河總干渠大型底棲動物分布及水質(zhì)狀況

河總干渠大型底棲動物分布及水質(zhì)狀況

大型底棲動物是水生生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。由于有一個單頭棲息動物，生活周期長，移動性差，易于收集和分類，因此他的生活狀況能夠更好地反映水質(zhì)，在水環(huán)境生物監(jiān)測中發(fā)揮著重要作用。目前,我國對底棲動物的研究大多集中于湖泊。而對于河流中底棲動物及其與環(huán)境因子間關(guān)系的研究相對較少,因此,對淠河總干渠底棲動物的研究具有重要的生態(tài)學(xué)意義。淠河總干渠是淠河、史河、杭埠河三個毗鄰灌區(qū)建設(shè)中人工開挖的干渠。六安市境內(nèi)起于橫派頭水庫、止于羅關(guān)閘,全長43.8km,年均水深3.5m,與上游的佛子嶺水庫、響洪甸水庫相連,承擔(dān)向下游的供水的任務(wù)。淠河總干渠上有六安市第二自來水廠、城東自來水廠的取水口,也承擔(dān)著向合肥市供水的重任。目前,六安市水質(zhì)監(jiān)測中心站在淠河總干渠六安段主要進(jìn)行水環(huán)境的理化檢測,為提高水質(zhì)監(jiān)測的準(zhǔn)確性,筆者于2009年5月—2010年3月,對淠河總干渠六安段的底棲動物資源進(jìn)行了調(diào)查,通過底棲動物種類、優(yōu)勢種組成、數(shù)量、群落演替和生物多樣性指數(shù)(Shannon,H值)等指標(biāo)的變化,探討水體質(zhì)量與底棲動物群落結(jié)構(gòu)及多樣性間的變化規(guī)律,為建立河流的區(qū)域性生物學(xué)標(biāo)準(zhǔn)及開展生物監(jiān)測積累資料。1材料和方法1.1底棲動物采樣分別于2009年5、7、9、11月及2010年1、3月在六安市水質(zhì)監(jiān)測中心站的橫派頭、樊通橋、解放南路橋、焦廠渡口和羅管閘5個站點(diǎn)分別采集底棲動物和水樣。底棲動物采集使用QNC6-1型1/16m2Peterson采泥器(北京歐仕科技有限公司),每個站點(diǎn)設(shè)2個相距5～10m的采樣點(diǎn),每點(diǎn)采樣1次。所采泥樣在現(xiàn)場置于40目(0.45mm)銅篩中用水沖洗,剩余物裝入塑料袋帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鑒定、計(jì)數(shù)與記錄,鑒定水平到科或?qū)?盡量區(qū)分至種。水樣的采集與化學(xué)分析委托六安市水質(zhì)監(jiān)測中心站進(jìn)行。1.2生物多樣性指數(shù)統(tǒng)計(jì)各站點(diǎn)每次所出現(xiàn)的底棲動物的種類與數(shù)量以及一年中各站點(diǎn)所出現(xiàn)的底棲動物種類與數(shù)量,并按照公式(1)計(jì)算生物多樣性指數(shù):式中:N—底棲動物總數(shù),個;ni—第i次采樣中某種動物數(shù),個;H—生物多樣性指數(shù)。1.3綜合污染指數(shù)計(jì)算參照國標(biāo)GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中I類水的標(biāo)準(zhǔn)限值對淠河總干渠每次各站點(diǎn)的高錳酸鹽指數(shù)、生化需氧量、溶解氧、揮發(fā)酚、氰化物、石油類、砷、鉛、六價鉻9項(xiàng)指標(biāo)的檢測結(jié)果(由六安市水質(zhì)監(jiān)測中心站提供)進(jìn)行綜合污染指數(shù)的計(jì)算,計(jì)算方法按照公式(2):式中:K—綜合污染指數(shù);CR—根據(jù)具體條件的地面水中各種污染物的統(tǒng)一最高允許標(biāo)準(zhǔn),核定CR=0.1;COi—某種污染物地面水最高允許標(biāo)準(zhǔn);Ci—地面水某種污染物的實(shí)測濃度,mg/L。