应用原生动物群落评价白洋淀水质现状

　　摘要：应用PFU（PolyurethaneFoamUnite，聚氨酯泡沫塑料块）人工基质并结合浮游生物网采集原生动物群落,对白洋淀水质现状进行了综合评价。结果表明，白洋淀水质受到工业化污染及淀区村庄的生产生活污染，同时对白洋淀原生动物群落造成了影响。与90年代中期的资料相比，由于近年来白洋淀流域长期处于低水位状态，富营养化趋势加剧。
关键词：白洋淀；原生动物；PFU法；水质
引言
原生动物是单细胞动物，它通过细胞膜直接与周围的环境接触，因此对外界环境的微小变化非常敏感[1]。原生动物群落中既有自养性的种类（植鞭毛虫和含有共生绿藻的纤毛虫），又有异养性的种类（包括腐生的和吞噬的），在水环境中，作为捕食者和被捕食者，原生动物在物质循环和能量流转中发挥了十分重要的作用。通过它们的摄食作用，又能够刺激藻类和细菌的生长，促进有机物的分解，加速水体中物质循环与能量流动。另一方面，原生动物的种群动态以及群落结构与功能的变化能够直接或间接地反映水体的水质状况及其发展趋势。因此在水环境监测及污染物的毒性评价中发挥着重要作用[1-8]。
白洋淀地处北京、天津、河北之间，是华北地区最大的淡水湖泊。50～60年代白洋淀水质清澈，水产资源丰富，自70年代以后，随白洋淀流域内工农业迅速发展和人口剧增，大量城市污水及工业废水经府河、唐河等排入白洋淀，白洋淀从此遭受污染，水体富营养化趋势日趋严重，水产资源下降[10,11]。
近几年来，白洋淀流域持续干旱，上游河流来水量减少，淀区只能靠上游水库补水勉强维持低水位状态，白洋淀已变成半封闭性湖泊。白洋淀在正常水位状态下，对污染物有很强的自净能力[12]，但长期处于低水位状态下，其对污染物的稀释作用和自净功能必然会减弱。本实验试图通过原生动物群落的结构和功能参数的监测，评价白洋淀处于低水位状态下的水质现状，为治理白洋淀提供科学依据。
材料与方法
1.采样站的设置及研究方法
共设八个采样站，见图1。分两次采样，方法一用浮游生物网采集，现场固定，实验室内进行定性观察和定量分析。方法二用PFU法采样。
2.PFU的挂放与采集
实验采用的PFU人工基质孔径为100～150μm，切割成长7.5cm、宽6.5cm、高5.5cm的小块。将PFU块挂放于水下20cm处每个采样点布设3块PFU，在水中浸泡24h后采集。

