摘要：為了明晰西溪河南充市區(qū)段浮游植物與底棲動物的近期情況，并開展該區(qū)段的水質(zhì)生態(tài)評價，本研究在枯水季節(jié)調(diào)查了該區(qū)段的浮游植物和底棲動物群落組成，并基于二者進(jìn)行了水質(zhì)評價。結(jié)果顯示：(1)氨氮(0.85mg·L)、總磷(0.18mg·L)含量偏高。(2)浮游植物門29屬，以硅藻門(Bacillariophyta)為主，直鏈藻屬(Melosira)、針桿藻屬(Synedra)、舟形藻屬(Navicula)等是優(yōu)勢類群;(3)底棲動物綱12種，以腹足綱(Gastropoda)和雙殼綱(Bivalvia)為主;方格短溝蜷(Semisulcospiracancellata)、秀麗白蝦(Exopalaemonmodestus)和河蜆(Corbiculafluminea)是優(yōu)勢種。(4)基于調(diào)查結(jié)果，郊區(qū)樣點(diǎn)S1、S2水質(zhì)評價為寡污染狀態(tài)，城市排污口附近樣點(diǎn)S4水質(zhì)為α中污染重污染狀態(tài)，沿河植被豐富的樣點(diǎn)S3、S5水質(zhì)為清潔狀態(tài)。

　　關(guān)鍵詞：西溪河;浮游植物;大型底棲無脊椎動物;城市河流;生態(tài)評價

　　西溪河是嘉陵江的一級支流，起源于西充縣青獅鄉(xiāng)苦竹埡，由西北方向進(jìn)入南充市區(qū)，于南充市南門壩匯入嘉陵江，全長96km，流域面積796km，其中市區(qū)河段2.3km。雖然南充市已建設(shè)了西溪河截污主干管，但目前還未能完全吸納主要排放口的污水，仍有大量污水直接流入西溪河。枯水季節(jié)徑流量小，沿途污水排入后，水污染更為嚴(yán)峻[1]，主要表現(xiàn)為富營養(yǎng)化嚴(yán)重，氮營養(yǎng)鹽含量超標(biāo)[2];重金屬(Cu、Pb、Cd、Ag、Zn)在底泥和水生植物中富集明顯[3]。

　　從2000年初開始，西溪河綜合整治工程全面啟動，目前已建成8.8km西溪河防洪堤以及沿河護(hù)坡綠化帶;完成鋪設(shè)西溪河順慶城區(qū)3.6km排污主管網(wǎng);建成南充污水處理廠和垃圾處理場[1]。上述整治工程完成后，西溪河水質(zhì)與水生態(tài)環(huán)境有何變化?值得關(guān)注。生態(tài)評價是了解河流健康狀況的重要手段。浮游植物作為水生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，能直接反映水環(huán)境的變化;而大型底棲無脊椎動物(以下簡稱底棲動物)由于遷移能力弱，只能被動耐受和適應(yīng)環(huán)境，也可有效反映水環(huán)境長期的營養(yǎng)或污染程度，因此二者常被用來監(jiān)測與評價城市受脅水體[48]。

　　例如，浮游植物中的橋灣藻屬(Cymbella)、直鏈藻屬(Melosira)和菱形藻屬(Nitzschia)為污水指示性類群，舟形藻屬(Navicula)、菱形藻屬(Nitzschia)和雙菱藻屬(Surirella)等屬于運(yùn)動型硅藻，多棲息于水流較大、水體較渾濁的環(huán)境中，可通過這類指示性硅藻比例反映水環(huán)境特征[912]。

　　另外，底棲動物昆蟲綱(Insecta)的蜻科(Libellulidae)幼蟲多見于清水環(huán)境，搖蚊科(Chironomidae)幼蟲等多見于污水環(huán)境，可根據(jù)不同種類的耐污值計算底棲動物科級生物指數(shù)(FamilyBiologicalIndex，F(xiàn)BI)來反映水環(huán)境清潔程度[68,13]。為了明晰西溪河浮游植物與底棲動物的基本情況，并開展西溪河水質(zhì)的生態(tài)評價，本研究在枯水季節(jié)調(diào)查了西溪河浮游植物和底棲動物群落組成并對西溪河水質(zhì)進(jìn)行評價，旨在為西溪河“一河一策”精準(zhǔn)治河的“河長制”積累水生生物基礎(chǔ)背景資料。

