永定河浮游动物群落结构及水环境终结版.doc

永定河浮游动物群落结构及水环境评价 摘 要 本文对天津永定河干流市内段的水域进行浮游动物种类区系组成、现存量（密度、生物量）及分布进行了调查研究。给出了永定河干流具有指示意义的代表种类。并计算出了相应的生物多样性指数。结合历史数据和本次试验的结果，对于调查水域进行了生态环境质量评价。结果显示，目前天津市内永定河干流水质为富营养型，其水生态状况依旧不容乐观。我们同时对环境管理和改善水质提出了自己的措施建议。关键词：永定河；浮游动物；生物学评价AbstractThe currant faunistic, standing crop (density and biomass) and distribution of zooplankton on Haihe River are investigated and studied in this research. The representative indicator species to this area is given under the study. Also a Biodiversity Index analysis is performed. Based on the present study and the historic investigated data, an ecological and environmental status of the investigated area is assessed and evaluated. From the results of this research we can find out that the water quality of the Haihe River can be delimited to eutrophic type. Also we give some strategies to deal with the environmental problems.Key words: Zooplankton; Haihe River; Biological assessment.目 录第一章 前言.4第一节 永定河及水环境评价概述.41.1.1 永定河概述.41.1.2 浮游动物与环境评价.51.1.3 水环境评价概述.6 第二章 实验方法.7第一节 实验采集点介绍.7第二节 采集方法.7第三节 样品分析.8第三章 结果和分析.9第一节 种类组成与分布.9第二节 现存量成与分布.10第三节 生物多样性指数.13第四章 讨论与小节.15第一节 浮游动物类群、生物量及密度说明.15 第二节 Margalef多样性指数讨论.15 第三节 永定河水体营养等级.16第四节 实验结果与历史数据的比较.16第五节 实验结果分析及措施建议.17致谢.20参考文献.21第一章 前言从1978至今，三十年的改革开放极大的促进了中国经济发展，使人民过上富裕小康的生活，但是与生活息息相关的环境问题却一度被人们所忽视。随着近年来一系列严重的环境问题的凸现，公众和政府已经感觉到环境治理的迫切性，并采取了一系列积极的措施，力争在发展经济的同时维护一个共同良好的和谐环境。本实验在天津市内永定河干流设置5个采样点，对水环境中的浮游动物进行研究，间接反映当前永定河干流水生态状况。积极评价近年来环境治理成效，帮助制定进一步的有效环境改善措施。第1节 永定河及水环境评价概述1 永定河概述2 浮游动物与环境评价浮游动物是水生生物中的一大生态类群，是水生食物链的重要环节。浮游动物中的许多种类，特别是蚤类对于污染物（如农药和重金属）特别敏感。当污染物进入水体时，影响浮游动物进而破坏水体的自然生态平衡。浮游生物在水环境生态系统的结构和功能中起着重要的调控作用。其对于水环境的变化十分敏感，国际上常常被作为水环境变化的研究对象4。它通过捕食来控制浮游植物的数量，同时作为鱼类等高层营养者的饵料，其数量变化直接反映了水体生态环境状况。