1.41.20%k質(zhì)污染依據(jù)H值、K值對淠河總干渠水質(zhì)進(jìn)行綜合評價,清潔:K≤0.10,H>3.50;尚清潔:0.10<K≤0.20,3.00<H≤3.50;輕度污染:0.20<K≤0.40,2.50<H≤3.00;中度污染:0.40<K≤1.00,2.00<H≤2.50;重度污染:1.00<K≤5.00,1.00<H<2.00,嚴(yán)重污染H≤1.00。2結(jié)果2.1底棲動物種類、數(shù)量淠河總干渠共檢出底棲動物21種,隸屬于3門、5綱、6目、13科。其中,軟體類12種,占57.14%;寡毛類3種,占14.29%;水生昆蟲4種,19.05%;蛭類2種,占9.52%。淠河總干渠底棲動物種類以軟體動物為主,數(shù)量上軟體動物最多,寡毛類次之,水生昆蟲第三,水蛭最少。優(yōu)勢種是中國圓田螺(Cipangopaludinachinensis)、方格短溝蜷(Semisulcospiracancellata)、湖沼股蛤(Limnopernalacustris)、蘿卜螺(Radixauricularia)。淠河總干渠各站點(diǎn)底棲動物種類及其數(shù)量的構(gòu)成情況分別見表1、2。淠河總干渠底棲動物的種類依次為羅管閘、焦廠渡口略大于橫派頭、樊通橋、解放南路橋,底棲動物的數(shù)量依次為羅管閘>橫派頭、焦廠渡口>解放南路橋>樊通橋;底棲動物的總數(shù)量依次為軟體動物>寡毛類>水生昆蟲>水蛭。2.2河總干旱底棲動物的季節(jié)分布根據(jù)六安市氣象特點(diǎn)分為冬季(1月)、春季(3、5月)、夏季(7月)和秋季(9、11月)。淠河總干渠底棲動物種類及其數(shù)量的季節(jié)分布變化分別見表3、4。表3、4可見,淠河總干渠底棲動物的種類依次為春季>夏季、秋季、冬季,底棲動物的數(shù)量依次為夏季>春季>秋季、冬季。2.3夏季水質(zhì)情況見表5。表5可見,不同季節(jié)淠河總干渠底棲動物的生物多樣性指數(shù)為冬季、秋季、春季>夏季,指示夏季水質(zhì)最差;水質(zhì)綜合污染指數(shù)為秋季<春、夏、冬三季,顯示秋季水質(zhì)最好,雖然二種指數(shù)指示的夏季水質(zhì)有所不同,但所顯示的水質(zhì)中度污染結(jié)果一致。2.4綜合污染指數(shù)見表6。表6可見,各站點(diǎn)底棲動物的生物多樣性指數(shù)依次為橫派頭、焦廠渡口、羅管閘>解放南路橋、樊通橋,水質(zhì)綜合污染指數(shù)依次為橫派頭、焦廠渡口、羅管閘<解放南路橋、樊通橋。兩種指數(shù)均指示橫派頭、焦廠渡口、羅管閘水質(zhì)中度污染,解放南路橋、樊通橋重度污染;橫派頭、焦廠渡口、羅管閘水質(zhì)好于解放南路橋、樊通橋。3討論3.1底棲動物種類、密度和污染程度的特征河床底質(zhì)是影響河流底棲動物群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素,相同底質(zhì)和水利條件的河流底棲動物群落組成相似。淠河總干渠自1958年開挖,干渠全線底質(zhì)和水利條件基本相同,調(diào)查中底棲動物種類變化不大,與理論推斷相符合。淠河總干渠各采樣點(diǎn)底棲動物種類排序與大多數(shù)河流從上游到下游其底棲動物種類、密度起伏波動相一致。大部分河流中底棲動物以水生昆蟲數(shù)量最高。淠河總干渠底棲動物中以軟體動物最多、寡毛類次之,與其在北江和長江下游密度最高相一致。這可能與水質(zhì)的區(qū)域性污染有關(guān)。