（环境科学专业论文）硝基苯污染对松花江浮游生物影响的研究.pdf

a b s t r a c t n i t r o b e n z e n ei so f t e nd e t e c t e di nt h el a r g eo rm e d i u ms i z e dr i v e r so fc h i n a i ti sh a r m f u l t ot h eb e i n g si nn a t u r e t h er e p o r t sa b o u tt h ee f f e c to fn i t r o b e n z e n et ob e i n g si nt h ep a s t c o m m o n l yc a m ef r o mt h er e s e a r c h e si nt h el a b o r a t o r i e sw i t hh i 【g he f f e c tc o n c e n t r a t i o n t h e r e s e a r c h e so ut h ee f f e c to fn i t r o b e n z e n et ot h ee c o s y s t e mi nn a t u r ea r ef e w d u r i n gd e c e m b e r 4 ，2 0 0 5a n dd e c e m b e r1 9 ，2 0 0 5t h ee f f e c t so ft h en i t r o b e n z e n ep o l l u t i o nt ot h ec o m m u n i t y s t r u c t u r eo ft h ep h y t o p l a n k t o na n dz o o p l a n k t o nw a si n v e s t i g a t e dt h r o u g ht h em e t h o d so f t a k i n gs a m p l e sa tt h ef o u rs e c t i o n si nt h ej i a m u s ir e a c ho ft h es o n i g h u ar i v e r ，i d e n t i f y i n g s p e c i e sa n da n a l y z i n gd a t u mi nt h i sp a p e r t h er e s u l t si n d i c a t e ，1 1 4s p e c i e so ff l o a t i n ga l g a eb e l o n gt o8p h y l a ，5 4g e n e r a ，a n d4 6 s p e c i e so ft h ez o o p l a n k t o nb e l o n gt o2 4g e n e r a ，w h i c hw e r ei d e n t i f i e da l t o g e t h e rb e f o r ea n d a f t e rt h en i t r o b e n z e n ew a t e rm a s sg o i n gt h r o u 曲t h ej i a m u s ir e a c h b e c a u s eo ft h eh i g hc e l l d e n s i t y , d o m i n a n ts p e c i e sw e r en o tc h a n g e db yt h ep o l l u t i o n s o m es p e c i e sd i s m i s s e da n d t h e o t h e ra p p e a r e da tt h ef o u rs e c t i o n sa f t e rt h ec o n t a m i n a t i v ew a t e rm a s sg o i n gt h r o u g ht h e j i a m u s ir e a c h ，b u tt h es p e c i e si ns i f e n g s h a nr e s e r v o i rw e r en o tc h a n g e dl i k et h a t ，s ot h e p o l l u t i o nh a ds o m ee f f e c to nt h ec o m m u n i t ys t r u c t u r eo ft h ep l a n k t o n a f t e rt h ep o l l u t i o n ，t h e c e l ld e n s i t yo ft h ep l a n k t o nh a dag r e a td e c r e a s e ( p 一8 m m o l l 时，硝基苯可明显引起细胞死亡，对体外培养的肝细 胞具有一定的细胞毒性，可能通过促进细胞增殖而致癌l 蚓。