因此浮游动物群落的生态特征是了解水体环境生态系统的关键，尤其随着今年来经济的快速发展，环境污染问题日益严重，认真研究浮游动物种类组成及数量分布变化能够充分了解当今水环境污染的现状。 浮游动物与水体质量的密切关系早以为人们所熟知，有些种类本身能积累和代谢一定量的污染物质，在某种程度上发挥了“水质净化器”的作用8。不同类群对水环境变化的敏感性和适应能力常各不相同，因此，利用浮游动物群落结构和生物量变化以及优势种分布情况监测评价水环境具有重要的应用价值，在国内外已有相当长的历史并有大量有益的实践9。3 水环境评价概述当人类排放的污染物进入河流、湖泊或者地下水等水体后，其含量超过了水体的自然净化能力，使水体的水质和水体的底质的物理、化学性质或者生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象，被称为水体污染10。水环境由地表水环境和地下水环境组成11。水环境是最易受人类活动影响和破坏的地域，它与其它环境要素一起构成了有机的综合体。就水体组成部分而言，水环境是指水体中的水组份、底质组份、水生生物和微生物的联合体。它们是独立又依存的关系12。水环境的评价主要包括两个方面，一方面是针对不同水域进行的水质评价，也包括对污染源评价；另一方面是针对不同用途进行的评价13。本实验依靠对浮游动物的研究间接反映海河干流水环境的状况，为进一步的应对措施提供支持。 同时我们还应注意水环境评价的目的不限于仅仅反映当前的水环境的优劣状况，其更重要的目的在于了解现状，以帮助未来的行动14。总之，海河干流作为天津的母亲河，对于天津的发展有着举足轻重的作用。我们必须充分认识到海河环境保护的重要性，迅速采取有效措施，积极保护海河，维持经济的可持续发展。第二章 材料和实验方法:在充分分析采集点的条件，并结合天气状况之后，我们选择了在2012年10月18日对上述五个采集点进行浮游生物的采集工作。第一节 采集时间和采样方法在实验中，我们选择了五个采集点。各采集点较全面的反映了天津市内永定河干流的特征，以尽可能保证实验的真实、全面性。采样时间和水温： 2012年10月18日：北寺桥 ：老米店桥 ：永定河桥：上浦口桥 ：下浦口桥第二节 采集方法采用全国主要湖泊、水库富营养化调查研究方法进行浮游生物的采集15。定性样品选择13号浮游生物网在水下0.5m处作型拖曳3-5min，然后加入甲醛保存于100ml标本瓶中。定量样品采水10L置于25号浮游生物网中过滤，浓缩至20ml，加甲醛固定后存于100ml标本瓶中16。第三节 样品分析于2012年10月18日对上述五个采集点的样品进行了样品分析。分析采用解剖镜、显微镜、计数器及计数框来对水样中的浮游动物进行定量和定性分析。2.2.1定性分析方法分别取适量水样品置于玻片上用显微镜进行观察。每组样品重复取样三次以保证能够全面反应样品中浮游动物的真实种类情况。2.2.2 定量分析方法 将采回的五组样品分别加水至100ml，静置24小时。将静置的样品去除上清液至30ml，测定时摇匀吸取1ml样品于计数框中（所使用的加样枪为200，取五次为1）分别计算计数框内的全部浮游动物数量，然后通过计算得出每升水体中的密度，为3次计数之和。2.2.3 生物量的计算参考内陆水域调查规范29页表2所类处的主要浮游动物的每个个体平均湿重测算数据，有：无节幼体：0.004/L；桡足类：0.03/L；轮虫：0.0004/L， 枝角类：0.033mg/L 。2.2.4 多样性指数的计算多样性指数D值的计算按照Margalef多样性指数计算公式： D=(S-1)/In N 在这里D为多样性指数，S为种类数，N为个体数。第三章 结果与分析通过上述实验的方法，我们分别采集了五个采集点的样品，得到如下实验结果：第一节 种类组成与分布本次调查共采集到7种浮游动物，其中轮虫3种、枝角类1种、桡足类3种（表1）17。由表1所示，本次调查所采集到浮游动物种类中，轮虫中的壶状臂尾轮虫、角突臂尾轮虫，桡足类近邻剑水蚤、台湾温剑蚤，以及甲壳类幼体无节幼体出现率均大于50%，广泛分布于调查水域。