黄龙带水库浮游生物资源调查及水质评价

唐美琳 陈 颖 冼鸿仪 连圳炜 姜 燃 黄浩宇 郑钟黛西彭晓武 胡大林*

（1南方医科大学公共卫生学院环境卫生学系，广东广州 510515；2生态环境保护部华南环境科学研究所环境与健康中心，广东广州 510530）

水环境与人类生存息息相关，水生生态研究一直都是国内外研究的重点，尤其是作为饮用或备用水源地，其水质情况直接或间接影响人们的健康[1-2]。黄龙带水库位于广州市从化区东北部，集水面积为92.3 km2，总库容9 400万m3。黄龙带水库是一座以灌溉为主，结合防洪、发电综合利用的中小型水库。在广东省及广州市水功能区划中，黄龙带水库被划分为广州市饮用水源保护区，以《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）的Ⅱ类标准值作为水质目标[3]。据调查发现，近年来黄龙带水库发生过藻类水华，故了解该水库浮游生物现状十分重要[4]。

浮游生物是一个非常多样化的生物群落，是水域中其他生物生产力的基础，其分布广泛、繁殖力强，种类和数量随时间和空间而变。浮游生物的科学价值较高：有些浮游生物可以富集放射性同位素，可作为水域被放射性同位素污染的指标；某些可作为海流指示种，对探索海流流向有一定帮助；有些浮游生物也可作为污染的指示种[5-7]。浮游生物的物种组成及种群结构可敏感地反映水域水环境情况，因而开展水库浮游生物调查具有重要意义。

本文调查并分析了2021年2—5月黄龙带水库浮游生物的种类、丰度、多样性指数等，并通过这些指数对其水质进行了初步评价。该研究结果可为黄龙带水库水质评价和生态监测提供理论支持，为水库水环境保护提供技术支撑和参考依据。

1 调查研究方法

1.1 采样时间与采样点

通过实地考察黄龙带水库，根据其周围环境和水环境特征共设置了 6 个采样点（S1、S2、S3、S4、S5、S6）。于2021年2—5月对黄龙带水库浮游生物进行采集，具体采样点分布见表1和图1。

表1 黄龙带水库采样点地理位置

1.2 浮游植物采集与处理

1.2.1 浮游植物采集。浮游植物采集分为定性和定量采集。定性采集：用25#浮游生物网在深约0.15m处按“∞”字形拖拽 3～5min，速度为 20～30 cm/s，将采集的样品保存于标本瓶中并做好标记，立即加入甲醛3mL。定量采集：用1 L采水器采集混合水样，取1 L混合水样于标本瓶中并加入15mL鲁格氏液固定。

1.2.2 浮游植物处理。浮游植物处理也分为定性处理和定量处理。定性处理：用移液枪吸取少量样品滴于载玻片上，盖上盖玻片后置于显微镜下观察，拍照鉴别。定量处理：将采集回来的水样摇匀后倒入1 L玻璃量筒中，静止48 h；沉淀结束后采用虹吸法浓缩至30mL，将剩余液体缓慢转入标本瓶中；用移液枪吸取0.5mL浓缩样品于0.5mL浮游生物计数框中，盖上盖玻片后置于显微镜下计数。

1.3 浮游动物采集与处理

1.3.1 浮游动物采集。定性采集：用13#浮游生物网在采水点深0.5～1.0m处按“∞”字形拖拽3～5min，速度为20～30 cm/s，将采集的样品保存于标本瓶中，并加入甲醛3mL。定量采集：用1 L采水器采集上、中、下层水样并等量混合，将1 L混合水样置于25#浮游生物网中过滤，浓缩至20mL，保存于标本瓶中后加入甲醛1mL。

1.3.2 浮游动物处理。定性处理：用移液枪吸取少量样品滴于载玻片上，盖上盖玻片后置于显微镜下观察，拍照鉴别，尽量鉴别到种水平。定量处理：用移液枪吸取1mL样品注入1mL浮游生物计数框中，盖上盖玻片后置于显微镜下计数。

1.4 数据统计与分析

1.4.1 浮游植物丰度计算。计算公式为：

式中：N为1 L水样中浮游植物总数量（ind./L）；CS为计数框的面积（mm2）；FS为视野面积（mm2）；Fn为每张片计数过的视野数；V为水样浓缩后的体积（mL）；v 为计数框的容积（mL）；Pn为显微镜下计数的个数。

1.4.2 浮游动物丰度计算。计算公式如下：

式中：N为1 L水样中浮游动物总数量（ind./L）；V 为采水体积（L）；v为样品浓缩后的体积（mL）；C 为计数框容积（mL）；n为显微镜下计数的个体数（个）。

1.4.3 水库水环境生物指数评价。

（1）Shannon-Wiener多样性指数评价。Shannon-Wiener多样性指数的计算公式如下：

式中：Pi=ni/N，ni为第i种的数量，N为所有物种的总数量。

根据Shannon-Wiener多样性指数H′值大小[8]，其水质状况被划分为4类：H′≤1，为重污染富营养型；1＜H′≤2，为中污染中营养型；2＜H′≤3，为轻污染中营养型；H′＞3，为清洁贫营养型。

（2）Pielou均匀度指数。Pielou均匀度指数的计算公式如下：

式中：H′为Shannon-Wiener多样性指数；S为浮游生物种类数。

根据Pielou均匀度指数J′值的大小[9]，其水质状况被划分为 4 类：0≤J′＜0.3，为重度污染；0.3≤J′＜0.5，为中度污染；0.5≤J′＜0.8，为轻度污染；J′≥0.8，为无污染。