动物实验中也有充分的证据 证明硝基苯有致癌作用。目前，国际癌症研究机构( i a c r ) 已将其划为2 b 组致癌物， 它的严重危害已经引起世界的关注。但是，美国国家环保局( e p a ) 认为硝基苯属于d 类化学物质，即尚未发现对人类或动物致癌的物质i 明。 1 2 3 硝基苯对水生生物影响的相关研究进展 硝基苯类化合物( n i t r o b e n z e n e s ) 对水生生物影响的报道最早见于1 9 8 4 年州，从目前 的文献看来，单独报道硝基苯对水生物影响的很少，报道硝基苯类物质或硝基芳族化合 物对各类水生生物影响的很多。 d c n e e r 掣3 7 1 ( 1 9 8 7 ，1 9 8 9 ) 研究了2 2 种硝基芳族化合物对发光菌、蛋白核小球藻、 隆线蚤类的急性毒性，并根据化学品结构与生物活性相关的结构一活性定量关系 ( q s a r ) 得到相应的o s a r 表达式。硝基芳族化合物是我国第二松花江中游的主要污 染物，东北师范大学郎佩珍【3 8 l 等学者( 1 9 9 4 ) 在国家自然科学基金资助下，对二松江中 的硝基芳族化合物进行研究，并在d e n e e r 等人的工作基础上继续深入研究硝基芳烃化 合物对水生生物的影响。 袁星( 1 9 9 4 ) 研究了2 7 种硝基芳烃对发光菌的1 5 r a i n ，3 0 r a i n 的急性毒性，以e c 5 0 为毒性指标，选用了i 、o 一、1 x 、l c i g p 、e l u m o 五个物理化学参数进行多元回归分 析，得到了四个三变量o s a r 方程，其中以i 、o 一、1 x v 为参数的方程回归效果最好 ( r = o 9 2 5 ) 。与d e n e c r 的相应工作相比，袁星引进e l u m o 参数建立的o 一、l o e j 、 e t v m o 三变量回归方程的相关性( r = 0 8 8 6 ) 比d e n e e r 等建立的d 一、l o - g p 二变量回 归方程的相关性( f = o 6 7 9 ) 明显增强，当把参数e l u m o 用参数i 替代时得到的方程的 相关性( r = o 9 1 4 ) 更好。 郎佩珍等( 1 9 9 4 ) 以斜生栅列藻作为试验生物种，选择2 5 种硝基芳烃类化合物对 其进行4 8 小时急性毒性试验。并通过多元回归分析建立了以e c 卯为毒性指标，o 一、 3 1 k 。为参数的q s a r 方程。郎佩珍建立的方程比d e n e e r 等以蛋白核小球藻9 6 小时急性 毒性试验得到的e c s o 值建立的q s a r 方程能更好的描述硝基芳烃对藻类的急性毒性。 金琼贝等( 1 9 9 4 ) 选择隆线蚤为试验材料，以松花江水体中可检出的2 4 种硝基芳 烃化合物为测试毒物，研究硝基芳烃化合物对隆线蚤的毒理学效应，求取了毒性数据 4 8 h l c s o ：并选用6 种化学描述符，通过逐步回归得到了以i 、l o g p 、e l u m o 为参数的 q s a r 方程。金琼贝建立的方程比d e n e e r 等建立的以l o g p 、o 一为参数的q s a r 方程 相关系数高，标准偏差小；三参数方程描述硝基芳烃对蚤类的急性毒性效果明显好于 d e n e e r 的两参数方程。 马逊风( 1 9 9 4 ) 以我国主要经济鱼类鲤鱼为试验生物，测试了2 1 种硝基芳族 化合物对其半静态下9 6 h l c 锄并应用6 种化学描述符作q s a r 研究，通过多元回归计 算，得到两个q s a r 方程。 袁星1 ，9 j ( 1 9 9 4 ) 采用2 2 种硝基芳烃对发光菌的1 5 m i ne c 5 0 值与硝基芳烃对斜生栅 列藻、隆线蚤、鲤鱼、以及黑呆头鱼的毒性进行相关性研究，建立了四个相关方程，结 果表明，硝基芳烃化合物对发光菌的毒性与对其它水生生物的毒性相关性较好，可以用 发光菌的毒性数据对藻类、蚤类及鱼类等水生生物的毒性进行理论预测。 通过学者们的研究表明，硝基芳族化合物生物毒性的大小主要取决于苯环上硝基的 数目、位置及其他取代基的作用，特别是苯的二硝基取代物的毒性普遍高于一硝基取代 物，在硝基芳族化合物中硝基苯的毒性最低。 籍国栋等【4 0 j ( 1 9 9 9 ) 又进一步以硝基芳烃对发光菌的半数有效浓度e c 5 0 和黑呆头 鱼9 6 h 急性浓度值为生物活性参数，首次应用次最低空轨道能e n l u m o 对硝基芳烃进行 多参数q s a r 研究，结果表明，硝基芳烃化合物的活性不仅与最低空轨道能e l u m o 有 关，而且次最低空轨道能的毒性影响也不可忽视。 王斌【4 1 】( 2 0 0 4 ) 以3 5 种硝基苯类化合物对黑呆头鱼的急性毒性数据l g ( 1 l c 5 0 ) 为研 究对象，根据受体学说模型，建立l g ( 1 l c s o ) 对相关理化参数的q s a r 方程，研究化合 物在生物体内的富集能力和反应活性对化合物毒性的影响，并且引入硝基数目和位置指 示变量l ，从而探讨硝基苯类化合物的致毒机理。研究结果表明，硝基苯对鱼类的急性 毒性是由化合物的亲电反应性决定的，而化合物的亲电反应性主要是受苯环上硝基的数 目和位置决定。 