汉江汉中段原生动物群落结构与水质-6[1].4.doc

陕西理工学院毕业论文汉江汉中段纤毛虫群落结构与水质评价常冲（陕理工化学与环境科学院（系）环境科学专业041班级，陕西 汉中 723001）指导教师：刘智峰 摘要：2008年5月，对汉江汉中段进行调查。从采集水样观察发现纤毛虫共25种，隶属于8科11属。其中以管叶虫属（Chilodonella）最多，其次是草履虫属(Paramecium)。运用物种多样性指数对汉江汉中段水质进行评价，数据表明该水域水质为中污型，水体富营养化程度较低。但仍要采取措施，治理和保护水质，保证汉江周围生态环境及丹江口水库水质。 关键词：纤毛虫 汉江 群落结构 水质评价1、引言纤毛虫隶属于原生生物界，原生动物亚界，是最复杂和最高等的单细胞真核生物，普遍分布于海洋、淡水、极地、苔原和土壤等多种生境中。以特有的两型核、复杂的皮层结构和独特的有性生殖方式(接合生殖)而易区别于其它单细胞动物。自从1674年列文虎克(Van Leeuwenhoek)用自制的显微镜首次发现并用文字描述了各种不同的纤毛虫，至今已有300年的历史。目前已发现并命名的纤毛虫约有8500种，自由生活的淡水纤毛虫大约有3000多种1。纤毛虫在食物网中是一个中间环节，既可捕食细菌和微型藻类，又可为后生动物所食，同时纤毛虫之间也存在一定的捕食关系(沈蕴芬，19992)。纤毛虫组成可占微型浮游动物数量的80%以上，能够利用40-60%的年净初级生产量 3。因此，纤毛虫在淡水环境微食物网的物质循环和能量循环中起着重要的作用。汉江又称汉水，与长江、黄河、淮河一道并称“江河淮汉”。汉江全长1532公里，就长度而言为长江第一大支流其发源地在陕西省西南部秦岭与米仓山之间的宁强县（隶属陕西省汉中市，旧称宁羌）冢山，而后向东南穿越秦巴山地的陕南汉中、安康等市，进入鄂西后北过十堰流入丹江水库，出水库后继续向东南流，过襄樊、荆门等市，在武汉市汇入长江。汉江流域面积15.1万平方公里，流域涉及鄂、陕、豫、川、渝、甘6省市的20个地（市）区、78个县（市）。流域北部以秦岭、外方山及伏牛山与黄河分界；东北以伏牛山及桐柏山与淮河流域为界；西南以大巴山及荆山与嘉陵江、沮漳河为界；东南为江汉平原，无明显的天然分水界限。流域地势西北高，东南低。地质构造大致以浙川丹江口南漳为界，以西为褶皱隆起中低山区；东以平原丘陵为主。汉江干流中下游区，是长江中游重点保护区之一，由于河槽泄洪能力与洪水来量严重不平衡，历史上洪水灾害严重，也是长江支流中洪水灾害最严重的一条。诗人李白曾为它发出了“横溃豁中国，崔嵬飞迅湍”的惊叹。汉江洪水由暴雨形成，峰高量大，并具有较明显的前后期洪水特点。前期夏季洪水发生在9月以前，往往是全流域性的；后期秋季洪水，一般来自上游地区，多为连续洪峰。流域内交通运输发达，铁路、公路、水运及航空构成了立体的交通体系。流域最迫切需要解决的问题是防治中下游洪水灾害。1956年在仙桃下游约6km处修建了杜家台分蓄洪工程，1967年建成了丹江口水利枢纽初期工程，还先后建成石泉、安康、石门、黄龙滩、鸭河口等水利枢纽，使汉江的防洪问题得到了较大缓解。干流上在建王甫洲工程。这些工程具有防洪、发电、灌溉、航运等效益，其中丹江口工程已成为华中电力系统最重要的调峰、调频电站之一，也是今后南水北调中线工程的引水水源。目前流域内建成大中小型水库2700余座，总库容近330108m3。已建成固定机、电排灌站7000余处，总装机容量66104kw。此外在湖北境内还建有大量的沿江涵闸、泵站，具有灌溉和排涝效益，是保证沿江两岸农业生产以及乡镇供水的重要设施。 汉江主要支流有：褒河、丹江、唐河、白河、堵河等。汉江河道曲折，自古有“曲莫如汉”之说。干流丹江口以上为上游，长约925km，两岸高山耸立，峡谷多，水流急，水量大，水能资源丰富；丹江口至钟祥为中游，长约270km，流经低山丘岗，接纳南河和唐白河后，水量和含沙量大增，多沙洲、石滩，河道不稳定；钟祥以下为下游，长约382km，迂回在江汉平原，河床坡降小，水流缓慢，曲流发育，河汊纵横，且愈近河口，河道愈窄，呈倒置喇叭形，泄洪能力差，容易溃口成灾。国家“南水北调”中线工程以丹江口水库为水源地，引水北上，丹江口水库水质情况直接关系到供水的安全。由于丹江口水库上游汉江的入库水量占全年入库总水量的80，4所以汉江上游水质情况又直接关系着丹江口水库的水质状况。对南水北调中线工程水源安全构成潜在的威胁。