麦穗鱼(Pseudorasbora parva)对宝钢工业配水池藻类污染物 ….pdf

第3 7 卷第2 期 I 9 9 8 年4 3 1 复 且 学 报(自然科学版)J o u r n a l o f F u d a n Un i v e r s i t y(Na t u r a l S c i e n c e)Vo l 3 7 NO 2 Ap r 1 9 9 8 鱼(P s e u d o r a s b o r a p a r v a)对 宝钢 工 业 配水池藻类污染物治理研究 T 胡建华 屈云芳钱 吉 府 宇雷 杨武利 李宏岷，一(复旦大学环境科学 中心)李婉 芳 陈治 中 张永宏(宝 山锕性寨团公司船楫部)提要运 用 淡水 生 态系 统 中 TOP DOWN 效 应 等 生 态 学 原理+经 宝 钢 工 业配 水池 现 场调 查 及实验宣试验，筛选出一种专一性取食底栖性丝状蓝藻 的鱼类 麦 穗鱼 对 其进行 生物学 特性、饥饿试验 清除 丝状蓝 藻教率 比较及配水池现场初试等，进一步确证 其对于 宝钢工业配 水池壁藻类复合体 的清除及抑制水体藻类污染是有效的 从而为宝钢水 谭污染 和管道阻塞问 题的综台整治提供 了可行 的手段和方法 始1 4 3 1 染配水 池 弓 紧 中 哥 法 分 粪 号 Q N V U (f I等埕部 0 饫工业 宝钢 工业 配水 池为整 个 宝钢 工业 用水 系 统提供 水 源，配水池 中的水 质好 坏 直接 影响 到后续的用水处理及用户的使用 而近几年来宝钢水库 内水源的某种程度的富营养化已 明显影 响 到工业 配水池 的水 质 每 年 的春夏 秋 季，配水 池 中生长 的大量丝 状蓝 藻形成 块状 的藻类污染物，它不仅造成水质的恶化，同时对水源管道输送 系统起阻塞物的作用 为此 宝钢能源部投人大量资金费用，用物理性(挖去池壁藻类)的方法尝试解决，但均无法根 治，仍造成水质污染问题 作为综合治理宝钢水源的一部分，对配水池水质的治理是当务 之急，为 此我 们根 据淡 水生态系统 中高营养级类群对低营养级类群 的控制作用(t o p d o wn效应)1 ，对该水体进行生态调查和小试验0 ，旨在筛选一种适宜对藻类复台体污染 物专一性取食的鱼种，以清除配水池壁藻类复台体，抑制水体中藻类的生长，从而为综合 治理整个宝钢水源污染和管道阻塞问题，提供可行的方法和手段 收 i I8期：l 9 9 7 0 2 2 6 第一作者胡建华，男，1 9 6 0年生，讲师；复旦大学高分子科学系，上海 2 0 0 4 3 3 本 文 由 中科 院 院 士、博 士 生 导 师 吴 涪 青 教 授 推 荐*上 海 宝 钢 集 团 公 司资 助课 题 穗 麦，维普资讯 http:/ 2 1 4 复 旦 学 报(自然韩学版)第 3 7卷 1 材料 与方 法 1 1 材 料 鱼 种来 源：市 场 上 购 一 龄麦 穗 鱼，长 度 为 5 6 c m，体重 为 l|5 2 g；试验 食 饵：丝状 颤藻类复合体，枝角类，丝状绿藻(水绵、刚毛藻)；试验点：室 内模拟池盆，宝钢配水池 1 2 方 法(1)试验食料丝状颤藻的分离：首先取宝钢配水池藻类复合体样品，放置在瓷盘内用 纱 布复 盖，在 阳光 照射 下 2 4 h后 即可 分 离 样 品，此时 纱 布 上层 聚集 颤 藻，下 层 则是 沙 土 用分离后的颤藻样品进行面积测定，同时称取湿重量，计算出面积和重量之比 (2)麦穗鱼 的每 日摄食量：以投入量与剩余量之差计算，用 4 d总量的平均值为每 日 食 量，并 以 2 O尾 为 一 试验组 (3)麦穗鱼对不 同的食饵亲和性 比较：选择 4种常见的天然水生动植物 颤藻，枝角 类(鱼虫)，丝状绿藻(水绵、刚毛藻)，各分成 