其中近邻剑水蚤、无节幼体在所采集的五个水域均有分布，成为永定河干流浮游动物的典型指示种。各采集点浮游动物种类数从多到少的顺序为：.通过对各采集点种类分析我们可以发现1号站位种类较多，浮游动物的物种多样性也较多，无节幼体和桡足类幼体密度大。同时2号采集点种类也较多。而5号采集点种类最少，主要是近邻剑水蚤，且其密度较大18。综合分析发现永定河目前的浮游动物主要种类为桡足类，枝角类只有1种且密度很小。总的种类组成单一（多样性较差），同时优势种的优势度十分明显。但是同期要考虑到采集时间在四月上旬，且结合今年气温较平均水平低，故时间和气温较低可能对生物多样性产生不良影响。特别是注意到无节幼体和桡足类幼体密度很大，说明水温较低影响了浮游动物种类的多样性。表1 永定河浮游动物的分布及出现率种类 V 出现率轮虫 Rotifera壶状臂尾轮虫Brachionus urceus+ 80角突臂尾轮虫Brachionus angularis+ 60矩形龟甲轮虫 Keratella quadrta+ 20枝角类 Cladocera直额裸腹蚤Moina rectirostris+ 40桡足类 Copepoda锯缘真剑蚤Eucyclops serrulatus + 20近邻剑水蚤 Cyclops vicinus+ 100台湾温剑蚤Thermocyclops taihokuensis+ 80甲壳类幼体无节幼体 Nauplius larva+ 100桡足幼体 Copepoda larva+ 20种类数 species number （共计7种）65432第二节 现存量组成与分布浮游动物各类群密度和生物量及其水平分布见表2 、3及图2、3。浮游动物密度平均值为733个/L, 各类群中以无节幼体最多，为686个/L，占总量的88.69%; 其次是桡足类为58个/L，占总量的7.477，再次是轮虫，为30个/L，占总量的3.829%。浮游动物生物量平均值为4.48882 mg/L。依次为桡足类1.734mg/L，占总量的38.63%；无节幼体2.7424mg/L，占总量的61.10%；轮虫类0.01184 mg/L，占总量的0.2638%。调查的五个采集点各站点浮游动物密度平均值变动在339-1309之间。各站点密度从低到高其顺序分别是：。各站点生物量分布的平均值变动在2.06-9.1564之间。各站点生物量分布从低到高的顺序分别是： 表 2 浮游动物密度组成和分布（Ind./L)（2012.10.18）种类 Total 平均 比例%轮虫Rotifera 54 38 40 16 0 148 30 3.829 桡足类Copepoda 20 63 18 153 35 289 58 7.477无节幼体Nauplius 872 736 376 1140 304 3428 686 88.69 合计Sum 946 837 434 1309 339 3865 773 100 图2: 浮游动物各类群密度的水平分布（Ind./L)图3: 浮游动物密度的水平分布表 3 浮游动物生物量组成和分布（mg/L)（2012.10.18）种类 Total 平均 比例%轮虫Rotifera 0.0216 0.0152 0.016 0.0064 0 0.0592 0.01184 0.2638桡足类Copepoda 0.60 1.89 0.54 4.59 1.05 8.67 1.734 38.63无节幼体Nauplius 3.488 2.944 1.504 4.56 1.216 13.712 2.7424 61.10 合计Sum 4.1096 4.8492 2.06 9.1564 2.266 22.4412 4.4882 100 图4: 浮游动物各类群生物量的水平分布（mg/L)图5:浮游动物生物量的水平分布第三节 生物多样性指数此次调查水域浮游动物Margalef多样性指数测算值见表4.