所以我们就汉江汉中段纤毛虫群落结构与水质评价是非常有意义的。而且目前关于这方面的研究工作尚未见到系统的研究和报道。2样点设置和研究方法2.1样点设置为了实验结果的准确性，为了便于环境监测部门参考和与水质理化分析结果相比较，我们参考了国家环保局监测规范和省环保、汉中市环保局的有关监测规范进行布点和采样，我们将汉江汉中段船闸上游50米处作为采样点。2.2 采样方法随机取样：沿汉江岸边用木棒将水搅动，待底部沉渣，泥沙泛起水面，用125ML容积的广口瓶采取水样。采取3个水样，混合后作为一个混合水样带回实验室观察，根据纤毛虫出现的不同频次和数量统计各种数量的多少，同时确定优势种。2.3 物种的鉴别与计数2.3.1 定性样品的鉴定 物种的鉴定主要在显微镜下进行，尽可能鉴定到种。镜检时用细吸管从装有水样的烧杯中吸取3滴水样于备好的载玻片上，盖好盖玻片。第一片放到高倍镜（400）观察，第二、第三片分别用中倍镜（200）和低倍镜（100）下观察。然后把烧杯中的水样摇匀，用吸管吸出0.1mL水样放入0.1mL计数框内，在进行全片活体计数。由于是活体，纤毛虫进入视线的机会是均等的，以进入视线内的个体为准。鉴定资料见参考文献 5-8。2.3.2定量样品的计数直接计数法：即先用1mL定量吸管标定每毫升水滴数m，然后将水样摇匀，用定量吸管吸取1ml，滴一滴在载玻片上，盖上盖玻片在1020的放大倍数下按从上至下或从左至右的顺序一个一个视野不重复的把整个1滴水样观察完，得到每滴水中的个体数n，用下列公式换算成1L水中的个体数量（ind/L）：N = nm1000（饶钦止等，1956）9。本实验中，每升水样随机取5个1mL，每毫升观察3滴，然后取平均值。2.3.3多样性指数计算 该指数是根据一般生物结构组成中种的数目，或各个种的个体数目在分配上有一定的特点而设计出的一种数值指标。它试图将一个群落中种类的丰度信息缩并为一个单独的数值，种数越多或各个种的个体数分配越均匀，多样性就越大。从理论上说，当水生生态系统群落受到环境胁迫时，种类数和个体数都会减少，导致多样性指数降低。多样性指数d值按Margalef多样性指数公式:d = (S-1) / lnN 式中S表示样品中种类数，N表示样品中个体总数。根据这一指数的计算公式，指数越高，表示污染轻，指数越低表示污染重。评价标准分为5个等级：0-1为多污型，1-2为-中污型，2-3为-为寡污型，3-4为寡污型，4为清洁水体。（Margalef，1958）103 结果与分析31汉江汉中段水质理化指标本论文测定的化学指标是:温度、溶解氧、PH、CODcr,均采用水质分析方法(国家)标准汇编中的有关水质测定方法，测得水温24C，溶解氧为4.8mg/L。利用PH试纸对汉江水体PH进行快速测定，得到PH值为7.6。在实验室用重镉酸钾法测汉江水体的COD，实验测得（CODcr)为45.5mg/L。对照GB3838-2002国家地面水环境质量标准评价，综合所测数据，本次采样期间汉江汉中段水质理化指标多数符合水域功能分类的类水体，但仍有部分指标(如CODcr)严重超过类水体的标准。3.2群落结构3.2.1物种组成将采到的水样经过实验室镜检共观察到纤毛虫25种，其中以管叶虫为优势种。汉江汉中段的纤毛虫种类的组成如表1所示。表1 汉江汉中段纤毛虫的种类组成汉江汉中段纤毛虫的种类组成僧帽斜管虫Chilodonella capucina非游斜管虫Chilodonella aplanata钩刺斜管虫Chilodonella uncinata食藻斜管虫Chilodonella algivora尾草履虫Paramecium cauclatum Ehrenberg双小核草履虫Paramecium Aurelia多小核草履虫Paramecium multimicronucleatum片状漫游虫Litontous fasciola天鹅漫游虫Litontous cygmus龙骨漫游虫Litonotus carinatus Stokes肋状半眉虫Hemiophrys pleurosigma Stokes纺锤半眉虫Hemiophrys fusidens瓜形膜袋虫Cyclidium citrullus Cohn长圆膜袋虫Cyclidium oblongum 苔藓膜袋虫Cyclidium muscicola似膜袋虫Cyclidium simulans Kahl卑怯管叶虫Trachelophyllum pasillum毛板壳虫Colepi hirtus小毛板壳虫Coleps hittus minor易变斜口虫Enchelys mutans如意扭头虫Metopuses贻贝棘尾虫Stylonychia mytilus弯棘尾虫Stylonychia curvata易变斜口虫Enchelys mutans多变斜口虫Enchelys variabilis3.2.2群落结构已鉴定到的25种纤毛虫分别隶属于8科11属，纤毛虫群落结构如表2所示：其中动基片纲（Kinetofragminophorea）14种占56，寡膜纲（Oligohymenophorea）9种占36，多膜纲（Polyhymenophorea）2种占6。