黃龍帶水庫浮游生物資源調查及水質評價

唐美琳 陳 穎 冼鴻儀 連圳煒 姜 燃 黃浩宇 鄭鐘黛西彭曉武 胡大林*

（1南方醫科大學公共衛生學院環境衛生學系，廣東廣州 510515；2生態環境保護部華南環境科學研究所環境與健康中心，廣東廣州 510530）

水環境與人類生存息息相關，水生生態研究一直都是國內外研究的重點，尤其是作為飲用或備用水源地，其水質情況直接或間接影響人們的健康[1-2]。黃龍帶水庫位于廣州市從化區東北部，集水面積為92.3 km2，總庫容9 400萬m3。黃龍帶水庫是一座以灌溉為主，結合防洪、發電綜合利用的中小型水庫。在廣東省及廣州市水功能區劃中，黃龍帶水庫被劃分為廣州市飲用水源保護區，以《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）的Ⅱ類標準值作為水質目標[3]。據調查發現，近年來黃龍帶水庫發生過藻類水華，故了解該水庫浮游生物現狀十分重要[4]。

浮游生物是一個非常多樣化的生物群落，是水域中其他生物生產力的基礎，其分布廣泛、繁殖力強，種類和數量隨時間和空間而變。浮游生物的科學價值較高：有些浮游生物可以富集放射性同位素，可作為水域被放射性同位素污染的指標；某些可作為海流指示種，對探索海流流向有一定幫助；有些浮游生物也可作為污染的指示種[5-7]。浮游生物的物種組成及種群結構可敏感地反映水域水環境情況，因而開展水庫浮游生物調查具有重要意義。

本文調查并分析了2021年2—5月黃龍帶水庫浮游生物的種類、豐度、多樣性指數等，并通過這些指數對其水質進行了初步評價。該研究結果可為黃龍帶水庫水質評價和生態監測提供理論支持，為水庫水環境保護提供技術支撐和參考依據。

1 調查研究方法

1.1 采樣時間與采樣點

通過實地考察黃龍帶水庫，根據其周圍環境和水環境特征共設置了 6 個采樣點（S1、S2、S3、S4、S5、S6）。于2021年2—5月對黃龍帶水庫浮游生物進行采集，具體采樣點分布見表1和圖1。

表1 黃龍帶水庫采樣點地理位置

1.2 浮游植物采集與處理

1.2.1 浮游植物采集。浮游植物采集分為定性和定量采集。定性采集：用25#浮游生物網在深約0.15m處按“∞”字形拖拽 3～5min，速度為 20～30 cm/s，將采集的樣品保存于標本瓶中并做好標記，立即加入甲醛3mL。定量采集：用1 L采水器采集混合水樣，取1 L混合水樣于標本瓶中并加入15mL魯格氏液固定。

1.2.2 浮游植物處理。浮游植物處理也分為定性處理和定量處理。定性處理：用移液槍吸取少量樣品滴于載玻片上，蓋上蓋玻片后置于顯微鏡下觀察，拍照鑒別。定量處理：將采集回來的水樣搖勻后倒入1 L玻璃量筒中，靜止48 h；沉淀結束后采用虹吸法濃縮至30mL，將剩余液體緩慢轉入標本瓶中；用移液槍吸取0.5mL濃縮樣品于0.5mL浮游生物計數框中，蓋上蓋玻片后置于顯微鏡下計數。

1.3 浮游動物采集與處理

1.3.1 浮游動物采集。定性采集：用13#浮游生物網在采水點深0.5～1.0m處按“∞”字形拖拽3～5min，速度為20～30 cm/s，將采集的樣品保存于標本瓶中，并加入甲醛3mL。定量采集：用1 L采水器采集上、中、下層水樣并等量混合，將1 L混合水樣置于25#浮游生物網中過濾，濃縮至20mL，保存于標本瓶中后加入甲醛1mL。

1.3.2 浮游動物處理。定性處理：用移液槍吸取少量樣品滴于載玻片上，蓋上蓋玻片后置于顯微鏡下觀察，拍照鑒別，盡量鑒別到種水平。定量處理：用移液槍吸取1mL樣品注入1mL浮游生物計數框中，蓋上蓋玻片后置于顯微鏡下計數。

1.4 數據統計與分析

1.4.1 浮游植物豐度計算。計算公式為：

式中：N為1 L水樣中浮游植物總數量（ind./L）；CS為計數框的面積（mm2）；FS為視野面積（mm2）；Fn為每張片計數過的視野數；V為水樣濃縮后的體積（mL）；v 為計數框的容積（mL）；Pn為顯微鏡下計數的個數。

1.4.2 浮游動物豐度計算。計算公式如下：

式中：N為1 L水樣中浮游動物總數量（ind./L）；V 為采水體積（L）；v為樣品濃縮后的體積（mL）；C 為計數框容積（mL）；n為顯微鏡下計數的個體數（個）。

1.4.3 水庫水環境生物指數評價。

（1）Shannon-Wiener多樣性指數評價。Shannon-Wiener多樣性指數的計算公式如下：

式中：Pi=ni/N，ni為第i種的數量，N為所有物種的總數量。

根據Shannon-Wiener多樣性指數H′值大小[8]，其水質狀況被劃分為4類：H′≤1，為重污染富營養型；1＜H′≤2，為中污染中營養型；2＜H′≤3，為輕污染中營養型；H′＞3，為清潔貧營養型。

（2）Pielou均勻度指數。Pielou均勻度指數的計算公式如下：

式中：H′為Shannon-Wiener多樣性指數；S為浮游生物種類數。

根據Pielou均勻度指數J′值的大小[9]，其水質狀況被劃分為 4 類：0≤J′＜0.3，為重度污染；0.3≤J′＜0.5，為中度污染；0.5≤J′＜0.8，為輕度污染；J′≥0.8，為無污染。