永定河浮游动物多样性指数D值的范围在0.1716-0.7297之间，属于严重污染范围当中，显示当前永定河流域水生态环境形势十分严峻。表4：永定河浮游动物Margalef多样性指数分别和评价（2012.10）站位 平均D值 0.7297 0.5947 0.4940 0.2787 0.1716 0.4537评价 严重污染 严重污染 严重污染 严重污染 严重污染 严重污染图4： 永定河浮游动物Margalef多样性指数水平分布第四章 讨论与小节：第一节 各样品浮游动物类群、生物量及密度说明本次调查中在永定河共采集到7种浮游动物，其中轮虫3种，枝角类1种，桡足类3种。永定河所获浮游动物种类中， 桡足类中的近邻剑水蚤、台湾温剑蚤，轮虫中的壶状臂尾轮虫、角突臂尾轮虫广泛分布于调查水域。其中桡足类中的近邻剑水蚤在所有调查站位均存在。其中耐污染的种类： 近邻剑水蚤 Cyclops vicinus。永定河浮游动物密度平均值为733个/L,浮游动物生物量平均值为4.4882mg/L。由于季节不同，各采样点水域的水量有很大的变化，水中浮游动物的组成和数量有可能出现较大的差异，故需要在不同季节对同一站位进行多次采样分析，才能更好的、更准确地分析采样区的水质、水生动物情况。另外此次采集时间较早，水环境温度较低，大量浮游动物还处于幼体时期，部分影响了实验结果。第二节 Margalef多样性指数讨论Margalef多样性指数值在评价水体污染的生物学检测方面被应用较多，特别是在浮游动物水质评价中应用更为广泛，可以较客观地反映水体污染程度及其变化趋势。许木启（1996）根据对白洋淀水体调查并结合以前对其他重金属和有机污染河流的调查分析结果，把Margalef多样性指数D值划分成5个水质等级：0-1为严重污染；1-2为较重污染；2-4为中度污染；4-6为轻度污染；d值6为清洁水体19。依据这种等级划分标准，此次调查结果生物多样性D值测算结果平均值显示目前永定河的水质处在严重污染范围。从调查区各测站多样性指数D值可明显看出，此次调查永定河水域的主要特征是生物种类少，数量也较少，优势种的优势不是非常明显。部分是由于采样时间为4月，此时浮游动物数量和种类均未生长的缘故。第三节 永定河水体营养等级何志辉（1987）综合国内211个内陆水域调查结果对中国湖泊水库营养型分类作过较详细的讨论，并提出一个以浮游动物生物量评价水体营养级别的标准，即：0.162.19mg/L（平均0.96mg/L）为贫营养型，0.2817.6mg/L（平均2.1mg/L）为中营养型，0.599.52mg/L（平均3.59mg/L）为富营养型。李明德（1989）根据于桥水库19861987年调查提出了非结冰期年均值表示法，即：小于1mg/L为贫营养型；1.13.4mg/L为中营养型；3.58mg/L为富营养型，大于8mg/L为超富营养型20。依照上述两个标准及历史资料，本次永定河调查结果生物量为4.48882mg/L，属于富营养型。第四节 实验结果与历史数据的比较与本水体历史资料和近似水体调查比较通过比对历史数据我们不难发现永定河今年来水体污染情况未见好转，生物多样性继续呈现下降的趋势。同时水体富营养化更加严重。表5.1永定河与本水体历史资料和近似水体调查比较（密度：Ind/L；生物 量：mg/L）站位采样时间生物密度生物量D值种类数海河1983.55.261.8527海河1983.986.105.9524海河1989206151.80海河19902339532.35海河2005.10127710.55421.34 13团泊水库1982.515662.122密云水库2002.4-101904436于桥水库1980.3-11425.492.9230于桥水库1986.7-1987.113684.14100于桥水库2005.1080721.33040.9111永定河2012.10773 4.4882 0.4537 7注：其中海河1983年和19891990年调查的数据，是由调查各月的种类数目、密度、生物量总量取的平均值得到得。