湛江港疏浚棄土懸浮物對3種浮游植物生長的影響

黃一平,楊 鋒*,陸建明,葉健欣,葉 寧

(1.湛江市海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測站,廣東 湛江 524039;2.廣東海洋大學水產學院,廣東 湛江 524025)

1 引言

近年來各類涉海工程項目越來越多,在施工過程中都不可避免地產生人為的水體泥懸浮物,加上由風暴潮所導致的海底沉積物再懸浮,造成工程附近海域懸浮物濃度經常性的大幅升高,懸浮物的產生,對海洋浮游植物的生長具有不利影響[1～3]。海洋浮游植物的作為海洋初級生產力最主要的組成部分,是構成海洋食物鏈的最基本支持,其數量的變化,直接關系到整個海洋生物種群結構的變化。本文以亞心形扁藻、湛江等鞭金藻和小球藻3種浮游植物為受試生物,測定懸浮物對浮游植物生長的影響,為評價湛江港涉海工程疏浚作業(yè)的生態(tài)環(huán)境效益提供科學依據。

2 材料與方法

2.1 藻種

亞心形扁藻(Platymonas subcordif ormis)、湛江等鞭金藻(Lsochrysiszhangjiangensis)和小球藻(Chlorella vulgaris)均取自廣東海洋大學浮游藻類保種室,取指數生長期的健康藻種。

2.2 懸浮物培養(yǎng)液

取湛江港東海島跨海大橋疏浚作業(yè)的底泥(共設3個取泥點)。泥樣混合后于烘箱中經120℃烘至恒重,用研缽經研磨后過340目篩絹,取粒徑小于41μ m的粉砂存于干燥皿內備用;試驗海水為經煮沸后的自然海水,鹽度為29,pH 7.8,DO 8.2mg/L,Cu 1.6μ g/L,Zn 15.7μ g/L,Pb 0.12μ g/L,Cd 3.2μ g/L。用電子天平稱取定量泥樣,加海水配制成不同濃度組。經消毒后,加人F/2改良配方的培養(yǎng)液配制成試驗液。

2.3 試驗方法

將 0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 g/L 7 個濃度組的懸浮物培養(yǎng)液消毒后取指數生長期的3種藻種分別接種培養(yǎng)。150mL三角燒瓶中培養(yǎng)液與接種藻液總量為50mL,接種密度分別為亞心形扁藻6.3×104ind/mL,湛江等鞭金藻66.8×104ind/mL,小球藻58.6×104ind/mL。接種后將3個試驗組的三角燒瓶置于實驗室光照充足處,在自然光照狀態(tài)下培養(yǎng)。培養(yǎng)過程中各個試驗組每12h振蕩2次,所有試驗液每隔24h取樣1次,計數并觀察其生長情況,每個濃度組設2個平行樣品。

2.4 計算方法

抑制率用相對數量法[4]計算。

抑制率%=100-((Ntn-Nto)/(Ncn-Nco))×100.

式中:Ntn為處理組第n次測定時藻類細胞數;Nto為處理組初次測定時藻類細胞數;Ncn為對照組第n次測定時藻類細胞數;Nco為對照組初次測定時藻類細胞數.

2.5 數據處理

建立抑制率(P%)和濃度的對數(lnC)的線性關系,求解抑制率為50%的濃度EC50值。采用方差分析的方法求出懸浮物濃度對浮游植物生長影響的顯著性關系。

3 結果與分析

3.1 沉積物粒度及污染物含量

實驗所用沉積物粒度特征見表1。對實驗所用的沉積物中污染物的分析結果如表1所示?？梢?沉積物中的各種相關污染物含量均符合國家一類沉積物標準[9],不會對受試生物產生毒害作用。

表1 實驗用沉積物主要成分含量(10-6)

3.2 懸浮物對亞心形扁藻的生長影響及抑制情況

亞心形扁藻在不同懸浮物濃度中的生長情況及生長抑制率詳見表2。對各濃度懸浮物與亞心形扁藻生長抑制率作方差分析的結果表明,不同濃度的懸浮物對亞心形扁藻的生長有非常顯著的影響(P＜0.01)。建立抑制率和濃度的自然對數的線性關系,求得出亞心形扁藻96h-EC50為3.93g/L?；貧w分析和相關關系分析結果表明,48h和96h各組懸浮物濃度與生長抑制率都顯著相關,r值分別為0.9319和0.9611。