从观察中记录的相对数量来看，管叶虫属（Chilodonella）最多，为优势种。其次是草履虫属(Paramecium)，再次是漫游虫属(Litonotus)。扭头虫属(Metopuses)较少，为偶见种。对采集水样纤毛虫密度进行直接计数，取平均值得到结果为2.31105Ind/L。表2 汉江汉中段纤毛虫群落结构纲 Class目 Order科 Family属 Genus种 Species动基片纲Kinetofragminophorea侧口目Pleurostomatida237篮口目Nassulida123管口目Cyrtophorida114寡膜纲Oligohymenophorea膜口目Hymenostomatida113盾纤目Scuticociliatida125刺钩目Haptorida111多膜纲Polyhymenophorea下毛目Hypotrichida1123.3多样性指数种类多样性指数是常用的水质评价指标，主要依据纤毛虫的种群结构的变化来评价水体的污染程度，通常情况下指数值越大水质越净。多样性指数用Marealgf多样性指数计算公式d=(s1)/lnN进行计算。中d表示多样性指数；S为种类数；N为个体数；d值的高低表明物种多样性的丰富与贫乏。汉江汉中段水体的纤毛虫物种多样性指标计算：汉江汉中段水样的纤毛虫种类数为:25，实验室镜检得到每滴水种个体说平均为11个，每1ml水样共21滴，带入公式N = nm1000（饶钦止等，1956）9得到N=11*21*1000，个体密度为:2.31105Ind/L，带入Marealgf多样性指数计算公式d=(s1)/lnN计算得出汉江汉中段水体的纤毛虫多样性指数值:d=1.943Marealgf多样性指数水质评价标准(Marealgf,1958:): 评价标准分为5个等级：0-1为多污型，1-2为-中污型，2-3为-为寡污型，3-4为寡污型，4为清洁水体。（Margalef，1958）10。调查结果表明：1检测汉江水体中纤毛虫类型及优势种，在一定程度上可以了解水质的有机污染程度。汉江汉中段水体中纤毛虫群落组成优势种以管叶虫，草履虫等中污性的种类为主，占所鉴定种的70%，反映其水体中纤毛虫以异养成分为主题，说明汉江汉中段水体为有机污染型，这与理化多分析的结果相一致。目前汉中的污水多以含氮污水和含磷污水，这些污水直接导致藻类滋生，纤毛虫群落的发展。而实验室也测得的CODcr严重超过类水体的标准。只有限制污染物的排放，特别是含氮，含磷的污染物排放，才能从根本上控制纤毛虫的滋长，使汉江汉中段水体的化学需氧量降低，从而达到改善水质的目的。2纤毛虫在摄食食物网中是一个中间环节，可捕食细菌和藻类，对水体的物质循环起着重要的促进作用，它的某些种类可作为有机污染的指示生物，应用其种类组成和分布特征及其优势种的生态耐性，可评价水体的污染状况。纤毛虫在不同营养型水域内的种类分布又较大的差异。结果表明草履虫、游朴虫、节毛虫、后株虫等只分布在富营养性的水体，这些生物可以指示水体的富营养状况。中营养型的水域一般以寡毛目的纤毛虫为优势群落11。纤毛虫多样性指数显示水体呈-中污型，这与我们实验所得的水体理化指标的结果：水体为类水体基本相符。分析其原因主要是受人为活动对环境造成污染的影响，汉江汉中段接受沿江两岸的众多工业企业的污水和周围居民的生活污水的排放。只有解决这些水体污染的状况，才能保护汉江水体环境，保护丹江口水库水源的洁净。4保护汉江汉中段水体环境的建议目前汉江最主要的污染来源于以下几个方面：1生活污水。汉中市目前每天生活用水接近5万吨/日，生活污水的排放也接近4.5万吨/日。目前尚有大部分污水未经处理而直接排放至汉江，导致汉江水质变差。2工业污水。