【摘要】2008年枯、平、丰水期对洞庭湖全湖大型底栖动物进行了调查,共发现底栖动物57种,其中水生昆虫20种;软体动物29种;寡毛类6种;其他种类2种。应用指示生物法、Shannon-wiener多样性指数,同时使用水环境质量评价指数法对洞庭湖水质进行综合分析。结果表明, 洞庭湖全湖水质整体较好。
【关键词】洞庭湖 底栖动物 水质评价
洞庭湖是中国五大淡水湖之一,长江中游重要吞吐湖泊。湖区位于荆江南岸,跨湘、鄂两省,介于北纬28°30′-30°20′,东经110°40′-113°10′。湖区面积1.878 万平方公里,天然湖面2740平方公里。
大型底栖动物是水生态系统的重要生态类型并具有多种功能,它可以加速分解水底碎屑,促进泥水界面的物质交换和水体的自净;也是水生态系统营养生态位的重要环节,既摄食其他小型底栖生物和有机碎屑,又被鱼类等经济动物所捕食[1];同时,它的种类、数量与群落结构和所处水域有密切关系。在淡水湖泊和河流中,底栖动物的优势种群主要包括水生昆虫、软体动物、寡毛类等,它们对环境污染的反应较灵敏,能较直观的反应水质变化。为此,本文根据2008年在不同水期对洞庭湖底栖动物多样性的调查结果,应用指示生物法、多样性指数二种生物评价方法,结合各种水质理化指标,对洞庭湖全湖水质进行综合评价,为洞庭湖流域的环境保护和生态治理提供基础资料。
1.材料与方法
1.1采样时间、 采样点
本研究根据水文状况,共采集3次,具体时间是枯水期(2008年1月),平水期(2008年5月),丰水期(2008年9月),共布设了7个采样断面,分别为西洞庭湖水域的坡头、南嘴、目平湖,南洞庭湖水域的万子湖、虞公庙,东洞庭湖水域的东洞庭湖湖心、鹿角。
1.2样品采集和处理
底栖动物每点用1/16peterson采泥器连续取两次泥样,混合后经40目分样筛筛洗,按常规方法检出标本。寡毛类用4%-10%福尔马林固定,软体动物、水生昆虫等75%的洒精保存,带回试验室内镜鉴计数[1]。
1.3数据分析方法
Shannon-wiener 多样性指数[2]:
(1)
式中ni为样品中第I种生物的个体数,N为样品中生物总个体数,S为样品中生物的种类数。当d>3.5清洁;d=3.5—2.5轻污染;d=2.5—2为中污染;d=2—1为重污染,d=1—0为严重污染。
水环境质量评价指数法[7]
(2)
式中 p为综合污染指数;Ci 为第i种污染物的实测平均浓度,mg/L;Si 为第 i 种污染物评价标准值,mg/L,采用《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)的Ⅲ类水质标准值[7]。当P< 0.2为清洁;P在0.2—0.4之间为尚清洁;P在0.4—0.7为轻污染;P在0.7—1.0之间为中污染;P在1.0—2.0之间为重污染;P>2.0为严重污染
2.结果与讨论
2.1种类组成
2008年三次调查共获底栖动物57种,其中水生昆虫20种,占总数的35.1%;软体类29种,占总数的50.9%;寡毛类6种,占总数的10.5%;其他2种,占总数的3.5%(见表1)。种类数以坡头断面种类最多,为32种;其次是南嘴断面,为29种(见表1);这两个断面水质较好,底质适宜,溶解氧丰富[3],因此种类数较多;虞公庙断面和湖心断面种类相对较少,分别18种和17种(见表1);这是因为两断面调查次数少于其他断面的原故。类群及种类分布见图1。
表1 2008洞庭湖底栖动物种类及密度
2.2密度分布
全湖平均密度为243个/m2。其中以南嘴密度最高达521个/m2,其次为湖心226个/m2,鹿角177个/m2,万子湖水域211个/ m2,虞公庙191个/m2,坡头191个/m2,最低为目平湖140个/m2。(见表1,图2)
进一步分析发现,各断面底栖动物密度主要由软体类主导,尤其是万子湖和东洞庭湖湖心断面,其软体类密度占底栖动物总密度的82.3%和83.5%,虞公庙、南嘴、目平湖断面,其所占比例也较高,这几个断面水面宽广、且底质淤泥较薄,略偏硬,适宜它们的繁殖。而坡头、鹿角断面因底质淤泥较厚,并受到一定程度的有机污染,导致软体类数量较少。
2.3底栖动物种类和密度的季节变动
全湖底栖动物种类数5月份最多,为38种;其次是1月份,为25种,9月份相对较少为20种,密度情况全湖5月份最高,为333个/m2,其次是1月份,为235个/m2,9月份仍相对较少为160个/m2(见表1)。
全湖各断面种类数季节情况1月份坡头>鹿角>虞公庙>万子湖>目平湖>南咀;5月份目平湖>坡头>南咀>湖心>万子湖>虞公庙>鹿角;9月份万子湖>鹿角>坡头>湖心>南咀>目平湖。(见图3)
