黔南州芒勇水庫與綠茵湖水庫的水質評價

楊婷寒，胡曉紅，陳 椽＊

（1．貴州師范大學 生命科學學院，貴州 貴陽550001；2．貴州師范大學，地理與環境科學學院，貴州 貴陽550001）

芒勇水庫位于三都水族自治縣境內，屬珠江水系樟江上游流域，蓄水量達0．205億m3，其以灌溉為主，兼具鄉鎮供水、防洪、養殖及旅游等功能，是三都水族自治縣周覃鎮的主要供水水源。綠茵湖水庫位于貴州省都勻市甘塘鎮，屬清水江上游馬尾河一級支流，總庫容0．188億m3，其以城市防洪為主，兼具城市發展重要的備用水源。隨著2個水庫流域內社會經濟的發展和自然資源的不斷開發，其水質已受到一定程度的影響，水環境問題日益突出。浮游植物是水生生態系統的重要組成部分，也是水生物食物鏈最基礎的一環，其與無機環境直接相連，對外界環境變化敏感［1－2］。浮游植物群落的種類組成、數量分布和物種多樣性等群落結構特征是評價水環境質量的重要指標［3－4］。目前，利用浮游植物評價和水質監測等相關方面的研究國內外已有許多報道［5－10］，未見有關芒勇水庫和綠茵湖水庫水體生物學、生態學的調查及水質分析的研究報道。為此，筆者利用夏季浮游植物的種類組成、現存量、生物多樣性指數等藻類生物學指標對水庫的水質現狀進行評價，以期從生物學角度更客觀地反映兩水庫的水環境狀況，為兩水庫的生態保護和可持續發展提供科學依據。

1 材料與方法

1．1 材料

1．1．1 水樣 共6份，采集于芒勇水庫和綠茵湖水庫壩前壩后。

1．1．2 儀器 YSI－6600型水質分析儀，美國。

1．2 樣品采集

根據芒勇水庫和綠茵湖水庫的環境狀況，參照《全國湖泊富營養化調查規范（第二版）》［11］及《淡水浮游生物研究方法》［12］的要求，2013年夏季分別采集貴州省黔南州芒勇水庫和綠茵湖水庫壩前壩后水樣。浮游植物定性樣品使用25號浮游生物網按規定方法撈取帶回實驗室鏡檢。浮游植物定量樣品使用改良式北原采水器在水體表面約0．5 m 處采集帶回實驗室，采用沉淀傾瀉法去上層澄清液，留取30mL濃縮液，依目鏡視野法計數細胞密度。生物量按體積換算。

1．3 理化指標測定

水溫（WT）和pH 采用YSI－6600型水質分析儀現場測定，葉綠素a（Chl．a）、總磷（TP）、總氮（TN）及氨氮（NH＋3－N）參照《水和廢水監測分析方法（第四版）》［13］測定，根據水體的各項理化指標經GB3838－2002地表水環境質量標準［21］確定水質標準。

1．4 各項指數計算

Pantle－Buck污染指數（S）［15］：

式中，S 為污染指數，s為污染階段指數〔寡污水性（os）指示種，s＝1；β中污水性（βm）指示種，s＝2；α中污水性（αm）指示種，s＝3；多污水性（ps）指示種，s＝4〕，h為該種的估算數量分級（分值為1～3）。

Margalef多樣性指數（d）：

d＝（S－1）／1nN

Shannon－Weaver多樣性指數（H）：

H＝－∑ni／lnN（ni／N）

Evennes Index均勻度指數（e）：

e＝H／lnS

式中，S 為種類數，N 為個體數。

1．5 水體營養狀況評價

1．5．1 優勢種評價法 參照文獻［16－17］的方法進行，一般貧營養型湖泊中的浮游植物以金藻、黃藻為主，中營養型湖泊中以甲藻、隱藻、硅藻占優勢，富營養型湖泊以綠藻、藍藻占優勢。

1．5．2 細胞密度或生物量評價法 依據國內湖泊富營養化評價標準［18］，浮游植物細胞密度小于0．3×106cell／L 或生物量為1．0～1．5 mg／L 為貧營養型，細胞密度為0．3×106～1．0×106cell／L 或生物量1．5～5．0mg／L為中營養型，細胞密度大于1．0×106cell／L或生物量大于5．0mg／L 為富營養型。

1．6水體污染程度評價

1．6．1 指數指標評價法 參照文獻［15］和［19］的方法進行。污染階段指數1．0～1．5為寡污性水體，1．5～2．5為β中污性水體，2．5～3．5為α中污性水體，3．5～4．0為多污性水體。

1．6．2 采用《微生物檢測新技術》評價標準［20］即多樣性指數d 值0～1為重度污染，1～2為嚴重污染，2～4為中度污染，4～6為輕度污染，大于6為清潔水；多樣性指數H 值0～1 為重污染，1～3 為中污染，大于3 為輕污染或無污染；均勻度指數e 值0～0．3為重污染，0．3～0．5為中污染，0．5～0．8為輕污染或無污染。