4组，每 日对各组投饵，以投入 量和剩余量之 比计算，4 d为一个试验期，食饵均以湿重为标准 (4)麦穗鱼饥饿试验：麦穗鱼养殖在水簇盆 中，分设对照组和试验组，每组分别养殖 5 0尾，试验组每 日提供丝状颤藻和水蚤(枝角类)适量 饥饿组：不提供 任何食 饵 半饥饿 组 其是水簇盆内投入配水池 的泥沙，但也不提供任何食饵 观察 2个月，以 7 d为周期单 位计算，观察 死亡数 (5)麦穗鱼清除丝状颤藻类复合体小试 先取配水池分离后的藻类复合体样品，集 中 均匀混合后，分别按重量 比例投入到不 同面积(从小到大设置 8组)的水盆中去，并加入 水 在 自然 光下 静止 4 8 h后，由于丝 状 颤藻 生长 的特 性，此时 可见 样 品已均 匀地 粘 附在 盆 底，即进行试验 每组分别投入麦穗鱼 5尾(体长为 5 c m)，清除率的计算是从最小组的面 积完全清除时 间起，直至最大面积水盆全清除完毕止 观察清除的方法：可测定它的投入 与剩余量之比，结台肉眼观察丝状颤类的面积消失(在同定试验面积下丝状颤藻类生长扩 展 的面 积 与重 量成 正 比)(6)麦穗鱼对现场 配水池丝状颤藻复合体的清除初试：在配水池内分别划 出不同的 区域为样本观察点 在投入麦穗鱼之前，6月份初(4 6 月份是丝状蓝藻的生长高峰)作为 基 点(1 O a )一次性 投 入麦 穗 鱼 2 0 0 0尾，从 7 1 2月 之 间定 时 用 且测法 观 察对 配 水 池清 除 的百 分率 进 行估 算 2 结果 与分析 2 1 麦 穗 鱼 的生物 特性 麦穗鱼是一种小型鱼类，个体最大长度为 1 2 0 mm，它适应 性较强，分布广泛(湖泊、江河的浅水区域)，食性 以水生动植物为主 每年 4 5月份为繁殖季节 从我们对麦穗 鱼的食性的测试数据表 明：它对水生藻类植物中的丝状蓝 藻比其他 的丝状绿藻有更强的 趋化性(喜食性)，这与丝状蓝藻类的结构和生长方式有关 丝状刚毛藻细胞壁是由坚硬纤 维普资讯 http:/ 第 2期 胡建 华等：麦穗鱼 对宝帮工业 配水池藻类荇染物蒲理研 究 2 1 5 维 素 构 成，同 时其 生 长 方 式 为静 止 状 态 相反，丝 状水 绵 和 颤藻 具柔性 的 细 胞壁，藻体有一定的运动性 且丝状颤 藻 是 以 浅 表 的 底栖 生长 方式，藻 体 极 易断裂，更适应麦穗鱼的底栖式的摄 食 行 为 故 从 3种 藻 类 的 平 均 摄 食 量 数 据 之 比(丝状 颤 藻：水 绵：刚 毛 藻 为2 2：0 5：0 1 5)，反 映 了 麦 穗 鱼 衰 1 每尾麦穗盘对 4 种 水生生物的摄食性比较 g d 清除丝状颤藻类作 用是显著 的(丝状颤藻是造成管道 阻塞 的藻 类复合体 的重要 构建成 分)我们针对宝钢配水池环境特点选择 了麦穗鱼作为治理水源污染 的一种手段，正是 由于该 鱼 的 生物 学特 性 所决 定 的 2 2 麦穗鱼饥饿时的表现及死亡率 麦 穗 鱼对 食 物有 一定 的喜食 范 围，但 是 当它 处 于饥饿 时 表现 的食性 更 广，甚 至摄 人 泥 沙 以及 同类 之间进 行攻 击 我 们观 察 半饥 饿 组摄 食行 为并镜 检 鱼 类的 消化肠 管，结 果发 现 肠 内有 大量 的泥 沙，这 与 饥饿 试 验 时的观 察 结果 一样 同时对 带有 色彩 性 的 目标 有 更强 的 攻击性，表现为同类之 间首选带有色素部位 的鱼眼睛及腹部进行摄食性攻击，直至该种群 的 消亡 为 止(饥 饿组 在 2个 月 中死 亡 率 1 0 0 )而 半 饥饿 组 由于 泥 沙 中存 在 着 硅 藻植 物 和 有机 质 颗粒，为 它的 种群 延续 起 了一 定 的作 用(2个月 中死亡 率 4 