同時,兩者常是底積淤泥、有機(jī)質(zhì)豐富河流的優(yōu)勢種,與淠河總干渠人工河道歷史悠久(長達(dá)50年),底積淤泥、有機(jī)質(zhì)較豐富的背景相一致。根據(jù)寡毛類的種類、數(shù)量與水體污染程度呈正相關(guān),軟體動物和水生昆蟲種類、數(shù)量與水體污染程度呈負(fù)相關(guān)的特點(diǎn)。淠河總干渠各采樣點(diǎn)軟體動物和寡毛類動物數(shù)量排序與其水質(zhì)優(yōu)良程度基本相同。3.2底棲動物密度環(huán)境因子對大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)的影響隨季節(jié)的變化而變化,香溪河底棲動物群落結(jié)構(gòu)以冬季最為復(fù)雜,春、秋季次之,夏季相對簡單;黃浦江上游底棲動物密度是秋季>春季>冬季>夏季,湖北道觀河水庫底棲動物密度是春季>冬季>秋季>夏季。而淠河總干渠底棲動物密度變化為夏季>春季>秋季、冬季,與前三者不同。夏季底棲動物密度最大,這與蘇州河的情況一致,且與夏季寡毛類數(shù)量較大有關(guān)。這充分說明,不同河流底棲動物密度在季節(jié)上差異較大。3.3軟體動物數(shù)量、寡毛類數(shù)量增加淠河總干渠生物多樣性指數(shù)均值2.08,水質(zhì)中度污染。樊通橋、解放南路橋流域生物多樣性指數(shù)較低、水質(zhì)重度污染的原因與人類活動頻繁,水體受到污染,軟體動物數(shù)量下降、寡毛類數(shù)量增加密切相關(guān)。淠河總干渠生物多樣性指數(shù)的季節(jié)變化:冬季、秋季、春季>夏季,與香溪河大型底棲動物群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)波動相一致。夏季生物多樣性指數(shù)最低的原因主要為:(1)水生昆蟲羽化離開水底,底棲動物種類、數(shù)量下降;(2)洪水事件頻繁發(fā)生,影響了某些底棲動物的生存;(3)夏季水體溶氧降低,影響了不耐低氧動物的生存。3.4河總干旱水質(zhì)淠河總干渠綜合污染指數(shù)均值0.80,總磷均值49.57μg/L(六安市水質(zhì)監(jiān)測中心站提供),分別顯示水質(zhì)的中度污染與中營養(yǎng)狀態(tài),相對于70年代末至80年代前期中國河流水生生物群落已受到輕-中度水質(zhì)污染的歷史,目前淠河總干渠水質(zhì)情況尚屬較好。綜合污染指數(shù)顯示淠河總干渠水質(zhì)的季節(jié)性變化不大,四季水質(zhì)均為中度污染,但站點(diǎn)間變化較大,橫派頭、焦廠渡口、羅管閘水質(zhì)中度污染,解放南路、橋樊通橋水質(zhì)重度污染。3.5污染環(huán)境對底棲動物多樣性的影響根據(jù)生物監(jiān)測結(jié)果,淠河總干渠底棲動物密度是夏季>春季>秋季、冬季,顯示水質(zhì)夏季最差;生物多樣性指數(shù)依次為冬、秋、春>夏,顯示夏季水質(zhì)最差且為重度污染。這與夏季水化學(xué)檢測結(jié)果中總磷含量最大,水質(zhì)富營養(yǎng)程度最高一致,也與夏季綜合污染指數(shù)最大,水質(zhì)較差的結(jié)果相一致。本研究結(jié)果顯示,淠河總干渠各采樣點(diǎn)底棲動物種類、密度排序與底棲動物多樣性指數(shù)和綜合污染指數(shù)排序相吻合。佛子嶺水庫在淠河總干渠上游,總磷含量16.20～21.20μg/L,水體為輕-中度污染、水質(zhì)等級Ⅱ類,屬中營養(yǎng)型。淠河總干渠各站點(diǎn)總磷含量46.75～54.33μg/L,水質(zhì)在國家地表Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類間波動,以Ⅲ類為主(六安市水質(zhì)檢測中心站提