清水江鐮刀灣段浮游植物現狀和水質分析

孟立霞 石金寶 朱秀芳

清水江鐮刀灣段浮游植物現狀和水質分析

孟立霞1石金寶1朱秀芳2

（1.凱里學院大健康學院 貴州凱里 556011；2.漢江師范學院化學與環境工程學院 湖北十堰 442000）

為了解清水江鐮刀灣段的水質狀況，2021年5月—7月對清水江鐮刀灣段浮游植物進行調查，同時對水體理化指標進行檢測，對水質進行分析。調查結果顯示：水體的氨氮、亞硝酸鹽、溶解氧等8項理化指標均未超標，清水江鐮刀灣段符合Ⅱ類水標準。調查期間共鑒定浮游植物8門52屬87種，其中硅藻門為優勢門類。浮游植物密度平均3.3×104cell/L，Shannon-Wiener指數、Pielou均勻度指數、Margalef豐富度指數的平均值分別為3.08、0.81、2.52。清水江鐮刀灣段5月和6月各樣點均為清潔-寡污型，7月各個樣點均為中污型。本次調查可為清水江鐮刀灣段浮游植物研究和河流生態保護與管理提供基礎資料。

清水江鐮刀灣段；浮游植物；生物多樣性；理化指標；水質

浮游植物是河流生態系統中重要的初級生產者之一，在物質循環、能量流動和維持水生態系統穩定中發揮著重要作用[1]。浮游植物結構簡單、對水環境變化反應靈敏，其物種組成和多樣性可間接反映水質情況，常被用于評估水生態系統的生態狀況[2]。目前浮游生物的群落結構變化特征、生物多樣性、指示物種等被廣泛應用于對河流水環境的質量評價[3-5]。

清水江是貴州省第二大河流，發源于貴定縣斗篷山南麓，至岔河口重安江匯入后始稱“清水江”，至天柱縣匯入湖南省境后稱“沅江”。近些年來，針對清水江中魚類的研究主要集中在中華沙鰍[6]、白甲魚[7]、清水江鯉[8]和斑鱖[9]等。郭春祥等（2016）、黃娟等（2016）、伍名群（2022）采用水體理化指標研究清水江水環境質量[10-12]；吳瑤潔等（2015）、吳貽創等（2019）、付博雷（2021）提出了污染治理措施[13-15]；劉志等（2015）對清水江旁海大橋附近的浮游動物進行了調查研究[16]；筆者曾對清水江普舍寨段和下司段浮游植物組成及水質進行分析[17-18]。但目前未見清水江鐮刀灣段浮游植物調查及水質評價相關報道。清水江鐮刀灣段流經村莊，受兩岸居民生活影響；鐮刀灣流段風景優美，魚類豐富，釣魚、游泳、燒烤、建筑施工等人類活動會對該流段水質產生影響；此外，鐮刀灣污水處理廠和屠宰場廢水的排放可能對該流段的水質造成一定影響。因此，本文對清水江鐮刀灣段浮游植物進行調查，并檢測水體理化指標，對水質進行評價，以期為清水江鐮刀灣段環境保護與管理提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 調查時間和采樣點布設

2021年5月—7月，根據當地自然地理情況，在清水江鐮刀灣段設置上游、中游、下游3個采樣點：上游S1位于紅巖村大橋下；中游S2在距上游1 km處，位于屠宰場廢水排出口附近；下游S3在陳家寨大橋下，離居民住處很近（見圖1）。

圖1 采樣點的設置

1.2 浮游植物采集與處理

根據《淡水生物調查技術規范》（DB43/T 432-2009），定量樣品采集在定性樣品采集之前，每個采樣點使用1 L采水器采集水樣1 L，立即用魯哥氏液固定，用量為水樣體積的1%，再加入利于較長時間保存的甲醛，用量為水樣體積的4%，使用沉淀器對水樣進行沉淀和濃縮，采用計數框行格法對浮游植物進行計數。使用25#浮游生物網采集定性樣品，立即加入魯哥氏液和甲醛溶液，用量分別為水樣體積的1%和4%，用于浮游植物種類的鑒定。

1.3 水體理化指標的測定

在清水江鐮刀灣段各樣點現場采集水樣，使用多功能水質分析儀檢測溶解氧（DO）、氨氮（NH3-N）、亞硝酸鹽、磷酸鹽、pH、余氯、硫化物、銅，共8項指標。

1.4 數據分析

采用浮游植物多樣性指數Shannon-Wiener指數、Pielou均勻度指數、Margalef豐富度指數對河流水質進行評價，各指數計算與評價標準參考孟立霞等（2018）[17]和余業鑫等（2022）[19]。參照《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）對水體理化指標進行分析。