2 )对 照组 死亡 率在 2个 月 中 为 1 2 2 3丝状蓝藻类生物学的特征 丝状蓝藻(颤藻 Os c i l l a t o r i a s p)是一种广泛性分布、强弱光线下均能生长(但有明显 的趋光性)、易繁殖的无核类多细胞原生生物 它的繁殖是以段殖方式进行，每个细胞体之 间彼此交错爬行生长在某一固着点上，形成密集性膜状聚集群体(丝状蓝藻复合体)该藻 以流动 水体的泥层表面为适宜生长点，属中污带一 多 污带环境 生长的藻类生物 我们从宝 钢 配水 池取 出的 样 品，进 行 测量 统计 分 析，该 藻类 生长 的面 积与 湿 重量 之 比是 1 2 g c i 1 1 (平均 干 重 为 o 1 1 g c m)，这 只 是 一个 相对 性 的 数 值 因 丝状 颤 藻 有 不 断扩 展 生 长 的特 性，藻 体生 长的 密度 与 它面 积成反 比，与它的 重量 成 正 比 2 4麦穗鱼对丝状颤藻的清除率 麦 穗鱼 对丝 状 颤藻 的清 除是 基于 它 的食 性基 础 藻类 是不 断地 生 长着，而鱼 类 的摄食 也是一 日一 日进行的 但鱼类的摄食能力和它的消化能力远大于藻类的生长繁殖速率，这 样 就有可能作为一种治理藻类污染手段 从实验室 中的模拟试验结果表 明：9 0 g丝状颤 藻(湿 重)，5尾 麦 穗鱼 在 约 9 d之 内可基 本 清除 这 样 的清 除速 率 对现 场 的试 验 提供 了可 靠 的依 据 2 s宝钢配水池水质污染的特点及用麦穗鱼作现场试验 宝 钢配 水池 的面积 2万 m。，蓄 永 容量 约 1 0万 m(池壁 受 藻类 污染 面积 约 6 0 0 m。)，是 整个 宝 钢工 业用 永系 统 的 中转站 由于是 敞 开式 的调配 池，池底 边 沉淀 着来 自空 中的尘 维普资讯 http:/ 0 l 6 复 旦 学 报(自然科学 版)第 3 7卷 埃和上游长江水库水源带来的泥l沙及有机颗粒，加上适宜的水质、水文，极易使一些 丝状 蓝 藻类(如 颤 藻 Os c i t l a t o r l a s p)生 长 丝 状 蓝 藻藻 体 常 以任 何 固着 点 以段 殖 方 式 进 行 繁 殖 生 长 单 个 藻体 极易 断裂，而往往 藻群 体交 错聚 集 生长 在某 圃着 点上 形 成优 势的 种群结 构，再 在 此结 构 上 生长 其 他各 种 浮游 生 物，常 以 硅藻 为多 该 藻类 复 合 体形 成 之 后往 往 因 阳光和暴雨气候变化而与地泥层表面分 离，漂浮于水面 同时该藻类复合体又可髓水漂移 沉 淀另 一处 作 为颉 的繁 殖 点，从而 加速 了整个 水体 的 污染，同 时也 可进 人管道 造 成 水管 的 阻 塞 调 查数 据 显示，每 年 4月份 起 以丝 状 蓝 藻 为主 的 复合 体 在 配水 池 池 壁 内逐 渐 出现，生 长 与繁 殖 速 率极 快，经过 两个 月 已达 池 壁 面积 的 8 0 一直 可持 续 到 1 0月 底 在 配水 池 中 的丝 状 蓝 藻类 的生 长 繁殖 循 环 过程 也 就是 水 质 的 一种不 断 恶 化过 程 对 敞开 式 的 配 水池而言，用人工去除的方式是无法达到根治的 目的(实际 E曾试用该方法，但这样的环 境 只 需 1 2个 月 又恢 复 原样，丝 状颤 藻又 泛 滥成 灾)而我 们 利 用筛 选 的 麦穗 鱼，对 现场(宝钢 的 工业 配水 池)进 行 放大 初 试 的结 果却 是 令 人满 意 的 从 6月 韧投入 麦 穗 鱼 以后的 2个 月 中，我 们观 察 到麦穗 鱼群 起着 清 除 藻类 的作用，现 场 的配 水 池 的池 壁底栖 上 逐 渐发 生变化 到 了 8月底池壁除尘 