　　1研究方法

　　1.1研究區(qū)域概況與采樣點(diǎn)設(shè)置

　　西溪河流域及南充市城區(qū)屬于中亞熱帶濕潤區(qū)，多年平均氣溫17.6℃，極端最高氣溫41.3℃，最低氣溫–2.6℃。平均降雨量1046mm，5—9月降雨量占全年的70%。污染主要來自生活污水、工業(yè)和農(nóng)業(yè)面源污染。枯水季節(jié)由于降雨量銳減，上游來水減少，是西溪河水質(zhì)污染最易頻發(fā)的時節(jié)[1]。

　　沿河共設(shè)置5個采樣點(diǎn)，其中S1位于農(nóng)田附近，附近有畜禽養(yǎng)殖;S2位于城鎮(zhèn)附近;S3位于騎游大道中段，周圍人煙稀少;S4位于市區(qū)排污口附近;S5位于市區(qū)綠化帶河段。S1—S3為郊外上游河段，S5以下河段由于“西溪河印象”項目圍堰施工，水深不足50cm，水體渾濁，未設(shè)置樣點(diǎn)。調(diào)查時間為2020年11月。

　　1.2水體理化因子測定各樣點(diǎn)監(jiān)測項目包括水深、河寬、水溫、透明度、pH、溶解氧、氨氮和總磷項指標(biāo)。水樣采集和測定依照文獻(xiàn)[14]進(jìn)行。現(xiàn)場利用卷尺測定各采樣點(diǎn)水深、河寬，便攜式溶解氧測定儀(YSIPro20)測定水溫、溶解氧(DO)和pH，黑白盤測定水體透明度。利用有機(jī)玻璃采水器(2L)采集水面下0.5m表層水樣，帶回實(shí)驗室后用LHA015便攜式水質(zhì)分析儀分析氨氮和總磷。氨氮用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(GB11894—89)測定，總磷用鉬酸銨分光光度法(GB11893—89)測定。

　　1.3樣品采集、鑒定和計數(shù)

　　浮游植物：采樣方法依照文獻(xiàn)[15]進(jìn)行，定性樣品采集使用25號浮游生物網(wǎng)(孔徑64μm)在表層呈“∞”字形來回拖動約3~5min，將收集的過濾濃縮樣品裝入50mL離心管，加入滴魯哥氏液固定。定量樣品在水面下0.5m處用2L有機(jī)玻璃采水器采集，每個樣點(diǎn)采40L水樣，采集的樣品用離心管收集后加魯哥氏液固定，定容至50m。每個樣點(diǎn)采集個重復(fù)樣品。樣品鑒定參考文獻(xiàn)[16]。利用0.1mL浮游生物計數(shù)框進(jìn)行計數(shù)。

　　底棲動物：利用彼得森采泥器、型網(wǎng)(孔徑40目)在岸邊采集底棲動物樣品。每個樣點(diǎn)采集個重復(fù)樣品。樣品經(jīng)40目紗網(wǎng)曬洗干凈后，封袋保存帶回實(shí)驗室。在白色解剖盤中挑揀出底棲動物，置于50mL塑料標(biāo)本瓶中，加入10%福爾馬林溶液保存。在解剖鏡下對底棲動物進(jìn)行鑒定、計數(shù)，并以每平方米個體數(shù)量計算底棲動物密度(ind)。底棲動物群落中優(yōu)勢物種類群計算公式同浮游植物。樣品鑒定參照參考文獻(xiàn)[18]，盡可能鑒定到最低分類單元。

　　1.4數(shù)據(jù)分析

　　分別計算浮游植物和底棲動物的ShannonWiener指數(shù)、Margalef指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)[19]、浮游植物運(yùn)動型硅藻百分比、污水型硅藻百分比[9,12]、底棲動物科級生物指數(shù)(FBI)[13]，計算方法和評價標(biāo)準(zhǔn)見表。各底棲動物耐污值從文獻(xiàn)[2023]中獲取，有多個參考值時，取平均值。數(shù)據(jù)分析和作圖主要在Sigmaplot12.5和Statistica10.0中完成。數(shù)據(jù)以平均值標(biāo)準(zhǔn)差表示。

　　2結(jié)果

　　2.1采樣點(diǎn)水體理化因子

　　調(diào)查期間樣點(diǎn)平均水深(1.47±0.40)m，平均透明度(67±21)cm，平均水溫(19.1±1.8)℃，平均pH(8.46±0.29)，呈弱堿性，平均溶氧(8.62±0.48)mg·L-1。水體中氨氮和總磷普遍偏高，平均氨氮濃度(0.85±0.54)mg·L-1，平均總磷濃度(0.18±0.05)mg·L-1。