图1白洋淀简图及采样站设置
1.    端村2.采蒲台3.圈头4.光淀5.枣林庄6.王家寨7.烧车淀8.南刘庄
3.原生动物群落的采集和定量定性分析
采集后的PFU用无菌塑料袋包装，带回实验室后，将PFU中的水液挤出，置于烧杯中。待沉淀后，用细吸管从杯底吸取沉淀底质（含原生动物种类较多），在显微镜下进行活体原生动物种类的鉴定。共检查三片，分别在高、中、低倍镜下进行定性观察。然后摇匀PFU挤出液，吸取0.1ml水样于计数框中，进行原生动物活体计数。按下列公式换算成单位体积中的个体数量：
N=(Vs×n)/(V×Va)
式中，N为1L水中原生动物的个体数（ind./L）；V为采样体积（L）；Vs为沉淀体积（ml）；Va为计算体积（ml）；n为计数所得的个体数。
4.多样性指数（d）的计算。
根据公式d=(S-1)/lnN,式中S为原生动物种类数，N为1LPFU挤出液中的原生动物个体数。
5.植鞭毛虫百分比
植鞭毛虫在原生动物群落中为自养性成分，如果所占的比重大，表示水质好。
6.采样点的水质指标
采用国家标准方法监测各采样点的TP、TN、化学耗氧量、生化耗氧量、水温、pH值、阴离子洗涤剂等指标。
结果与讨论
1.各采样点的水质指标
各采样点的水质指标见表1。从表1可以看出，八个采样站的水质指标有明显差异。南刘庄、烧车淀、枣林庄、王家寨等采样站水质较差，水体富营养程度比较高。枣林庄、南刘庄两采样点类似，溶解氧低而总磷总氮含量高。端村、圈头、采蒲台、光淀远离府河，基本不受影响，受人为活动影响较大。其中圈头总氮含量和亚硝酸盐含量最高。推测近几年圈头受到有机氮污染较严重。而端村、采蒲台水质较好。南刘庄、端村、王家寨由于受周围村庄的影响（周围村庄的人口均超过一万人），阴离子洗涤剂含量浓度较高。由于王家寨位于开放淀区，离府河污染源距离较远，加上水体自净功能，总磷总氮含量相对较低。
采样点名称    端村    采蒲台    圈头    光淀    枣林庄    王家寨    烧车淀    南刘庄
水温    23    23    23    23    24    24    22    22
pH值    8.4    8    8.4    8.6    8.2    8.4    8.7    7.8
溶解氧    11    11    11    12    7.9    11    16    3.6
亚硝酸盐    0.1    0.1    0.1    0.1    0    0    0    0.1
生物需氧量    4.6    3.1    3    3.9    4.3    4.7    4.8    13
总磷    0.1    0    0    0    0.1    0.1    0.1    0.2
总氮    0.9    1.9    2.4    1.5    1    1    1.9    1.7
化学需氧量    25    18    16    22    25    25    29    39
阴离子洗涤剂（L)    0.3    0.1    0.2    0.1    0.1    0.1    0.1    0.2
表1：白洋淀理化指标
2.原生动物群落的种类组成
4月份用浮游生物网采集原生动物共采到74种，其中，植鞭毛虫39种，动鞭毛虫9种，纤毛虫24种，肉足虫12种。
5月份用PFU法,通过1d的群集共采到107种（属）原生动物，其中植鞭毛虫44种，动鞭毛虫12种，纤毛虫46种，肉足虫5种。
3.PFU原生动物群落的群集速度
八个采样点的原生动物种类数从1号到8号逐渐下降随后上升而后下降，见图2。这反映了府河污染源及人类活动对该生态环境的影响状况。端村原生动物种类最多，共36种。群集种数比较少的采样点有南刘庄（20种）、烧车淀（22种）、圈头（20种）。其余采样点群集种数为25～30种。
从图中看，1号到5号采样点距府河较远，受其影响较小，而主要受村庄点污染源的影响。从原生动物的群集速度并结合各采样点的水质指标来看，1号端村水质最好，2、4、5次之，圈头PFU法20种，网采也只得到15种原生动物；与1993年许木启研究员的研究结果（一天群集了74种）相比，圈头淀区的水质明显下降。结合水质数据看，圈头总氮量比其它几个采样点高出很多，这可能会对某些原生动物的繁殖造成抑制。推测近几年圈头水域受到有机氮污染。
6号到8号距离府河污染源较近，受其影响较大。8号南刘庄和7号烧车淀原生动物的群集速度缓慢，可能受府河污水影响。6号离府河较远，有机污染得到稀释，加上水体自净功能，水质得以改善。网采柱形图表现了和图(a)类似的变化曲线。

图2(a)PFU原生动物的群集速度
1.    端村2.采蒲台3.圈头4.光淀5.枣林庄6.王家寨7.烧车淀8.南刘庄

(b)四月份网采固定原生动物
4.多样性指数d值的变化
一般来说,在环境压迫(如污染)条件下的水生生物群落,其种类多样性或种类丰度均呈减少的趋势,而健康群落的发展依赖于水质的改善[11,12]。各采样点原生动物多样性指数的变化情况见图3。比较图2（a）与图3（a）、2（b）与图3（b）会发现，不论是PFU法，还是网采原生动物，其多样性指数与原生动物群集速度具有很好的相关性。d值的变化从1号到8号同样是逐渐下降，随之上升又下降。从图（a）看，南刘庄最低1.17，端村最高2.23。近几年白洋淀长期处于低水位状态，淀旁村庄生活污水和乡镇企业废水的排放，加上网箱养鱼等对白洋淀水环境造成的影响不容忽视。从1号到5号，1号端村人为活动造成的污染最小，水质最好。3号圈头最差。2、4、5号不及1号，优于3号。8号到6号，随离府河污染渐远，d值渐高，水质改善。这是有机物得到稀释，加之水体自净功能的结果。

