2020, Vol. 41
2. 中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室, 北京 100085;
3. 中国矿业大学环境与测绘学院, 徐州 221116;
4. 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室, 北京 100085;
5. 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室, 北京 100085;
6. 中国科学院大学, 北京 100049
, CHEN Yuan-yuan2,3 , LIU Jing4 , WANG Ya-wei2 , WANG Chun-rong1 , WEI Yuan-song2,5,6
, ZHANG Yu-xin4
2. State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China;
3. School of Environmental Science and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, China;
4. State Key Laboratory of Urban and Regional Ecology, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China;
5. Laboratory of Water Pollution Control, Research Center for Eco-Environmental Sciences, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085, China;
6. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
温榆河是北京市城区主要防洪和排水河道, 是中心城区与城市副中心规划蓝网系统的重要连通线, 是北运河河湖水系绿色生态走廊的重要组成部分[1].已有研究表明, 1980~2010年间温榆河水环境质量经历了清洁→污染→重度污染-污染遏制的过程, 水体耗氧物质从COD为主向NH4+-N转变, 水体黑臭现象基本消失[2], 温榆河流域逐步进入水质改善-水生态系统恢复为主的建设阶段.为此, 北京市在温榆河流域开展了一系列生态环境质量改善工作, 如2个“三年行动方案”的水环境治理工作成绩显著, 北运河水系劣Ⅴ类水体占比由2012年[3]的81.9%降低至2018年[4]的41.5%, 但温榆河水质仍未达到功能区划“上Ⅳ下Ⅴ”的要求, 2018年水质仍为劣Ⅴ类[5].
浮游植物是一类具有叶绿素、自营养生活、无根茎叶分化的低等植物, 是水生态系统中物质代谢和能量循环的初级生产者[6], 是水体富营养化状态的重要指示指标[7], 因此, 浮游植物广泛应用于河流、湖泊等水质评价[8].目前, 国内众多学者已在温榆河流域开展了大量有关水环境、水资源和水生态的研究工作, 例如, 污染物减排和水环境容量分析[9, 10]、水质水量模型分析[11~13]和水环境质量[14~16]及时空演变特征分析[2, 15]等. 2006年华振玲等[17]对温榆河流域浮游植物进行了监测, 后续研究除对浮游植物群落结构及丰度进行监测外[18], 增加了其与水环境因子的相关分析[19], 但现有研究只是监测当年/当季的温榆河浮游植物群落变化, 缺乏长时间系列对温榆河浮游植物群落演变过程及其与水环境质量相互关系的研究.因此, 本研究结合历史数据和现场调研, 分析2006、2011和2018年温榆河流域水环境质量演变和浮游植物群落结构、丰度等变迁, 揭示温榆河流域水环境质量和浮游植物群落结构的时空演变特征及其相关关系, 以期为今后温榆河流域水生态修复和建设北运河绿色生态走廊提供科技支撑.
1 材料与方法 1.1 研究区域温榆河是唯一一条发源于北京境内且常年有水的河流, 在通州北关拦河闸入北运河, 流域面积约2 478 km2.干流以沙子营为界, 沙河水库至沙子营为温榆河上段, 长约23.0 km；沙子营至北关闸为温榆河下段, 长约24.5 km.清河、坝河是温榆河下段的主要水量补给支流, 年径流量分别占温榆河总径流量的40.65%和30.03%[13], 是北京市中心城区主要排水河道(图 1).
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图 1 2011年和2018年温榆河采样点分布示意 Fig. 1 Map of sampling sites in Wenyu River |
2006年水质与浮游植物的数据来源于文献[17], 2011年及2018年水质与浮游植物的数据来源于本研究现场调研和采样分析. 2006年及2011年温榆河、清河和坝河的水质类别数据来源于文献[20], 2018年上述数据来源于北京市生态环境局水环境质量发布平台[5].