　　其中河寬隨水流方向增加;水深沿水流方向有增加趨勢，但由于S3和S5岸邊有護(hù)坡延伸至水中，近岸水深低于S2和S4;透明度與水深變化趨勢一致;溫度受水深影響，淺水樣點(diǎn)(S3、S5)溫度稍高于深水樣點(diǎn)(S2、S4)。總磷濃度和pH隨水流方向逐漸升高(S1除外);氨氮濃度在S4處最高(位于城市生活污水排污口下方)，其次為S1(位于農(nóng)田附近，附近有畜禽養(yǎng)殖);溶氧濃度在S4處最低，在S5處最高(圖2h)。

　　2.2浮游植物

　　共鑒定出浮游植物門29屬。其中，硅藻門(Bacillariophyta)10科15屬，占52%;藍(lán)藻門(Cyanophyta)科屬，占21%;綠藻門(Chlorophyta)4科屬，占17%;裸藻門(Euglenohyta)1科屬，占3%;甲藻門(Dinophyta)1科屬，占3%;;金藻門(Chrysophyta)1科屬，占3%。其中，直鏈藻屬、針桿藻屬、舟形藻屬、異極藻屬(Gomphonema)、橋彎藻屬、短縫藻屬(Eunotia)、平板藻屬(Tabellaria)、雙菱藻屬、雙眉藻屬(Amphora)、肋縫藻屬(Frustulia)為優(yōu)勢類群。

　　調(diào)查樣點(diǎn)平均浮游植物密度5.15╳10ind.·L，其中S4浮游植物密度最高，約7.78╳106ind.·L，S5密度最低，約為3.91╳10ind.·L。各樣點(diǎn)優(yōu)勢浮游植物組成見圖：郊區(qū)上游樣點(diǎn)S1—S3主要由舟形藻屬、異極藻屬、橋彎藻屬等構(gòu)成;城市段樣點(diǎn)S4、S5主要由針桿藻屬、直鏈藻屬等構(gòu)成。

　　2.3底棲動物

　　共鑒定出底棲動物門綱11科12屬12種。其中腹足綱(Gastropoda)占41%;雙殼綱(Bivalvia)占25%;昆蟲綱(Insecta)和甲殼綱(Crustacea)分別占17%。白蝦屬(Exopalaemon)、蜆屬(Corbicula)、蘿卜螺屬(Radix)、短溝蜷屬(Semisulcospira)、圓田螺(Cipangopaludina)、色蟌屬(Calopteryx)、沼蛤?qū)?Limnoperna)、環(huán)棱螺(Bellamya)、多脈扁卷螺屬(Polypylis)是優(yōu)勢類群。調(diào)查樣點(diǎn)底棲動物平均密度34.8ind·m，其中S2底棲動物密度最高，約為64ind·m，S1密度最低，約2ind·m。

　　2.4西溪河水質(zhì)評價

　　各樣點(diǎn)浮游植物和底棲動物的多樣性指數(shù) 。根據(jù)各指標(biāo)的水質(zhì)判斷標(biāo)準(zhǔn)，表列出了本次調(diào)查基于各指標(biāo)的水質(zhì)評價結(jié)果。其中基于底棲動物科級生物指數(shù)結(jié)果，西溪河郊區(qū)樣點(diǎn)S1、S2水質(zhì)為寡污染狀態(tài)，城市排污口附近樣點(diǎn)S4水質(zhì)為α中污染重污染狀態(tài)，沿河植被豐富的樣點(diǎn)S3、S5水質(zhì)為清潔狀態(tài)。

　　3討論

　　3.1西溪河枯水期浮游植物和底棲動物群落

　　西溪河枯水期浮游植物主要以硅藻為主;這與嘉陵江干流枯水期浮游植物種類組成類似，但種類數(shù)明顯低于嘉陵江干流枯水期浮游植物調(diào)查結(jié)果，而密度高于嘉陵江干流枯水期浮游植物[2427]。這可能與西溪河富營養(yǎng)化程度更高有關(guān)[2]。例如，宋琳等[25]對嘉陵江南充出境段秋季浮游植物調(diào)查共鑒定門30科46屬80種，浮游植物密度0.14╳10~4.53╳104ind.·L。

　　底棲動物主要以軟體動物中的腹足綱和雙殼綱為主;未采集到常見環(huán)節(jié)動物門類，例如搖蚊(Chironomussp)、霍甫水絲蚓Limnodrilushoffmeisteri[1011,22]等。這可能與調(diào)查季節(jié)水溫低以及不同門類動物的生活史有關(guān)，例如李金晶等[13]對橋邊河枯水期和豐水期底棲動物比較發(fā)現(xiàn)，枯水期缺少豐水期出現(xiàn)的環(huán)節(jié)動物門寡毛綱(Oligochaeta)和蛭綱(Hirudinea)動物。

