制漿造紙廢水排放對水生態(tài)系統(tǒng)影響研究

摘要： 本研究通過理化分析和底棲動物群落調(diào)查，評估了制漿造紙廢水排放對流域生態(tài)環(huán)境的影響，并通過相關性分析，識別了干擾底棲動物群落結構的環(huán)境因子。結果顯示，受制漿造紙廢水排放影響，沉積物樣品總氮（TN）、總磷（TP） 及有機碳（OC） 呈現(xiàn)排污口處高，上、下游低的趨勢；排污口S4處的UV254值（波長254 nm處吸光度，用于表征芳香類污染物） 最高，是上游S1處的4. 25倍。各采樣點Shannon-wiener多樣性指數(shù)范圍為0. 47～1. 8，Pielou均勻度指數(shù)范圍為0. 47～0. 92，均處于較低水平；排污口S4處底棲動物類群僅有2種，密度（56. 00 ind/m2） 及生物量（4. 18 g/m2） 均低于上游，且耐污能力較強的多毛綱是單一的底棲動物類群；pH值、TP、UV254及熒光區(qū)域II的積分標準體積（Φ2，5） 是影響生物群落結構的主要環(huán)境因子。以上結果表明，制漿造紙廢水排放不僅改變了河口沉積物的化學組分，甚至會破壞底棲動物的棲息環(huán)境，降低生物多樣性。

關鍵詞：制漿造紙廢水；河口；底棲動物；群落結構；環(huán)境因子

中圖分類號：X793；X726 文獻標識碼：A DOI：10. 11980/j. issn. 0254-508X. 2025. 01. 020

制漿造紙廢水是在紙漿蒸煮、漂白等過程中產(chǎn)生的一種典型的難降解工業(yè)廢水，具有有機物濃度高、水質(zhì)復雜、排放量大和毒性大等特點，其排放可能對環(huán)境安全構成潛在威脅[1-3]。相較于動態(tài)多變的上覆水，沉積物具有“源”和“匯”雙重作用，更能反映水生態(tài)的污染狀況[4]，然而，當前針對制漿造紙廢水排放對水生態(tài)系統(tǒng)影響的研究仍主要集中在考察受納水體的化學需氧量等常規(guī)理化指標變化，對沉積物的研究仍處于起步階段。此外，理化分析方法不能準確反映廢水中多種污染物復合所產(chǎn)生的綜合生態(tài)效應，難以滿足水生態(tài)環(huán)境安全管理的需求。

水體生物評價通過考察水體生物受到污染物脅迫后，生物個體生理功能特征或群落結構等方面產(chǎn)生的變化對水質(zhì)優(yōu)劣及其變化趨勢的影響，能夠克服理化分析方法的局限[5-6]。大量研究發(fā)現(xiàn)，制漿造紙廢水對生物表現(xiàn)出內(nèi)分泌干擾毒性和遺傳毒性[7]，能抑制斜生柵藻[8]生長及斑馬魚胚胎發(fā)育[9]，急性毒性會導致大型溞[10]、發(fā)光菌[10]、斑馬魚[1， 9-10]等水生生物死亡，影響水生態(tài)平衡。Singh等[11]研究發(fā)現(xiàn)，制漿造紙廢水能造成受納水體大腸桿菌數(shù)量增加，水體惡臭，魚類肝中毒、雌雄同體等現(xiàn)象，對生態(tài)環(huán)境造成不可逆的破壞。然而，關于制漿造紙廢水對受納水體水生態(tài)系統(tǒng)影響的研究目前較少。大型底棲無脊椎動物（簡稱底棲動物） 是食物鏈的關鍵環(huán)節(jié)，具有種類多、易捕獲、遷移能力弱、對環(huán)境擾動敏感等特點，是水質(zhì)評價的重要指示物[12]。與浮游動植物、魚類相比，底棲動物群落結構更能反映多種環(huán)境因子的綜合效應和累積影響。

河口作為受潮汐和徑流共同影響的區(qū)域，是淡水和海洋環(huán)境之間的重要過渡區(qū)，同時也是典型的生態(tài)敏感脆弱區(qū)，其功能易受到潮汐作用、人為脅迫等多因素影響[13]。下橫瀝水道和蕉門水道地處珠三角河口區(qū)，在維持區(qū)域生態(tài)平衡及經(jīng)濟發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。本研究以受制漿造紙廢水影響的下橫瀝水道和蕉門水道沉積物為研究對象， 綜合運用常規(guī)理化指標、紫外可見光譜、三維熒光光譜及區(qū)域積分法等分析方法，探討制漿造紙廢水排入河口后對沉積物化學組分的影響規(guī)律。采用形態(tài)學分類鑒定手段獲得采測點位底棲動物組成及分布情況，采用多樣性指數(shù)等指標綜合評價制漿造紙廢水對河口的生態(tài)影響。此外，通過相關性分析，探究影響底棲動物生物群落結構的主要環(huán)境因子。本研究為制漿造紙廢水等典型工業(yè)廢水存在的潛在生態(tài)風險及廢水排放管理提供了基礎數(shù)據(jù)和技術參考。

1 研究與分析方法

1. 1 區(qū)域概況及采樣處布設

綜合考慮排污口和受納水體特點布設6 個采樣處， 包括廢水排污口（S4）、排污口上游300 m（S3）、排污口上游及下游各1 000 m（S2、S5）、排污口上游及下游各2 000 m（S1、S6），具體點位情況見圖1。排污口處制漿造紙廢水排放滿足GB 3544—2008《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標準》。沉積物樣品于2023年5月采集。

1. 2 研究方法

1. 2. 1 沉積物樣品采集及相關指標分析方法

沉積物樣品用彼得森抓斗式采泥器采集，避光冷藏運回實驗室。樣品經(jīng)冷凍干燥、研磨、過篩（篩網(wǎng)孔徑0.25 和0.15 mm） 后備用。pH 值根據(jù)HJ 962—2018 《土壤 pH 值的測定 電位法》測定； 有機碳（OC） 根據(jù)HJ 615—2011《土壤 有機碳的測定 重鉻酸鉀氧化-分光光度法》測定； 總氮（TN）、總磷（TP） 用全自動間斷化學分析儀（Westco， Smart?chem140） 測定。參照孫玉恒[14]提出的方法對沉積物樣品浸提、離心、過濾后，取濾液進行光譜測定。紫外光譜用紫外可見分光光度計（UV-2550， Shimad?zu） 在190～800 nm波段進行全波長掃描。三維熒光光譜用熒光分光光度計（F-7000， Hitachi） 測定，以純水為空白校正。