结合温榆河水文、地形地貌等信息, 本研究在2011年、2018年沿河布设了7个采样点, 其中采样点1、4、7与文献[17]的采样点相同.采样点设置原则：在干流上段、中段、下段, 主要支流汇合口上段、汇合后与干流充分混合处等河段设置采样断面(图 1和表 1).
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表 1 采样点基础信息1) Table 1 Basic information on sampling sites |
2011年7~9月、2018年7~9月每月一次采样分析温榆河水质.前期研究表明, 温榆河1980~2010年耗氧物质由COD向NH4+-N转变[2], 且1980~2006年河水水化学特征呈盐渍化趋势[15], 因此本研究增加溶解氧DO和pH指标以分析温榆河水质变化.现场采用多功能水质检测仪(HQ43d, 德国WTW)测定水温T、溶解氧DO、pH和电导率；实验室采用分光光度法(DR2800, 美国HACH)测定COD, 采用连续流动注射分析仪(SAN + +, 荷兰SKALAR)测定氨氮NH4+-N、总氮TN和总磷TP等理化指标, 每个指标重复测定3次.
2011年7月和2018年7~9月每月一次采样分析温榆河浮游植物.采用1 L有机玻璃采水器收集, 因不同采样点的河流水深不同(范围0.8~2.3 m), 故统一采集表层0.5 m处[21]水样各5 L, 混合均匀, 取混合水样1 L, 现场加鲁哥氏碘液10~15 mL固定；样品运输至实验室, 室温静置24~48 h后, 虹吸去上清液后定容至30 mL, 用0.1 mL计数框在显微镜下进行定性和定量计数分析[22, 23].
1.3 数据分析数据采用Excel 2016分析, 采用SPSS 17.0、R语言corrplot函数程序包进行统计分析, ArcGIS 10.6制图.
采用优势度指数(Y)、Shannon-Wiener多样性指数(H′)、Pielou均匀度指数(J)[24~26]描述浮游植物群落特征, 计算公式如下.
优势度：
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多样性指数(Shannon-Wiener多样性指数)：
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Pielou均匀度指数：
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式中, ni为i种的个体数, fi为该种在所有样品中出现的频率, pi=ni/N, N为所有种类总个体数, S为物种数.若某一物种的Y≥0.02, 则认定该物种为优势种[27].
应用优势度(Y)判断浮游植物优势种；Shannon-Wiener生物多样性指数(H′)和Pielou均匀度指数(J)评估水体营养状态[28].多样性指数0 < H′ < 1, 重污型；1 < H′ < 2, α-中污型；2 < H′ < 3, β-中污型.均匀度指数0 < J < 0.3, 重污型；0.3 < J < 0.5, 中污型；0.5 < J < 0.8, 为清污型.
以2011年和2018年的浮游植物Shannon-Wiener多样性指数(H′)、均匀度指数(J)、主要群落密度(绿藻、蓝藻、硅藻和其他藻类)与8项水环境因子(水温T、DO、pH、COD、NH4+-N、TN、TP、TN/TP)为原始数据矩阵, 采用Pearson相关分析计算浮游植物与水环境因子的相关性.
2 结果与分析 2.1 水环境质量时空演变特征从表 2可知, 温榆河干流及其主要支流清河、坝河的水环境质量明显改善, 温榆河水质经历了重度污染污染遏制水质改善的过程. 2006和2011年温榆河、清河和坝河的水质污染严重, 污染程度依次为坝河>温榆河>清河；2018年支流清河已基本达到水功能区划目标, 温榆河、坝河的汛期(6~9月)水质劣于非汛期, 部分非汛期水质可达到水功能区划目标[5].如表 3所示, TN、NH4+-N和COD是目前温榆河主要超标指标, 且水污染物指标从NH4+-N为主转向TN为主.已有研究表明, 2006年温榆河上段COD超标率在90%以上, NH4+-N年均值超标12.9倍；下段NH4+-N年均值超标6.4倍[20].与2011年相比, 2018年COD超标倍数较为稳定, 而NH4+-N、TN、TP浓度和超标倍数均明显下降, 其中NH4+-N的超标倍数从8.96倍降低至0.31倍, TN超标倍数最高, 温榆河下段TP浓度已达到水功能区划目标.另外研究发现, 2006年和2011年温榆河上段水质优于下段, 2018年则相反, 这与清河流域污水集中处理设施建设和运行有关, 清河再生水厂(设计处理规模55万m3·d-1)和2015年完成的清河第二再生水厂(设计处理规模45万m3·d-1)基本实现了清河流域污水收集处理, 从而显著改善了温榆河下游水质.