　　3.2西溪河枯水期水質(zhì)生態(tài)評價

　　本次調(diào)查中，利用浮游植物和底棲動物的ShannonWiener指數(shù)、Margalef指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)、運(yùn)動型硅藻百分比、污水型硅藻百分比和底棲動物科級生物指數(shù)對西溪河水質(zhì)生態(tài)評價進(jìn)行了初步探索。

　　其中利用多樣性指數(shù)對相同樣點(diǎn)水質(zhì)污染程度的評價結(jié)果差異較大。例如，基于浮游植物多樣性指數(shù)結(jié)果，ShannonWiener指數(shù)水質(zhì)污染程度評價明顯高于Pielou均勻度指數(shù)和Margalef指數(shù)結(jié)果，調(diào)查樣點(diǎn)整體評價介于寡污染和β中污染程度。而基于底棲動物多樣性指數(shù)結(jié)果，ShannonWiener指數(shù)評價結(jié)果與Margalef指數(shù)結(jié)果相似，二者又明顯高于Pielou均勻度指數(shù)結(jié)果;調(diào)查樣點(diǎn)整體評價介于α中污染重污染程度。由于ShannonWiener指數(shù)、Margalef指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)僅從物種數(shù)量和豐度考慮了生物對環(huán)境污染的指示性，當(dāng)群落受水溫、物種種群動態(tài)、營養(yǎng)因子等限制時，多樣性指數(shù)通常也會受到影響。

　　例如，一些位于高海拔地區(qū)的水生生物群落，雖然屬于類水質(zhì)，但水生生物群落多樣性較低。因此單純依靠群落多樣性指數(shù)來判斷水質(zhì)污染程度，可能會有偏差[2830]。另外，本調(diào)查中由于S4位于城市排污口附近，預(yù)判其為所有調(diào)查樣點(diǎn)中水質(zhì)污染程度最高的樣點(diǎn)，然而基于ShannonWiener指數(shù)、Margalef指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)指標(biāo)的判定結(jié)果并未體現(xiàn)出該趨勢。基于上述原因，本次調(diào)查中浮游植物和底棲動物多樣性指數(shù)不太適宜西溪河枯水期水質(zhì)生態(tài)評價。

　　相反，基于硅藻指示物種和底棲動物科級生物指數(shù)的水質(zhì)評價結(jié)果與樣點(diǎn)的實(shí)測環(huán)境理化因子相符。從上游郊區(qū)至下游城市河段，水面逐漸開闊，水流速度減緩，運(yùn)動性硅藻百分比逐漸降低;市區(qū)受排污口影響，水中總磷、氨氮含量陡增、溶氧下降，富營養(yǎng)化程度加劇，污水型硅藻比例升高(S4處比例達(dá)最高)，此處水質(zhì)由底棲生物科級指數(shù)評價為α中污染重污染程度。

　　尤其值得強(qiáng)調(diào)的是，本調(diào)查中兩處岸邊水生植被豐富的樣點(diǎn)(S3和S5)水質(zhì)皆為清水狀態(tài)。這一結(jié)果預(yù)示著沿河兩岸綠化帶建設(shè)對于水質(zhì)改善，水生生物多樣性維持的積極作用。已有大量研究表明，城市河道濱岸帶植物在凈化水體、截留污染、景觀效果等方面起著極為重要的作用[31]。此外，大型水生植物還能為許多水生生物提供被敵害捕食的避難場所，以及繁殖、攝食和捕食的優(yōu)良環(huán)境[32]。

　　建議西溪河水污染防治建設(shè)進(jìn)一步加強(qiáng)河岸帶水生植被的栽種。河流健康評價是河流生態(tài)文明建設(shè)的基礎(chǔ)。國內(nèi)外目前已報道過諸多的評價指數(shù)，例如藻類中包括硅藻屬指數(shù)[33]、生物硅藻指數(shù)[34]、硅藻模型相似性指數(shù)[35]、硅藻污染耐受指數(shù)[36]等;而底棲動物中包括科級生物指數(shù)法、底棲動物BI指數(shù)法、綜合水質(zhì)標(biāo)識指數(shù)法[13]，以及BMWP-ASPT體系方法[3738]等。本研究只初步利用了硅藻的指示物種，底棲動物的科級生物指數(shù)對西溪河水質(zhì)健康進(jìn)行了評價，還存在諸多不足。今后會嘗試更多的評價指數(shù)，并通過篩選以得出與該區(qū)域相適宜的指示類群和生物指數(shù)[30]，為西溪河“一河一策”精準(zhǔn)治河的“河長制”積累更全面科學(xué)的背景資料。

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　　作者：李錦，鮮東麗，吳楊，吳念欣，曾燏