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试验揭秘底泥与悬浮物的隐性威胁!

信息来源:泰安大同不凡生物工程有限公司  发布时间:2024/2/7 7:58:05  浏览量:111 次


无机悬浮物被认为是水域中最为普遍的污染,它主要通过增加水体浑浊度所产生的一系列负效应及沉降后的掩埋作用而对水体中各生物类群如浮游植物、浮游动物及鱼类等进行生理、行为、繁殖、生长等方面的影响,从而影响整个在生态系的种群动态及群落结构。

现将学者们所做的悬浮物对水生态系的影响方面的主要工作作一概述。

1 无机悬浮物以悬浮状态存在时的影响 

1.1 悬浮物对浮游生物的影响 

1.1.1 对生长率的影响 

通过研究悬浮物对轮虫和枝角类生长率及种群增长率的影响。

结果发现悬浮粘土对枝角类的丰度、存活率及繁殖率等有显著影响,这种影响与悬浮粘土的浓度、粒径及浮游动物的饵料生物-浮游植物的浓度有关。

当粘土粒径为小于1μm的细粘土时,轮虫、枝角类的生长率均不受其影响;

当粒径范围为1μm<d< <2μm的粗粘土时,轮虫依然无影响,而枝角类的生长率则在一定的粘土浓度下受到显著影响。

实验选用了四种枝角类,当粗悬浮粘土浓度为 10mg/L时,对其无影;当浓度为 50mg/L及 100mgL时,其生长率、繁殖率、幼体成活率及成活时间均大幅度下降。

如悬浮物降低水蚤幼体成活率的结果如下:

当粗悬浮粘土浓度 C(m/L)为0时,成活率为 100%;C= 10mg/L 时,成活率为93%;C= 50mg/L时,成活率为 56%;C=100~ 2000mg/L时,蚤类幼体迅速死亡。

在一定的粘土浓度下,隐藻的浓度越高,粘土对浮游动物所造成的负面影响就越低:相反,隐藻浓度越低,粘土的影响则越大。

如悬浮粘土浓度为50mg/L 的固定条件下,隐藻浓度为20000个/mL时,枝角类种群增长率下降11%;

隐藻浓度为5000个/mL时,下降80%;隐藻浓度为2000个/mL时种群停止生长。 

这说明悬浮粘土对枝角类的影响与水中浮游植物的生物量呈负相关。

而在粘土含量较高的水体,由于粘土颗粒对光的折射及散射等效应,降低了水体的透明度,抑制了浮游植物进行光合作用,同时由于悬浮于水中的粘土作为一个物理屏障,阻碍了水中的气体交换,也影响了浮游植物进行光合作用的效率。 

因此, 当水中的悬浮物含量较高时,浮游植物的生物量将受到一定的抑制作用,而浮游植物生物量的降低进一步加剧了悬浮粘土对浮游动物的抑制作用。这时候可以多用几次腐殖酸钠絮凝沉淀一下悬浮物及大颗粒有机质!

1.1.2 对摄食率的影响

研究水中的无机颗粒对浮游动物摄食率的影响作用。

结果表明,悬浮于水中的粗粘土大大降低了枝角类的摄食率。C = 50mg/L时,摄食率下降13%-83%,对轮虫则无影响。

对蚤类幼体进一步的研究发现,悬浮物对枝角类摄食率的抑制作用也与粘土颗粒的浓度、粒径及饵料生物的浓度有关,其次还与枝角类的体长呈负相关。

同等条件下,体长为1.16mm的枝角类,在悬浮物作用下,摄食率降低了68%;

