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颤蚓扰动对沉积物中Cu和Zn生物富集的影响

田家庆  
【摘要】:城市快速发展期间,大量生活、生产污水被排入各类水体,各类污染物最终汇集进入底部沉积物。当环境因素发生变化,如受到较强扰动以及水环境理化性质改变时,富集在沉积物中的各种污染物会再次释放进入上覆水。自然水体由于其高度的复杂性,因此沉积物中污染物的释放会受到多种因素影响。其中底栖生物颤蚓由于分布广泛、数量众多且适应力强,因此颤蚓的存在及其活动对沉积物中污染物的迁移、转化以及在各类水生生物体内的富集具有重要的影响。为了解颤蚓扰动对水生生物吸收、富集沉积物中污染物的影响,通过构建更接近于实际水体的微宇宙模拟实验体系,来研究不同密度的颤蚓存在下典型水生生物(包括沉水植物、漂浮植物和鱼)对沉积物中重金属Cu和Zn的富集。实验结果表明,底栖扰动生物颤蚓的存在能够显著促进沉积物中重金属向水相的迁移,颤蚓密度越大其影响往往越强。颤蚓的扰动能够显著促进沉积物中迁移性较弱的重金属Cu的释放。实验期间,Cu在上覆水中主要以颗粒态形式存在;Zn在实验前期以溶解态为主,中后期逐渐以颗粒态为主。颤蚓的扰动作用同样也促进了两种重金属在各类水生生物体内的累积。在同一体系内的不同种类水生生物对两种重金属的吸收能力不同。与此同时,各体系间扰动强度的差异也使得蓄积在同一种生物体内的重金属Cu和Zn浓度不同。30天后,Cu和Zn两种金属在不同生物体内浓度总体上表现为漂浮植物(浮萍)沉水植物(皇冠草)小型鱼类(斑马鱼),且各生物对Zn的富集量显著高于Cu,特别是浮萍和斑马鱼对Zn的吸收。但颤蚓的存在及其密度对水生生物吸收Cu的促进作用更显著。例如,在30天实验结束时,高密度颤蚓体系(颤蚓密度为40000ind./m~2)中的皇冠草叶、皇冠草根、浮萍和斑马鱼中Cu浓度较其本底浓度的增加量分别为0.173、0.128、0.373和0.007mg/g,分别是是无颤蚓对照组的相应生物中Cu浓度增加量的1.6、2.9、2.3和2.4倍。而对于重金属Zn,这一比值为0.8、0.6、1.5和13.3倍。与此同时,实验过程中,发现了重金属对浮萍和斑马鱼产生了明显的胁迫作用。在含颤蚓体系中,部分浮萍出现叶片变白死亡现象。在高颤蚓密度体系内,斑马鱼出现明显脊柱弯曲、畸形的的现象。由于沉水植物皇冠草对重金属的耐性较强,因而没有出现明显的重金属中毒现象。研究证明颤蚓在水环境中扮演了重要的角色,具有重要的环境意义。颤蚓能够通过促进沉积物中污染物的释放来正价生物对于金属的吸收。


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