表2 亞心形扁藻在不同濃度懸浮物中的生長趨勢及生長抑制率

3.3 懸浮物對湛江等鞭金藻的生長影響及抑制情況

亞心形扁藻在不同懸浮物濃度中的生長情況及生長抑制率詳見表3。方差分析結果顯示,不同濃度的懸浮物對湛江等鞭金藻的生長有非常顯著的影響(P＜0.01)。由作圖法得出湛江等鞭金藻96h-EC50為3.65g/L?；貧w分析和相關關系分析結果表明,48h和96h各組濃度與生長抑制率都顯著相關,r值分別為0.9886和0.9769。

表3 湛江等鞭金藻在不同濃度懸浮物中的生長趨勢及生長抑制率

2.4 懸浮物對小球藻的生長影響及抑制情況

小球藻在不同懸浮物濃度中的生長情況及生長抑制率詳見表4。方差分析結果顯示,不同濃度的懸浮物對小球藻的生長有非常顯著的影響(P＜0.01)。由作圖法得出小球藻96h-EC50為5.03g/L。回歸分析和相關關系分析結果表明,48h和96h組濃度與生長抑制率都顯著相關,r值分別為0.9361和0.9550。

表4 湛江等鞭金藻在不同濃度懸浮物中的生長趨勢及生長抑制率

3.5 試驗數據分析

(1)光是浮游植物生長非常重要的限制因子之一[5～6]。在懸浮物含量較高的水體,由于懸浮物顆粒對光的折射及散射等效應,水體中的透光率降低、浮游植物光合作用受到抑制;同時由于懸浮于水中的粘土作為一個物理屏障,阻礙了水中的氣體交換,對水體中溶解氧造成影響。因而減弱浮游植物光合作用,而且還表現為懸浮有機顆粒物質的降解、再生過程產生耗氧效應[7]。因此,懸浮物對浮游植物生長有一定的影響。

(2)在3種藻類的試驗中,懸浮物對藻類生長都有顯著差異。不過據作者觀察,在試驗過程中懸浮物沉淀的數量在幾小時后大多已沉淀,水體較為透明,所以最初的浮物量與水體幾小時后的浮物量幾乎沒關系,故作者認為在靜態(tài)試驗中,浮物量的多少并不影響浮游植物的生長。這與徐兆禮等[8]在靜態(tài)試驗中得到的結果相類似。

(3)小球藻試驗結果與亞心形扁藻和湛江等鞭金藻有所不同,其96h-EC50較大。這可能是小球藻與其他2種藻類的生物學特性不同有關。小球藻對懸浮環(huán)境中的理化環(huán)境有較好的調節(jié)作用[9],有效提高水體中的溶解氧,改善水體的懸浮環(huán)境。

4 結語

當疏浚作業(yè)使水體中含浮物量增多時,懸浮物對浮游植物生長的抑制作用明顯。但一旦疏浚作業(yè)停止,懸浮物沉淀,水體變清,浮游植物光合作用增強,懸浮物對藻類生長速率的抑制作用降低,其資源會得到恢復。

[1]湛江水產?？茖W校.海洋餌料生物培養(yǎng)[M].北京:農業(yè)出版社,1980:1～67.

[2]顧新根.長江口最大渾濁帶浮游植物的生態(tài)研究[J].中國水產科學,1995,2(1):16～27.

[3]焦念志,王 榮.海洋初級生產光動力學及產品結構[J].海洋學報,1994,16(5):85～90.

[4]趙玉艷,蔡磊明.幾種藻類毒性試驗統(tǒng)計方法的差異[J].農藥,2004,43(7):298～299.

[5]李文權.光照強度及環(huán)境要素對海洋初級生產力的影響[J].廈門大學學報:自然科學版,1989(4):423～426.

[6]Grobbelaar J U.Phytoplankton productivity in turbid water[J].Joumal of plankton Research,1985(7):653～663.

[7]羅冬蓮.深滬灣溶解氧的分布及其與浮游植物懸浮物的相關性研究[J].海洋通報,2002,21(1):31～36.

[8]徐兆禮.長江口疏浚棄土懸沙對2種浮游植物生長的影響[J].中國水產科學,1999,6(5):33～35.

[9]司建偉.小球藻處理污泥提取液的試驗研究[J].山東化工,2010,39(2):12～14.