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表 2 2006、2011和2018年温榆河、清河和坝河水质变化1) Table 2 Water quality changes of Wenyu River, Qinghe River, and Bahe River in 2006, 2011, and 2018 |
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表 3 2006、2011和2018年温榆河主要污染物浓度和超标倍数1) Table 3 Major pollutant concentrations of Wenyu River in 2006, 2011, and 2018 |
2.1.1 COD和NH4+-N
如图 2(a)所示, 温榆河COD浓度无显著性变化(P>0.05), 平均值的变化范围为(47.25±5.46)~(55.02±9.49)mg·L-1. 2018年温榆河COD浓度最低, 均值为(47.25±5.46)mg·L-1, 且北关闸采样点达到水功能区目标；2018年支流清河COD浓度最低, 均值为(54±17.01) mg·L-1；2018年支流坝河COD浓度为(38.50±9.26)mg·L-1, 达到了目标水质要求.总之, 温榆河上段各年份间COD浓度无显著性差异(P>0.05), 其中2018年浓度最低, 均值为(56.37±6.0)mg·L-1；2018年温榆河下段COD浓度在坝河汇入后低于汇入前.
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(a)2006年-高锰酸盐指数, 2011年和2018年-COD; (b) NH4+-N 图 2 2006、2011和2018年温榆河、清河和坝河的COD和NH4+-N浓度时空演变 Fig. 2 Spatio-temporal evolution of COD and NH4+-N in Wenyu River, Qinghe River, and Bahe River, respectively, in 2006, 2011, and 2018 |
由图 2(b)可知, 温榆河的NH4+-N浓度明显下降.从2006年的(17.09±1.29)mg·L-1显著下降至2018年的(1.92±0.33)mg·L-1(P < 0.05).清河NH4+-N浓度与温榆河呈现相同的下降趋势, 2018年最低, 为(2.19±0.88)mg·L-1；2018年坝河NH4+-N浓度为(3.01±1.11)mg·L-1. 2011、2018年温榆河上段的NH4+-N浓度变化无显著性差异(P>0.05), 但温榆河下段的NH4+-N浓度显著下降(P < 0.05), 范围为(26.49±3.69)~(2.17±0.51)mg·L-1.
2.1.2 TN和TP如图 3(a)所示, 温榆河TN浓度与NH4+-N浓度变化趋势一致, 呈显著下降趋势(P < 0.05), 从2006年的(23.71±1.66)mg·L-1下降至2018年的(6.34±0.33)mg·L-1. 2018年清河TN浓度范围为21.43~8.91 mg·L-1；2018年坝河TN为(7.88±0.79)mg·L-1. 2011、2018年温榆河上、下段TN浓度变化趋势一致, 均呈现显著下降趋势(P < 0.05), 范围分别是(22.81±0.66)~(5.65±0.17)mg·L-1和(24.16±1.29)~(6.79±0.31)mg·L-1.
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(a)TN, (b) TP 图 3 2006、2011和2018年温榆河、清河和坝河的TN、TP浓度时空演变 Fig. 3 Spatio-temporal evolution of total nitrogen and total phosphorus in Wenyu River, Qinghe River and Bahe River, respectively, in 2006, 2011, and 2018 |
由图 3(b)可以看出, 温榆河TP浓度呈显著下降趋势(P < 0.05), 2018年浓度最低(0.38±0.02)mg·L-1. 2011、2018年清河TP最小浓度为0.48 mg·L-1, 温榆河上、下段TP浓度与干流变化趋势一致.