国内外研究硝基苯类物质对水生生物的毒性效应的报道很多，但是用生物化学试验 评价硝基芳烃的毒性，反应硝基芳烃亚致死剂量的生态效应及构效关系的研究报道国内 外比较少见，徐镜波【1 6 】( 1 9 9 8 ) 在离体条件下测定了硝基芳烃对鲤鱼鱼鳃a t p a s e 活性 的半抑制浓度i c s o ，并进行了q s a r 研究，建立了以o 一、i 、e l u m o 为参数的方程， 探讨了硝基芳烃对a t p a s e 的毒性作用机制。王咏【4 2 】( 2 0 0 1 ) 报道所研究的9 种硝基苯 对鲤鱼肝e r o d 均有激活作用，在实验浓度范围内，e r o d 活性与浓度之间存在剂量 效应关系。而且试验发现苯环上同一位置的取代基不同或同一取代基在苯环上的位置 不同，对e r o d 的激活程度的影响也不同。 关于硝基苯类化合物对水生生物单一毒性的研究较多，但是水体中通常是多种污染 4 物共存，彼此影响。所以，近年来又有研究者进行了硝基苯类化合物对永生生物的联合 毒性研究。刘静玲1 4 3 j ( 1 9 9 7 ) 等报道了2 ，4 一二硝基甲苯与6 种硝基芳烃共存时对斜生 栅列藻的生态毒理效应。t 1 i o m u l k a 【“l 等报道了硝基苯和三硝基苯对海洋细菌的联合毒 性。袁星惮j ( 2 0 0 3 ) 报道了2 ，4 二硝基甲苯与5 种硝基芳烃化合物对大型蚤的单一毒 性及二元混合毒性。a l t e n b u r g e r l 4 6 i 等研究了1 4 种硝基苯对藻类的联合毒性。 硝基苯类化合物对水生态系统综合影响的研究比较少，耳前仅看到1 ，4 - - 硝基苯 对藻型塘微宇宙影响的研究1 4 7 i 。 1 3 论文的选题背景、研究目的及意义 1 3 1 论文的选题背景 松花江是我国的重要大河，流经吉林、黑龙江两省，对沿岸地区的工农业生产和人 民生活起着十分重要的作用。它汇入中俄界河黑龙江后流入日本海。2 0 0 5 年1 1 月1 3 日，中国石油吉林石化公司双苯厂发生爆炸。事故发生后，近8 0 吨苯类污染物流入第 二松花江，江中硝基苯浓度超出国家标准( 0 0 1 7 m g l ) 最大时达1 0 0 倍，污染使二松江 及其下游地区水域受到严重污染。 1 3 2 论文的研究耳的及意义 目前关于硝基苯类物质对浮游生物影响的试验报道，效应浓度都较高，大约在 3 0 m g l - 5 0 m g l 之间。本论文在硝基苯污染事件发生期间，通过对污水团过境前后松花 江佳木斯江段各断面实地采样并进行数据整理分析，研究了硝基苯污染对佳木斯江段浮 游动植物群落结构的影响。这是国内首次在自然条件下实地研究0 1 6 5m g l - - 0 3 4 3 m g l 低浓度硝基苯污染( 超过国家标准1 0 - 2 0 倍) ，对浮游动植物群落的影响，为硝基苯对 水生生态系统综合影响的研究提供理论依据。同时为松花江佳木斯江段的水质监测及治 理提供依据。 5 第二章研究方法 2 1 研究区概况 松花江有两个源头，北源嫩江发源于大兴安岭伊勒呼里山，南源第二松花江发源于 长白山天池。两江在三岔河汇合后称松花江干流，干流全长9 3 9 k m ，区间集水面积1 8 6 4 1 0 4 k m 2 。松花江流域地处寒温带季风气候区，大陆性气候特点非常明显，冬季寒冷漫 长，夏季炎热多雨，春季干燥多风，秋季很短，年内温差较大。河流每年1 0 月下旬 1 1 月上旬封冻，第二年4 月上中旬解冻，冰厚1 o m 1 5 m ，封冻天数1 4 0 1 5 0 天。松 花江流域的年降水量，一般在5 0 0 7 0 0 毫米，由于常年气温较低，蒸发量很小，所以 地表径流量较降水相似的其他地区丰富。 根据地形、地势及河道特性，可将松花江干流分为上、中、下三段，即由三岔河至 哈尔滨市为上段，哈尔滨市至佳木斯市为中段，佳木斯市至河口为下段。本论文的研究 区域为松花江干流的下段，即松花江佳木斯江段( 见图2 1 ) 。 2 2 样品采集 2 2 1 采样点的布设 采样点布设从汤原洼丹河入境口处起，至同江三江口汇入黑龙江处止，河道全长 1 7 5 公里。该河段水势平稳，平均水深4 米，最深8 米，河床宽1 0 0 0 1 2 0 0 米。共设 置汤原、佳木斯、富锦、同江四个采样断面，每个采样断面设左岸、江心、右岸三个采 样点。 由于监测时间近半个月，其间光周期、温度等自然因素都有明显变化。这些因素会 对浮游动植物种类和数量产生影响。佳木斯附近没有其他河流型水体可作参照，为了剥 离这些因素影响，本论文在未受污染的四丰山水库设立对照样点，以分析硝基苯污染对 浮游生物的影响程度。四丰山水库的光周期、气温等自然因素与佳木斯江段基本相同， 可以满足作为对照采样点的要求。 四丰山水库位于佳木斯市南郊，距市中心6 公里，海拔3 2 6 米，多为俯山丘陵，相 对高度1 0 0 米左右( 见图2 - - 2 ) 。该水库与佳木斯江段相距6 7 公里。采样点设在据岸 边2 0 0 米处。 2 2 2 采样时间 采样时间从2 0 0 5 年1 2 月4 日到1 2 月1 9 日历时半个月。采样情况见表2 1 。 