北京高碑店污水處理廠 翟家驥 邵永怡
中國科學(xué)院動(dòng)物研究所 許木啟

1　前言

　　隨著環(huán)境保護(hù)和環(huán)境監(jiān)測科學(xué)的迅速發(fā)展，水質(zhì)的生物監(jiān)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(shù)量組成的變化研究生態(tài)環(huán)境的變化和控制管理方法越來越受到廣泛的關(guān)注。極其豐富的原生動(dòng)物所形成的聚合體組成了水生生態(tài)系統(tǒng)中完整的生態(tài)單元，許多原生動(dòng)物對(duì)水質(zhì)狀況和水質(zhì)污染的敏感性而被人們用作指示生物，通過它們的結(jié)構(gòu)與特征的變化，及時(shí)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(zhì)方法，通過原生動(dòng)物1天的群集速度(功能參數(shù))及其群落結(jié)構(gòu)的有關(guān)參數(shù)(種類組成、個(gè)體豐度、生物量和多樣性指數(shù))，結(jié)合水質(zhì)分析資料，綜合評(píng)價(jià)北京高碑店污水處理廠(日處理污水50萬噸)二級(jí)處理出水排放對(duì)通惠河水環(huán)境質(zhì)量影響的效果，為通惠河水質(zhì)改善和綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。

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(yè)廢水和生活污水通過各明渠和暗溝排入河中，造成了嚴(yán)重污染。高碑店污水處理廠的建成運(yùn)行，對(duì)于改善通惠河水質(zhì)和提高沿河兩岸人民的健康水平發(fā)揮了重要作用。監(jiān)測站點(diǎn)選擇自高碑店原污水河段至通惠河會(huì)入北運(yùn)河的入口，并選擇通縣北關(guān)附近較干凈的水體——溫榆河作為對(duì)照站點(diǎn)。共設(shè)溢流口、高碑店閘、雙橋、東關(guān)、溫榆河五個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)。
　　實(shí)驗(yàn)采用5.5×6.5×9.5cm的PFU人工基質(zhì)塊，在各站點(diǎn)水下約20cm處分別懸掛兩塊，24小時(shí)后取回，用食品袋包裝帶回實(shí)驗(yàn)室在顯微鏡下進(jìn)行活體種類觀察鑒定。另于各站點(diǎn)取表層1升水樣，現(xiàn)場用魯哥氏試劑固定，于實(shí)驗(yàn)室靜沉4O小時(shí)后濃縮定容至3Oml；用定量吸管吸取O.lml注入O.lml計(jì)數(shù)框中，在顯微鏡下以10×30之放大倍數(shù)計(jì)數(shù)3次后取平均值。按下列公式換算成單位體積中的個(gè)體數(shù)量：

　　　　N=(VS×n)/(V×Va)

　　式中N為1升水中原生動(dòng)物的個(gè)體數(shù)(個(gè)/L)；V為采樣體積(L)；Vs為沉淀體積(ml)；Va為計(jì)算體積(ml)；n為計(jì)算數(shù)所得的個(gè)休數(shù)。同時(shí)計(jì)算多樣性指數(shù)：

　　　　d=(S-1)lnN

　　式中d為多樣性指數(shù)；S為種類數(shù)；N為個(gè)體數(shù)。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(zhì)的優(yōu)劣程度。同時(shí)結(jié)合理化指標(biāo)對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。

