龍勝興,何天容,陳 椽,夏品華,曾玲霞,董 嫻,劉之威(.貴州大學(xué),喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴州 貴陽(yáng) 55000；.暨南大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院,廣東 廣州 50000；.貴州師范大學(xué),貴州 貴陽(yáng) 55000)

高原水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)水體浮游動(dòng)物對(duì)汞的富集特征

龍勝興1,2,何天容1*,陳 椽3,夏品華3,曾玲霞1,董 嫻3,劉之威2(1.貴州大學(xué),喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,貴州 貴陽(yáng) 550003；2.暨南大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院,廣東 廣州 510000；3.貴州師范大學(xué),貴州 貴陽(yáng) 550001)

以貴州省百花湖水庫(kù),紅楓水庫(kù),阿哈水庫(kù)、以及威寧典型濕地草海為研究對(duì)象,收集水庫(kù)、濕地中大型的浮游動(dòng)物,通過(guò)測(cè)定其總汞(THg)和甲基汞(MeHg)含量,并結(jié)合水體中相關(guān)水質(zhì)參數(shù),探討高原喀斯特富營(yíng)養(yǎng)化水庫(kù)中浮游動(dòng)物對(duì)汞及甲基汞的富集特征.結(jié)果表明:浮游動(dòng)物體的THg和MeHg濃度變化范圍分別為58.91～345.85ng/g及7.18～112.20ng/g,富營(yíng)養(yǎng)化水平與浮游動(dòng)物體THg含量存在明顯的正相關(guān)性(P＜0.05),主要原因由于高喀斯特深水庫(kù),TP是限制水體富營(yíng)化程度的關(guān)鍵因子,其間接影響浮游動(dòng)物體對(duì)總汞的富集.在濕地環(huán)境,植被結(jié)構(gòu)是影響浮游動(dòng)物對(duì)汞污染物富集及分布差異明顯的主要因子,其因是濕地水體植被結(jié)構(gòu)對(duì)汞污染物遷移影響有明顯差異.浮游動(dòng)物對(duì)汞污染物富集有明顯的季節(jié)差異,浮游動(dòng)物對(duì)甲基汞富集特征是隨著生物個(gè)體的體長(zhǎng),生物量的增加而增加.

浮游動(dòng)物；汞；甲基汞

自然界中汞以單質(zhì)汞、無(wú)機(jī)汞和有機(jī)汞存在

[1].汞的化合物也是危險(xiǎn)有毒物質(zhì), 特別是有

機(jī)形態(tài)的甲基汞(MeHg),它易在生物體內(nèi)積累,可嚴(yán)重?fù)p傷人體神經(jīng)系統(tǒng)、造成幼兒自閉癥、引起成年人心血管疾病[1-2].1953年,日本九州水俁灣汞污染引起的水俁病以來(lái),水生生態(tài)系統(tǒng)中的汞污染問(wèn)題受到了各國(guó)的極大關(guān)注和重視[3-7].