6 表2 1 ：采样情况表 采样断面采样时间( 2 0 0 5 年1 2 月4 日1 9 【1 ) 汤塬 佳木斯 富锦 同江 四丰山水库( 对照) 1 2 月4 日的汤原断面、佳木斯断面、1 2 月6 日的富锦断面、1 2 月7 日的同江断面 污水团尚未到达，对各断面进行采样可视为该断面的本底。 1 2 月l o 日的汤原断面、1 2 月1 6 日的富锦断面、1 2 月1 8 日的同江断面污水团刚 刚通过，分别对这三个断面进行采样。 佳木斯断面污水团过境期间共采样3 次，其中1 2 月1 1 日最高浓度污水团 ( o 3 4 3 m g l ) 刚经过该断面，1 2 月1 4 日污水团完全通过该断面2 4 小时左右，1 2 月 1 9 日污水团通过该断面1 4 0 小时左右。 在佳木斯断面采样期间，四丰山水库基本每天都进行同步采样，由于人员不足所以 1 2 月4 日没有采样，而是在1 2 月5 日采样，这两日的自然条件基本一致。 在对松花江佳木斯段各断面浮游生物采样的同时，同步监测污水团中硝基苯和苯胺 的浓度，苯胺未检出，污水团中只含有硝基苯。 2 2 3 定性样品的采集 浮游植物定性样品是用2 5 4 浮游生物网，在水面下0 5 m 处作“o o ”形循回缓慢拖 动3 分钟，取水样装入瓶中并用4 福尔马林溶液固定，带回实验室在显微镜下分类、 鉴定。 浮游动物定性样品用1 3 。浮游生物网，在水面下“o o ”形捞取5 分钟，用4 福尔 马林溶液固定。 2 2 4 定量样品的采集 浮游植物定量样品用1 l 采水器在水面下0 5 m 处取水样，用4 福尔马林溶液固定， 带回实验室。将采回的水样沉淀至3 0 r a l ，转入定量瓶。在高倍镜下用0 1 m t 计数框采用 视野法进行镜检计数，推算各种类数量。 原生动物、轮虫定量用1 l 采水器在水面下o 5 m 处取水样，用4 福尔马林溶液固 定，甲壳类定量用5 l 采水器在水面下0 5 m 处取水样，用2 5 号网过滤，加4 福尔马 林固定。水样带回实验室后分别沉淀至3 0 m l ，以0 i m l 、l m l 、5 m l 计数框镜检计数， 浮游植物采用目镜视野计数法，浮游动物采用全片计数法，推算1 l 水中浮游动物的个 体数量【1 1 。 7 日9日7 蚶 艮 1 4 日 - 二 4 f明媚钥州卧 1 l l 1 8 日日日日日 4 4 6 7 5月月月月月 2 2 2 2 2 2 3 种类鉴定 浮游动植物种类鉴定参照淡水生物学、中国淡水藻类和淡水浮游生物图谱 4 8 - 5 0 l 。 2 4 数量计算 2 4 1 藻类计算公式： n = ( a a c ) ( v s 。) n = k x n ， 其中n ：每升水样中浮游藻类数量( i n d l ) ， a ：计数框面积( m m 2 ) ， a c ：计数面积( m m 2 ) 。 v s ：1 l 水样沉淀浓缩后的体积( l ) ， v a ：计数框体积( m 1 ) ， 1 1 ：计数所得浮游藻类的数目。 2 4 2 原生动物及轮虫计算公式： n = 3 0 n ， 其中n ：每升水样中原生动物或轮虫数量( i n d l ) ， n ：计数所得原生动物或轮虫数量的数目。 2 4 3 枝角类及桡足类计算公式： n = n 5 其中n ：每升水样中枝角类或桡足类数量( i n d l ) ， n ：计数所得枝角类或桡足类的数目。 2 5 数据统计 所有数据统计分析均采用s p s sf o rw i n d o w s l 2 0 软件对数据进行处理、统计、分析， 图形的绘制采用e x c e l 软件。 8 图2 - 1 ：松花江地图 图2 - 2 ：采样期间四丰山水库 9 第三章结果与分析 3 1 硝基苯对浮游植物群落结构的影响 硝基苯对浮游植物群落结构的影响主要是从浮游植物的种类组成、优势种变化情 况、群落结构变化情况、数量变化情况及物种多样性变化情况几个方面进行分析。 3 1 1 浮游植物种类组成情况分析 硝基苯污水团过境前后观察到的浮游植物共8 门5 4 属1 1 4 种。其中硅藻门1 7 属 5 2 种，绿藻门2 2 属4 1 种，蓝藻门7 属9 种，裸藻门2 属4 种，甲藻门2 属2 种，黄 藻门1 属3 种，金藻门1 属2 种，红藻门1 属1 种( 见表3 1 ) 。 表3 1 ：浮游藻类种类名录 绿藻门 c h l o r p h y t a 菱彤菠 n i t z s c h i a 双缝蒹 g y r o s i g m a 桥穹藻 c v m b e l l a 蛾眉藻 c e r a t o n e i h 冠盘漂 s t e p h a n o d i s c u s 剁纹藻 p i n n u l a r i a 辐节藻 s t a u r o n e i t 波缘藻 c y m a t o p l e u r a 半扳藻 t a b e l l a r i a 双菱藻 s u r i r e l l a 卵形藻 c o c c o n e i s 小球藻 c h l o r e l l a 角星鼓凛 s t a u r a s t r u m 四星藻 t e t r