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1、辽河流域水环境污染特征及其对鱼类生物多样性的影响二0一三年六月辽河流域水环境污染特征及其对鱼类生物多样性的影响1.引言 辽河流域位于东北地区西南部( 11630E12547E，3843N45N) ，流经河北、内蒙古、吉林和辽宁4省，共16市(地、盟) 和 65 个县(旗) ，流域面积为21. 96 104km2，南北长约706 km，东西宽约490 km，是我国七大流域之一。辽河流域90%以上的流域面积分布在辽宁省境内，主要包括辽河、浑河、太子河和大辽河 4 水系。流域涉及沈阳、鞍山、抚顺、本溪、辽阳、铁岭、营口、盘锦、锦州、阜新和朝阳 11 个省辖市，28 个市县。辽宁省中部城市群是流域主体
2、，由于城市连片、人口稠密和工业集中等特点，造成辽河流域水体严重污染。近年来，流域水质状况虽有所改进，但仍未能彻底摆脱劣类水质的现状。 据辽河干流藻类、底栖动物、鱼类多样性调查资料表明，其水生生物多样性下降，鱼类数量从上世纪八十年代的90多种减少为现今的10余种，水生态系统结构退化严重，生态功能衰退明显。2.材料与方法2.1 采样方法 采用便携式水质参数仪和溶解氧仪对温度、盐度、pH 和溶解氧等常规理化参数进行现场测定，同时在各样点采集1L水样，用冷藏保温箱保存后短时间运送到实验室，测定包括总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、COD、CODMn、BOD5、石油类、挥发酚、重金属等参数
3、。 选择河段，利用电鱼器采集鱼类样品，共采集1 h。在水深大于1.5 m 的河段，除电鱼法外，利用3种双层刺网（6 cm 6 cm、12cm 12cm、20cm 20cm）挂网1 h收集鱼类样品。现场对所有鱼类样本进行种类鉴定，收集个体数和生物量数据。鉴定后的鱼类放回水体。2.2 水质监测与鱼类采样 在辽河流域设置合适采样点，于年枯水期（5月1525日）、平水期（9月112日）和丰水期（6月1929日）分别开展调查，进行水质监测与鱼类采样。张远等在辽河流域共设置176 个采样点（见图1），分别开展水质和鱼类监测。其中，太子河流域设置70个采样点，浑河设置62个采样点，辽河水系设置44个采样点。
4、图1.辽河流域样点图 采样点设置按照地表水和污水监测技术规范（HJT91-2002）的相关规定并结合区域特征进行，旨在追踪流域大范围的理化、生物和水动力变化。根据研究区域受潮汐作用影响的盐度变化规律以及人类活动对河口生态系统的胁迫，在城市段采样点布设间隔较小（3km），而在流域中上游段采样点布设间隔逐渐变大（6-12km）。2.3、内分泌干扰物对鱼类影响的实验方法 尽管环境内分泌干扰物可导致鱼类种群生存力和渔业资源下降，但是利用鱼类检测水中内分泌干扰物是一个有效方法。针对EDCs主要对生殖系统有较大毒理作用，目前主要利用鱼类生殖生理指标异常来进行判断。主要有体内实验法和体外实验法。(1).体内
5、实验法 体内法是让正常生活的鱼类接触EDCs , 再通过各种生物技术手段，以某些生理现象为指标，来测定生物体所受到的内分泌干扰影响。(2).体外实验法 体外法是将体外培养的细胞直接暴露于一定浓度的EDCs中，从细胞、分子水平上检测EDCs对生物体的影响。3.结果与分析3.1 辽河流域主要污染物调查分析 辽河流域水质中存在的主要污染物由中国环境状况公报可知，37个国控监测断面各类水质所占比例的具体数据如表 1 所示。表 1 辽河流域国控断面各类水质所占比例 类水质占比例/%类水质占比例/%类水质占比例/%劣类水质占比例/%污染程度2010 年40. 516. 318. 924. 2中度2009
