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《中国科学院研究生院(水生生物研究所)》 2007年
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受污染水体修复过程中浮游动物的种群变动及其生态学意义

刘爱芬  
【摘要】: 本文研究了生物修复和生态工程相结合的技术手段修复受污染水体的浮游动物种群结构变化状况,并从浮游动物角度来评价水体修复措施的可行性和有效性。主要的水体修复技术措施有水生植被的重建、微生物菌剂的试用、人工湿地的构建和运行以及江湖连通等,在这些修复措施实施的过程中,水环境改变,进而影响浮游动物的群落结构。主要的结果如下: 1)在不同的水力负荷条件下(600 mm/d, 800 mm/d, 1000 mm/d),人工湿地组合工艺系统对浮游动物种群的影响和在相同的水力负荷下人工湿地组合工艺系统对浮游动物群落结构影响的季节性变化。水力负荷为800 mm/d时,对浮游动物的影响相对较大。春、夏、秋季的作用强于冬季,而秋季对浮游动物群落结构的影响最大;对大型浮游动物的影响大(数量去除≧7 0%),对小型浮游动物的影响相对小一些,湿地出水中出现了一些进水中没有的种类;稳定塘的存在对浮游动物的群落结构变化起到了缓解作用,组合工艺(下行流湿地→兼性塘)的作用效果较弱;下行流→上行流湿地→推流床湿地和下行流湿地→推流床湿地的作用效果较强,对浮游动物的影响较大。 2)对人工湿地处理下养殖水体中浮游动物的种群动态变化研究显示:出水中浮游动物多为小型浮游动物如暗小异尾轮虫、微型裸腹溞幼体,无节幼体和桡足幼体。1号塘以暗小异尾轮虫和裂痕龟纹轮虫为主,3号塘以角突臂尾轮虫为主。在循环水量为总水量的15%的情况下,微型裸腹溞以一定的周期波动,相同条件下1号塘和3号塘的波动规律大体一致,大约6-8天出现一个小高峰;2号塘的周期较长,大约为12天;4号塘微型裸腹溞数量较少,平均密度小于1ind/L。塘与塘之间的不同,可能是因为放养鱼类数量的不同造成的。台湾温剑水蚤与微型裸腹溞有类似的规律,不过1号塘和3号塘大约12天出现一个小高峰;4号塘的周期较短,大约为4-8天。 3)微生物菌剂对浮游动物群落结构的影响研究中,在小围隔和大围隔中对照和处理中浮游动物的种类变化没有太大差异,浮游动物密度整体变化趋势一致。在小围隔中,对照围隔浮游动物密度高于处理围隔,轮虫和桡足类与此相同,枝角类密度低于处理围隔。在大围隔中,浮游动物总密度变化趋势是由原生动物和轮虫共同支配;处理中枝角类没有明显的增加,与小围隔实验的结论有些不一致。微生物菌剂停止投加后,处理中浮游动物很快恢复,甚至于超过对照。可见微生物菌剂对浮游动物的影响是暂时性的(原生动物除外),处理中的原生动物密度较对照低一些。 4)月湖实验结果显示:大月湖浮游动物的原生动物以砂壳虫、拟铃壳虫、侠盗虫和弹跳虫占优势;轮虫中臂尾轮虫、曲腿龟甲轮虫和针簇多肢轮虫为优势种;枝角类冬季(11-3月份)以蚤状溞、夏季(4-8月份)以微型裸腹溞为优势种,在两物种交替的季节,象鼻溞和盘肠溞有一个小高峰;桡足类多以桡足幼体和无节幼体的形体出现,在密度上占优势(多数在90%以上),冬季多为近邻剑水蚤,夏季多为台湾温剑水蚤。一般原生动物和轮虫在种类和密度上占优势。小月湖浮游动物种类变化和大月湖类似,只是原生动物多以纤毛虫类为主。大月湖浮游动物的密度、多样性指数高于小月湖;生物量反之。月湖人工湿地运行后,大月湖和小月湖连通,小月湖的浮游动物生物量保持在低水平。植物种植对浮游动物产生扰动,其后的1-2个月内,浮游动物一般出现一个以原生动物和轮虫为主的高峰。水生植物的影响不容忽视。 5)莲花湖实验结果显示:莲花湖人工湿地对浮游动物的影响(用去除率表示),原生动物桡足类轮虫枝角类。小莲花湖监测到浮游动物共计101种属,大莲花湖83种属。小莲花湖各类浮游动物的物种丰度都高于大莲花湖。小莲花湖中出现了喜清洁水体的砂壳虫、拟铃壳虫、无柄轮虫、彩胃轮虫、唇形叶轮虫、罗氏腔轮虫、真蹻轮虫和哲水蚤等;而大莲花湖中出现喇叭虫、肾形虫等耐污性种类。大莲花湖浮游动物的生物量明显高于小莲花湖,大莲花湖的平均生物量(15 mg/L)是小莲花湖(6 mg/L)的2.5倍。大莲花湖平均密度(14544 ind/L),略高于小莲花湖(13506 ind/L)。在秋冬交替(11月份)和春夏交替(5月份)的季节,小莲花湖浮游动物的密度有两个高峰,可能由季节更替引起水生植物物种的更替造成。小莲花湖浮游动物密度与水生植物生物量有正相关关系。 6)调水一个月后(11月2日),湖泊水质好转,浮游动物种类增多,新增加了一些种类。比如调水前(9月27日)三角湖多为耐污种类(臂尾轮虫、多肢轮虫、龟甲轮虫和温剑水蚤),调水后出现了寡污型种类(拟铃壳虫、刺胞虫、罗氏腔轮虫、柱足腹尾轮虫和哲水蚤)。调水后,除琴断口闸、长江入口处和三角湖入口,其他样点的浮游动物密度和生物量整体呈下降趋势。在琴断小河和三角湖,枝角类和桡足类密度增加;原生动物和轮虫密度下降;多样性增加。说明调水对水体的冲释有一定意义,新带来了一些物种;而一个月后的结果显示,调水前后浮游动物的差异性更大,说明物种的入侵和种群演替的重要性。表明:调水过程已经初见成效,激活了水体,增强了生物的多样性。 综上所述,利用人工湿地处理富营养化水体时,结合水质指标选择配置最有效的组合类型,水力负荷和循环水量,产生适度干扰,增加物种多样性。微生物菌剂使用期间,浮游动物密度下降;停止使用后,种群很快恢复。修复措施实施时间较长的小莲花湖浮游动物种群动态变化比修复时间较短的月湖更有规律,修复措施实施的结果更明显。调水增加了湖泊水体中浮游动物的多样性。因此受污染水体的修复取得了很大成效。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(水生生物研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X52;X174

【引证文献】
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