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Pb(Ⅱ)对海洋浮游植物生长的影响

张莹莹  
【摘要】:本文采用一次培养实验方法,选取中国近海常见的浮游植物:赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo Hada)、旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus Cleve)、中肋骨条藻(Skeletonema costatum(Greville)Cleve)、三角褐指藻(Pheodactylum tricornutum Bohlin)、海洋原甲藻(Prorocentrum micans Ehrenberg)、裸甲藻(Gymnodinium sp.)、亚心型扁藻(Platymonas subcordiforus)和青岛大扁藻(Platymonas helgolanidica),研究了其在不同浓度Pb(Ⅱ)条件下的生长情况,建立Pb(Ⅱ)污染物存在条件下海洋浮游植物生长动力学模型:并在不同的营养盐浓度条件下进一步探讨了Pb(Ⅱ)对中国近海两种常见的赤潮藻种:旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus Cleve)和中肋骨条藻(Skeletonema costatum(Greville)Cleve)生长的影响。以及通过对实验结果分析,得到如下结果和结论: 1.Pb(Ⅱ)对海洋浮游植物生长的影响 本文采用一次培养实验方法,研究了Pb(Ⅱ)污染物对海洋浮游植物生长的影响,结果表明高浓度(Pb(Ⅱ)≥2000μg·dm~(-3))Pb(Ⅱ)对8种浮游植物的生长普遍有抑制作用,而较低浓度(Pb(Ⅱ)≤100μg·dm~(-3))Pb(Ⅱ)则易促进赤潮异弯藻、旋链角毛藻、三角褐指藻、中肋骨条藻、青岛大扁藻和亚心型扁藻的生长,最佳的促进生长浓度分别为:1991、454、101、351、627、509μg·dm~(-3),但对于海洋原甲藻、裸甲藻的生长没有明显的影响。并且在Logistic生长模型的基础上结合Lorentz方程和GaussAmp方程,引入Pb(Ⅱ)污染物浓度项,建立Pb(Ⅱ)污染物条件下海洋浮游植物生长动力学模型来描述Pb(Ⅱ)存在条件下海洋浮游植物的生长过程,其中Lorentz方程可以描述Pb(Ⅱ)浓度的变化对浮游植物生长速率参数的影响,而GaussAmp方程可以描述Pb(Ⅱ)浓度的变化对浮游植物生物量的影响,实验验证该模型是合理的,其拟合相关系数R~2为0.775~0.998,平均为0.921。目前,尚未见到有关重金属污染物存在条件下浮游植物生 Pb(n)对海洋浮游植物生长的影响 长模型报道,本文提出的生长模型可以预测不同重金属浓度条件下海洋浮游植物 的生长情况,这对于研究污染物对浮游植物生长的影响有重要的实际意义。 2.不同浓度的营养盐条件下Pb(n)对两种海洋赤潮藻生长影响的研究 本文采用一次培养实验方法,研究了三种不同浓度(培养液Si伪一Si浓度和 其它微量营养元素均与f/2培养液相同,高、中、低3个不同的营养盐浓度的营 养液,N03一N、P04一P浓度分别为176、6.57;17.6、0.657;1.76、0.0657nunol.dm一) 的营养盐条件下Pb(lI)对旋链角毛藻和中肋骨条藻的生长影响。采用抑制率一 重金属离子浓度的对数方程拟合求算出三种浓度营养盐条件下Pb(lI)对两种赤 潮藻的96小时EC5o值,分别为8373、2563、2307;18523、10445、3494卜g·枷.3, 并根据文中第二部分所建立的Pb(11)污染物条件下海洋浮游植物生长动力学模 型方程,应用origin 7.0拟合三种不同浓度的营养盐条件下旋链角毛藻和中肋骨条 藻在不同浓度Pb(II)条件下的生长曲线。拟合的相关系数扩为0.817一0.998, 平均为0.924,说明此方程可以很好地描述旋链角毛藻和中肋骨条藻在三种浓度的 营养盐溶液中不同浓度Pb(n)条件下的生长过程,进一步验证了该方程。实验 结果表明,较低浓度Pb(11)对旋链角毛藻和中肋骨条藻生长都有一定的促进作 用,最佳促进藻类生长浓度分别为454、258、51;351、194、35林gdm刁;高浓度 Pb(11)对它们的生长则表现为抑制作用,并且随着营养盐浓度的增加,Pb(II) 对两种赤潮藻生长的抑制作用是逐渐降低的,营养盐与Pb(n)之间可能存在着 拮抗作用。 3.Pb(n)对海洋浮游植物粒径的影响 本文采用一次培养实验方法,研究了Pb(n)对赤潮异弯藻、亚心形扁藻、 中肋骨条藻和旋链角毛藻、海洋原甲藻和裸甲藻这6种海洋浮游植物粒径的影响。 应用统计软件(origin 7.0)拟合出6种浮游植物的中值粒径,作出粒径随时间、 Pb(II)浓度变化的分布图,描述了六种浮游植物在不同的Pb(II)浓度下,生 长周期内粒径的变化。实验结果表明,溶液中添加Pb(n)时,浮游植物的中值 Pb(n)对海洋浮游植物生一氏的影响 粒径随时间变化趋势与其对照是一致的,它们的中值粒径是先增大后减小。但是 粒径变化的幅度则因添加Pb(lI)浓度的不同而有所不同。高斯拟合呈单峰分布 的黄藻门的赤潮异弯藻、绿藻门的亚心型扁藻、硅藻门的旋链角毛藻和中肋骨条 藻,它们的中值粒径随着Pb(11)浓度的增加是先增大后减小的。而高斯拟合呈 双峰分布的甲藻门的海洋原甲藻和裸甲藻,它们的中值粒径则随着Pb(11)浓度 的增大是先减小再逐渐增大的。但是当 Pb(11)浓度为1000如g.dm一,时赤潮异弯 藻藻细胞的中值粒径变化与其它浓度的变化规律不相一致,它的中值粒径随时间 是一直增大的。 总之,本文较系统地研究了Pb(11)对中国近海常见的8种浮游植物生长的 影响,提出Pb(ll)影响下海洋浮游植物生长动力学模型,同时结合三种不同浓 度的营养盐研究2种赤潮藻种在Pb(lI)污染物影响下生长的过程。并从生物物 理的微观角度较为精确的分析了6种浮游植物在不同浓度Pb(11)下,整个生长 周期内中值粒?


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