2.1.3 DO和pH从图 4可知, 温榆河、清河和坝河的DO浓度和pH值升高, 且DO浓度基本达到了各河段水功能区划目标.温榆河上段DO浓度范围为(4.72±2.21)~(8.23±1.40)mg·L-1(P>0.05), 温榆河下段DO浓度平均值2018年最高, 为(9.34±0.52)mg·L-1.统计检验结果表明, 各年份温榆河干流、温榆河下段的DO浓度差异显著(P < 0.05).
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(a)DO, (b)pH 图 4 2006、2011和2018年温榆河、清河和坝河的DO浓度、pH值时空演变 Fig. 4 Spatio-temporal evolution of DO and pH in Wenyu River, Qinghe River, and Bahe River, respectively, in 2006, 2011, and 2018 |
2006、2011年温榆河pH平均值< 8, 变化不显著(P>0.05), 水体环境处于中性范围, 2018年pH平均值为8.3±0.14, 水体环境呈现弱碱性, 与2011年相比, 2018年pH显著升高(P < 0.05).
2.2 浮游植物群落时空演变特征从图 5可知, 以2006年监测温榆河浮游植物种类为对照, 2011年和2018年新增金藻门(Chrysophyta)和黄藻门(Xanthophyta)两大门类, 但种类数很少, 所占比例最大为4.08%. 2006、2011和2018年温榆河浮游植物种类组成分布以绿藻门(Chlorophyta)种类最多, 2006年占比最高, 为48%, 随年份占比下降, 2018年约为40.21%.第二大种类组成存在差异, 2006和2018年以硅藻门(Bacillariophyta)为第二大种类, 占比分别为20.9%和32.99%；2011年蓝藻门(Cyanophyta)和硅藻门占比相同, 为18.37%.甲藻门(Pyrrophyta)在浮游植物种类组成中占比最低, 所占比例介于2.67% ~1.04%. 2011年和2018年监测的浮游植物种类总数类似, 分别为98种和97种, 但浮游植物种类组成变化较大, 其中硅藻门物种数在2018年增加了约77.8%.
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图 5 2006、2011和2018年温榆河浮游植物种类组成 Fig. 5 Phytoplankton community composition of Wenyu River in 2006, 2011, and 2018 |
温榆河的浮游植物主要群落密度结果表明(图 6), 2011年总细胞密度显著高于其他年份(P < 0.05).主要群落密度占比变化剧烈, 绿藻密度2006年最高(74.2%), 但2011年剧烈下降, 密度占比降幅高达587.8%；与绿藻密度变化相反, 2011年蓝藻密度占比剧增, 较2006年增加5.53倍；2018年蓝、绿藻的密度下降, 硅藻密度上升, 较2011年增加4.9倍. 2006和2018年温榆河上段浮游植物密度超过下段2倍, 2011年则相反.支流清河以蓝藻为主, 2011年密度占比高达93.84%, 2018年密度下降, 硅藻密度上升, 为21.5%.坝河2011年以蓝藻为主, 密度占比约59.4%, 2018年转变为硅藻为主, 涨幅剧烈, 为76%.
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图 6 2006、2011和2018年温榆河浮游植物主要群落密度 Fig. 6 Cell density of main phytoplankton community of Wenyu River in 2006, 2011 and 2018 |
2018年温榆河上段以硅藻为主, 密度占比为39.7%, 其次为蓝藻, 密度占比35.9%；温榆河下段以蓝藻为主, 密度占比为43%, 其次为硅藻, 密度占比为40.8%.支流清河蓝藻、硅藻的密度略低于支流汇入后的温榆河下段；支流坝河的硅藻密度略高于支流汇入后的温榆河下段, 而蓝藻则相反, 略低于支流汇入后的温榆河下段.