a s t r u m 韦氏藻 w e s t e l l a 盘星藻 p e d i a s t r u m 四链藻 t e t r a d e s m u s 披针菱彤藻ml a n c e o l a t a 奇异菱彤藻mp a r a d o x a 长菱彤藻ml o n g i s s i m a 螺形菱形藻ms i g m a 针状菱形藻a c i c u l a r i s 库氏菱形凛ml o a z i n g i a n a 丝状菱形藻m 声l i o r m i s 狭取缝藻ga t t e n u a t u m 尖双缝藻ga c u m i n a t u m 斑点小箱桥穹凛c c s t u ar a y , m a c u l a t a 极小桥穹藻cp e r p u s i l l a 弧状蛾艏凛双尖变种c4 ，i a r a m p h i o x ) , s 布氏羽纹藻只b r a u n “ 绿羽文藻pv i r i d i s 双头辐节藻a n c e p $ 椭圆波缘菠ce l l i p t i c a 缢缩椭圆波缘藻ce l l i p t i c av o r , c o n s t r i c t a 窗格平板藻z f e n e s t r a t a 美丽双菱藻& e l e g a n s 华美双菱藻sr o b u s t av a n s p l e n d i d a 卵形双菱藻$ u r i r e u i ao v a t a 二列双菱藻sb i s e r i a t a 何氏卵形藻ch u s t e d t i i 圆环卵形藻c p l a c e m u l a 普通小球藻cv u l g a r i s 奇异角星鼓藻sp a r a s o x u m 厚变浮游角星鼓藻sn a t a t o r 大角星鼓藻& g r a n d e 华丽凹星藻ze l e g a n s 十二单突盘星藻ps i m p l e xi j a r d u o d e n a r i u m 包氏盘星藻b o r y n u m 双突盘星藻只d u p l e x 斯氏盘星藻ps t u r m 维州骈列藻zw i s c o n s i n e n s i s 栅藻 四尾栅列藻sq u a d r 证a u d a 兰竺竺竺竺 翌兰竺型苎苎苎! 竺! 丝 1 2 _ _ _ - - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ 一 尖播鲥蘸sa c u m i n a t u s 柱状楗列藻& b i j u g a 蓝藻门 c y a n o p h y t a 团藻 v o l v o z 四棘藻 t r e u b a r i o 新月鼓藻 c l o s t e r i u m 丝藻 o l o t h r i x 双形萋 d 西m 伊k 删“地 四角藻 t e t r a e d r o n 纤维藻 聒捌n x k 自n 博 四棘鼓藻 , 4 r t h r o d e s m u m 衣藻 c h l a m y d o m o n a s 鼓藻 c o s m a r i u m 伏氏藻 f r a n c e i a 翱刺凝 a c a n t h o s p h a e r a 拟新月藻 c l o s t e r i o p s i s 弓形藻 s c h r o e d e r i a 柯氏藻 c h o d a t e t l a 胶球藻 g l o e o c a p s a 蓝纤维藻 d a c t y l o c o c o o p s i s 颧藻 o s c i l l a t o r i a 平裂藻 m e r i s m o p e d i a 具嵴奥普栅列藻so p o l i 础v a r c a r i n a t u s 金团藻k a m r h l s 粗刺网棘藻z 甜嘀帕m 三刺网棘藻zt r i a p p e n d i c u l a t a 库氏新月鼓藻c 缸嘲硝 瘦赫月鼓藻cs t r i g o s u m 细丝藻u t e n e r i i m a 膨胀四角藻t u m i d u l u m 微小四角藻zi n i m u m 螺旋镰形纤维藻a 如i c a t u s 卷曲纤维藻a c o n v o l u t e s 尖镰形纤维藻a 扣l c a o h s w a c i c u l a r l s 弧状i i i 棘鼓藻 s u b u k m ， 圆球衣藻cg l o b o s a 任氏农藻r e i n h a r d l l 颗粒鼓藻c g r a n a t u m 结核伏氏藻ft u b e r c u l a m 朱氏伏氏藻fd r o e s c h e r i 枢刺藻a ，z a c h a r i a 蜮 拟菱形弓形藻置n i t z s c h i o i d e s 具刺双毛藻ss e t i g e r a 四刺扣j 氏凝cq u a d r i s e t a 日内瓦柯氏滠c , g e n e w o n s i s 十字柯氏藻cw r a 出l a w i e n s i s 最小胶球藻gm i n i m a 针状蓝纤维藻d a c i c u l a r i s 无常蓝纤维藻d i r r e s u l a r 扫 巨颤藻口p r i n c e p s 泥污颤藻nl i m l s a 蓝绿平裂藻i i | = g 如 胶鞘藻 法氏胶鞘藻pv a l d e r i a e p h o r m “l i u m 监测结果表明，各采样断面污水团过境前后，硅藻无论在种类上还是在数量上都占 优势；绿藻的种类多，但数量少；黄藻的种类少，却数量多，其它各门浮游植物的种类 及数量都很少。 