北京高碑店污水處理廠 翟家驥 邵永怡
中國科學院動物研究所 許木啟

1　前言

　　隨著環境保護和環境監測科學的迅速發展，水質的生物監測日益受到廣泛重視，特別是利用水體微生物群落的種類和數量組成的變化研究生態環境的變化和控制管理方法越來越受到廣泛的關注。極其豐富的原生動物所形成的聚合體組成了水生生態系統中完整的生態單元，許多原生動物對水質狀況和水質污染的敏感性而被人們用作指示生物，通過它們的結構與特征的變化，及時了解和掌握水體的污染和清潔情況。
　　本文采用PFU(Polyurethane Foam Unit—聚氨酯泡沫塑料塊)人工基質方法，通過原生動物1天的群集速度(功能參數)及其群落結構的有關參數(種類組成、個體豐度、生物量和多樣性指數)，結合水質分析資料，綜合評價北京高碑店污水處理廠(日處理污水50萬噸)二級處理出水排放對通惠河水環境質量影響的效果，為通惠河水質改善和綜合治理提供科學依據。

2　材料與方法

　　通惠河位于北京東郊，一直是北京的一條主要排污河道。過去，大量工業廢水和生活污水通過各明渠和暗溝排入河中，造成了嚴重污染。高碑店污水處理廠的建成運行，對于改善通惠河水質和提高沿河兩岸人民的健康水平發揮了重要作用。監測站點選擇自高碑店原污水河段至通惠河會入北運河的入口，并選擇通縣北關附近較干凈的水體——溫榆河作為對照站點。共設溢流口、高碑店閘、雙橋、東關、溫榆河五個監測站點。
　　實驗采用5.5×6.5×9.5cm的PFU人工基質塊，在各站點水下約20cm處分別懸掛兩塊，24小時后取回，用食品袋包裝帶回實驗室在顯微鏡下進行活體種類觀察鑒定。另于各站點取表層1升水樣，現場用魯哥氏試劑固定，于實驗室靜沉4O小時后濃縮定容至3Oml；用定量吸管吸取O.lml注入O.lml計數框中，在顯微鏡下以10×30之放大倍數計數3次后取平均值。按下列公式換算成單位體積中的個體數量：

　　　　N=(VS×n)/(V×Va)

　　式中N為1升水中原生動物的個體數(個/L)；V為采樣體積(L)；Vs為沉淀體積(ml)；Va為計算體積(ml)；n為計算數所得的個休數。同時計算多樣性指數：

　　　　d=(S-1)lnN

　　式中d為多樣性指數；S為種類數；N為個體數。d值的高低表明種類多樣性的豐富與貧乏，由此可反映水質的優劣程度。同時結合理化指標對以上實驗結果進行分析。

3　結果與分析

　　3.1　　5個站點理化指標的變化
　　通惠河——溫榆河5個站點水體中污染物濃度及其它理化指標的變化見表1。從表1中可以看出，5個站點對PH值差異不大，均在7.74—8.06間；與其它4個站點相比，溫榆河對照站點具有最高大溶解氧分布和較低的污染物濃度。原污水河段站點水質黑臭，溶解氧僅為1.53mg/L，各種污染物濃度均明顯高于其他站點。由高碑店閘向下游至通縣東關的3個站點，溶解氧增高；污染物濃度下降顯著。
　　3.2　　各采樣站點原生動物種類組成和群集速度
　　原生動物的種類和群集速度均與水質狀況密切相關。在溢流口，僅發觀3種耐污的鞭毛蟲。其它幾個站點，發現的種類均達到十幾種至數十種，如雙橋站點發現十九種。溫榆河站點高達37種，且種類豐富多樣，不僅有為數較多的廣步型種類，如小口鐘蟲、吸管蟲等，而且還發現一些分布在較干凈水體的種類，如單鞭金藻、匣殼蟲、砂殼蟲等。同樣，嚴重污染的水域中，原生動物的群集速度亦很低，隨著水質的清潔程度提高，原生動物的群集速度亦迅速提高。溢流口24小時內僅群集了3種耐污鞭毛蟲。而通惠河沿岸的站點，如24小時內，雙橋站點群集了19種，東關站點群集了33種，對照站點溫榆河群集了37種。
　　3.3　　各采樣站點d值的變化
　　原污水河段d值僅為O.26，而高碑店閘和雙橋兩站點d值驟然上升至1.97和1.84。東關和溫榆河站點則分別高達3.07和3.93。這與水體被污染的程度有關。原污水河段中有機物含量高，污染嚴重，d值很低，說明水生群落很少。自高碑店間至東關和溫榆河，水體質量逐漸提高，有機污染物含量迅速下降，水生群落亦顯示出豐富多樣性。
　　3.4　　個體數量和生物量的變化
　　各站點的原生動物個體數量和生物量的分布密切涉及到不同河段的水體質量(見圖3和圖4)。原污水河段的個體數量為2000個/L，生物量為0.31mg/L，均是5個站點中最低的。優勢種群主要是高度耐污的眼蟲和滴蟲，較少發現纖毛蟲種類的個體，主要是該處污染物濃度高，毒性大，抑制了原生動物的生長繁殖。而從高碑店閘至東關的3個站點，原生動物種類、個體數量和生物量均大幅度上升。其中在東關站點，纖毛蟲類的鐘蟲、累枝蟲、斜管蟲、珍珠映毛蟲等密度很高，均是優勢種群，生物的個體數量和生物量分別達到34，000/L和1.23mg/L。這是由于污水經高碑店污水處理廠處理后，產生了低毒性的潔凈水排入通惠河，使河水得到凈化，有機污染物含量明顯減少，加之水含有一定量的氮和磷，有利于藻類等的生長，這就為纖毛蟲類原生動物的生長提供了豐富的餌料，有利于其生長繁殖，從而增加了個體豐度和生物量。

4　結論

　　4.1　　通惠河4個站點PFU原生動物各參數與不同河段的水質狀況密切相關，并證明與理化指標所反應的水質趨勢基本一致。表面高碑店污水處理廠運行以來由于穩定達標的二級出水的持續排入，通惠河水質已得到明顯的改善。高碑店污水處理廠的運行對改善通惠河水質，促進河流凈化效能方面發揮了非常重要的作用。
　　4.2　　此項研究證實了PFU方法在監測水體水質的應用上，顯示了快速準確和簡便易行等諸多優點。今后可結合其它水生生物指標和理化指標的監測，使水質監測工作更全面地反映污水處理廠的作用力和河流水體的生態狀況。
　　4.3　　應繼續強化和提高通惠河的自凈能力，結合采取清淤、污水污泥綜合利用等措施，以促進河流水相和陸相環境質量的進一步改善，加速河流水生生態系統的恢復進程。