關于滇池治理工程對新運糧河浮游動物與底棲動物影響的研究
作者：鄭曉敏
新運糧河位于昆明市主城西片區(qū)，是滇池人湖河流中最典型的城市河流，也是滇池北岸進入草海水量最大，輸入污染物量最多的河流。新運糧河主河道長14.56 km，匯水面積83.4 km2。根據(jù)2007年水量與水質監(jiān)測情況分析，新運糧河全年流人草海水量8 000~9 000萬m3，占滇池草海總人湖水量的34.4%，化學需氧量占草海年入湖總量的62.5%，氨氮占草海年人湖總量的50.4%，總磷占草海入湖總量的46.4%。長期嚴重的污染，使得新運糧河水質不斷惡化，且越往下游水質越差，水體發(fā)黑、發(fā)臭現(xiàn)象嚴重，整條河流的生態(tài)系統(tǒng)都遭到了嚴重的破壞。2009年對新運糧河調查顯示浮游動物僅有41種，其中原生動物15種，輪蟲8種，枝角類13種，橈足類5種；而僅有的3種底棲動物羽搖蚊、霍普水絲蚓、細長搖蚊，均為耐污型的指示生物。
為解決新運糧河的嚴重污染問題，2010年昆明市政府投入巨資完成了新運糧河沿岸的截污工程，兩岸114個排污口被封堵，直接人河的點源污染被截污進入城市污水廠。同時，自2010年以來，昆明市針對新運糧河不同的人湖河流段落和層次以及其周邊特點，利用河流的有效空間，開展了系列的河流沿程生態(tài)修復減污技術和工程，這些工程包括系列原位生態(tài)修復工程、旁路生態(tài)修復工程、河口濕地生態(tài)修復工程，以實現(xiàn)河流沿程的減污，減少入湖污染總量(圖1)。本文通過對新運糧河現(xiàn)有浮游動物和底棲動物一年多的跟蹤調查分析，對新運糧河實施截污與沿程生態(tài)減污工程兩年后的生態(tài)恢復效果進行了研究和評估，結果表明經(jīng)過截污與沿程生態(tài)減污工程綜合治理后，新運糧河的浮游動物和底棲動物得到了明顯恢復，生態(tài)多樣性得到了顯著地改善。該結果可為高原湖泊城市河流的截污與沿程生態(tài)減污技術與工程提供了重要的理論基礎。
1材料和方法
1.1 采樣時間和采樣點的布設
本次跟蹤調查中，浮游動物共調查3次，分別為2013年10月、12月和2014年3月；底棲動物共調查2次，分別為2013年12月和2014年3月。根據(jù)新運糧的具體情況，采樣點布設6個，具體采樣點設置情況見圖2。
1.2樣品的采集和鑒定
浮游動物定性樣品采用13號和25號篩絹制成的浮游生物網(wǎng)撈取，13號網(wǎng)主要用來采集枝角類、橈足類和大型輪蟲，25號網(wǎng)主要用來采集輪蟲和原生動物。收集的標本留一部分做活體觀察其余標本加入終濃度為5%的福爾馬林的固定，帶回實驗室進行種類鑒定。定量樣品時，原生動物和輪蟲的定量標本采取取1L水樣加入魯哥氏液固定，然后倒人有刻度的沉淀器定容，靜置24 h后，用虹吸管吸取上層清液，并把沉淀物倒人已標定容積(50 mL)的小塑料瓶中；橈足類和枝角類的定量標本采取取10 L水樣經(jīng)25號篩絹制成的浮游生物網(wǎng)濾縮后注入標本瓶中，加福爾馬林固定保存。
泥樣經(jīng)450 μm網(wǎng)徑的銅篩篩洗干凈后，裝入塑料袋中帶回室內，在室內，在解剖盤中用肉眼仔細將動物標本撿出，置人50 mL的塑料標本瓶中，用10%的福爾馬林進行固定。在實驗室，動物標本經(jīng)種類鑒定、計數(shù)和稱重后，換算成每m2的含量。
1.3計算方法
浮游動物和底棲動物的物種多樣性的計算采用Shannon-Wiener指數(shù)計算。
Shannon-Wiener多樣性指數(shù)，即H'=-∑{(ni/N)In( ni/N)}，式中，S為總物種數(shù)，N為總密度，ni為物種f的密度。其中，H'值在0~1為嚴重污染；l~2為中度污染；2~3為輕度污染；>3為清潔水體。
2結果與討論
浮游動物和底棲動物是淡水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在水域的食物鏈中處于重要的地位。浮游動物通過攝食控制浮游植物的數(shù)量，來調節(jié)水體生態(tài)平衡，因此可以通過浮游動物的群落結構變化進行水質監(jiān)測。底棲動物長期生活在底泥中，具有區(qū)域性強，遷移能力弱等特點，對于環(huán)境污染及變化通常少有回避能力，其群落的破壞和重建需要相對較長的時間。利用底棲動物的種群結構、優(yōu)勢種類、數(shù)量等參量可以確切反應水體的質量狀況并有助于深入了解水生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。
2.1種類組成
2 .1.1浮游動物群落組成及優(yōu)勢種