图3（a）PFU一天群集d值变化
1.    端村2.采蒲台3.圈头4.光淀5.枣林庄6.王家寨7.烧车淀8.南刘庄

（b）网采原生动物d值变化
5.原生动物丰度的变化
原生动物丰度变化情况见图4，水体中原生动物的个体数量的高低往往被作为判断水体富营养化程度的一个重要指标。一般认为，在有机污染较严重的水体，耐污种类将形成优势种群而导致个体数量剧增。白洋淀各采样点原生动物的个体数量从1号到8号变化曲线与d值图相反。为先下降，随之上升又下降。其中，7号和8号采样点的个体数量很高，分别达到1.206×108ind/L、1.156×109ind/L，这可能由于烧车淀、南刘庄两采样站距离府河较近，受其影响而水质较差，富营养化程度较高。
与90年代许木启研究员的研究结果相比[13]，原生动物个体丰度上升很大，分析原因：一是由于淀区有机污染物因白洋淀水位较低得不到稀释使水体富营养化程度上升。二是由于许木启实验数据测于丰水区。淀区水体属于流水，污染物得到稀释。本次实验中，白洋淀处于枯水期，整个淀区为半封闭水体，有机污染物得不到稀释，造成有机污染物的沉淀、积累，致使一些耐污物种大量繁殖，形成很高的个体数量。在封闭水体中，随着离污染源越远，水体受影响越小，水质也就越好。采蒲台、端村原生动物个体丰度比光淀稍高，并不意味着这两个淀区水质不好，结合上边种类数、d值在各淀区变化情况，可以看出，这两个淀区种类数较多，相对个体数量也上升，其d值也上升。

图4.PFU原生动物丰度变化
1端村2.采蒲台3.圈头4.光淀5.枣林庄6.王家寨7.烧车淀8.南刘庄
6.植鞭毛虫百分比变化
一般说来，植鞭毛虫在原生动物群落中为自养性成分。植鞭毛虫百分比与水质好坏成正相关。从图5来看，1号到8号采样点鞭毛虫比变化是先下降后上升。1号站端村的植鞭毛虫百分比较高，为58.3%。而2~5号站均较低，其中3号圈头最低，为25.0%。推测是因为高有机氮污染对一些植鞭毛虫种类的繁殖造成严重抑制作用。7号、8号采样站植鞭毛虫百分比陡增，但多为耐污的裸藻、隐藻等。这可能是由于有机污染物造成这些耐污种类大量增殖的结果。

图5各采样站植鞭毛虫百分比
1端村2.采蒲台3.圈头4.光淀5.枣林庄6.王家寨7.烧车淀8.南刘庄
小结
1.水质理化指标资料指出：水体中TP、TN、COD、BOD5、阴离子洗涤剂浓度各采样点明显不同。其中枣林庄和南刘庄溶解氧低而总磷总氮高，有机污染比较严重，水质较差。烧车淀溶解氧很高，但总磷总氮浓度相对较高，总体污染较重。端村和光淀的共同点是较高的溶解氧和较低的总磷总氮，污染相对较轻，水质较好。圈头的溶解氧低但总氮浓度最高（2.35mg/L），与1993年许木启的实验数据0.27[13]相比，有机污染加剧，水质富营养化程度上升。
2.用PFU法采取原生动物总的种类数、多样性指数、个体丰度指标表明，1号端村水质最好，2号采蒲台、4号光淀、5号王家寨次之。圈头的原生动物种类数、多样性指数、个体丰度都很低，从生物指标推测，圈头水质变坏，富营养化程度加剧。7号烧车淀、8号南刘庄有机污染较重，富营养化程度加剧。
3.本次实验白洋淀各采样点原生动物个体丰度平均值为7.3325×106ind/L,与90年代数据13642ind/L[13]相比，上升了近500倍。原因在于白洋淀长期处于低水位状态，湖泊对有机污染物稀释能力下降，自净功能减弱，富营养化程度呈显著加剧趋势。

参考文献
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