泥外，蓝绿色的藻类基本已消失 在随后 9月份至 1 2月 盼，工业配水池再没有 出现往年的水藻朽染现象 随着藻类不断地披清除，带来的是麦穗鱼的 食物 缺 乏，常 可观 察到 同种鱼 类 的互 相攻 击 从 1 2月初至 第 2年 1月份，麦穗 鱼种 群 的数 量 逐 颧减 少，这 与 室内麦 穗鱼 在食 物 缺 乏时 出现 的 现象相 似 而攻 击 死亡 的尸 体成 了尚存 活麦穗鱼的食物，这种生死竞争不仅对配水池生态平衡起到 了一定作用，同时消除 了鱼类 尸 体造 成水 质再 污染 的 问题 3 结论 与讨论 在 水生 生态 系 统研 究 中，往 常顺 着 生 态金 字 塔，即按理 化 因子一 浮 游植 物一 浮游 动物 一鱼 类 的 次 序研 究其 结 构 和 功 能 然 而，近 年来 淡 水 生态 系 统 中 高营养 级 类 群 对 低营 养级 类 群的影响和控 制作用 即 t o p d o wn(下行)效应越来越受到重视 特别是鱼类所产生的 t o p d o wn效 应 所 涉及 的面 很 广，包括 水 体 的 理化 特 征 到其 他 生 物 的 组 成、分布、丰度、生 物量 的变化等，从而影响刊整个生态系统的结构和功能，最终导致整个生态环境的改变，其作用十分显著 这也为我们宝钢原水、工业水抑藻杀菌课题的研究给出了思路 本研 究 根 据 鱼 类 的 t o p d o wn效 应，结 合 宝 钢 工业 用 水 生 物 本 底 调查 工 作，在 现 场 观 察、实 验 室 比较分析等基础上，筛选到麦穗鱼来作为治理手段 而这也正符合麦穗鱼以及被治理对 象 丝状蓝藻类的生物学特性：即麦穗鱼具专一性摄食底栖水生生物的行为，而丝状颤 藻正是 通 过裂 殖构成 配水 池壁 及池 底 的 藻类复 合体 另外，麦 穗 鱼在 食物 缺乏 的 情况 下能 互相捕食直至整个种群的消亡，从而避免了水体的二次污染及其对下游水处理 的影响 而 以上 的实验结果进一步表明麦穗鱼对底栖丝状颤藻的清除率是高的，现场初试的效果也 是明显的 总之，这些工作为治理宝钢原水、工业水水体 的藻类污染和输水管道阻塞问题 提 供 了切 实可 行 的方 案，维普资讯 http:/ 第 2 期 胡建华等：麦穗鱼对宝钢 工业配 球池藻类污染物治理研究 2 1 7 参考文献 1 刘焕 章，陈 宜瑜 溃 水生态 系统 中的 T O P-D OWN 靛应与生 物多 样性保 护 生斯 多样化，1 9 9 6，()(2)1 0 9 1 1 3 2 约瑟 斯 迫恩 承污染生态系统调查手册 北京：海洋 出版社，1 9 8 6 3 章宗涉，黄样 飞 旋水 浮游生 物研究 方法 北京：科学 出版社 1 9 9 1 4 成庆泰，邦檩珊 中国鱼类 系统检索 北京：科学 出版社-1 9 8 7 5 钱 吉，胡建华 府字酉，等 宝铜原水、工业永 生物 本底 的初步调查 复旦 学报(自然井 学版)，1 9 9 7，3 6(5)：5 8 6 5 9 2 6 No r t h c o t e TGFi s hi nt h e s t r u c t u r e a n df u n c t i o n o ff r e s h wa t e r e c o s y s t e ms：A。