3　結(jié)果與分析

　　3.1　　5個(gè)站點(diǎn)理化指標(biāo)的變化
　　通惠河——溫榆河5個(gè)站點(diǎn)水體中污染物濃度及其它理化指標(biāo)的變化見表1。從表1中可以看出，5個(gè)站點(diǎn)對(duì)PH值差異不大，均在7.74—8.06間；與其它4個(gè)站點(diǎn)相比，溫榆河對(duì)照站點(diǎn)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(diǎn)水質(zhì)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(diǎn)。由高碑店閘向下游至通縣東關(guān)的3個(gè)站點(diǎn)，溶解氧增高；污染物濃度下降顯著。
　　3.2　　各采樣站點(diǎn)原生動(dòng)物種類組成和群集速度
　　原生動(dòng)物的種類和群集速度均與水質(zhì)狀況密切相關(guān)。在溢流口，僅發(fā)觀3種耐污的鞭毛蟲。其它幾個(gè)站點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)的種類均達(dá)到十幾種至數(shù)十種，如雙橋站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)十九種。溫榆河站點(diǎn)高達(dá)37種，且種類豐富多樣，不僅有為數(shù)較多的廣步型種類，如小口鐘蟲、吸管蟲等，而且還發(fā)現(xiàn)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(yán)重污染的水域中，原生動(dòng)物的群集速度亦很低，隨著水質(zhì)的清潔程度提高，原生動(dòng)物的群集速度亦迅速提高。溢流口24小時(shí)內(nèi)僅群集了3種耐污鞭毛蟲。而通惠河沿岸的站點(diǎn)，如24小時(shí)內(nèi)，雙橋站點(diǎn)群集了19種，東關(guān)站點(diǎn)群集了33種，對(duì)照站點(diǎn)溫榆河群集了37種。
　　3.3　　各采樣站點(diǎn)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(diǎn)d值驟然上升至1.97和1.84。東關(guān)和溫榆河站點(diǎn)則分別高達(dá)3.07和3.93。這與水體被污染的程度有關(guān)。原污水河段中有機(jī)物含量高，污染嚴(yán)重，d值很低，說明水生群落很少。自高碑店間至東關(guān)和溫榆河，水體質(zhì)量逐漸提高，有機(jī)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(gè)體數(shù)量和生物量的變化
　　各站點(diǎn)的原生動(dòng)物個(gè)體數(shù)量和生物量的分布密切涉及到不同河段的水體質(zhì)量(見圖3和圖4)。原污水河段的個(gè)體數(shù)量為2000個(gè)/L，生物量為0.31mg/L，均是5個(gè)站點(diǎn)中最低的。優(yōu)勢種群主要是高度耐污的眼蟲和滴蟲，較少發(fā)現(xiàn)纖毛蟲種類的個(gè)體，主要是該處污染物濃度高，毒性大，抑制了原生動(dòng)物的生長繁殖。而從高碑店閘至東關(guān)的3個(gè)站點(diǎn)，原生動(dòng)物種類、個(gè)體數(shù)量和生物量均大幅度上升。其中在東關(guān)站點(diǎn)，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(yōu)勢種群，生物的個(gè)體數(shù)量和生物量分別達(dá)到34，000/L和1.23mg/L。這是由于污水經(jīng)高碑店污水處理廠處理后，產(chǎn)生了低毒性的潔凈水排入通惠河，使河水得到凈化，有機(jī)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(dòng)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(gè)體豐度和生物量。

4　結(jié)論

　　4.1　　通惠河4個(gè)站點(diǎn)PFU原生動(dòng)物各參數(shù)與不同河段的水質(zhì)狀況密切相關(guān)，并證明與理化指標(biāo)所反應(yīng)的水質(zhì)趨勢基本一致。表面高碑店污水處理廠運(yùn)行以來由于穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的二級(jí)出水的持續(xù)排入，通惠河水質(zhì)已得到明顯的改善。高碑店污水處理廠的運(yùn)行對(duì)改善通惠河水質(zhì)，促進(jìn)河流凈化效能方面發(fā)揮了非常重要的作用。
　　4.2　　此項(xiàng)研究證實(shí)了PFU方法在監(jiān)測水體水質(zhì)的應(yīng)用上，顯示了快速準(zhǔn)確和簡便易行等諸多優(yōu)點(diǎn)。今后可結(jié)合其它水生生物指標(biāo)和理化指標(biāo)的監(jiān)測，使水質(zhì)監(jiān)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(tài)狀況。
　　4.3　　應(yīng)繼續(xù)強(qiáng)化和提高通惠河的自凈能力，結(jié)合采取清淤、污水污泥綜合利用等措施，以促進(jìn)河流水相和陸相環(huán)境質(zhì)量的進(jìn)一步改善，加速河流水生生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)進(jìn)程。