2 結果與分析

2．1 兩水庫浮游植物的種類

從圖示看出，芒勇水庫共檢出浮游植物33種，隸 屬 于5 門8 綱10 目18 科23 屬，其 中 藍 藻 門6種，占總數的18．18%；硅藻門6 種，占總數的18．18%；綠藻門18種，占總數的54．55%；隱藻門2種，占總數6．06%；裸藻門1種，占總數3．03%。綠茵湖水庫共檢出浮游植物25 種，隸屬于5 門5 綱10 目16 科19 屬，其 中 藍 藻 門7 種，占 總 數 的28．00%；硅藻門11種，占總數的44．00%；綠藻門5種，占總數的20．00%；裸藻門1種，占總數4．00%；金藻門1種，占總數4．00%。可見，芒勇水庫和綠茵湖水庫浮游植物物種組成主要以藍藻、硅藻、綠藻居多。

圖示 芒勇水庫和綠茵湖水庫浮游植物的種類組成Fig． Composition of phytoplankton species in Mangyong Reservoir and Luyin Reservoir

表1 芒勇水庫和綠茵湖水庫浮游植物的污染指示種［17，20］Table 1 Pollution indicator species of phytoplankton of Mangyong and Luyin reservoirs

2．2 兩水庫浮游植物的優勢種與指示種

從表1看出，芒勇水庫和綠茵湖水庫浮游植物優勢種和指示種的結構狀況。優勢種群：芒勇水庫以綠藻門的四尾柵藻（Scenedesmus quadricauda）、微芒藻長刺變種（Micractinium pusillum var．Longisetum Tiffany）、空球藻（Eudorina elegans）為主要優勢種；綠茵湖水庫以藍藻門的綠色顫藻（Oscillatoria chlorina）為主要優勢種。根據優勢種評價法，兩水庫營養狀態均為富營養型。污染指示種：兩水庫浮游植物出現了大量污染指示種，芒勇水庫出現污染指示種11種，其中10種為β中污水性指示種；綠茵胡水庫出現污染指示種14 種，其中9種為β中污水性指示種，兩水庫污染指示種均以β中污水性指示種為主。

2．3 兩水庫浮游植物細胞密度與生物量

從表2 可知，芒勇水庫浮游植物細胞密度為1．249×106cell／L，生物量為2．992cell／L，各門浮游植物細胞密度表現為綠藻門＞藍藻門＞硅藻門＞隱藻門＞甲藻門，生物量表現為綠藻門＞硅藻門＞甲藻門＞隱藻門＞藍藻門。綠茵水庫浮游植物細胞密度為1．164×106cell／L，生物量為1．516mg／L，各門浮游植物豐度表現為藍藻門＞硅藻門＞金藻門＞綠藻門＞裸藻門，生物量表現為硅藻門＞裸藻門＞藍藻門＞金藻門＞綠藻門。從細胞密度判斷，兩水庫水體均屬富營養型，從生物量判斷，兩水庫水體均屬中營養型。

表2 芒勇水庫和綠茵湖水庫浮游植物細胞細胞密度與生物量Table 2 Cell density and biomass of phytoplankton of Mangyong and Luyin reservoirs

2．4 兩水庫浮游植物的污染指數和多樣性指數

根據Pantle－Buck污染指數公式計算，芒勇水庫和綠茵湖水庫的污染指數分別為1．76和1．97，兩水庫均為β 中污性水體，水質污染屬性為中等。從表3可知，芒勇水庫多樣性指數d 值為0．65，屬重度污染；H 值為1．91，屬嚴重污染；均勻度指數為0．83，屬重度污染。綠茵湖水庫多樣性指數d 值為0．81，屬重度污染；H 值為1．87，屬嚴重污染；均勻度指數為0．75，屬重度污染。綜合評價兩水庫為重度－嚴重污染水體。

2．5 芒勇水庫和綠茵湖水庫水體理化指標

從表4可知，芒勇水庫TP含量為0．16mg／L，TN 含量為0．68～0．77 mg／L，均達到Ⅲ類水質標準，NH＋3－N 含量為0．19～0．13mg／L，達到Ⅱ類水質標準；綠茵湖水庫TP 含量范圍為0．10～0．13mg／L，TN 含量為0．78～0．84mg／L，均達到Ⅲ類水質標準，NH＋3－N 含量為0．12～0．10mg／L，達Ⅱ類水質標準。

表3 芒勇水庫和綠茵湖水庫的多樣性指數值及評價結果Table 3 Diversity indexes and integrated evaluation of Mangyong and Luyin reservoirs

表4 芒勇水庫和綠茵湖水庫水質的理化指標Table 4 Physical and chemical indexes of water quality of Mangyong and Luyin reservoirs

3 結論與討論

1）綠茵湖水庫浮游植物種數所占比例和生物量以硅藻門最高，細胞密度以藍藻門最高；芒勇水庫浮游植物種數、細胞密度及生物量以綠藻門最高，可見，芒勇水庫浮游植物群落結構中綠藻處于較高的優勢地位，同時，芒勇水庫浮游植物種數、細胞密度和生物量都高于綠茵湖水庫。