从目前情况看，汉江北岸的汉中市区34家工业企业的全部工业污水均直接通过西排洪渠、东排洪渠和石燕子河排入汉江，2003年年排放工业污水量达367.06万吨；汉江南岸包括规划区南岸在内的南郑县29家工业企业全部工业污水也是直接通过濂水河、冷水河排入汉江，2003年年排放工业污水量达289.93万吨12。并且目前工业企业的数量逐年上升，规模也在不断扩大，工业污水的大幅度排放也将是一个必然的趋势。3城市生活垃圾。目前汉中市处理城市生活垃圾采用的是在城市低洼地堆放的原始处置方式。因此，居民、单位向城市排洪渠、河滩及城市空置地私自倾倒垃圾的情况屡禁不绝。随着近几年来人民生活水平的提高，城市垃圾中有机物增多，使污染物的产生和影响也随之加剧，已成为影响汉中市城市生态环境的潜在威胁。针对这些污染，我们要做好以下工作，治理汉江沿岸的污染，提高汉江汉中段水质：1加强污水处理厂、垃圾处理厂和城市雨污分流排水管网等环保基础设施的建设。只有有了这些基础设施，才可以确保污水和城市垃圾得到及时处理，避免其直接排入汉江造成的污染。同时加快推广节水新技术、新工艺、新设备。从源头上避免水资源的浪费和减少污水排放。大力提倡经过处理后的污水的重复利用，降低处理成本和减少污水的排放。2加强立法监督。严格贯彻执行国家相关法律法规，政府部门和环境保护部门应加强监管，避免或减少污染物的超标排放和乱排放。对没有依法进行处理而直接排放污水或超标超量排放污水的企业要求限期整改，对于整改后仍不符合要求的和不予配合的企业予以重责。3大力宣传环保知识，提高全民环保意识。通过图片、文字、媒体等多种形式对环境保护的重要性以及必要性进行宣传，逐渐提高每个市民的环境保护意识，做到不乱丢废弃物，不随意倾倒废水，共同保护我们的生态环境。Study on community structure of ciliates and water quality assessment in Hanzhong segment of Hanjiang RiverChang chong（Grade04, Class1,Major Environmental science，Chemistry and environmental science Dept.，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723001，Shaanxi）Tutor: liu zhifengAbstract：Study in Hanzhong segment of Hanjiang River in May, 2008. We discovered that cilitae have totle 25kinds,they belong to 8Family and 11Genus.Most of them are Chlodonella and paramecium.Form the experiment we can find the polluted in Hanzhong degment of Hanjiang River.But still need to adobt measures to protect and manage water body quality.Promise the environment of Hanjiang River and Dan jiangkou Reservoirs water body quality.Key words：Ciliate,hanjiang river, protozoan commun,water quality assessment参考文献1宋微波, 原生动物学概论M.青岛海洋大学出版社. 1999. 6-25.2沈韫芬.原生动物学M.北京:科学出版社,1999.3Martin A. J., and Montagnes D. J. S., 1993. Winter ciliates in a British Columbian Fjord: six new species and an analysis of ciliate putative prey. J. Euk. Microbiol., 40(5): 535-549.4唐士梅.汉江（汉中段）水质污染防治的法律对策J.陕西理工学院学报（社会科学版）,2005,23(3):1-5.5沈韫芬,章宗涉,龚循矩等,微型生物监测新技术M.中国建筑工程出版社,1990.7.6Colin R.Curds.