2 结果与分析

2.1 浮游植物种类构成及丰度

2.1.1 浮游植物种类构成。在本次调查中，黄龙带水库采集到浮游植物共计6门25属30种（表2），其中：种类最多的是绿藻门，为12种，占总数的40.00%；蓝藻门7种，占总数的23.33%；硅藻门7种，占总数的23.33%；甲藻门2种，占总数的6.68%；裸藻门1种，占总数的3.33%；金藻门1种，占总数的3.33%。浮游植物具体种类见表3。

表2 黄龙带水库浮游植物种类构成

表3 黄龙带水库浮游植物种类

2.1.2 浮游植物计数。如表4所示，黄龙带水库浮游植物丰度为10.00×105ind./L，其中：蓝藻门的丰度最大，为6.01×105ind./L，占总数的60.10%；最少的是裸藻门，为0.03×105ind./L，占总数的0.30%。

表4 黄龙带水库浮游植物计数结果

2.2 浮游动物种类构成及丰度

2.2.1 浮游植物种类构成。在本次调查中，黄龙带水库共采集到浮游动物13属15种（表5），其中：轮虫种类最多，为7种，占46.66%；桡足类4种，占26.67%；枝角类3种，占20.00%；原生动物1种，占6.67%。浮游动物具体种类见表6。

表5 黄龙带水库浮游动物种类构成

表6 黄龙带水库浮游动物种类

2.2.2 浮游动物计数。如表7所示，黄龙带水库浮游动物计数结果为413 ind./L，其中：轮虫最多，为247 ind./L，占59.80%；最少的是原生动物，为33 ind./L，占7.99%。

表7 黄龙带水库浮游动物计数结果

2.3 水环境生物指数及水质评价

2.3.1 Shannon-Wiener多样性指数。黄龙带水库浮游植物和浮游动物Shannon-Wiener多样性指数（H′）分别为3.13和3.68，均大于3。根据该指标的评价标准，黄龙带水库水质被评定为清洁贫营养型。

2.3.2 Pielou均匀度指数。黄龙带水库浮游植物Pielou均匀度指数（J′）为 0.67，浮游动物 Pielou均匀度指数（J′）为0.94。根据该指标的评价标准，黄龙带水库水质被评定为轻度污染/无污染。

3 结论与讨论

3.1 浮游植物

浮游植物不仅是水域生态系统中最重要的初级生产者，还是水中溶解氧的主要供应者，它启动了水域生态系统中的食物网，在水域生态系统的能量流动、物质循环和信息传递中起着至关重要的作用[10-12]。浮游植物是测量水质的指示生物，水环境与浮游植物的丰富程度和群落组成有着密不可分的关系。在本次调查中，黄龙带水库采集到浮游植物6门25属30种，种类最多的是绿藻门。黄龙带水库浮游植物丰度为10.00×105ind./L，其中蓝藻门的丰度最大，为6.01×105ind./L。可能是因为蓝藻的适应能力较强且生命力顽强[6]，某些蓝藻如微囊藻容易形成群体，一些丝状蓝藻的粒径也相对较大，不易被捕食。有些门类浮游植物较容易受水环境影响，导致其生长缓慢，生存能力较低。

3.2 浮游动物

浮游动物是水生生态系统的重要生物组成部分。浮游动物在水生生态系统中占据多个营养级，是连接初级生产者和高级消费者的重要节点，在水域生态理论研究、渔业资源开发、水产养殖、水域环境保护以及水生态系统健康评估等方面都发挥着重要作用[13]。黄龙带水库浮游动物共发现13属15种，以轮虫为主。黄龙带水库浮游动物丰度为413 ind./L，其中轮虫最多，为247 ind./L。从总体上看，轮虫是我国大多数河流浮游动物群落的优势种。这可能是因为轮虫个体较小、繁殖周期短，能快速适应水体中理化环境的改变。

3.3 生物多样性

浮游生物群落的Shannon-Wiener生物多样性指数在一定程度上能反映出流域内的水环境条件状况[14]。在生态学上的意义可以理解为当种数一定的总体在各种间数量分布均匀时，其多样性最高；在2个物种个体数量分布均匀的总体中，物种数目越多，则其多样性越高；多样性可以分离成几个不同的组成部分，即多样性具有可加性。Pielou均匀度指数反映了各个物种的个体数目分配的均匀程度，每个种类的个体数量越接近，说明各个种类个体的分布越均匀，群落的均匀度就越高，反之则越低[15]。浮游生物群落的Shannon-Wiener生物多样性指数和Pielou均匀度指数在一定程度上能反映出流域的水环境条件状况：当水环境较好时，这2项指数较高；而当水质很差时，2项指数较低[16]。黄龙带水库Shannon-Wiener生物多样性指数大于3，表明其生物多样性较高，种类组成丰富，群落结构稳定。黄龙带水库Pielou均匀度指数大于0.5，表明黄龙带水库浮游生物各个种类个体之间分布较均匀，群落均匀度较高。结合这2项指标的水质评价标准，黄龙带水库水质被评定为清洁贫营养型。总之，本调查显示黄龙带水库的浮游生物多样性较高、种类组成丰富、群落结构稳定且均匀度较高，水体水环境被评定为清洁贫营养型且水质情况较理想。