永年洼春季水體環境研究

謝全森，劉藝冉，蔡 靈，孫彩娟，郭少華，王少輝，青友民

(1.邯鄲學院生命科學與工程學院，河北 邯鄲 056000；2.邯鄲市水產技術推廣站，河北 邯鄲 056000；3.河北恒一檢測科技有限公司，河北 邯鄲 056000； 4.邯鄲市鑫垚農業科技有限公司，河北 邯鄲 056000)

永年洼在河北省邯鄲市的永年區東南部[1]，與白洋淀、衡水湖并稱為華北三大洼淀,永年洼原為自然形成的洼淀，現周圍有圍堤，總長18.6 km，洼底高程40 m，洼邊地面高程43.0 m，周邊圍堤高程45.5 m。東南以滏陽河左堤為界，西、北與圍堤連接[2-4]。東南側滏陽河蓮花口建有永年洼分洪閘，該閘設計流量183 m3/s。北圍堤上建有借馬莊泄洪閘(該閘設計流量125 m3/s)，永年洼設計滯洪水位44.56 m，蓄洪量0.54億 m3，面積16.00 km2。永年洼曾經開展了大量的漁業養殖，由于盲目開發、氣候干燥，以及滏陽河來水受到嚴重污染等原因，永年洼的自然風貌遭到了嚴重的破壞，水域面積也日益縮小，從先前的4.6萬畝銳減到了1萬多畝，千畝葦蕩、萬波碧傾的勝境已經不復存在。永年洼作為冀南地區內陸型洼淀發揮了重要生態屏障作用，在開展冀南地區休閑垂釣漁業研究、國家級泥鰍和黃鱔良種場發展示范方面是河北省的重要試驗示范地區，同時也是河北省內為數不多的國家級濕地公園重點建設單位，對其水體環境進行檢測和初步評價是后續開展生態保護的重要基礎[4-6]。基于此，我們從底泥與浮游生物兩方面進行測定。水體受到污染后，部分污染物也會通過沉淀作用累積在河流底部。對底泥中的氮、磷等污染物的檢測，獲取基礎數據，可以為永年洼的生態恢復、生態環境修復提供一些理論性的數據及一些解決方法。

1 材料與方法

1.1 材料

永年洼濕地緊緊圍繞廣府古城，其形狀接近C形，地理位置坐標是：北緯36°40′24″-36°43′12″、東經114°42′28″-114°45′06″之間。取樣以中部為基礎點，每個正向70 m分別設定為本次試驗的采樣點，即東部、南部、西部、北部。另合理利用區在東北部。

底泥：采集地點設置五處：東部、西部、南部、北部和合理利用區。

水樣：采集地點同底泥采樣處。

1.2 分析方法

1.2.1 pH值的測定 取1 g過60目篩子的風干土樣放入錐形瓶內，再加入10 mL的蒸餾水。密封后放到震蕩培養箱內。在常溫下震蕩4 h后取出過濾，最后用pH測定儀進行測定[7]。

1.2.2 總氮的測定 總氮用凱氏定氮儀進行測定。

1.2.3 有效氮的測定 有效氮測定使用堿解法，堿液為1.2 mol/L的氫氧化鈉。在密封恒溫的條件下，堿與樣品中的有機氮反應，生成氨，然后被擴散皿內室的硼酸吸收，再用鹽酸滴定[8-11]，得出數據。

1.2.4 總磷的測定 總磷測定使用鉬酸銨分光光度法。在中性條件下，過硫酸鉀與樣品在高溫高壓條件下發生反應，樣品中的有機磷、無機磷就會被氧化成正磷酸。然后在酸性介質中，溶解性正磷酸與鉬酸銨反應，在銻鹽存在下會生成磷鉬雜多酸，生成后會立即被抗壞血酸還原，生成藍色的絡合物，在700 nm的波長處可以達到最大的吸收度[12-15]。

計算公式：

式中：ω(P)為污泥有效磷的質量分數，mg/kg；ρ為從標準曲線上查得的磷的質量濃度，mg/L；m為污泥樣品質量，g；V為顯色液體積(顯色時定容體積)，mL；ts為分取倍數。

1.2.5 有效磷的測定 有效磷測定使用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗分光光度法。

1.2.6 重金屬的測定 本次實驗只對鉛和鎘進行測定。采用的是原子吸收法。樣品經硝酸過氧化氫-鹽酸常壓消解，然后將消解液噴入空氣-乙炔火焰中。在高溫火焰下，化合物離解為基態原子，該基態原子蒸汽吸收從燈射出的特征波長的光，吸收度的大小與火焰中基態原子含量成正比，可從校準曲線查得被測元素的含量[16-17]。

1.2.7 浮游植物的檢測 選取一個水樣取樣50 mL，滴加魯哥氏液約0.5 mL，攪拌后，分液漏斗靜置12～24 h后沉淀濃縮至約5 mL，使用滴管吸取搖勻后的試樣1滴(約0.05 mL)，在顯微鏡下進行觀察，觀察其中浮游植物的種類和相應數量并計數，然后對該試樣再進行三次平行檢測。

1.2.8 浮游動物的檢測 選取一個水樣取樣50 mL，滴加魯哥氏液約0.5 mL，攪拌后，分液漏斗靜置12～24 h后沉淀濃縮至盡可能小，使用滴管吸取含有浮游動物的液滴，在顯微鏡下進行觀察，并對浮游動物定種，然后多次觀察試樣中其余浮游動物，并結合顯微鏡和直接觀察試液對浮游動物進行計數。

