湛江港疏浚弃土悬浮物对3种浮游植物生长的影响

黄一平,杨 锋*,陆建明,叶健欣,叶 宁

(1.湛江市海洋与渔业环境监测站,广东 湛江 524039;2.广东海洋大学水产学院,广东 湛江 524025)

1 引言

近年来各类涉海工程项目越来越多,在施工过程中都不可避免地产生人为的水体泥悬浮物,加上由风暴潮所导致的海底沉积物再悬浮,造成工程附近海域悬浮物浓度经常性的大幅升高,悬浮物的产生,对海洋浮游植物的生长具有不利影响[1～3]。海洋浮游植物的作为海洋初级生产力最主要的组成部分,是构成海洋食物链的最基本支持,其数量的变化,直接关系到整个海洋生物种群结构的变化。本文以亚心形扁藻、湛江等鞭金藻和小球藻3种浮游植物为受试生物,测定悬浮物对浮游植物生长的影响,为评价湛江港涉海工程疏浚作业的生态环境效益提供科学依据。

2 材料与方法

2.1 藻种

亚心形扁藻(Platymonas subcordif ormis)、湛江等鞭金藻(Lsochrysiszhangjiangensis)和小球藻(Chlorella vulgaris)均取自广东海洋大学浮游藻类保种室,取指数生长期的健康藻种。

2.2 悬浮物培养液

取湛江港东海岛跨海大桥疏浚作业的底泥(共设3个取泥点)。泥样混合后于烘箱中经120℃烘至恒重,用研钵经研磨后过340目筛绢,取粒径小于41μ m的粉砂存于干燥皿内备用;试验海水为经煮沸后的自然海水,盐度为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。用电子天平称取定量泥样,加海水配制成不同浓度组。经消毒后,加人F/2改良配方的培养液配制成试验液。

2.3 试验方法

将 0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0 g/L 7 个浓度组的悬浮物培养液消毒后取指数生长期的3种藻种分别接种培养。150mL三角烧瓶中培养液与接种藻液总量为50mL,接种密度分别为亚心形扁藻6.3×104ind/mL,湛江等鞭金藻66.8×104ind/mL,小球藻58.6×104ind/mL。接种后将3个试验组的三角烧瓶置于实验室光照充足处,在自然光照状态下培养。培养过程中各个试验组每12h振荡2次,所有试验液每隔24h取样1次,计数并观察其生长情况,每个浓度组设2个平行样品。

2.4 计算方法

抑制率用相对数量法[4]计算。

抑制率%=100-((Ntn-Nto)/(Ncn-Nco))×100.

式中:Ntn为处理组第n次测定时藻类细胞数;Nto为处理组初次测定时藻类细胞数;Ncn为对照组第n次测定时藻类细胞数;Nco为对照组初次测定时藻类细胞数.

2.5 数据处理

建立抑制率(P%)和浓度的对数(lnC)的线性关系,求解抑制率为50%的浓度EC50值。采用方差分析的方法求出悬浮物浓度对浮游植物生长影响的显著性关系。

3 结果与分析

3.1 沉积物粒度及污染物含量

实验所用沉积物粒度特征见表1。对实验所用的沉积物中污染物的分析结果如表1所示。可见,沉积物中的各种相关污染物含量均符合国家一类沉积物标准[9],不会对受试生物产生毒害作用。

表1 实验用沉积物主要成分含量(10-6)

3.2 悬浮物对亚心形扁藻的生长影响及抑制情况

亚心形扁藻在不同悬浮物浓度中的生长情况及生长抑制率详见表2。对各浓度悬浮物与亚心形扁藻生长抑制率作方差分析的结果表明,不同浓度的悬浮物对亚心形扁藻的生长有非常显著的影响(P＜0.01)。建立抑制率和浓度的自然对数的线性关系,求得出亚心形扁藻96h-EC50为3.93g/L。回归分析和相关关系分析结果表明,48h和96h各组悬浮物浓度与生长抑制率都显著相关,r值分别为0.9319和0.9611。

表2 亚心形扁藻在不同浓度悬浮物中的生长趋势及生长抑制率

3.3 悬浮物对湛江等鞭金藻的生长影响及抑制情况

亚心形扁藻在不同悬浮物浓度中的生长情况及生长抑制率详见表3。方差分析结果显示,不同浓度的悬浮物对湛江等鞭金藻的生长有非常显著的影响(P＜0.01)。由作图法得出湛江等鞭金藻96h-EC50为3.65g/L。回归分析和相关关系分析结果表明,48h和96h各组浓度与生长抑制率都显著相关,r值分别为0.9886和0.9769。

表3 湛江等鞭金藻在不同浓度悬浮物中的生长趋势及生长抑制率

2.4 悬浮物对小球藻的生长影响及抑制情况

小球藻在不同悬浮物浓度中的生长情况及生长抑制率详见表4。方差分析结果显示,不同浓度的悬浮物对小球藻的生长有非常显著的影响(P＜0.01)。由作图法得出小球藻96h-EC50为5.03g/L。回归分析和相关关系分析结果表明,48h和96h组浓度与生长抑制率都显著相关,r值分别为0.9361和0.9550。

表4 湛江等鞭金藻在不同浓度悬浮物中的生长趋势及生长抑制率

3.5 试验数据分析

(1)光是浮游植物生长非常重要的限制因子之一[5～6]。在悬浮物含量较高的水体,由于悬浮物颗粒对光的折射及散射等效应,水体中的透光率降低、浮游植物光合作用受到抑制;同时由于悬浮于水中的粘土作为一个物理屏障,阻碍了水中的气体交换,对水体中溶解氧造成影响。因而减弱浮游植物光合作用,而且还表现为悬浮有机颗粒物质的降解、再生过程产生耗氧效应[7]。因此,悬浮物对浮游植物生长有一定的影响。

(2)在3种藻类的试验中,悬浮物对藻类生长都有显著差异。不过据作者观察,在试验过程中悬浮物沉淀的数量在几小时后大多已沉淀,水体较为透明,所以最初的浮物量与水体几小时后的浮物量几乎没关系,故作者认为在静态试验中,浮物量的多少并不影响浮游植物的生长。这与徐兆礼等[8]在静态试验中得到的结果相类似。

(3)小球藻试验结果与亚心形扁藻和湛江等鞭金藻有所不同,其96h-EC50较大。这可能是小球藻与其他2种藻类的生物学特性不同有关。小球藻对悬浮环境中的理化环境有较好的调节作用[9],有效提高水体中的溶解氧,改善水体的悬浮环境。

4 结语

当疏浚作业使水体中含浮物量增多时,悬浮物对浮游植物生长的抑制作用明显。但一旦疏浚作业停止,悬浮物沉淀,水体变清,浮游植物光合作用增强,悬浮物对藻类生长速率的抑制作用降低,其资源会得到恢复。

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