秦淮河流域的水生态环境的调查与分析

俞 欣 王 芳

（南京市生态环境保护科学研究院，江苏 南京 210013）

0 引言

秦淮河是南京市的母亲河，有内外秦淮河2条干流、16条支流和149座中小型水库，全长120 km，流域面积2 631 km2，水资源丰富。但是，随着经济快速发展、人口迅速增长和城市化水平的不断提高，秦淮河水环境质量逐渐恶化[1]。2010年夏季秦淮河蓝藻的平均密度为4×104cells/L，达到水华暴发的密度[1]，总氮和总磷污染严重，部分重点断面监测水质为劣V类[2]。

近年来，对秦淮河水环境的研究多集中于局部河段的水质分析[3]，对于整个流域的水生态环境现状还没有全面的研究。该文以秦淮河流域为对象，调研秦淮河流域的水质和底栖生物状况，分析了秦淮河流域的水生态环境现状，为秦淮河流域的水环境治理和管控提供科学依据。

1 实验与方法

1.1 研究区域概况

秦淮河以景观、工业、农业用水为主要功能，执行地表水IV类标准，个别河段如溧水东庐段（饮用水源）、江宁云台山河口至上坊门桥段（江宁工业和景观娱乐用水）执行地表水III类标准。南京境内的秦淮河流域主要流经溧水区北部、江宁区大部分地区，雨花台、秦淮、建邺、鼓楼区，主要受到这些区域的生活污水的影响。

1.2 采样点设置和样品采集

2017年10月10日-17日，在秦淮河流域设置27个采样点，如图1所示。采用2.5 L采水器采集各点位表、中、底3层混合水样，冷藏保存带回实验室测定相关指标。底栖动物样品采集用面积为1/20 m2的改良彼得森采泥器或D型网，每个样点采集3次，底栖动物与底泥、碎屑等混为一体，采用网孔径为0.45 mm网尼龙筛网进行洗涤，剩余物带回实验室进行分样。

1.3 水质参数的测定方法

采用YSI-6600 V2型多参数水质监测仪（YSI公司，美国）测定水温、电导率、pH、浊度、溶解氧和盐度；采用碱性过硫酸钾-紫外分光光度法测定总氮；采用钼酸铵分光光度法测定总磷；采用纳氏试剂分光光度法测定氨氮；根据国标GB/T 11892—1989方法测定水样的高锰酸盐指数；采用丙酮提取-分光光度法测定水中叶绿素a的含量[4]。

1.4 底栖动物的鉴定与分析

将洗净的样品置入白色盘中，加入清水，利用尖嘴镊、吸管、毛笔以及放大镜等工具进行工作，挑拣出的各类动物，分别放入已装好固定液的50 mL塑料瓶中，直到采样点采集到的标本全部检完为主。标本的固定可直接投入80%的酒精固定。

软体动物和水栖寡毛类的优势种鉴定到种，摇蚊科幼虫至少鉴定到属，水生昆虫等鉴定到科。采用底栖动物BPI生物学污染指数和Shannon-Wiener指数评价水质污染的严重程度[5]。

2 结果与讨论

2.1 秦淮河流域的水质评价

根据《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）对秦淮河流域的水质特征进行评价。

秦淮河流域的水温为17.93 ℃～25.80 ℃。pH值为7.93～9.31，偏碱性，其中采样点1的pH值为9.31，略高于标准值（6～9），这可能是因为水中含有较高含量的碳酸盐；溶解氧含量为3.13 mg·L-1～15.69 mg·L-1，其中采样点13的溶解氧仅为3.13 mg·L-1，可能说明该水样中有较多的有机污染物。而采样点2-7的溶解氧普遍较高，这可能是因此这些河道中浮游植物较多，其光合作用产生的溶解氧溶于水中造成的。电导率为268 μS·cm-1～779 μS·cm-1，盐度为0.08～0.43。高锰酸盐指数含量为2.63 mg·L-1～7.28 mg·L-1，采样点3、4和6的高锰酸盐指数高于6 mg·L-1，达到IV类水标准外，其他采样点的高锰酸盐指数都符合II-III级水质标准。

秦淮河流域的总氮含量在1.26 mg·L-1～6.7 mg·L-1，78%的采样点超过地表水环境质量标准的V类水标准。其中采样点27的总氮含量最高，为6.70 mg·L-1。

氨氮含量为0.05 mg·L-1～4.47 mg·L-1，其污染特征与总氮的趋势不甚相同，有22个采样点的氨氮含量小于0.5 mg·L-1，符合I-II类水质标准；仅有3个采样点（18、19和27）的氨氮含量大于2 mg·L-1，属于劣V类水质。

图1 秦淮河流域采样点

总磷含量为0.04 mg·L-1～0.46 mg·L-1，具有一定的空间差异性，分别有44%、22%、22%和7%的采样点符合地表水环境质量标准II类、III类、IV类和V类标准，其中采样点27的总磷也具有最大值0.46 mg·L-1，属于劣V类水质。