硝基苯污水团尚未到达松花江佳木斯江段各断面( 见表2 1 ) 之前，在四个采样 断面检出浮游藻类共7 门9 7 种，组成比例由高到低依次为硅藻门4 4 ，3 ，绿藻门3 7 1 ，蓝藻门7 2 ，裸藻门4 1 ，黄藻门3 1 ，甲藻门2 1 ，金藻门2 1 。 硝基苯污水团通过松花江佳木斯江段各断面( 见表2 1 ) 之后，在四个采样断面 检出浮游藻类共8 门1 0 7 种，组成比例由高到低依次为硅藻门4 5 8 ，绿藻门3 6 4 ， 蓝藻门7 5 ，裸藻门3 7 ，黄藻门2 8 ，金藻门1 9 ，甲藻门0 9 ，红藻门0 9 。 硝基苯污染没有造成浮游植物群落各门藻类种群组成的显著变化。这是因为，硅藻 中的大部分种类和黄藻适于较低的水温，在春秋两季较冷的月份数量最多，甚至部分硅 藻的数量高峰出现在冬季，所以冬季硅藻和黄藻无论是从种类上还是从数量上都能保持 个较高的水平。可见，浮游植物种类组成主要受季节影响。 3 1 2 浮游植物群落优势种变化情况 由于优势种在数量上占有绝对优势，污水团过境没有造成优势种的改变，而且各采 样站优势种基本一致。( 见表3 2 ) 。 1 4 表3 2 ：各采样站优势种分布表 采样站优势种 i 站小环藻、变异直链藻、绿脆杆藻、尺骨针杆藻、细星杆藻、菱形藻、黄丝藻 站小环藻、变异直链藻、螺旋颗粒直链藻、绿脆杆藻、尖针杆藻、细星杆凛、菱形藻、 双头辐节藻、黄丝藻 m 站小环藻、变异直链藻、绿脆秆藻，近缘针秆藻、细星秆蕞、菱形藻、黄丝藻 站 小环藻、变异直链藻、绿脆杆藻、近缘针杆藻，细星杆藻、菱形藻、美丽双菱藻，黄丝藻 【注】i 站：汤原断面；i i 站；佳术斯断面；i 站：富锦断面：i v 站：汤原断面，以下表网 3 1 3 浮游植物群落结构变化情况分析 佳木斯断面( i i 站) 在污水团过后2 4 小时的1 2 月1 4 日和污水团过后1 4 0 小时的 1 2 月1 9 日浮游植物的种类明显增加，其中硅藻门种类增加最多( 见表3 3 ，表3 4 ) 。 我们将1 2 月1 4 日，1 9 日佳木斯断面的浮游植物种类与1 2 月4 日的进行比较；同时也 将其他三个断面污水团过境前后的浮游植物种类进行比较。结果发现，污水团过境后每 个采样断面都发生种类的改变，佳木斯断面的变化更为明显。 表3 3 ；2 0 0 5 年】2 月佳木斯江段硝基苯污染前浮游植物丰富度统计 采样站采样时问硅藻门绿藻门蓝藻门裸藻门黄藻门 甲藻门金藻门红藻门 合计 佳木斯断面，同污水团到达过境前的1 2 月4 日相比，1 2 月1 4 日消失了5 种藻类， 增加了1 4 种藻类；1 2 月1 9 日消失了6 种藻类增加了1 5 种藻类，而且增加和消失的种 类与1 4 日基本一致。1 2 月1 4 日消失的种类有库氏菱形藻、绿羽文藻、缢缩椭圆波缘 藻、窗格平板藻、具刺双毛藻；增加的种类有疏辐同心扭曲小环藻、放射针杆藻、皱褶 舟形藻、丝状菱形藻、尖双缝藻、布氏羽文藻、椭圆波缘藻、美丽双菱藻、二列双菱藻、 十字柯氏藻、蓝绿平裂藻、法氏胶鞘藻、含糊囊裸藻、柱状囊裸藻。1 2 月1 9 日同1 2 月1 4 日相比又消失了简单棕鞭藻，增加了钝脆杆藻。 其它三个采样断面污水团过境后浮游植物的种类变化情况如下： 汤原断面消失7 种藻类，增加4 种藻类。消失的种类有具星小环藻、尖状针杆藻、 星冠盘藻、布氏羽文藻、包氏盘星藻、腰带多甲藻、浮游胶须藻；增加的种类有近缘针 杆藻、斑点小箱桥穹藻、弧状蛾眉藻双尖变种、双突盘星藻。 富锦断面消失7 种藻类，增加9 种藻类。消失的种类有- - n 双菱藻、斯氏盘星藻、 包氏盘星藻、膨胀四角藻、微小四角藻、三刺四棘藻、拟菱形弓形藻；增加的种类有孟 氏小环藻、缢缩椭圆波缘藻、卵形双菱藻、厚变浮游角星鼓藻、韦氏藻、维州骈列藻、 金团藻、租刺四棘藻、中华鱼子菜。 同江断面消失2 种藻类，增加3 种藻类。消失的种类是圆环卵形藻、华丽四星藻； 增加的种类有何氏卵形藻、大角星鼓藻、含糊囊裸藻。 在佳木斯江段各断面消失的种类中尖针杆藻、腰带多甲藻、库氏菱形藻、缢缩椭圆 波纹藻、窗格平板藻、- - - - n 双菱藻为日本生态学会环境问题专门委员会【5 l 】( 1 9 8 7 ) 报道 的非耐污染种；浮游胶须藻在陈椽【5 2 】等( 1 9 9 6 ) 的报道中为清水带指示种。