氨氮的水环境生态学基准值验证

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年来,氨氮对水体的污染及其对水生生物的影响受到广泛关注。水生态系统的环境因子,如pH、光照、温度、盐度、浊度、营养物质等多种因素都会影响氨氮在水环境中的物理、化学和生物过程,从而导致不同的生态效应。其中,温度是非常重要的影响氨氮毒性的因素之一。为了研究水体中氨氮的生态基准,探讨不同季节浮游藻类快速生长的机制,研究不同温度下氨氮对纯种藻混合培养及淡水浮游藻生长及群落变化的影响,对斜生栅藻、四尾栅藻和铜绿微囊藻混合培养时作了室内试验研究,以及对南开大学新开湖水体藻类自然群落进行了室内生态模拟试验研究。在10℃和25℃、4000lux光强条件下,培养液中氨氮最终浓度设置为1.0、1.5、2.0、2.5和3.0mg/L和对照组(不添加氨氮),每隔1~2天加入氨氮至初始设定值。本研究主要结论如下:   ⑴在斜生栅藻、四尾栅藻和铜绿微囊藻的混合培养试验中,温度的变化影响了藻类的生长特性。在同一温度下,氨氮浓度的变化对三种藻生物量有着明显的影响,但是优势种却保持不变。氨氮在浓度较低时对三种藻的生长产生了刺激效应,当浓度升高时对藻类生长产生了抑制作用。由于三种藻之间的竞争作用,当试验温度分别为10℃和25℃时,对应的生长特性最优分别为斜生栅藻和铜绿微囊藻。培养温度的变化影响着氨氮在水体中的组成结构,从而对氨氮的毒性产生了影响;10℃培养时,斜生栅藻和铜绿微囊藻在氨氮浓度为1.5mg/L时生物量达到最大,当浓度高于2.0mg/L时,藻类生长受到抑制;25℃培养时,斜生栅藻、四尾栅藻和铜绿微囊藻在氨氮浓度为1.0mg/L时生物量达到最大,当浓度高于1.5mg/L时,藻类生长受到抑制。因此,温度为10℃时,对三种藻生长产生抑制作用的临界氨氮浓度值为2.0mg/L;温度为25℃时,对斜生栅藻和四尾栅藻产生抑制作用的氨氮临界浓度为1.5mg/L,对铜绿微囊藻生长开始产生抑制的氨氮浓度为2.5mg/L。   ⑵在室内生态模拟试验中,氨氮的加入使得浮游藻发生了群落的演替,在不同氨氮浓度处理组中优势种的变化也有着显著差异。在10℃培养条件下,粗刺四刺藻在所有处理组中由优势种而逐渐消失,近缘针杆藻和新月藻在培养后期逐渐成为优势种,但在不同氨氮浓度下表现出不同生长密度;在25℃培养条件下,近缘针杆藻为后期优势种,钝脆杆藻只在低浓度处理组中为后期优势种,四点颤藻为培养前期的优势种,后逐渐消失。在10℃培养条件下,当氨氮浓度为1.0 mg/L时浮游藻类生物量达到最大,当氨氮浓度高于2.0 mg/L时浮游藻类的生长受到抑制;在25℃培养条件下,当氨氮浓度为1.5mg·L-1时浮游藻类生物量达到最大,当氨氮浓度高于2.0 mg·L-1时浮游藻类的生长受到明显的抑制;这一研究结果与纯种藻混合培养下的结果有些差异,原因可能是由于水体环境的不同,或者是藻类生长特性的差异等。因此,从浮游藻类受到抑制作用的角度得出,10℃条件下的氨氮基准推荐值为1.5~2.0mg/L;25℃条件下的氨氮基准推荐值为2.0~2.5mg/L。   ⑶为氨氮水生态基准的制定提供了不同环境条件下的基础数据,找出了氨氮对浮游植物生长特性及群落结构变化的影响趋势,并给出10℃时的氨氮基准值范围1.5~2.0mg/L,25℃时氨氮基准值范围为1.5~2.5mg/L。因此,在制订氨氮的水生态基准时,应该考虑环境因子的影响,并考虑不同生态水平上污染物生物效应的变化,本研究为水生态基准研究的方法学提供了依据。
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