2 結果與分析

2.1 浮游植物種類構成及豐度

2.1.1 浮游植物種類構成。在本次調查中，黃龍帶水庫采集到浮游植物共計6門25屬30種（表2），其中：種類最多的是綠藻門，為12種，占總數的40.00%；藍藻門7種，占總數的23.33%；硅藻門7種，占總數的23.33%；甲藻門2種，占總數的6.68%；裸藻門1種，占總數的3.33%；金藻門1種，占總數的3.33%。浮游植物具體種類見表3。

表2 黃龍帶水庫浮游植物種類構成

表3 黃龍帶水庫浮游植物種類

2.1.2 浮游植物計數。如表4所示，黃龍帶水庫浮游植物豐度為10.00×105ind./L，其中：藍藻門的豐度最大，為6.01×105ind./L，占總數的60.10%；最少的是裸藻門，為0.03×105ind./L，占總數的0.30%。

表4 黃龍帶水庫浮游植物計數結果

2.2 浮游動物種類構成及豐度

2.2.1 浮游植物種類構成。在本次調查中，黃龍帶水庫共采集到浮游動物13屬15種（表5），其中：輪蟲種類最多，為7種，占46.66%；橈足類4種，占26.67%；枝角類3種，占20.00%；原生動物1種，占6.67%。浮游動物具體種類見表6。

表5 黃龍帶水庫浮游動物種類構成

表6 黃龍帶水庫浮游動物種類

2.2.2 浮游動物計數。如表7所示，黃龍帶水庫浮游動物計數結果為413 ind./L，其中：輪蟲最多，為247 ind./L，占59.80%；最少的是原生動物，為33 ind./L，占7.99%。

表7 黃龍帶水庫浮游動物計數結果

2.3 水環境生物指數及水質評價

2.3.1 Shannon-Wiener多樣性指數。黃龍帶水庫浮游植物和浮游動物Shannon-Wiener多樣性指數（H′）分別為3.13和3.68，均大于3。根據該指標的評價標準，黃龍帶水庫水質被評定為清潔貧營養型。

2.3.2 Pielou均勻度指數。黃龍帶水庫浮游植物Pielou均勻度指數（J′）為 0.67，浮游動物 Pielou均勻度指數（J′）為0.94。根據該指標的評價標準，黃龍帶水庫水質被評定為輕度污染/無污染。

3 結論與討論

3.1 浮游植物

浮游植物不僅是水域生態系統中最重要的初級生產者，還是水中溶解氧的主要供應者，它啟動了水域生態系統中的食物網，在水域生態系統的能量流動、物質循環和信息傳遞中起著至關重要的作用[10-12]。浮游植物是測量水質的指示生物，水環境與浮游植物的豐富程度和群落組成有著密不可分的關系。在本次調查中，黃龍帶水庫采集到浮游植物6門25屬30種，種類最多的是綠藻門。黃龍帶水庫浮游植物豐度為10.00×105ind./L，其中藍藻門的豐度最大，為6.01×105ind./L。可能是因為藍藻的適應能力較強且生命力頑強[6]，某些藍藻如微囊藻容易形成群體，一些絲狀藍藻的粒徑也相對較大，不易被捕食。有些門類浮游植物較容易受水環境影響，導致其生長緩慢，生存能力較低。

3.2 浮游動物

浮游動物是水生生態系統的重要生物組成部分。浮游動物在水生生態系統中占據多個營養級，是連接初級生產者和高級消費者的重要節點，在水域生態理論研究、漁業資源開發、水產養殖、水域環境保護以及水生態系統健康評估等方面都發揮著重要作用[13]。黃龍帶水庫浮游動物共發現13屬15種，以輪蟲為主。黃龍帶水庫浮游動物豐度為413 ind./L，其中輪蟲最多，為247 ind./L。從總體上看，輪蟲是我國大多數河流浮游動物群落的優勢種。這可能是因為輪蟲個體較小、繁殖周期短，能快速適應水體中理化環境的改變。

3.3 生物多樣性

浮游生物群落的Shannon-Wiener生物多樣性指數在一定程度上能反映出流域內的水環境條件狀況[14]。在生態學上的意義可以理解為當種數一定的總體在各種間數量分布均勻時，其多樣性最高；在2個物種個體數量分布均勻的總體中，物種數目越多，則其多樣性越高；多樣性可以分離成幾個不同的組成部分，即多樣性具有可加性。Pielou均勻度指數反映了各個物種的個體數目分配的均勻程度，每個種類的個體數量越接近，說明各個種類個體的分布越均勻，群落的均勻度就越高，反之則越低[15]。浮游生物群落的Shannon-Wiener生物多樣性指數和Pielou均勻度指數在一定程度上能反映出流域的水環境條件狀況：當水環境較好時，這2項指數較高；而當水質很差時，2項指數較低[16]。黃龍帶水庫Shannon-Wiener生物多樣性指數大于3，表明其生物多樣性較高，種類組成豐富，群落結構穩定。黃龍帶水庫Pielou均勻度指數大于0.5，表明黃龍帶水庫浮游生物各個種類個體之間分布較均勻，群落均勻度較高。結合這2項指標的水質評價標準，黃龍帶水庫水質被評定為清潔貧營養型。總之，本調查顯示黃龍帶水庫的浮游生物多樣性較高、種類組成豐富、群落結構穩定且均勻度較高，水體水環境被評定為清潔貧營養型且水質情況較理想。