在增加的种 类中丝状菱形藻、美丽双菱藻为日本生态学会环境问题专门委员会1 5 1 j ( 1 9 8 7 ) 报道的耐 污染种类，近缘针杆藻在张智1 5 3 i ( 2 0 0 5 ) 的报道中为8 一中污带指示种，孟氏小环藻在 陈椽【5 2 】等( 1 9 9 6 ) 的报道中为p 一中污带指示种，卵形双菱藻也是常见的q 一中污带、 1 3 一中污带指示种1 5 4 】。在硝基苯污染松花江期间，四丰山水库对照采样点的浮游植物种 类基本没有以上改变。我们认为佳木斯江段各断面浮游植物群落结构变化与污染有关。 关于工业污染的指示藻类，r e s c h i “垮( 1 9 7 2 ) 曾报道某些常见底栖硅藻对锌和铜 的耐受力。艾晓辉【5 5 】等( 1 9 9 9 ) 报道了平裂藻、栅藻属及小环藻对二氧化氯的指示作用。 李龙淮1 5 6 】等( 2 0 0 2 ) 报道橄榄异端藻、包氏盘星藻、尖双狭缝藻、细颠藻是碳酸锶的指 示种。与有机污染一样，根据敏感种类的消失和强抗性种类的增加，在一定程度上也可 能找出指示某种毒物的指示生物。然而，藻类对水中毒物的耐受力是个复杂的问题。例 如，小毛枝藻在具有适量的有机质的水中对铜、铬和其他金属毒物有较强的耐受力，而 在缺乏有机质和养分的水中则耐受力降低。目前还没有看到关于硝基苯指示种的报道。 3 1 4 浮游植物数量变化情况分析 污水团过境后佳木斯各断面浮游藻类的数量都比过境前明显减少( 见图3 1 ，表3 5 ，表3 6 ) 。污水团过境后的汤原断面，富锦断面和同江断面浮游植物的数量分别 是各自断面污水团到达前的3 0 左右。 佳木斯断面共进行四次浮游藻类采样，分别为江水中没有检出硝基苯的1 2 月4 日， 污水团0 3 4 3 m g l 浓度高峰区刚刚经过的1 2 月1 1 日，污水团过境后2 4 小时的1 2 月 1 4 日以及污水团过境后1 4 0 小时的1 2 月1 9 日。结果表明，随着时间的推移浮游植物 数量的减少更为明显。1 2 月1 1 日浮游植物数量为污染前的6 0 左右；1 2 月1 4 日为污 染前的2 0 左右；1 2 月1 9 日仅为污染前的4 左右。而且，将污水团过境前各断面浮 游藻类的平均数量与过境后各断面浮游藻类的平均数量进行非参数检验，结果也证明数 量减少显著( p 0 0 5 ) 。 1 6 表3 一2 0 0 5 年1 2 月佳木斯江段硝摹苯污染前浮游植物数量统计( 单位：个升) i 注l ( 1 ) 、( 2 ) 、( 3 ) 表示每个断面都有三个平行样 表3 6 ：2 0 0 5 年1 2 月佳木斯江段硝基苯污染后浮游植物数量统计( 单位：个，升) 表3 7 ：2 0 0 5 年1 2 月四丰山水库浮游植物数量统计( 单位：个，升) 浮游植物数量容易随环境因子的改变而改变。水中溶解氧、温度和光照直接影响浮 游植物数量的变化。冬季在低温、低光照条件下浮游植物繁殖速度减慢，再加上冰下水 层无涡流藻类细胞容易下沉等原因，冬季浮游植物数量增长缓慢，当冰层极厚和冰上覆 雪时，浮游植物可能停止生长甚至数量下降剐。水体中的氮磷关系以及流域水文因素等 都能对浮游植物的数量产生影响, 5 7 - 5 s ! 。因此，不能简单的认为松花江各采样断面浮游 植物数量的减少完全是由硝基苯污染造成的。采样期间，佳木斯断面没有其他外源输入， 可以认定浮游植物数量的变动是受到自然生态因子和硝基苯污染两种因素影响。我们根 据四丰山水库同步采样的数据可以将自然生态因子与硝基苯这两种影响因素剥离开，分 析硝基苯对浮游植物数量的影响，四丰山浮游植物数量见表3 7 。 将佳木斯断面和四丰山水库浮游植物数量的变化趋势进行比较，见图3 2 。从图 中可以看出，1 2 月4 日至1 2 月1 9 日两个水体中的浮游植物的数量都在减少，但佳木 斯断面变化得更明显。四丰山水库浮游植物的数量虽然在减少，但始终是在同一数量级 上变化，而佳木斯江段的浮游植物数量在1 5 天内降低了两个数量级。 1 2 月1 1 日四丰山水库浮游植物的数量减少到该水库1 2 月5 日监测到的4 3 到4 5 1 7 之间，同期佳木斯断面浮游植物数量减少到该断面1 2 月4 日监测到的5 5 到6 0 之 间，两个断面浮游植物数量减少的幅度相当，由此可以推断这段时问内佳木斯江段浮游 植物数量的变化是由自然因素造成的。 1 2 月1 4 日四丰山水库浮游植物数量是该水库1 2 月1 1 日的6 0 左右，而佳木斯断 面同期浮游植物的数量已减少至该断面1 2 月1 1 只的3 0 左右，由此推断，这段时间 内浮游植物数量减少是由自然因素和污染因素共同作用，污染团对浮游植物数量减少的 影响程度约5 0 。 佳木斯断面1 2 月1 9 日浮游植物的数量已经减少至该断面1 2 月4 日浮游植物数量 的5 左右。同1 2 月1 4 日浮游植物的数量相比，又降低了8 0 ，而这段时间内四丰山 水库浮游植物数量并没有显著减少，所以可认为这段时间内浮游植物数量的减少主要是 由污染因素决定的。 从佳木斯断面监测到的硝基苯浓度变化曲线( 见图3 3 ) 可以看出1 2 月7 日该断 面检测到硝基苯，表明污水团已到达；1 2 月8 日水中硝基苯浓度开始超标( 0 0 1 o 1 l m g l ) ；1 2 月1 0 曰中午硝基苯浓度达到最大值( 0 3 5 m g l ) ；1 2 月1 2 日夜间江水 中硝基苯浓度回落到国家标准以下，表明污水团已基本过境。 