經(jīng)過鑒定，新運糧河浮游動物共檢測到107種。其中，原生動物50種，輪蟲35種，枝角類15種，橈足類7種，均為普生種類；以個體數(shù)量衡量，以杯鐘蟲、草履蟲、纖毛蟲、壺狀臂尾輪蟲、同形溞、大型溞和近鄰劍水蚤等為優(yōu)勢種。
2009年治理工程前，相關資料指出新運糧河僅檢測到浮游動物41種，其中，原生動物15種，輪蟲8種，枝角類13種，橈足類5種；以個體數(shù)量衡量，以普通表殼蟲、草履蟲、長三肢輪蟲、近親裸腹溞、同形溞、鋸緣真劍水蚤和透明溫劍水蚤等為優(yōu)勢種。圖3給出了工程治理前后的新運糧河浮游動物物種組成變化情況。由圖3可見，對比治理工程前后，浮
游動物物種豐度在工程前后有了明顯變化，浮游動物總物種數(shù)相比于2009年增長了1.6倍，且浮游物種的多樣性明顯升高。其中，原生動物、輪蟲增長較快，分別比2009年增長2.3倍和3.4倍，而枝角類、橈足類物種數(shù)也分別增長了15.4%和40%�？梢姡趯Ρ雀∮蝿游镂锓N數(shù)方面，新運糧河生態(tài)狀況比2009年有明顯好轉。
2 .1.2底棲動物群落組成
經(jīng)過鑒定，新運糧河底棲動物共檢測到3個分類單元的11種底棲動物。其中，寡毛類、搖蚊科、軟體動物等主要類群分別記錄4種、2種、4種，分別占總物種數(shù)的36.4%、18.2%、36.4%。2009年治理工程前，相關資料調查數(shù)據(jù)顯示新運糧河底棲動物的物種只有環(huán)節(jié)動物門和節(jié)肢動物門2個分類單元，寡毛類和搖蚊科共3種物種，分別為羽搖蚊、霍普水絲蚓、細長搖蚊。結果表明，治理工程后的新運糧河底棲動物物種較2009年有明顯增長，增長了1.75倍。其中，新增的軟體動物門，包含膀胱螺科，尖膀胱螺，淡水殼菜和扁卷螺科4種，占總物種數(shù)的36.4%。
2.2 密度和生物量
2.2.1浮游動物密度和生物量
在密度方面，經(jīng)過鑒定，新運糧河原生動物、輪蟲、枝角類和橈足類平均密度分別為15 197、1 869、489和225個／L。2009年治理工程前，相關資料調查數(shù)據(jù)顯示新運糧河原生動物、輪蟲、枝角類和橈足類平均密度分別為1 334、129、7和0.8個／L。
圖4給出了新運糧河浮游動物密度在工程治理前后的對比情況。由圖4可知，相比于工程之前，新運糧河浮游動物的密度在工程治理后呈現(xiàn)明顯的增加趨勢。其中原生動物、輪蟲、枝角類、橈足類密度在工程治理后比治理之前（2009年）分別增加了10.4倍、
13.5倍、70倍和224倍。
在生物量方面，經(jīng)過鑒定，新運糧河浮游動物的平均生物量為12.7 mg/L。而2009年治理工程之前，新運糧河浮游動物的平均生物量為0.98 mg/L。結果表明相比于2009年治理之前，治理工程之后的新運糧河浮游動物平均生物量有明顯增幅（圖5），增加了12倍。在工程治理以后呈現(xiàn)較大增長的趨勢，主要是由于大型枝角類的出現(xiàn)使得浮游動物的生物量明顯增加。
2.2.2底棲動物密度和生物量
在密度方面，經(jīng)過鑒定，新運糧河底棲動物密度為145 ind/m2。其中，搖蚊屬密度為89 ind/m2，占總密度的61.4%；霍甫水絲蚓密度為15 ind/m2，占總密度的10.3%；雙翅目蛹密度為13 ind/m2，占總密度的9%；克拉泊水絲蚓密度為11 ind/m2，占總密度的3.4%；其他種類密度很小，見圖6。
2009年治理工程之前，相關資料調查結果顯示新運糧河底棲動物的密度為99 ind/m2，其中搖蚊科和寡毛類的密度各占總密度的50%�？梢�，治理后的新運糧河底棲動物密度相比于2009年治理前增長了46.5%。分析原因主要是由于搖蚊科和寡毛類的高密度所致，其密度分別占底棲動物總密度的61.4%和
21.4%。
在生物量方面，經(jīng)過鑒定，新運糧河底棲動物生物
量為1.010 1g/m2。其中，搖蚊屬生物量為0.375 4 g/m2，占總生物量的37.4%；霍甫水絲蚓生物量為0.047 9g/m2，占總生物量的4.7%；雙翅目蛹生物量為0.049g/m2，占總生物量的4.9%；克拉泊水絲蚓生物量為0.040 9 g/m2，占總生物量的4.0%；扁卷螺科生物量為0.198 2 g/m2，占總生物量的19.6%；膀胱螺科生物量為0.074 8 g/m2，占總生物量的7.4%；尖膀胱螺生物量為0.145 9 g/m2，占總生物量的l4.4%；蘇氏尾鰓蚓生物量為0.061 l g/m2，占總生物量的6%;其他物種生物量很小，不足1%(圖6)。
2009年治理工程之前，相關資料調查結果顯示新運糧河底棲動物的生物量為0.191 g/m2。其中，寡毛類和搖蚊科占總生物量的29.3%和70.7%�？梢姡卫砗蟮男逻\糧河底棲動物生物量相比于2009年治理前增長了4.3倍。分析原因主要是由于軟體動物門增加所致，除搖蚊科生物量占總生物量的37.4%以外，扁卷螺科與尖膀胱螺生物量分別占總生物量的19.6%和14.4%。