6、年41. 713. 98. 336. 1中度2008 年35. 113. 518. 932. 5中度2007 年43. 210. 85. 540. 5重度 由表 1 可见，劣类水质所占比例已有逐渐减小趋势，由40. 5% 稳定降至24. 2%，但类水质所占比例较不稳定，变化幅度较大;类和类水质所占比例变化幅度较小，稳定在55%左右。由数据分析可知，流域水质已有所改观，但距全面消灭劣类水质的目标还有很大距离，仍需加强流域水质治理。分析污染指标，氨氮、化学需氧量和石油类等为主要超标污染指标。同时，挥发酚以及重金属类污染物也是重要的污染因子。 造成流域水质污染的原因较为复杂，总体分为点源污染和面源污
7、染。针对辽河流域主要超标污染物分别进行污染来源分析。时间工业废水COD氨氮石油类挥发酚氰化物砷铅汞镉六价铬198510.6610818.5510482693780.08374.081.4119.771.165.1531.219996.4310817.001045453.192477.98160.551133.4311.340.190.513.3120024.391088.211044986.61156.8551.8228.760.542.0500.451.5120054.4410812.7010416334.41690.9272.634.070.4461.4800.080.5620085.07
8、1089.111043407.342319.7716.783.830.340.63000.13表2 1985-2008 年流域工业污染源废水污染物排放量变化 氨氮类污染物来源一般可归纳为以下4 类: 一是生活污水，其主要来源于家庭污水及厨房中所含的蛋白质氮; 二是来自工业点源，流域沿岸分布有大小企业数百家，如化工、冶金、油漆颜料、煤气、炼焦、靴革、化肥等工业行业的废水排放; 三是来自于农田径流及畜禽养殖业所排放的废水，主要是农田施用氮肥、磷肥以及畜禽养殖粪便中的有机氮对水体造成严重污染; 四是来自于垃圾填埋渗出液，由于掩埋时间长及防渗措施不到位，使渗出水氨氮指标较高，同时还存在微量的有机氮污染
9、物。 污染因子 COD 的来源有以下3 种主要途径: 其一是工业点源污染，造纸、化工、冶金、食品、制药等行业污染严重，COD 是点源污染的重要指标，占72. 09% ; 其二是城市污水污染，辽河流域辽宁段这一区间多为大中城市，城市人口众多，其排放的废水中含有大量的耗氧有机物质; 其三是农业面源污染，包括水土流失、农村生活污水以及农业生产施用的化肥、农药、畜禽养殖排放废水等产生的有机污染物。 石油类污染物主要来自于工业废水，包括原油开采、加工、运输以及各种炼油等行业; 有毒物质挥发酚主要来自炼油、煤气洗涤、炼焦、造纸、合成氨、木材防腐和化工等废水。流域内重金属类污染物种类变化较大，汞、镉、铅、六
10、价铬、砷等重金属都先后成为辽河流域重金属类主要污染因子。工业砷排放的重点行业是有色金属矿采选业、化学原料和化学制品制造业; 工业汞排放的主要污染源为食盐电解、金属冶炼、化工厂等行业; 镉的毒性很大，主要污染源有电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业排放的废水; 工业铅类污染物主要来源于蓄电池、冶炼、五金、机械、涂料和电镀工业等排放; 铬的污染来源主要是含铬矿石加工、金属表面处理、印染等行业。流域废水排放量和主要污染物种类流域工业废水中污染物排放量见表2 综上所述，辽河流域典型污染物有3种, 分别为耗氧有机物污染物, 化肥农药污染物和有毒有机污染物。农村面源污染与工业点源污染是造成辽河流域水质污