t o p-d o wn”v i e w Ca n J Fi s h Aq u a t S c i，1 9 8 8，4 5(4)：3 6 1 3 7 9 Th e S t u d y Co nt r o l i ng Ef f e c t o f Ps e ud o r a s b o r a pa r v a o n Ba o g a ng I nd us t r i a l Po o l Al g a e Po l l u t i o n Hu J i an h u a，Qu Yu n f an g，Qi an Ji，Fu Yu l ei，Ya n g W u l i，L i Ho n gmi n (E n vi r o n me n t Sc i e n c e Ce n t e r o f Fu d a n Un i v e r s i t y)L i W an f a n g，Ch e rt Zhi z ho n g，Zh a n g Yon g h on g (E n e r g y D e p a r t m e n t o f B a o s h a n S t e e l C o )Ab s t r a c t Th e e c o l o g i c a l l a w o f TOP DOWN e f f e c t i n f r e s h wa t e r e c o l o g i c a l s y s t e m wa s h a s e d o u a n d Ps e u d o r a b o r a p a r v a，a f i s h e x c l u s i v e l y f e e d o N b o t t o m-p e r t b e d f i l a me n t o u s a l g a e，w a s s e l e c t e d b y i n v e s t i g a t i o n s ma d e o n B a o g a n g i n d u s t r i a l p o o l a n d c o mp a r i s o n i n o u r l a b Fu r t h e r i n v e s t i g a t i o n s c o nc e r n i n g i t s b i o l o g i c a l c h a r a c t e r h u n g r y r e s i s t a n c e，e f f i c i e n c y o f f i l a me n t o u s a l g a e c l e a r a n c e a n d p r e l i mi n a r y t e s t ma d e 0 i n d u s t r i a l p o o l a l s o c o n v i n c e d u s t h a t i t h a s g o o d e f f e c t o n c|e a r e n c e o f a 1 g a e c o mp l e x o n B a o g a n g i n d u s t r i a l poo l w a l l a n d i n h i b i t i o n o f a l g a e p o l l u t i o n i n wa t e r b o d y S o a n e t t e c t i v e me t h o d i n c o mp r e h e n s i v e c o n t r o l o f B a o g a n g wa t e r s p o l l u t i o n a n d p i p e l i n e b l o c k i n g wa s e s t a b l i s h e d Ke y wo r d s fil a me n t o u s a l g a e c o mp l e x；Ps e u d o r a s b o r a p a r v ap o l l u t i o n 维普资讯 http:/