2.3群落多樣性
2.3.1浮游動物群落多樣性
運用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)計算新運糧河的浮游動物群落多樣性（日’），結果如圖7。數(shù)據(jù)顯示，在工程治理后，新運糧河浮游動物原生動物、輪蟲、枝角類和橈足類的群落多樣性均值分別為2.43，2.22，1.01和1.24。工程治理之前，相關文獻指出2009年新運糧河原生動物、輪蟲、枝角類和橈足類的群落多樣性均值分別1.62、1.49、1.08和0.80。結果表明，新運糧河浮游動物的原生動物、輪蟲和橈足類群落多樣性在工程治理后均有所增加，相比2009年，治理后增長率分別為50%、49%和55%。
2.3.2底棲動物群落多樣性
運用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)計算新運糧河的底棲動物群落多樣性(H’)。結果表明，治理工程以后，新運糧河底棲動物Shannon-Wiener多樣性指數(shù)平均為1.25;其中，12月份點位l、5、6的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)分別為0.97、0.52、1,25；3月份點位1、3的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)為0.36和1.26；除此以外各樣點的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)均為0。在治理工程以前，相關資料¨1指出2009年新運糧河底棲動物的生物多樣性很低，Shannon -Wiener多樣性指數(shù)平均值為0.69；其中，只有9月份樣點4的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)為0.64，其它各樣點均為0，由此可判斷當時的新運糧河是一條重度污染的城市河流。對比分析數(shù)據(jù)可知，整治后的新運糧河底棲動物Shannon-Wiener多樣性指平均數(shù)值有所增長。
生物多樣性指數(shù)值升高表明新運糧河浮游動物和底棲動物多樣性有所改善。同時，有研究表明水環(huán)境中的總氮、總磷和Shannon-Wiener多樣性指數(shù)彼此之間呈現(xiàn)顯著負相關性。這進一步表明經(jīng)過截污與沿程生態(tài)減污修復技術與工程整治以后的新運糧河水質有所好轉。
3結論
新運糧河作為滇池入湖河流中污染最嚴重的典型城市河流。2010年，經(jīng)過截污與沿程生態(tài)減污工程的綜合治理，新運糧河底棲動物、浮游動物及其群落多樣性均改善明顯。其中，浮游動物物種數(shù)、生物量比2009年增長了1.6倍和12倍；原生動物、輪蟲、枝角類、橈足類的密度比2009年各增加了10.4倍、13.5倍、70倍和224倍。底棲動物物種種數(shù)、密度和生物量分別比2009年增長了2.7倍、46.5%和4.3倍。浮游動物及底棲動物的群落Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H’）亦有所增加，由2009年的嚴重污染轉為現(xiàn)在的中度或輕度污染類型。盡管單純利用浮游動物和底棲動物的群落多樣性指數(shù)對水體狀況進行評價有一定的局限性，但仍可在一定程度上反映水體的環(huán)境質量狀況。分析結果表明經(jīng)過工程整治以后的新運糧河水環(huán)境質量狀況正在逐漸好轉。
4 摘要：
新運糧河是滇池人湖河流中污染最為嚴重的典型城市人湖河流，同時又是滇池污染的重要來源。針對新運糧河污染的特征，2010年，昆明市提出并實施了截污與沿程生態(tài)減污的綜合治理T程。文章針對新運糧河治理后浮游動物和底棲動物的跟蹤調研，對其物種組成、密度、生物量及群落多樣性的變化情況進行了分析和評估。結果顯示，經(jīng)過綜合治理工程后，新運糧河的浮游動物及底棲動物物種數(shù)、密度、生物量及Shannon-Wiener多樣性指數(shù)得到明顯地恢復。其中，浮游動物物種數(shù)、生物量比2009年增長了1.6倍和12倍，原生動物、輪蟲、枝角類、橈足類的密度比2009年各增加了10.4倍、13.5倍、70倍和224倍；底棲動物物種種數(shù)、密度和生物量分別比2009年增長了2.7倍、46.5%和4.3倍。
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