2 結果與分析

2.1 永年洼底泥相關實驗結果

2.1.1 pH值 為縮小實驗測定誤差值，進行了三次實驗，取平均值。詳情見表1。

表1 pH值

從表中可以看出，整個永年洼的底泥都是呈堿性的，并且西面、南面、北面以及合理利用區的數值非常接近，而東面的pH偏低。

2.1.2 總氮的含量 總氮含量實驗結果見表2。

表2 總氮含量

從表中可以看出東面的含氮量最高，南面與北面相差不大，這三個方位含氮量很高，已經高于標準，有中富營養化現象。而合理利用區與西面含量很低，屬于貧營養。

2.1.3 有效氮的含量 有效氮含量測定實驗結果見表3。

表3 有效氮含量

通過對有效氮含量的測定，與總氮的相比較，有效氮的含量大概占總氮的13%左右。

2.1.4 總磷的含量 總磷含量的實驗結果以及標準曲線見表4和圖1。

表4 總磷含量

從表中的數據可以看出東面的含磷量較高，有富營養化的趨勢，而西、南、北三個地方的含磷量相差不大，含量都較低，都處于合理的可控范圍。其中，合理利用區含量最低。

2.1.5 有效磷的含量 測定結果見表5和圖2。

表5 有效磷含量

從實驗所得的數據中可以看出，因為東面的總磷含量也比較高，所以東面有效磷的含量較高，其他幾個地點都較低，合理利用區含量最低。雖然含量有差異，但是占總磷的百分比也比較接近。在22%～28%范圍內。

2.1.6 重金屬的含量 測定結果見表6。

表6 重金屬含量

從得出的數據中可以看出，永年洼東面的鉛和鎘的含量顯著高于其他區域，合理利用區均為最低值。但上述五個區域的重金屬含量均高于國家標準，存在一定的重金屬污染。

2.2 永年洼浮游生物相關實驗結果

經數據整理獲得的不同地區的主要浮游生物種類見表7。

表7 永年洼春季浮游生物種類分布

在多次觀測中發現，永年洼地區的浮游植物以綠藻為主，其他藻類數量及種類都較少，除西部水域外，存在著較為豐富的浮游動物，原生動物的數量較多，輪蟲和枝角類都較少且不容易發現，可能是由于春季氣候較冷不適合輪蟲及枝角類的生存繁衍，也可能是顫藻及微囊藻含有毒素使毒素抗性差的浮游動物生存及繁殖力下降[18-20]。橈足類中劍水蚤的豐度非常高，西部水域外的水中都能明顯發現大量的劍水蚤，并且在樣品中發現了幾個達到2 mm大小的劍水蚤。

經數據整理獲得的不同區域數量分布見表8。

表8 永年洼春季不同水域浮游生物種類及數量

2.3 結果與分析

通過對整個永年洼春季底泥的測定，可以看到，所選取樣點均存在較多的污染物質，而東邊所含的各種污染物以及營養元素均超出了其他地方，并且東邊的水污染情況也較嚴重。一般的底泥中所含的污染物都是由水體中沉淀下來的，水體中的含量越多，底泥中也會越多，由于目前對富營養化水平評價方法尚未有統一標準[21]，本實驗數據的獲取為進一步評價永年洼富營養化程度提供基礎數據。

東部水域：綠藻門出現最多且為優勢種，原生動物和橈足類含量豐度，浮游生物數量隨著深度降低。

南部水域：浮游植物中綠藻門為優勢種，原生動物和橈足類含量較多，其他物種含量都很低。

西部水域：浮游植物都很少的情況下，綠藻門為優勢種，該地區的物種種類很少，原生動物外的浮游動物幾乎沒有。

北部水域：物種和數量都比較豐富，綠藻門仍為優勢種，其他物種和豐度都比較高。

在四個水域中東部水域的浮游動物種類和含量都相對較高，浮游植物含量低于北部水域，這說明東部水域為四個水域中自凈化能力最差的，水體老化最為嚴重的。而西部水域的浮游動物含量極低且浮游植物的相對含量較高，說明西部水域的水質較優。

綜合上述兩方面實驗結果，浮游動物的水平分布為由西南方向向東北方向逐漸增多，垂直分布上，由淺到深，浮游動物的數量逐漸降低。西面的污染度最低。

3 討論

永年洼濕地位于水陸交接地帶，擁有豐富的生物資源以及獨特的生態系統，具有調蓄水量、改善水質等作用，同時是大量動植物的理想棲息地[21]。但國內的大部分濕地也遭到了不同程度的破壞，近十年間，我國的濕地面積減少了約300萬hm2，減少率約為9%[22]。據研究報道浮游生物數量多，種類復雜，在水域生態系統中發揮著關鍵的作用[23-26]。水質對浮游生物造成影響時，會有一定的滯后性，所以對水體中的浮游生物進行評價時，要考慮全面，包括水質、生境因素等帶來的效果[27]。以往研究發現，只有河網型的水源地的水體的營養狀態，可以使用夏秋季的所有浮游動物的密度、生物量和浮游動物體積多樣性指數來表示[28]。

隨著社會與科技的發展，人們進行生產產生很多的污染物及廢棄物，使用污染源濃度(水質和底泥)檢測和浮游生物監測，可以為研究人員和監測單位提供連續的綜合環境信息。同時，隨著學科與監測技術的融合，水質監測方法和技術也將取得長足的進步，必將產生更多的研究熱點。