2 結果與分析

2.1 水體理化指標

2.1.1 水體理化指標測定結果

調查測得清水江鐮刀灣段水體各理化指標的結果見表1。流域整體的氨氮含量范圍為0 mg/L～0.370 mg/L；亞硝酸鹽含量變化范圍為0 mg/L～0.015 mg/L；溶解氧含量變化范圍為5.130 mg/L～16.660 mg/L；pH變化范圍為7.818.85，水體偏堿性；硫化物含量變化范圍為0 mg/L～0.063 mg/L；磷酸鹽含量變化范圍為0 mg/L～0.119 mg/L；余氯含量變化范圍為0 mg/L～0.120 mg/L；銅含量變化范圍為0 mg/L～0.018 mg/L；水溫20 ℃～24 ℃，低于氣溫。

表1 清水江鐮刀灣段水體理化指標測定結果

2.1.2 水體理化指標的變化情況

從圖2可以看出調查期間清水江鐮刀灣段3個樣點水體理化指標的變化情況。上游氨氮含量變化最大，總體呈降低趨勢，中游氨氮含量呈逐月上升趨勢，下游氨氮含量呈先上升后下降趨勢，6月含量最高；5月上游含量最高，6月下游含量最高，7月中游含量最高。中游未測得亞硝酸鹽；上游5月和6月亞硝酸鹽含量均為0，7月亞硝酸鹽含量較低；下游各月份亞硝酸鹽含量均相比上游和中游有大幅度增加。溶解氧含量總體呈上升趨勢，在中游先降后升，上游和下游變化幅度較小且呈逐月上升趨勢；7月為上游和下游溶解氧含量最高。3個樣點pH均高于7，水體總體偏堿性；上游和中游pH變化較小，下游7月pH突然大幅度上升。上游和中游硫化物含量逐月上升，其中中游7月硫化物含量顯著增大，下游硫化物5月含量低、6月和7月未檢測到。磷酸鹽含量變化比較復雜，上游和下游均呈逐月增加趨勢，而中游6月含量最低；5月中游和下游含量較高，6月除了下游外含量均為0，7月3個樣點磷酸鹽含量相近且均有大幅度上升。余氯變化較大，上游呈下降趨勢，中游一直含量低，下游6月含量大幅度增加；5月上游含量最高，6月下游含量最高，7月各樣點含量近乎為0。上游銅含量呈下降趨勢，中游呈上升趨勢，下游6月最高，其他時間未測得；各樣點5月銅含量相近，6月下游含量遠高于上游和中游，7月只有中游測得少量銅。此外，3個樣點每個月的水溫相同，且不同月份差別不大，說明比較穩定。

圖2 清水江鐮刀灣段各樣點水體理化指標變化情況

2.2 浮游植物種類組成

從本次調查的樣品中共鑒定出浮游植物8門52屬87種（見表2），其中硅藻門23屬50種，占浮游植物種類總數的57.47%；綠藻門15屬20種，占浮游植物種類總數的22.99%；藍藻門8屬10種，占浮游植物種類總數的11.49%；裸藻門1屬2種，占浮游植物種類總數的2.30%；金藻門2屬2種，占浮游植物種類總數的2.30%，甲藻門、隱藻門和黃藻門各1屬1種，占浮游植物種類總數的1.15%。從物種組成的時間變化來看，6月物種最豐富（62種），7月（53種）次之，5月（50種）最少。清水江鐮刀灣段浮游植物以硅藻和綠藻為主，5月硅藻門36種、綠藻門7種，6月硅藻門39種、綠藻門14種，7月硅藻門38種、綠藻門7種。從物種組成的空間變化來看，不同采樣點物種數存在明顯差異，在岸邊帶離居住區較近的下游總物種數（66種）最多，中游總物種數（53種）最少，上游總物種數（54種）和中游的相近。

表2 清水江鐮刀灣河段浮游植物名錄

續表2 清水江鐮刀灣河段浮游植物名錄

2.3 浮游植物密度和多樣性

清水江鐮刀灣段浮游植物密度如表3所示。清水江鐮刀灣段浮游植物密度范圍為1.3×104cell/L～6.2×104cell/L，平均密度為3.3×104cell/L。不同月份浮游植物密度存在差別，6月浮游植物平均密度（4.6×104cell/L）最大，5月浮游植物平均密度（1.9×104cell/L）最小。不同樣點的浮游植物密度也有差別，上游浮游植物平均密度（3.8×104cell/L）最大，下游浮游植物平均密度（2.6×104cell/L）最小。