温榆河上段2011年以蓝藻为主, 其次为绿藻, 密度占比分别为78.4%和17.6%(图 6), 优势种共有6种, 以蓝藻门微囊藻优势度最大(表 4)；2018年硅藻密度上升, 涨幅高达38.8%, 蓝藻密度下降, 优势种类增多, 以硅藻门勾链藻和小环藻优势度最大, 蓝藻门微囊藻优势度降低；温榆河下段、清河的浮游植物密度占比与优势种优势度与上段变化趋势一致.与2011年温榆河上下段、清河优势种以重富营养型水体的指示种类相比, 2018年温榆河浮游植物优势种种类明显增多, 除蓝藻门颤藻属、色球藻属外, 硅藻门物种优势度上升.
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表 4 2011和2018年温榆河和清河浮游植物优势种 Table 4 Dominant species of phytoplankton in Wenyu River and Qing River, in 2011 and 2018 |
如图 7所示, 2011、2018年温榆河浮游植物Shannon-Wiener多样性指数(H′)和均匀度Pielou指数(J)总体呈上升趋势, H′由2011年的1.61上升至2018年的2.21(P < 0.05), J由0.58上升至0.69(P>0.05). 2011年至2018年温榆河由α-中污型转为β-中污型；各年份H′和J温榆河上段>下段.支流清河2011年H′和J分别为0.52和0.24, 属重污型, 2018年多样性指数和均匀度指数上升, 转变为中污型.坝河在2011年和2018年的H′和J变化不明显, 为中污型.
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图 7 2011和2018年温榆河浮游植物Shannon-Wiener多样性指数(H′)和Pielou指数(J) Fig. 7 Diversity index and evenness index of phytoplankton community in Wenyu River in 2011 and 2018 |
浮游植物群落指标与水环境因子的相关系数如图 8所示.Pearson相关结果表明, 水环境因子对浮游植物群落状态有明显影响, DO、pH和营养盐是主要的影响因素.H′和J与溶解氧DO和pH呈极显著正相关(P < 0.01), 与TP呈显著负相关.绿藻密度与各水环境因子未体现相关性, 这与王敏等在太湖西北湖区2003~2012年监测绿藻丰度与水温呈显著负相关结果不一致[29].蓝藻密度与DO和pH呈极显著负相关(P < 0.01), 与NH4+-N、TN和TP浓度呈显著正相关, 与TN/TP比值呈显著负相关(P < 0.05), 与蓝藻和水环境因子相关关系相似的是其他藻类密度, 同样与DO、TN和TP等相关.而硅藻密度与水温T和pH呈显著正相关, 与NH4+-N和TN浓度呈显著负相关(P < 0.05).
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蓝色为正相关, 红色为负相关；圆圈尺寸和颜色深浅表示相关系数大小, 圆圈越大颜色越深表示相关系数越大 图 8 浮游植物的多样性指数、均匀度指数和种群密度与水环境因子的Pearson相关关系 Fig. 8 Pearson correlations between diversity index/evenness index/phytoplankton abundances and aquatic factors of Wenyu River in 2011 and 2018 |
温榆河是北京市重要的生态廊道, 尤以2001年北京申奥成功后, 温榆河流域作为2008年奥运会主承载区, 北京市加大治理力度, 从一系列控源截污、污染减排等工程手段到细化排放标准、编制发布地方排放标准等管理措施实施, 多管齐下, 改善水环境质量.根据文献[30, 31]和课题组历时2 a入河污染物负荷调研[2]发现, 2007年温榆河流域生活、农业和集中处理设施排放是主要的污染途径, 分别占COD总排放量的31%、35%和32%, 工业污染源排放仅占2%.直接入河污染物占COD总排放量的50%以上, 昌平区、顺义区、朝阳区、通州区4个重点区域排污口共计648个, COD排放量占总排放量的61.5%.随着北京市在温榆河流域实施沿线截污、河道整治、污水集中处理等一系列工程, 与2007年相比, 2010年温榆河干流入河污染负荷已有明显削减, COD和NH4+-N分别减少了3.08×104t·a-1和0.17×104 t·a-1, 非点源污染输出量对全流域污染贡献比例大大降低, 约为0.86% ~8.96%[30]. 2011年温榆河黑臭现象彻底消除, 流域步入耗氧物质从COD向NH4+-N转变的过程[2], 2018年温榆河和支流清河的溶解氧DO和NH4+-N浓度已基本实现各河段水功能区划目标, 温榆河流域NH4+-N污染已基本得到遏制, 并开始向TN污染转变.
