中国东部平原主要浅水湖泊浮游植物群落结构、微囊藻毒素污染与蓝藻产毒能力的研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zjlong8888
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本文通过对中国东部平原上105个主要浅水湖泊浮游植物群落组成以及微囊藻毒素污染现状的调查,探讨了在这一类湖泊中影响蓝藻产毒能力的重要因素。这一研究主要包括两个部分,即对所有湖泊进行的普查,以及在蓝藻水华以及微囊藻毒素污染重灾区的太湖进行的重点周年监测。   东部平原地区105个主要浅水湖泊中,春秋季节浮游植物生物量占优势的主要是硅藻和隐藻;夏季蓝藻生物量明显增大,并在许多湖泊中占据优势地位。我们用典范对应分析(CanonicalCorrespondenceAnalysis,CCA)分析浮游植物生物量与环境因子间、蓝藻各主要种属生物量与环境因子间的关系。结果显示:蓝藻最适的水温、pH以及磷酸盐(PO4-P)浓度是所有藻类中最高的;尽管与每种蓝藻关系密切的环境因子各不相同,且很多因子如经纬度、水温、pH等不易甚至无法通过人工手段进行调节,但是对于产MCs的5种蓝藻(微囊藻、鱼腥藻、拟鱼腥藻、隐球藻和颤藻),氮磷比(TN/TP)、氨氮(NH4-N)、总磷(TP)浓度与它们的关系都比较密切。随着NH4-N和TP的降低,TN/TP的升高,微囊藻的优势在逐渐减弱,其余4种产毒蓝藻的优势则在逐渐提高。但是当这些环境因子的变化超过了这4种产毒蓝藻的最适范围时,其他的不产生MCs的蓝藻则开始取代这些产毒藻成为优势种类。因此,控制湖泊中的NH4-N,同时降低PO4-P与TP水平使TN/TP提高,可能是东部平原湖泊中减少蓝藻污染,特别是减少产MCs的蓝藻污染的可行办法。   MCs在东部平原湖泊中广泛存在,MC-LR和MC-RR是该地区MCs的主要种类。溶解于湖水中的胞外毒素浓度不高,均低于1μg/L,但胞内毒素浓度水平较高,有37个湖泊中胞内毒素的含量高于1μg/L。由于MCs能在水生动物可食部分富集,而大部分研究湖泊作为水产养殖场,出产的丰富水产品最终将成为人类的食物,使得MCs进入人体。尽管并非所有湖泊毒素含量都很高,但是MCs对水体生态系统和人类健康的长期影响绝对不可忽视。环境因子,包括生物与非生物因子,主要通过影响产毒蓝藻的数量与产毒能力而对MCs浓度间接起作用,水温、透明度(SecchiDepth,SD)、硝态氮(NO3-N)等非生物因子对MCs浓度有直接或间接的影响。水产品的养殖密度与种类对东部平原湖泊中产毒蓝藻的产毒能力有显著影响:水产品年产量大的湖泊蓝藻产毒能力也较高,而以养殖鲢鳙鱼为主的湖泊蓝藻的产毒能力明显低于其他湖泊。这些结果对养殖业的规划和管理有一定的指导意义,有针对性地减少湖泊营养负荷,合理安排养殖品种并将养殖密度控制在适当的水平,是有可能将东部平原湖泊中MCs的危害减小的。   太湖是中国第三大淡水湖泊,长期遭受着严重蓝藻水华的烦扰,周边百万居民的饮用水也受到随蓝藻水华而来的微囊藻毒素(Microcystins,MCs)污染。迄今为止,在太湖进行的关于MCs的调查大多数局限在两个湖湾中,在全湖水平进行的系统研究极其匮乏。以解释水华期MCs的变化为目的,我们于2008年在太湖全湖设定30个采样点,每月采集样品,进行了为期一周年的全湖调查。结果显示,采样期间太湖中MCs暴露的风险很高,特别是在北部湖区。微囊藻密度以及影响微囊藻产毒能力的因子在预测毒素风险中同样重要。广义可加模型(GeneralizedAdditiveModel,GAM)作为有力而科学的预测工具,能有效发掘预测因子的隐藏作用模式并提高预测性能,我们利用它对从微囊藻复苏到水华期的非生物环境因子与单位细胞微囊藻毒素含量间的关系进行了定量探讨。模型的结果以及利用文献数据所做的验证表明,与碳固定及微囊藻增殖相关的4个因子-电导率(Conductivity)、溶解性无机碳浓度(DissolvedInorganicCarbon,DIC)、水温(Temperature)和pH,对单位细胞微囊藻毒素含量有显著影响。我们认为这些非生物因子可以与微囊藻丰度一起作为预测太湖中微囊藻毒素污染的预警因子,对太湖的微囊藻毒素风险评估可能有深远意义。另外在研究过程中发现的大型水生植物与微囊藻产毒能力间的有趣关系值得深入探讨。
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