全湖各断面密度季节情况1月份万子湖>坡头>南咀>虞公庙>目平湖>鹿角;5月份目平湖>虞公庙>湖心>坡头>南咀>万子湖>鹿角;9月份鹿角>湖心>坡头>万子湖>南咀>目平湖。(见图3)
2.4 优势种
优势种[4]是指群落中占优势的种类,它包括群落每层中在数量、体积上最大、对生境影响最大的种类。调查发现,洞庭湖各采样断面共出现5 种优势种,(见表2)河蚬出现次数最多,出现率为63.16% ;其次为齿斑摇蚊,出现率为47.37%;铜锈环棱螺,出现率为42.11%;钩虾,为出现率26.32%;沼螺,出现率为21.05%;
优势种中,河蚬在所有采样断面中有出现,齿斑摇蚊在6个断面中有分布,铜锈环棱螺在5个断面中有分布,钩虾在4个断面有发现,沼螺在3个断面有发现。优势种密度最高的是齿斑摇蚊,全湖密度为45个/m2,最低的是钩虾,全湖密度为29个/m2。
3.水质评价
水体内底栖动物的种类和数量在很大程度上与水质状况具有对应关系,用指示生物,如颤蚓类——居栉水虱——扁蜉等可以初步评价水体污染状况[5],再结合生物指数或生物多样性指数综合分析就能获得比较满意的结果,另外,和水质理化结果相比,用底栖动物进行生物监测时对环境中某种污染物很难进行准确量度而且必须考虑其可能具有滞后性,因此将三者结合起来能更确切地反映水体的污染状况[6]。
3.1 水质生物学评价
3.1.1 指示生物初步评价
全湖采用各断面优势种作为指示生物对洞庭湖水质污染进行初步评价,本次洞庭湖优势种有五种,全湖水质初步评价为轻污染。(见表3)
表3指示生物初步评价
3.1.2生物多样性指数评价
生物多样性指数是群落结构的一种简化的反映,其中,Shannon - wiener多样性指数应用的较为广泛,此指数值可以反映生物群落中两个信息:一是群落中的种类数,一般是种类数越少,指数值越小;二是该指数值的大小还决定于生物群落中各类生物个体数的均匀情况,个体数分布越均匀,其值越高。表4给出了洞庭湖各断面Shannon - wiener生物多样性指数。
由表4可知,坡头断面为沅水与西洞庭湖的交汇处,评价为清洁。南嘴断面为松澧洪道与澧水合流入湖控制断面,评价为轻污染。目平湖断面评价为轻污染。万子湖断面为沅江市区污染水质恢复断面,评价为清洁-轻污染。虞公庙为湘、资合流控制断面,评价为轻污染。鹿角断面为湘、资、沅、澧及长江来水合流入东洞庭湖控制断面,指数评价为轻-中污染。湖心断面位于东洞庭湖中心,指数评价为轻污染。综合各断面评价结果可知,Shannon-wiener指数评价全湖整体水质受到轻-中度污染。
3.2水环境质量评价指数评价
目前,我国水质评价工作中,单因子评价法普遍使用。但该方法只能进行定性评价,在所依托的评价标准不断修正的情况下,根据单因子方法获得的评价结果几乎很难进行比较,在水环境总体概念上存在局限性。基于多个水质指标的水环境质量评价指数法从定量角度期望建立不因水域变化和水质标准变化而破坏水质评价的连续性,水环境质量评价指数法主要特点是用各种污染物的相对污染物的相对污染指数进行数学上的归纳统计,得出一个较为简单的水体污染程度的数值。
将表5中数据代入式(2)中求得各断面水质指数及污染程度(见表6),得出2008年全湖各断面水质等级均为轻污染,水质理化综合评价洞庭湖全湖水质为轻污染,与生物评价得出结果基本相同。
4.结论
洞庭湖大型底栖动物共发现57种,主要由水生昆虫、软体类、寡毛类组成,季节变化明显,优势种为齿斑摇蚊、河蚬、铜锈环棱螺、沼螺、钩虾,使用指示生物法、Shannon-wiener多样性指数,结合水环境质量评价指数评价结果,综合判断洞庭湖水体为轻污染。
[文献参考]
[1]国家环保局《水生生物监测手册》编委会.水生生物监测手册[M].南京:东南大学出版社,1993.
[2]周凤霞.生物监测[M].北京:化学工业出版社,2006.50.
[3]鲍毅新,葛宝明 郑祥 程宏毅.温州湾天河滩涂大型底栖动物群落分布与季节变化[J].动物学报,2006,01.45-52.
[4]张建波,李利强 田琪.洞庭湖底栖动物多样性及水质现状评价[J].内陆水产,2002,03.42-43.
[5]戴友芝,唐受印,张建波.洞庭湖底栖动物种类分布及水质生物学评价.[期刊论文] -生态学报2000(2).277-282.
[6]朱晓君,陆健健.长江口九段沙潮间带底栖动物的功能群[J].动物学研究,2003,05.355-361.
[7]林坤明,赵剑.水环境质量评价指数法在黄冈河水质评价中的应用[J].水利科技与经济,2008,03. 203-204,212.