从2007年开始, 北京市将劣Ⅴ类水体进一步细化分为劣Ⅴ1类、劣Ⅴ2类、劣Ⅴ3类和劣Ⅴ4类4个等级, 其划分标准参照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)规定的一级限值A标准、一级限值B标准、二级限值标准和大于二级限值标准[20].自2015年12月31日起, 北京市现有中心城区城市污水处理厂执行北京市地方标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(DB 11/890-2012), 其中COD、NH4+-N和TP等排放限值等同于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中的Ⅳ类标准限值.温榆河、清河和坝河作为北京市主要城市排水河道, 污水集中处理设施排水是其主要补给水源, 该标准的实施大大提高了温榆河流域水环境质量. 2007年流域内已建成运行的污水处理厂7座, 处理能力80.9万m3·d-1, 2018年已建成运行的污水处理厂增加到19座, 处理能力增加到205.08万m3·d-1, 是2007年的2.53倍, 基本实现了第二个“三年行动方案”2019年目标, 这为温榆河水环境质量改善提供了重要支持.
浮游植物的群落结构、生物量与季节、水环境质量密切相关[32], 尤其是N、P等营养物可显著影响浮游植物的生长[32, 33].与2006年全年采样不同的是, 2011年与2018年均为夏季采样, 采样期间平均水温分别为(25.2±1.15)℃和(26.49±2.31)℃. 2018年浮游植物密度显著低于2011年(P < 0.05), 其原因可能与水体氮磷养分变化有关, 例如, 2011年温榆河干流NH4+-N浓度是2018年的7.48倍.研究表明, 氮素可有效促进浮游植物密度的增加[33, 34], 其中NH4+-N能够促进蓝藻门植物的生长, 而硅藻门和甲藻门植物则优先利用NO3--N[35], 这与本研究调研结果相符, 2011年蓝藻门植物密度占浮游植物总密度的80%以上, 而随着NH4+-N浓度的下降, 2018年硅藻门浮游植物密度大幅上升, 种类增加约70%以上, 这印证了近些年温榆河氮污染已从NH4+-N为主转向TN为主.
研究者普遍认为, 不同营养状态的水体存在的生物种类不同, 优势类群的占比可以用于指示水体的污染状态[21, 36].一般来说, 贫营养型水体中浮游植物以金藻、黄藻类为主, 中营养型水体中常以甲藻、隐藻、硅藻类占优势, 重富营养型水体中则常以绿藻、蓝藻类占优势[22]. 2006、2011和2018年温榆河流域浮游植物的主要优势类群从绿藻逐渐向硅藻过渡, 2018年硅藻门物种数的增幅高达70%以上.硅藻物种数占比逐年上升说明了温榆河流域水体污染程度逐年减轻, 富营养化状态由重营养转向中营养. 2018年支流坝河高密度硅藻的汇入导致温榆河北关闸浮游植物硅藻门物种密度高于上段.相关性分析结果表明, 硅藻密度与pH呈显著正相关(P < 0.05), 说明随着水体酸碱度的上升, 硅藻群落密度及优势物种数量上升, 这与Hulyal等[37]报道硅藻门物种通常生活在碱性水体的结论一致.Cvetkoska等[38]报道硅藻门植物生长区域变动的驱动因子与NH4+-N、NO3--N和TP有关, 其中小环藻属(cyclotella)在每个生长分区采样点均有分布, 说明其水体营养状况耐受性较高；Abboud-Abi等[39]、Jindal等[40]和Arab等[41]有类似的研究结论, 认为像隐形舟形藻(Navicula cryptocephala)、菱形藻(Nitzschia palea)和铁杆藻(Synedra ulna)等藻类具有高污染负荷的耐污性.本研究结果表明, 2018年温榆河流域浮游植物群落以硅藻门为主, 但小环藻、勾链藻、舟形藻等绝对优势物种(Y≥0.02)的存在说明这10余年来温榆河水质虽有较大改善, 但目前仍处于中富营养化状态.
