秦淮河流域的水生態環境的調查與分析

俞 欣 王 芳

（南京市生態環境保護科學研究院，江蘇 南京 210013）

0 引言

秦淮河是南京市的母親河，有內外秦淮河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，隨著經濟快速發展、人口迅速增長和城市化水平的不斷提高，秦淮河水環境質量逐漸惡化[1]。2010年夏季秦淮河藍藻的平均密度為4×104cells/L，達到水華暴發的密度[1]，總氮和總磷污染嚴重，部分重點斷面監測水質為劣V類[2]。

近年來，對秦淮河水環境的研究多集中于局部河段的水質分析[3]，對于整個流域的水生態環境現狀還沒有全面的研究。該文以秦淮河流域為對象，調研秦淮河流域的水質和底棲生物狀況，分析了秦淮河流域的水生態環境現狀，為秦淮河流域的水環境治理和管控提供科學依據。

1 實驗與方法

1.1 研究區域概況

秦淮河以景觀、工業、農業用水為主要功能，執行地表水IV類標準，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（江寧工業和景觀娛樂用水）執行地表水III類標準。南京境內的秦淮河流域主要流經溧水區北部、江寧區大部分地區，雨花臺、秦淮、建鄴、鼓樓區，主要受到這些區域的生活污水的影響。

1.2 采樣點設置和樣品采集

2017年10月10日-17日，在秦淮河流域設置27個采樣點，如圖1所示。采用2.5 L采水器采集各點位表、中、底3層混合水樣，冷藏保存帶回實驗室測定相關指標。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，每個樣點采集3次，底棲動物與底泥、碎屑等混為一體，采用網孔徑為0.45 mm網尼龍篩網進行洗滌，剩余物帶回實驗室進行分樣。

1.3 水質參數的測定方法

采用YSI-6600 V2型多參數水質監測儀（YSI公司，美國）測定水溫、電導率、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；根據國標GB/T 11892—1989方法測定水樣的高錳酸鹽指數；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，直到采樣點采集到的標本全部檢完為主。標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生物學污染指數和Shannon-Wiener指數評價水質污染的嚴重程度[5]。

2 結果與討論

2.1 秦淮河流域的水質評價

根據《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）對秦淮河流域的水質特征進行評價。

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1的pH值為9.31，略高于標準值（6～9），這可能是因為水中含有較高含量的碳酸鹽；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污染物。而采樣點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，其光合作用產生的溶解氧溶于水中造成的。電導率為268 μS·cm-1～779 μS·cm-1，鹽度為0.08～0.43。高錳酸鹽指數含量為2.63 mg·L-1～7.28 mg·L-1，采樣點3、4和6的高錳酸鹽指數高于6 mg·L-1，達到IV類水標準外，其他采樣點的高錳酸鹽指數都符合II-III級水質標準。

秦淮河流域的總氮含量在1.26 mg·L-1～6.7 mg·L-1，78%的采樣點超過地表水環境質量標準的V類水標準。其中采樣點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個采樣點的氨氮含量小于0.5 mg·L-1，符合I-II類水質標準；僅有3個采樣點（18、19和27）的氨氮含量大于2 mg·L-1，屬于劣V類水質。

圖1 秦淮河流域采樣點

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%的采樣點符合地表水環境質量標準II類、III類、IV類和V類標準，其中采樣點27的總磷也具有最大值0.46 mg·L-1，屬于劣V類水質。

葉綠素a含量為2.81 μg·L-1～123.03 μg·L-1，采樣點6的葉綠素a含量最高，這與該采樣點較高的總氮和總磷含量是一致的，較高含量的氮磷營養元素促進了浮游植物的生長，導致葉綠素a含量較高，采樣點2和采樣點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域的水質（采樣點1）相對較好，而一干河（采樣點2）和云臺山河（采樣點6）的水質相對較差，這2個采樣點主要位于南京市江寧城區，分布有江寧開發區等工業園·區，居住人口密度大，工業污染和生活污染并重，導致水體受到一定程度的污染。秦淮河上游干流區域和江寧湯山、淳化等區域（采樣點7-17）的水質相對較好。但是南京主城區中秦淮區和建鄴區段的秦淮河水質則相對較差，這主要是由于主城區人口密度高，污染嚴重，因此也說明了秦淮河流域的氮磷等營養物主要來自于城市區。

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），各占總物種數的19.4%，雙殼綱最少（1種），僅占總物種數的3.2%。

秦淮河流域底棲動物的物種組成和數量在空間上差異較大。采樣點22和采樣點23未采集到底棲動物。采樣點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的底棲動物的總密度和生物量如圖2所示。各采樣點的總密度介于 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評價

圖2 各采樣點的底棲動物密度和生物量

圖3 Shannon-Wiener指數和BPI生物學指數

秦淮河流域根據BPI生物指數和Shannon-Wiener多樣性指數如圖3所示。根據BPI生物學指數，秦淮河流域27個采樣點中，有19個采樣點處于輕度污染水平，占70.4%；有6個采樣點處于中度污染水平，占22.2%。根據Shannon-Wiener指數，秦淮河流域均處于中度-重度污染水平。其中，有8個采樣點（29.6%）處于中度污染水平，有19個采樣點（70.4%）的處于重度污染。2種多樣性指數的評價結果不同，其原因是不同指數側重的生態意義不同。Shannon-Wiener多樣性指數主要以物種及種類的豐富程度為基礎，反映的是水域群落的復雜性和穩定性，而BPI生物學指數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，單一的生物指數只反應了生物群落結構和功能的某個方面，1個特定生物學指數很難準確地反映某個區域的水質情況，應該選擇多種生物指數綜合評價水質。

綜合BPI生物學指數和Shannon-Wiener指數及其評價結果，秦淮河流域南京主城區包括雨花臺區、秦淮區和建鄴區的水質較差，這主要是由于南京主城區人口密度大，對河流的干擾和污染較為嚴重，因此水體的生態環境質量相對較差。

3 結論

該文調查分析了秦淮河流域27個點位的水質特征、底棲動物組成和數量，通過BPI生物指數和Shannon-Wiener多樣性指數評價了水質污染程度，主要結論有如下3個：1） 秦淮河流域水體的高錳酸鹽均符合II-IV類水質標準，77.8%的采樣點的總氮、11.1%的氨氮和3.7%的總磷超過了地表水環境質量的V類水質標準，說明總氮是秦淮河流域最主要的污染指標。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BPI生物學指數，秦淮河流域處于輕度-中度污染，而根據Shannon-Wiener指數，秦淮河流域的水質處于中-重度污染。盡管2種生物學指數的評價結果不完全相同，但是都說明秦淮河流域南京市主城區的水質較差。