2）兩水庫水體均呈弱堿性，理化指標達到國家Ⅱ～Ⅲ類水質標準，且芒勇水庫的理化指標除TN外，Chl．a、TP和NH＋3－N 含量高于綠茵湖水庫。可見，芒勇水庫水體營養物質含量高于綠茵湖水庫。

3）芒勇水庫浮游植物群落結構復雜程度、水體營養物質含量高于綠茵湖水庫，原因可能是芒勇水庫庫區的水產養殖業與旅游業增加了庫區周邊污染源所致。

4）芒勇水庫的浮游植物優勢種為綠藻門的四尾柵藻、微芒藻長刺變種和空球藻，綠茵湖水庫的浮游植物優勢種為藍藻門的綠色顫藻。優勢種評價其營養狀況，兩水庫均為富營養型，污染指示種均以β中污水性指示種為主；從細胞密度和生物量判斷，兩水庫分別為富營養型和中營養型；從污染指數（S）看，則均為β中污性水體，從d 值、H 值和e 值綜合評價，兩水庫均為重度－嚴重污染水體；從總磷和總氮含量看，兩水庫均達國家Ⅲ類水質標準，且已超出一般水體富營養化發生的質量濃度（TN 的質量濃度為0．2mg／L，TP為0．02mg／L）。從各項生物理化指標綜合評價，兩水庫水體營養水平則為中－富營養化。

［1］ 王艷玲，馮 靜，李建國，等．產芝水庫的浮游植物與水體水質評價［J］．海洋湖沼通報，2008（4）：85－89．

［2］ 徐興華，陳 椽，龍勝興，等．玉舍水庫浮游植物的調查及水質評價［J］．貴州農業科學，2012（6）：227－230．

［3］ Sanna S，Maria L，Maija H．Long－term changes in summer phytop1ankton communities of the open northern Baltic Sea．Estuarine［J］．Coastal and Shelf Science，2007，71：580－592．

［4］ 韓歡歡，范亞文．黑龍江省安興濕地秋季浮游植物群落結構［J］．湖泊科學，2012（4）：577－585．

［5］ 晏 妮．貴州兩種類型喀斯特水庫浮游植物分布與富營養化特征比較研究［D］．貴陽：貴州師范大學，2006．

［6］ 呂光俊，熊邦喜，陳 朋．華中地區4座不同類型水庫浮游植物的群落結構和多樣性［J］．中國水產科學，2012（4）：690－699．

［7］ 肖利娟．海南省7座大中型水庫浮游植物群落特征和富營養化分析［D］．廣州：暨南大學，2008．

［8］ Nathan S H，Hans W P，Benjamin L．Peierls，Anthony C．Whipple，et al．Rossignol．Effects of climatic variability on phytoplankton community structure and bloom development in the eutrophic，microtidal，New River Estuary，North Carolina，USA［J］．Estuarine，Coastal and Shelf Science，2012，117：70－82．

［9］ Sang H L，Mi S Y，Bo Kyung Kim，et al．Contribution of small phytoplankton to total primary production in the Chukchi Sea［J］．Continental Shelf Research，2013，68：43－50．

［10］ Kevin R A，Donald K P，Robert S P，et al．Phytoplankton blooms beneath the sea ice in the Chukchi sea［J］．Deep－Sea Research Part II，2014，105：1－16．

［11］ 金相燦，屠清瑛．全國湖泊富營養化調查規范［M］．2版．北京：中國環境科學出版社，1990．

［12］ 章宗涉，黃祥飛．淡水浮游生物研究方法［M］．北京：科學出版社，1991．

［13］ 國家環境保護總局，水和廢水監測分析方法編委會．水和廢水監測分析方法［M］．4版．北京：中國環境科學出版社，2002．

［14］ 國家環境保護總局．中華人民共和國地表水環境質量標準［EB］．北京：國家環境保護總局，2002．

［15］ Pantle K，Buck H．Diebiologischeüberwachung der Gew？sser und die Darstellung der？Ergebnisse．Gas－und Wasserfach［J］．Wasser und Abwasser，1955，96：609－620．

［16］ B．福迪．藻類學［M］．羅迪安，譯．上海：上海科學技術出版社，1980．

［17］ 陳洪波．三峽庫區水環境農業非點源污染綜合評價與控制對策研究［D］．中國環境科學研究院，2006．

［18］ 沈治蕊，卞小紅，趙 燕，等．南京煦園太平湖富營養化及其防治［J］．湖泊科學，1997，12（4）：377－380．

［19］ 馬成學，于洪賢，張新剛．牡丹江干流春季浮游植物雙向指示種（TWINSPAN）分類及水質評價研究［J］．淡水漁業，2008（3）：58－62．

［20］ 沈韞芬，章宗涉，龔循矩，等．微型生物監測新技術［M］．北京：中國建筑工業出版社，1990．

［21］ 日本生態學會環境問題專門委員會．環境和指示生物（水域分冊）［M］．盧全章，譯．北京：中國環境科學出版社，1987．