相关性分析结果表明, 温榆河干流浮游植物密度及主要类群的变化受到DO、pH和营养盐的共同影响.浮游植物的多样性和均匀度指数不仅与DO和pH呈显著正相关(P < 0.05，图 8), 而且随着DO和pH的升高呈上升趋势(图 4和图 7), 这说明DO和pH值的升高是温榆河干流浮游植物多样性和均匀度增加的重要原因.这与王振方等[42]和杨丽等[43]的研究结果一致, 近些年随着北京市河道整治工程的逐步实施, 温榆河、清河、坝河等河道沉水植物逐渐恢复, 植物体光合作用释放的氧气溶解到水体中, 从而增加了DO含量, 进一步促进水体中各类浮游植物的生长和繁殖[44].然而当浮游植物物种密度过高时, 植物残体需耗氧分解, 从而降低水体DO含量, 因此蓝藻密度及其他藻类密度与DO含量呈显著负相关关系, 这与刘静等[19]于2011年对温榆河及其支流夏季浮游植物群落结构与环境因子的影响研究结果一致.通过对2011年和2018年采样点进行指数间相关分析发现, 多样性指数和均匀度指数相关性系数达0.89, P远小于0.01, 由此可推测, 温榆河流域2011和2018年多样性指数的变动, 可能更多地是由于群落均匀度的变动而不是由于种类数的变化, 即物种丰富度的变化.这与实际监测2011年和2018年监测浮游植物种类总数类似的结果一致.
4 结论(1) 温榆河干流及其主要支流清河、坝河的水环境质量改善明显, 总体经历了重度污染污染遏制水质改善过程, 温榆河流域耗氧物质NH4+-N污染已基本得到遏制, 并开始向TN污染转变. 2006年和2011年温榆河、清河和坝河的水污染严重, 均未达到水功能区划目标, 水污染程度依次为坝河>温榆河>清河.在北京市加强水污染控制和水环境综合治理所采取的一系列政策和工程举措后, 2018年水质实现质的飞跃, 温榆河和支流清河溶解氧DO和NH4+-N浓度已经基本实现各河段水功能区划目标.
(2) 温榆河的浮游植物门类由6门增加至8门, 浮游群落物种种类大幅增加.物种种类组成和密度差异较大, 经历了从2006年以绿藻门(Chlorophyta)为主、2011年以蓝藻门(Cyanophyta)为主到2018年以硅藻门(Bacillariophyta)为主的转变, 这说明温榆河水质总体好转, 但高耐污性绝对优势物种小环藻、直链藻等的存在与Shannon-Wiener多样性指数(H′)和均匀度Pielou指数(J)结果一致表明, 2018年温榆河流域水体总体上仍处于中富营养化污染状态.
(3) 温榆河流域浮游植物密度及主要类群的变化受DO、pH和营养盐的共同影响.其中NH4+-N浓度大幅下降导致蓝藻门物种密度下降, 硅藻门物种更适应偏碱性和NO3--N浓度高的水环境, 这印证了近年来温榆河水体氮污染已经从NH4+-N为主转向TN为主.
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