叶绿素a含量为2.81 μg·L-1～123.03 μg·L-1，采样点6的叶绿素a含量最高，这与该采样点较高的总氮和总磷含量是一致的，较高含量的氮磷营养元素促进了浮游植物的生长，导致叶绿素a含量较高，采样点2和采样点25的叶绿素a含量也较高，分别为64.87 μg·L-1和57.25 μg·L-1。

综上所述，秦淮河流域的北源溧水区域的水质（采样点1）相对较好，而一干河（采样点2）和云台山河（采样点6）的水质相对较差，这2个采样点主要位于南京市江宁城区，分布有江宁开发区等工业园·区，居住人口密度大，工业污染和生活污染并重，导致水体受到一定程度的污染。秦淮河上游干流区域和江宁汤山、淳化等区域（采样点7-17）的水质相对较好。但是南京主城区中秦淮区和建邺区段的秦淮河水质则相对较差，这主要是由于主城区人口密度高，污染严重，因此也说明了秦淮河流域的氮磷等营养物主要来自于城市区。

2.2 秦淮河流域的底栖动物

2.2.1 秦淮河流域的底栖动物的组成

调查共采集到底栖动物31种，隶属于3门5纲10目15科，其中昆虫纲种类最多，有12种（摇蚊科幼虫4种、其他昆虫8种），占总物种数的38.7%，其次是寡毛纲（6种）、腹足纲（6种）、甲壳纲（6种），各占总物种数的19.4%，双壳纲最少（1种），仅占总物种数的3.2%。

秦淮河流域底栖动物的物种组成和数量在空间上差异较大。采样点22和采样点23未采集到底栖动物。采样点25的底栖动物种类最多，共有10种，包括昆虫纲5种，腹足纲和寡毛纲各2种，甲壳纲1种。其余采样点也普遍检出了1～8种底栖动物。

2.2.2 秦淮河流域的底栖动物的生物量和密度

秦淮河流域不同采样点的底栖动物的总密度和生物量如图2所示。各采样点的总密度介于 0～338个·m-2，平均值为50个·m-2，生物量介于0 g·m-2～589.6 g·m-2，平均生物量为54.9 g·m-2。采样点26具有最高的底栖动物密度和生物量，且以腹足纲的铜锈环棱螺为主，其总密度和生物量分别为313个·m-2和589.6个/m2。其次为采样点21，其底栖动物总密度和生物量分别为226.68个·m-2和298.33 g·m-2。

2.2.3 秦淮河流域的生物多样性和水质评价

图2 各采样点的底栖动物密度和生物量

图3 Shannon-Wiener指数和BPI生物学指数

秦淮河流域根据BPI生物指数和Shannon-Wiener多样性指数如图3所示。根据BPI生物学指数，秦淮河流域27个采样点中，有19个采样点处于轻度污染水平，占70.4%；有6个采样点处于中度污染水平，占22.2%。根据Shannon-Wiener指数，秦淮河流域均处于中度-重度污染水平。其中，有8个采样点（29.6%）处于中度污染水平，有19个采样点（70.4%）的处于重度污染。2种多样性指数的评价结果不同，其原因是不同指数侧重的生态意义不同。Shannon-Wiener多样性指数主要以物种及种类的丰富程度为基础，反映的是水域群落的复杂性和稳定性，而BPI生物学指数对种类组成要求比较苛刻，例如甲壳类、软体动物及寡毛类和蛭类等。因此，单一的生物指数只反应了生物群落结构和功能的某个方面，1个特定生物学指数很难准确地反映某个区域的水质情况，应该选择多种生物指数综合评价水质。

综合BPI生物学指数和Shannon-Wiener指数及其评价结果，秦淮河流域南京主城区包括雨花台区、秦淮区和建邺区的水质较差，这主要是由于南京主城区人口密度大，对河流的干扰和污染较为严重，因此水体的生态环境质量相对较差。

3 结论

该文调查分析了秦淮河流域27个点位的水质特征、底栖动物组成和数量，通过BPI生物指数和Shannon-Wiener多样性指数评价了水质污染程度，主要结论有如下3个：1） 秦淮河流域水体的高锰酸盐均符合II-IV类水质标准，77.8%的采样点的总氮、11.1%的氨氮和3.7%的总磷超过了地表水环境质量的V类水质标准，说明总氮是秦淮河流域最主要的污染指标。2） 秦淮河流域共检出底栖动物31种，隶属于3门5纲10目15科；各采样点的总密度为0～338个·m-2，平均值为50个·m-2，生物量为0～589.6 g·m-2，平均生物量为54.9 g·m-2。3） 根据BPI生物学指数，秦淮河流域处于轻度-中度污染，而根据Shannon-Wiener指数，秦淮河流域的水质处于中-重度污染。尽管2种生物学指数的评价结果不完全相同，但是都说明秦淮河流域南京市主城区的水质较差。