从1 2 月7 日到1 2 月1 3 日硝基苯污水团通过佳木斯断面，历时1 2 8 小时。1 2 月1 1 日江中的浮游植物的数量开始受硝基苯的作用而减少。虽然1 2 月1 3 日硝基苯污水团已 过境，但硝基苯污染对浮游植物数量的影响仍在持续。到1 2 月1 9 日浮游植物数量已经 降低至污水团到达前的4 ，其中硝基苯影响的数量变化占2 5 。郎佩珍等四i 报道，硝 基苯对斜生栅列藻4 8 小时一l g e c 5 0 为3 2 6 ( 约为6 8 r a g l ) ，硝基苯浓度为2 5 1 0 4 m o l l ( 约为3 1 m g l ) 时，4 8 小时后斜生栅列藻的抑制率为1 9 4 6 。我们所观察到的以上 结果，来源于自然水体的实际状态，其不同于前人来自实验室试验的报道。主要的不同 在于本论文监测到的浓度比实验室的约低两个数量级。另外，本论文观察并首次报道了 硝基苯去除后的持续影响。 图3 1 污水团过境前后浮游植物数量 注1 ：四丰山水库扩大2 0 倍作图 f 远啪3 1n u m b e r o f p h y t o p l a n k t o n b e f o r ea n da f t e r p o l t u h o n 田 皿 采样时间 图3 _ 2 孚游檀物数量变化趋势 f 蜘e3 - 2p a t t e r n so f n u m b e ro f p h y t o p l a n k t o n d胃od80=苫1 盎牛。o。00一x】删簸 世* j * 目 8 7 6 5 4 3 2 1 0 猫 拼 坳 蝴 o 1，墨b00ix)警喧云一毒088i)嘲籍 船莓瞽* 掣 叮d 【旺臀叮=旺“【叮= 畎n 【叮= 皿h 皿曲旺w 一皿甘旺w 一 o 1 - 0 0 5 ：“ ：哩，么一 。7 1 2 - 81 2 _ o1 2 1 01 2 1 l1 2 一1 21 2 1 31 2 一 监测时间( 单位：小时) t i m e l + 监测浓度c o n c e n 圩a f i o n 卜国家标准s t a n d a r dj 图3 3 佳木斯断面硝墓苯浓度曲线 l ：i g u ”3 - 3c t a v e so f c o n c e n l r a n o na tj m m u s is e c t i o n 1 4 3 1 5 浮游植物多样性变化情况分析 本论文选用了用联合国教科文组织浮游植物手册中推荐的m a r g a l e f 指数研究 硝基苯污染前后浮游植物多样性的变化情况。一般认为，在清水中群落的多样性指数高， 而在污染水体中多样性指数则低，外国学者a r c h i b a l d 在比较不同的多样性指数后认为 多样性指数指示水质是值得怀疑的有时甚至会导致错误的结论。国内也有研究者在计算 多样性指数时，得到在一些重污染的点多样性较高以及和其他指标相关性很差的结果。 本文也出现了类似的硝基苯污染后多样性指数升高的现象，所以用该指数评价佳木斯江 段浮游植物多样性的变化其效果并不理想。 在前面群落结构分析中曾提及到，污水团过境后每个采样站都增加了一些藻类物种 也消失了一些藻类物种。污水团过境后，汤原断面消失7 种增加4 种，说明变化了1 1 种；佳木斯断面1 4 日消失5 种增加1 4 种，共改变了1 9 种，1 9 日消失6 种增加1 5 种， 共改变了2 1 种；富锦断面消失7 种增加9 种，共改变1 6 种。同江断面消失2 种增加3 种，共变化了5 种。根据物种多样性的定义可认定硝基苯污染对松花江佳木斯江段浮游 植物多样性也有影响。 3 2 硝基苯对浮游动物群落结构的影响 硝基苯对浮游动物群落结构的影响同样从种类组成、优势种变化情况、群落结构变 化情况、数量变化情况以及物种多样性变化情况几个方面进行分析。 2 0 4 5 3 5 2 5 1 5 仉 仉 呲 仉 叭 仉 3 2 1 浮游动物种类组成情况 浮游动物的种类和数量受季节的影响很大，由于采样时正值严冬，所以江水中浮游 动物的种类和数量都很少。污水团过境前后共检出原生动物1 7 属3 0 种，轮虫7 属1 6 种( 见表3 8 ) 。污染前后每个采样断面只发现一种剑水蚤及其幼体。另外，枝角类在 冬季处于滞育状态，各采样断面均未检出，所以枝角类与桡足类在本论文中不进入浮游 动物种类名录。 在硝基苯污水团尚未到达佳木斯江段各断面之前( 见表2 1 ) ，检出原生动物1 2 属2 5 种、轮虫7 属1 5 种、桡足类1 种，所占比例依次为原生动物6 1 、轮虫3 6 6 ， 桡足类2 4 。 在硝基苯污水团通过佳木斯各断面之后( 见表2 1 ) ，检出原生动物1 4 属2 4 种， 轮虫5 属1 5 种，桡足类1 种，所占比例依次为原生动物6 0 ，轮虫，3 7 5 ，桡足类2 5 。 从总体看，污水团过境后佳木斯江段浮游动物在组成比例上没有发生显著变化 表3 8 ：浮游动物种类名录 3 2 2 浮游动物群落优势种变化情况 各采样断面浮游动物的优势种比较相似，并且由于优势种的个体数量很大，所以硝 基苯污染没有造成各采样断面优势种的改变(