11、染的根本原因。工业点源主要集中在造纸及纸制品业、食品加工业、金属冶炼及压延加工业、医药制造业、化学原料及化学制品制造业和石油加工、炼焦及核燃料加工业六大行业。农村面源污染主要来自于水土流失、化肥与农药的不合理施用和养殖业生产、生活污水的排放。主要集中在雨水较多的 6 8 月份，径流至河流中。辽河流域水质污染点源污染重于面源污染。目前，控制点源污染对于改善辽河流域污染状况具有举足轻重的意义而且还有很大潜力可挖。3.2.辽河鱼类多样性调查与分析 河流浮游植物生物量及组成（毫克/升）： 浮植物总计2.36, 硅藻58.8%, 绿藻25.0%, 蓝藻6.4%, 甲藻7.2%, 金藻黄藻0.1%, 裸藻
12、2.5%。 各科鱼类总数及土著鲤科鱼类种数： 鲤科种数53, 百分比(%)12.6； 鳅科种数8, 百分比(%)10.4； 平鳍鳅科种数0, 百分比(%)0； 鮠科种数4, 百分比(%)11.8； 鲶科种数2, 百分比(%)28.6； 鮡科种数0, 百分比(%)0； 鮨科种数3, 百分比(%)30； 塘鳢科种数3, 百分比(%)25； 鰕虎鱼科种数3, 百分比(%)9.7； 其余科种数20, 百分比(%)17.2； 合计种数96, 百分比(%)12.4； 魨鱼淡水类种数85, 百分比(%)12.1； 土著鱼类种数78，百分比(%)11.2。浮游动物生物量（毫克/升）:原生生物量0.001, 轮
13、虫生物量1.593, 枝角生物量1.124, 桡足生物量0.299, 总生物量3.015. 主要鱼类: 辽河水系经济价值较大的主要鱼类有10余种,其中鳙鱼是人工移入的, 近年来鱼产量中鲢、鳙鱼约占总渔产量的80,鲤、鲫鱼、草鱼占12, 白、 条、鳊、鲂等约占2,其他占6。 渔业生产: 辽河流域的淡水渔业,建国前仅在辽河下游和个别湖泊有天然捕捞业,年产10002000吨,建国初期一直到59年年产鱼量为40005000吨之间, 基本上是天然捕捞,主要渔获品种有鲫鱼、雅罗鱼、白鱼、鳊鱼、鲶鱼、鲚鱼、棱鱼、鲈鱼等,61年最高产量达1.3万吨而后迅速下降,63年75年随着水利事业发展, 水库大量兴建,河
14、川渔业受水利设施和工业污染影响,而急剧败落,渔获量明显下降。辽河水系的大多数河川都建有水库,除东部山区支流和辽河下游外,一年大部分时间河道水很浅,有的濒于干涸,历史上的主要渔区河段, 如大辽河、双台子河等又遭严重污染,所以河川渔业日衰败,辽河流域在各省、区的面积,以辽宁省的流域面积最大, 而且处于辽河中下游地区,河流附属水体多,给小水面养鱼发展创造了有利的条件,辽河流域淡水渔业的发展应以小水面养鱼为重点,以水库、湖泊渔业为主体, 积极保护恢复河川渔业,因地制宜地发展渔业的综合利用,多种经营,辽河下游近年污染状况有所缓和,银鱼、鲚鱼资源有所回升, 但仍应加强产卵繁殖保护 。3.3生物多样性丧失的
15、生态遗传学机制分析 首先应该充分了解到一个地区或区域在没有污染条件下所有生物的种类名录和分布特点，或与此类似的一些历史资料。当经历污染后的某个时候再重新分析该区域中的生物种类。通过比较分析，就可以获得污染对物种多样性丧失的影响程度。 目前，从物种类群来看, 这类的研究工作主要局限在物种数量较小的哺乳动物和鸟类的研究中; 从地理环境来看，主要的工作在具有明显地理界限的湖泊中有较多的报导。例如，中国昆明滇池从50年代到90年代，由于水体污染导致富营养化，高等水生植物种类丧失了36，鱼类种类丧失了25，整个湖泊的物种多样性水平显著降低，生态系统的结构趋于一。 污染引起物种多样性降低的机理一般为，（1）污染物的直接毒害作用，阻碍生物的正常生长发育，使生物丧失生存或繁衍的能