体长为1 .73mm的枝角类,其生长率则只降低了49%,这说明悬浮物对枝角类幼体的摄食率影响尤为显著。 

与悬浮物对枝角类生长率的影响相似,悬浮物对其摄食率的影响 也与浮游植物的生物量成负相关。

当悬浮物浓度为50mg/L时,隐藻浓度为20000个/mL时,摄食率下降27%;隐藻浓度为5000个/mL时,摄食率则下降60%-70%。

悬浮粘土之所以对枝角类的生长、摄食有明显的抑制作用,这主要是因为枝角类的摄食时饵料粒径无选择性而致。 

粒径为0.5-2μm的颗粒,包括粘土等无机颗粒,均为枝角类的摄食对象。

自然情况下,水中无机颗粒的范围值0.1-30μm,但大型颗粒均随水柱迅速下沉,悬浮于水中最为常见的颗粒径为2μm,而这些颗粒均可被枝角类吞食。

当枝角类在吞食大量的粘土颗粒之后,它对饵料生物的利用率自然降低,从而也降低了它用于个体增长、存活及繁殖等所需能量的摄入,因而导致了其摄食、生长的大幅度降低。

1.1.3 对丰度、生产量及群落结构的影响

通过对浮游动物的研究发现,当透明度低时,水蚤的种类很少,且其生物量与透明度呈正相关。

对五种枝角类在透明度不同深度进行了研究,水体透明度为25cm时与透明度为35cm相比,浮游动物生物量在种群密度下降了58%到 75%。

悬浮物的存在可以改变浮游动物的群落结构,当水中无悬浮物时,枝角类为优势种,当水中悬浮物浓度升高时,优势种则为轮虫 。

1.2 悬浮物对鱼类的影响 

悬浮物对鱼类的影响分为三类:即致死效应、亚致死效应及行为影响。 

这些影响主要表现为直接杀死鱼类个体,降低其生长率及其对疾病的抵抗力;干扰其产卵、降低孵化率和仔鱼成活率;改变其洄游习性;降低其饵料生物的丰度;降低其捕食效率等。 

国外学者通过大量的实验,将水中悬浮物对鱼类的影响分为如下14 个等级:①吐食率增加;②紧急反应、惊恐反应;③回避反应;④摄食率降低;⑤回归习性被破坏;⑥有机体处于病理状态;⑦中等程度的生活环境恶化;⑧生理应激且组织改变;⑨生长率下降;⑩0-20%的死亡率;⑪20%-40%的死亡率;⑫40%-60%死亡率;⑬60%-80%的死亡率;⑭80%-100%的死亡率;

为了更好地衡量底泥悬浮物对鱼类的影响,国外学者提出了一个污染强度指数(应激指数 ),即以底泥悬浮物的浓度与其在水中持续的时间的自然对数来表示。

依据此指数,研究了不同应激指数下,不同鱼类的摄食、生长及鱼苗的孵化和成活等所受到的影响。现将部分实验结果举例如下:

通过上述实验结果发现,底泥悬浮物对鱼类的影响极为广泛。

方差分析表明:应激指数与底泥悬浮物对有机体影响程度的相关系数为0.64,而浓度作为一个单独的因子,相关系数为0.14。因此,应激指数能较有效地说明底泥悬浮物对有机体的影响程度。

悬浮物沉积后对水生生物的掩埋作用

大量实验表明,底泥悬浮物沉降后,对水中的底栖生物、鱼卵及鱼苗等有不可估量的影响。

另外,由于底泥悬浮物沉降后,泥沙对鱼卵的覆盖作用,使孵化率大幅度下降;同时,大量的泥沙沉降后,掩埋了水底的石砾、碎石及水底其它不规则的类似物,从而破坏了鱼苗天然的庇护场所,而庇护场所是鱼苗借以躲避敌害、提高成活率的有效保证。

因此,底泥悬浮物的沉降,一方面破坏了鱼类的产卵场所,另一方面破坏了鱼苗的庇护场所,从而降低了鱼类的种群密度。

通过对长江口疏浚土悬沙对中华绒鳌蟹幼体发育和变态影响的实验,结果表明,水中悬沙含量致使中华绒鳌蟹蚤I蜕皮变态推迟。

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