表3 清水江鐮刀灣段浮游植物密度（單位：cell/L）

清水江鐮刀灣段浮游植物多樣性分析結果見表4。Shannon-Wiener多樣性指數（）在1.69～3.82范圍內變化，平均值為3.08；Pielou均勻度指數（）變化范圍為0.60～0.89，平均值0.81；Margalef豐富度指數波動范圍1.27～3.69，平均值2.52。浮游植物的多樣性指數、均勻度、豐富度總體呈逐月下降趨勢。從多樣性指數來看，5月和6月相近；6月最高，不同采樣點的多樣性指數在3.26～3.68范圍，其中下游的多樣性指數最低；7月多樣性指數最低，不同采樣點的指數在1.69～2.74范圍，其中下游的多樣性指數最低。從均勻度指數來看，5月和6月相近；5月均勻度指數平均值最高，不同采樣點均勻度指數在0.84～0.89范圍，其中上游均勻度指數最低；7月均勻度指數均值最低，不同采樣點的均勻度指數在0.60～0.76范圍，下游均勻度指數最低。從豐富度指數來看，5月和6月相近，6月豐富度指數平均值最高，不同采樣點均勻度指數在2.40～3.69范圍，其中下游豐富度指數最低；7月豐富度指數均值最低，不同采樣點豐富度指數在1.27～1.90范圍，下游豐富度指數最低。從空間上來看，3個多樣性指數在各采樣點存在差異，5月上游最低，6月和7月下游最低。

表4 清水江鐮刀灣段浮游植物多樣性指數

2.4 水質評價

參照《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）中的單因子進行分析，本次調查水體氨氮含量低于0.05 mg/L，由此可判斷清水江鐮刀灣段水質屬于Ⅱ類水；溶解氧值高于5.0 mg/L，符合Ⅱ類水標準；硫化物含量在0.1 mg/L范圍內，符合Ⅰ～Ⅱ類水標準；銅含量在1.0 mg/L范圍內，符合Ⅰ～Ⅱ類水標準。水體pH偏堿性。水溫變化正常。綜合多項指標判斷，清水江鐮刀灣段水質屬于Ⅱ類水。

根據Shannon-Wiener指數判斷，5月和6月各樣點均屬于清潔-寡污型；7月上游屬于β-中污型，中游、下游均屬于α-中污型。根據Pielou均勻度指數，5月和6月3個樣點均屬于無污染型；7月3個樣點均為輕污染。根據Margalef豐富度指數，5月和6月3個樣點均屬于β-中污型，7月3個樣點均屬于α-中污型。基于3個多樣性指數對清水江鐮刀灣段水質的評價結果不盡相同，綜合判斷結果：5月和6月鐮刀灣段3個樣點水質屬于清潔-寡污型；7月屬于中污型，水質較差。

3 討論

本次調查共發現浮游植物87種，其中硅藻門物種數（50種，占比57.47%）最多，為主要優勢門，這與貴州印江河浮游植物組成研究結果[20]一致。硅藻門植物具有較硬的硅質外殼、耐摩擦和耐滾動等特性，在水體流動或紊動環境下獲得較大的增殖優勢[21]，屬于河道型藻類，適應清水江流動的水體，從而在清水江鐮刀灣段形成以硅藻為優勢類群的群落。清水江鐮刀灣段位于下司段和普舍寨段之間，鐮刀灣段浮游植物種類數較下司段及普舍寨段多[17-18]，其原因一是可能受采樣時間、采樣點位置、物種本身豐度差異等的影響，二是浮游植物種類受營養鹽、氣候、水文等環境因子的影響[22]，其中水溫是影響浮游植物群落結構的重要因素。大部分硅藻的最適生長溫度在15 ℃～25 ℃，當水溫大于10 ℃時，硅藻繁殖速度較快[22]。調查期間，清水江鐮刀灣段水溫在20 ℃～24 ℃，在該溫度下硅藻生長較快。本次調查的清水江鐮刀灣段水溫高于下司段及普舍寨段，隨著水溫升高，部分浮游植物能夠更快地生長[21]，因此清水江鐮刀灣段浮游植物種類比下司段和普舍寨段多。本次調查中所有樣點浮游植物密度均不超過1.0×106cell/L，參照水質評價標準[23]，清水江鐮刀灣流段水質處于貧營養等級，以硅藻為主的浮游植物群落是水體營養水平較低的特征之一[20]。

因為浮游植物對低濃度污染物進入河流可以及時做出反應[24]，所以浮游植物Shannon-Wiener多樣性指數、Pielou均勻度指數、Margalef豐富度指數等可以用來評價水體的污染程度，另外還可以從生態系統層面反映其穩定性[25]。5月和6月浮游植物平均值在3.0～3.9，平均值在2.4～3.7，平均值在0.8～0.9，反映了清水江鐮刀灣流段水體屬于清潔-寡污型或無污染，水體受污染較小；7月浮游植物平均值在1.6～2.8，平均值在1.2～1.9，平均值在0.6～0.8，處于中度污型和輕度污型之間，水體遭受污染程度較之前有所加重，水質由優轉劣，反映了清水江鐮刀灣流段水體總體上在中污染和輕污染之間。物種多樣性指數越高，其群落結構越復雜，穩定性越大，水質越好；浮游植物種類數越多，個體數量分布就越均勻，Margalef指數就越大，指示環境就越穩定；浮游植物種類的個體數越接近，Pielou指數越高，水質就越好；反之亦然[26]。浮游植物和反映了清水江鐮刀灣流段浮游植物群落結構較復雜，生態系統穩定性好的特征。

