均處于中度-重度污染水平。其中，有8個采樣點(diǎn)（29.6%）處于中度污染水平，有19個采樣點(diǎn)（70.4%）的處于重度污染。2種多樣性指數(shù)的評價結(jié)果不同，其原因是不同指數(shù)側(cè)重的生態(tài)意義不同。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)主要以物種及種類的豐富程度為基礎(chǔ)，反映的是水域群落的復(fù)雜性和穩(wěn)定性，而BPI生物學(xué)指數(shù)對種類組成要求比較苛刻，例如甲殼類、軟體動物及寡毛類和蛭類等。因此，單一的生物指數(shù)只反應(yīng)了生物群落結(jié)構(gòu)和功能的某個方面，1個特定生物學(xué)指數(shù)很難準(zhǔn)確地反映某個區(qū)域的水質(zhì)情況，應(yīng)該選擇多種生物指數(shù)綜合評價水質(zhì)。

綜合BPI生物學(xué)指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)及其評價結(jié)果，秦淮河流域南京主城區(qū)包括雨花臺區(qū)、秦淮區(qū)和建鄴區(qū)的水質(zhì)較差，這主要是由于南京主城區(qū)人口密度大，對河流的干擾和污染較為嚴(yán)重，因此水體的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量相對較差。

3 結(jié)論

該文調(diào)查分析了秦淮河流域27個點(diǎn)位的水質(zhì)特征、底棲動物組成和數(shù)量，通過BPI生物指數(shù)和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)評價了水質(zhì)污染程度，主要結(jié)論有如下3個：1） 秦淮河流域水體的高錳酸鹽均符合II-IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，77.8%的采樣點(diǎn)的總氮、11.1%的氨氮和3.7%的總磷超過了地表水環(huán)境質(zhì)量的V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，說明總氮是秦淮河流域最主要的污染指標(biāo)。2） 秦淮河流域共檢出底棲動物31種，隸屬于3門5綱10目15科；各采樣點(diǎn)的總密度為0～338個·m-2，平均值為50個·m-2，生物量為0～589.6 g·m-2，平均生物量為54.9 g·m-2。3） 根據(jù)BPI生物學(xué)指數(shù)，秦淮河流域處于輕度-中度污染，而根據(jù)Shannon-Wiener指數(shù)，秦淮河流域的水質(zhì)處于中-重度污染。盡管2種生物學(xué)指數(shù)的評價結(jié)果不完全相同，但是都說明秦淮河流域南京市主城區(qū)的水質(zhì)較差。