麦穗鱼_Pseudorasbor_省略_宝钢工业配水池....pdf

第3 7卷第2期199 8年4月复旦学 报(自然科学版)Jo u rn alofFuda nUnive rsity(Natu r al Scie n o e)Vol.37N0.2APr.1998麦穗鱼(Ps e udorasbora夕arva)对宝钢工业配水池藻类污染物治理研究胡建华屈云芳钱吉府宇雷杨武利李宏眠(复旦大学 环境科学中心)李婉芳陈治中张永宏(宝 山钢铁集团公司能源部)提要运用 淡 水生态系统 中TOP一以)WN效应等生态 学 原 理,经 宝钢工业配水池 现 场调 查及实脸室 试验,筛选出一种专一性取 食底栖性丝状蓝藻的 鱼类麦穆鱼.对其进行生物学特性、饥饿试验,清除丝状蓝藻效率比较及配水池现 场初 试等,进一步确证其对于宝钢工 业 配水池壁集类复合体的清除及 抑制水体藻类污染是有效的,从而为宝钢 水源 污染和管 道 阻塞 问题的综合整治提供了 可行的手段和方法.关.甸丝状藻类复合体,麦穗鱼;污染中.法分类号Q14 3.1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 op-down效应)1,对该 水体进 行生态调 查和小试验川,旨在筛选一种适 宜 对藻类复 合体污染物 专一 性取食 的鱼种,以清除配水池 壁藻类复合体,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.收稿日期:1997一02一26第一作者胡建 华.男.196。年生,讲师;复旦大学高分子科学 系,上海200 433本 文 由 中科院院士、博士生 导师吴浩青教授推荐,上海宝钢 集团公司资助课题复 旦 学 报(自然科学版)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56cm,体重为1.529;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 4h后即可分 离样品,此 时纱 布上 层 聚集 颇藻,下层 则是沙土.用分离 后的颇 藻样品进行面积 测定,同时称 取湿重 量,计算出面积和重量 之比阁.(2)麦穗 鱼 的每日摄食量:以投人 量与剩余量之差 计算,用4d总 量 的平 均 值 为每日食 量,并以20尾 为一试验 组.(3)麦 穆 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:颇 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,以投人 量和剩余量之比计算,4d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 颇 藻和水蚤(枝 角类)适量.饥 饿 组:不提 供任 何 食 饵.半饥 饿组只是水 簇 盆 内投 人 配水 池 的泥沙,但也不提 供任 何食 饵.观察2个月,以7d为 周期 单位计算,观 察死 亡数.(5)麦穗 鱼清除丝状颇 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 人 到不 同面积(从 小到 大设 置8组)的水 盆 中去,并 加人水.在 自然 光下静止4 8h后,由于丝状 颇藻生长的特 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 投人麦 穗鱼5尾(体长为5cm),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:可测定它的投人与剩余量 之比,结合肉眼观 察丝状颤类 的面积消失(在 固定 试验 面积下 丝状倾 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 投人 麦穗 鱼之前,6月份初(46月份是 丝状蓝藻的生长高 峰)作 为基点(1 00%)一次性 投 人麦穗 鱼200 0尾,从7一1 2月之 间定时 用目测 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 穆鱼的生物 特性麦 穗 鱼是 一 种 小型鱼类,个体最 大 长 度 为12 0m m,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4一5月份为 繁殖季 节川.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 硬纤第2期胡建华 等:麦称鱼对宝钢工业配水池藻类污染物 治理研究维素 构成,同 时其生长 方 式 为 静止状态.相反,丝 状水 绵和颇藻具柔性的细胞壁,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 颇 藻:水 绵:刚毛藻为2.2,0.5,0.15),反映了麦 穗鱼表1每尾麦稼鱼 对4种水生 生物的摄食性比较g/d食饵第1天第2天第3天第4天丝 状 颇 藻类2.32.52丝状刚毛绿藻丝状水绵0.00.20.10.30.30.50.70.5枝 角类2.53.12.82.2清 除 丝状 颇 藻类 作 用 是显著的又丝状颤 藻 是 造 成 管 道阻塞的藻 类 复 合 体的 重要构 建 成分 s).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麦稼 鱼饥俄时的表现 及死 亡率麦稼 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,甚至摄入泥沙以及 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 00%).而 半 饥饿组 由于泥 沙中存 在着硅藻 植物和有机质顺粒,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丝状蓝旅类生物学的特征丝状蓝 藻(顺 藻o sc i“a tor 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1.29/cm,(平 均 干重为0.ng/cm,),这只是 一个 相对 性 的数值.因丝状 颇藻 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麦稼鱼对丝状颇旅的清除率麦称鱼 对丝 状倾 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 09丝状颤藻(湿 重),5尾麦穗鱼 在约gd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.2.5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mZ,蓄水容量约 1 0万m3(池壁受 藻类污染面积约60 0m,),是整个宝钢工业用水系 统的中转站.由于是敞开式的调 配池,池底边 沉淀 着来 自空中的尘复 旦 学 报(自然 科 学版)第37卷埃和上游长江水库水源带 来的泥 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O s cl l la to ri 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 某固着 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随水漂移沉淀另一 处作 为新的繁 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 月己达池 壁面积 的8 0卿,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 下断恶 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(实几、上曾试用该 方法,但这样的环境只需1一2个月又恢复 原样,丝状颤藻又泛滥成灾).而我们利川筛选 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月初 投人麦穗鱼以后的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 份,工 业 配水 池再没有 出现往 年 的水藻污染皿象.随着 藻类不 断地 被清除,带 来的是 麦穗鱼 的食物 缺乏,常可观 察到同种鱼 类的互相I攻击.从 1 2月初至第2年1月份,麦穗 鱼种 群的数量逐 渐减 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,以往常顺着生态 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 op一down(下行)效应 越来 越 受 到重 视.特 别是 鱼类所产生的t op一down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 响到整个生态系统的结 构和功 能,最终导致整个生态 环境的改 变,其作用 十分显著 6 j.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 op一down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.第2期胡建华等:麦称鱼“对宝钢工业配水池燕类污染物治理研究2 17参考文献123456刘焕章,陈宜琦.淡水生态 系统 中的TOP工幻WN效应与生物多样性保护.生 物多样化,199 6,(4)(2):109113约瑟斯迪思.水污染生态 系统调查手册.北 京:海 洋 出版社,198 6章宗涉,黄祥飞.淡水浮游生物研究方法.北京:科学出版社,19 91成庆泰,郑葆二中国 鱼类系统检索.北京:科学 出版社,1987钱吉,胡建华,府宇雷,等.宝钢 原水、工 业水生物 本底的初步调查.复旦 学报(自然科学版),1 9 9 7,肠(5):58659 2Nor theoteTG.Fishinthestru etureand funetionoffr e shwatere e o systems:A“top一down”vl e w.C a月JFish Aqu atSci,198 8,45(4):36 137 9T heStudyContro lingEffe ctofPse udor asboraPa即aonBa oga nglndustrial PoolAlgaePollutionHuJianhua,QuYunfa ng,Qia nJi,FuYulei,Ya ngWuli,LiHo ngmin(En vir onme ntScien ceC entero fFudanUniver sit y)LiWa nfang,ChenZhiZ hong,Z ha ngYo ng ho ng(En erg)肠户a材me nto fBao sha nSte elC o.)A加扮奴tT heeeologie al lawofTOP-以)WNeffeetinfr e sh一watereeologie 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