河流中不同區域的污染物收納量、人為干擾程度等的差異，可導致浮游植物種類和數量產生較大差異[22]，從而影響河流水質。上游位于紅巖村大橋下，5月和6月為清潔-寡污型，水質良好，7月為中度污染型，這可能與附近的紅巖村夏季生活廢水增多、釣魚等人類活動增加有關。中游水質由β-中污型轉為α-中污型，可能因為該樣點在污水處理廠和屠宰場排水口附近，排入河道的廢水對河流水質造成一定程度的影響，調查時還聞到排入口水流有明顯的異味；再者，雨水沖刷河道旁公路路面和附近鋼筋加工廠及施工地，將污染物帶入河流，使河流水質受到影響。下游位于陳家寨大橋下，水質由清潔-寡污型轉為α-中污型，河流受到污染，可能因為該樣點離居民區近，且附近有一家農家樂，存在居民生活污水直接排入河流和河道中的現象，水中有白色垃圾；其次，暴雨過后沖入河中的泥沙較多；再次，岸邊農田的面源污染等眾多因素導致水質變劣；最后，河流自凈能力是有限的，上游和中游7月水質分別為β-中污型和α-中污型，下游水質變化在一定程度上受到上游和中游的影響。因為調查時不同樣點的水溫相近，暫未考慮其對河流浮游植物的影響。調查時看到各樣點均有相關人員清理河道，這對良好水質的維持能起到一定的作用。

根據《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）判斷，清水江鐮刀灣段水質符合Ⅱ類水標準，可作為珍稀水生生物良好的生活地、生活飲用水地表水源地一級保護區等。清水江鐮刀灣段水質狀況不僅影響流域內的生態環境質量，而且對下游普舍寨段的飲用水水源區安全具有重要影響，因此，有必要對其持續開展水環境質量調查與評估。除加強水質監測外，建議政府相關部門加強對清水江鐮刀灣段的管理。首先，完善統籌調度機制，加大水政執法力度，建立與公安、國土、環保等其他部門合作的綜合執法體制，對附近的屠宰場、污水處理廠進行監督，對工程施工點嚴格要求，做好污染物處理工作。其次，建立健全農村生活垃圾、生活污水處理系統，減少河道附近農田的面源污染。最后，制定完善合理有效的獎懲機制，同時做好宣傳工作，提高附近居民和河邊垂釣者的環保意識。

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Phytoplankton Status and Water Quality Analysis of the Liandaowan Section of the Qingshui River

Meng Lixia1Shi Jinbao1Zhu Xiufang2

（1.School of Sports and Health Science,Kaili University, Kaili,Guizhou, 556011; 2.School of Chemistry and Environmental Engineering, Hanjiang Normal University, Shiyan, Hubei, 442000）

In order to understand the water quality of the Liandaowan section of the Qingshui River, the phytoplankton in the Liandaowan section of the Qingshui River was investigated from May to July 2021, and the physical and chemical indicators of the water body were tested and the water quality was analyzed. The investigation results showed that the eight physical and chemical indexes of ammonia nitrogen, nitrite, dissolved oxygen, etc. in the water body did not exceed the standard, and the Liandaowan section of Qingshui River met the Class II water standard. During the survey, 87 species of phytoplankton belonging to 52 genera and 8 phyla were identified, among which diatoma was the dominant phyla. Average phytoplankton density was 3.3×104cell/L, the average values of Shannon Wiener index H ', Pierou evenness index J and Margalef richness index D were 3.08, 0.81 and 2.52, respectively. All the sites in Liandaowan section of the Qingshui River were clean and less polluted in May and June, and all the sites were moderately polluted in July. The survey can provide the basic data for phytoplankton research and river ecological protection and management in Liandaowan section of Qingshui River.

Liandaowan Section of Qingshui River; Phytoplankton; Biodiversity; Physical and Chemical Indexes; the Quality of Water

X52;X824

A

2095-1205(2022)12-36-07

10.3969/j.issn.2095-1205.2022.12.11

貴州省科技廳農業攻關項目（黔科合支撐[2016]2586號）；貴州省科技廳聯合基金項目（黔科合LH字［2017］7177號）

孟立霞（1980- ），女，漢族，河北無極人，副教授，研究方向為漁業資源。

朱秀芳（1983- ），女，漢族，湖北武漢人，博士研究生，副教授，研究方向為動物學。