密云水库与海河1983年，19891990年调查的数据含有原生动物，故种类数和生物密度较大，应当与其它数据区分开。本次实验生物密度和生物量、D值为五个采集点的平均值。第五节 实验结果分析及措施建议从这次实验得到的浮游生物数据，可以看出永定河各采样点的水质均属于富营养型，均属于严重污染。深刻反应当前永定河流域水环境污染的日益严重形势。对此我们应予以充分的重视。下面我将认真分析污染现状的成因，并就问题提出我自己的建议，以帮助、促进对永定河的环境保护工作。永定河生态系统危机成因分析：（1）人口增长导致的水资源过度开发从建国初期到1998年，永定河流域人口增长了一倍，从而使得人均水资源量从700m、降到305m，仅为全国平均水平的1/8和世界水平的1/27，是全国人均水资源最低的流域。为了保证流域内人民的用水，永定河流域兴建了大量的水资源开发工程，这些工程的兴建提高了水资源的利用率，却造成了下游地区水量的锐减，这严重影响了永定河的自净能力，是当前永定河严重污染的原因之一3。（2）迅速的经济发展以及对环境问题的忽视改革开发三十年来，经济建设一直是我国的主要方向，在大力发展经济的时候，我们却严重忽视了环境的重要性，甚至不惜以环境为代价来换取一时的经济高速发展。这是当前环境污染问题凸现的最重要原因，也是永定河流域严重的环境现状的最深刻来源。针对种种问题的原因，我们应该立即行动起来，必须加紧行动。永定河生态环境危机的应对措施：（1）减少污染物排放方面首先各级政府应该深刻认识到当前环境污染的严峻形势，认识到环境问题的重要性。把环境提到工作日程上来，认识到经济建设与环境问题是不可分离的，环境问题关系到可持续发展前景。其次在机制方面，政府应该发挥积极的作用。具体来说，应从引导和监督两个方面来应对危机。例如以法律的形式把环境问题上升到司法的高度，对各种问题进行说明，严格管理污染行为，协调鼓励环境保护行为。同时可以在行政上加强对环境问题的重视程度，例如加大对环境保护部门的支持力度，从权力上予以环境部门适度的行动能力。再次，从行动上，要严格执行环境保护行为，加大处罚力度，加大环保投入。（2）加大环境恢复进程如果说减少污染物的排放是切断了污染的源头，那么要真正改变现状，切实恢复环境，则必须加大环境的自清作用。结合永定河流域实例来说，就是要用科学的方法来加速流域的自我清理。例如协调各处水资源设施，在保证人民用水的同时加大流域内水量，加速自排，以帮助环境的恢复4。甚至可以充分利用南水北调工程，发挥其水资源的优势，帮助永定河流域的自洁。但是在这个问题上我们同时要综合考虑，尤其是要考虑到南水北调工程对南方水域的损害，最终保持整体的提高。同时我们还应积极借助自然的力量。研究表明大型水生维管束植物在生长繁殖过程中能通过光合作用放出氧气并可吸收，吸附和积累水体和底泥中的氮磷等营养化物质及其他污染物质。其对水质有明显净化作用已被国内外的研究所证实并被实际应用。建议在水体中适当引进沉水水生维管束植物（眼子菜，菹草,金鱼藻）等，并定期按比例从水体中捞出，可有效地去除水体中氮磷等营养元素，净化湿地水体，同时增加水生生物的多样性，使水体生态环境达到良性循环，防止富营养化的发生发展。与历史资料数据相比较可以看出，2003年对永定河进行的清淤措施曾见成效。生物密度和生物量有所提高，水质有所改善。但是随着时间推移，各级政府和企业并没有以此为契机来维护清淤成效，而是放松了警惕，导致永定河干流水环境状况更加严重，所以我们应坚持严格的管制，进一步进行生物治理，提高水体的自我净化能力。最后希望，我们的研究能够及时为有关部门、企业敲响警钟，促进经济发展模式的改进，培养全社会范围的环保意识，共同创作美好的家园。致 谢参考文献：1 秦川 海河规划经验初探 建筑学报 2006.1:66-682 马兴 胡万里 邵德智 曲东 海河塘沽段水污染指数变化及其原因分析 1672-643X（2008）01-0069-043 尹发能 梁新贤 浅谈海河流域的生态恢复 1001-4179（2007）02-0080-034 衣丽霞 曹春晖 渤海湾天津附近海域的浮游动物研究 167