我國(guó)西南的貴州位于世界三大汞礦化帶之一的環(huán)太平洋汞礦化帶上,區(qū)域內(nèi)汞礦資源豐富,汞礦的開(kāi)采和天然的高汞地質(zhì)背景,使得貴州成為我國(guó)目前汞污染量嚴(yán)重的地區(qū)之一[8-9].研究表明,一些水體中汞含量與生物體中汞及甲基汞的富集含量呈正相關(guān)性,但在一些低含量水體中,也發(fā)現(xiàn)魚(yú)體中異常富集的汞和甲基汞.有研究報(bào)道發(fā)現(xiàn)加拿大魁北克北部水體總汞(THg: 特定環(huán)境中各種汞形態(tài)的總含量)含量為1.51ng/L,魚(yú)體含量卻高達(dá) 0.30～1.00mg/kg[10-11],同時(shí),還有研究報(bào)道了芬蘭北部水庫(kù)魚(yú)體內(nèi)汞含量為 0.03～2.00mg/kg[10].在美國(guó),一些遠(yuǎn)離汞污染的偏遠(yuǎn)湖泊魚(yú)體內(nèi)汞的含量嚴(yán)重超過(guò)世界衛(wèi)生組織建議食用水產(chǎn)品汞含量標(biāo)準(zhǔn) 0.50mg/kg[12].然而,有研究受汞污染的百花湖水庫(kù)發(fā)現(xiàn),水中總汞含量最高約為 100ng/L,沉積物中總汞最高約 38.00mg/ kg,但魚(yú)體總汞變化范圍為4.40～143.00ng/g,平均含量為 28.00ng/g,甲基汞的變化范圍為 3.00～39.30ng/g,平均含量為 10.90ng/g[13].可見(jiàn),百花水庫(kù)魚(yú)體中總汞及甲基汞的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)外的報(bào)道.目前一般認(rèn)為我國(guó)魚(yú)體中汞含量偏低的原因可能是過(guò)渡捕撈或養(yǎng)殖導(dǎo)致食物鏈累積作用減弱,并且魚(yú)體壽命較短導(dǎo)致. 然而,紅楓湖、百花湖和阿哈水庫(kù)已多年未進(jìn)行魚(yú)類養(yǎng)殖,水體中的魚(yú)類已完全屬于野生型,它們是否依然含有較低的汞污染物嗎？浮游動(dòng)物是魚(yú)類的天然食源.因此,要弄清這些魚(yú)體汞富集偏低的原因,需要從食物鏈低端浮游動(dòng)物對(duì)汞富集情況進(jìn)行研究.查明浮游動(dòng)物體中汞的含量是否與魚(yú)體對(duì)汞的富集有相同的富集特性.有研究表明,浮游動(dòng)物對(duì)汞的富集與水體富營(yíng)養(yǎng)有明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系[14].紅楓湖、百花湖、阿哈水庫(kù)、草海屬于不同營(yíng)養(yǎng),不同類別的水體,研究其中的浮游動(dòng)物對(duì)汞的富集特征,有了解汞在貴州高原喀斯特地區(qū)水體食物鏈中的傳遞規(guī)律,汞污染水體的治理和合理開(kāi)發(fā)利用提拱科學(xué)數(shù)據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究地紅楓水庫(kù)(簡(jiǎn)稱紅楓湖),百花水庫(kù)(簡(jiǎn)稱百花湖)位于貴州中部、烏江支流貓?zhí)由系膬勺菁?jí)水庫(kù),是貴陽(yáng)市的生活和生產(chǎn)用水源.紅楓湖流域面積1596.0km2,水面面積57.2km2,最大水深 45m,平均水深 10.51m,百花湖水域面積14.5km2,紅楓湖與百花湖簡(jiǎn)稱兩湖,其功能主要是發(fā)電,調(diào)洪,供水,農(nóng)灌,1994年未發(fā)生死魚(yú)事件前,還有養(yǎng)殖功能,現(xiàn)僅為供人居飲用作用. 1960年以來(lái),其所在的流域內(nèi)有電力,化工,化肥,機(jī)械,建材,煤炭等大中小型及骨干企業(yè)約 27家.建庫(kù)40多年來(lái),其周邊的工業(yè),農(nóng)業(yè),生活污水通過(guò)各種渠道排入兩湖,其1997～1998年間,發(fā)現(xiàn)紅楓湖總氮最高值可達(dá) 4.06mg/L,總磷為 1.68mg/L,百花湖總氮最高為 5.34mg/L,總磷為 1.16mg/L, 1999～2002年,紅楓湖和百花湖的總氮變化不明顯,最高值仍然在 4.00mg/L以上,而總磷明顯下降,最高值為0.40mg/L[15].2012年以后,紅楓湖,百花湖總氮,平均值分別為 1.50mg/L,1.70mg/L;總磷平均值為 0.07mg/L和 0.03mg/L[16].阿哈水庫(kù)(26o30'～26o33'N, 106o03'～106o39'E)簡(jiǎn)稱阿哈,位于貴陽(yáng)市南明河支流小車河上,于 1960年建成,有效庫(kù)容 275m3,是以城市供水和防洪為主要功能的中型水庫(kù).阿哈上游主要補(bǔ)給水游魚(yú)河久安鄉(xiāng),麥坪鄉(xiāng)以及林東礦務(wù)局在內(nèi),共計(jì)有300個(gè)在煤礦,其開(kāi)采過(guò)程中的礦坑廢水經(jīng)雨水沖刷進(jìn)入水庫(kù)中,使其水中的硫酸根濃度高達(dá)303.08mg/L[17].草海位于貴州西部威寧縣境內(nèi),是貴州最大的天然淡水湖,海拔 2171.7m,覆蓋面積保持在 30km2以上,是一個(gè)典型的高原濕地生態(tài)系統(tǒng),草海湖盆面積45km2,湖底海拔2170m,平均水深 2m,正 常水位高程為 2171m,相應(yīng)水面積20km2.有研究表明草海曾遭受到周圍鉛鋅冶煉及大量生活生產(chǎn)廢水的污染[18-19].草海水域部分汞分布規(guī)律有研究,結(jié)果表明水體汞含量雖然不高,但沉積物汞濃度達(dá)到 762.70～1014.70ng/g,顯著高于同一流域背景區(qū)的東風(fēng)水庫(kù)(172.00ng/ g)、紅楓湖水庫(kù)(424.00ng/g)[20-22],超過(guò)沉積物 I類標(biāo)準(zhǔn)5倍(0.20ng/g,參考海洋沉積物I類標(biāo)準(zhǔn),適合海洋自然保護(hù)區(qū)). 顯然,草海濕地沉積物曾遭受到明顯的汞污染,對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)安全造成潛在的威脅.但這些僅對(duì)草海水域區(qū)水和沉積物汞做了初步研究,草海沼澤區(qū)域汞分布規(guī)律以及草海生物鏈汞富集情況還不清楚,特別微型生物浮游動(dòng)物汞的分布特征.根據(jù)研究區(qū)域的地理環(huán)境特征,分別在紅楓湖水庫(kù)、百花湖水庫(kù)、阿哈水庫(kù)和草海濕地共設(shè)置15個(gè)采樣斷面.分別在紅楓湖設(shè)置 6個(gè)采樣點(diǎn),分別為:偏山寨要 S1 (26°33′14″N, 106°21′45″E);腰洞 S2(26°32′49″N,106°2′51″E);紅 楓 大 壩 S3(26°32′43″N, 106°25′28″E);花 魚(yú) 洞 大 橋 S4(26°31′39″N, 106°26′03″E);后午S5 (26°29′32″N, 106°24′45″E),西郊水廠 S6 (26°30′55″N, 106°26′23″E);百花湖設(shè)在巖腳寨S7 (26°37′55”N, 106°29′57″E); 取水口 S8 (26°39′08″N, 106°32′02″E);泵房 S9 (26°40′12″N, 106°33′04″E);百 花 大 壩 S10 (26°40′59″N, 106°32′40″E),阿哈設(shè)在阿哈庫(kù)心S11 (26o30'～26o33'N, 106o03'～106o39'E),阿哈取水口 S12(26o30'～26o33'N,106o03'～106o39'E).草海采樣設(shè)在上游 SC1(26°51′59″N,104°15′27″E),中游 SC2(26°50′50″N, 104°14′59″E),下游 SC3 (26°51′25″N, 104°13′19″E).

1.2 樣品采集

于2014年7月、11月分別在紅楓湖,百花湖,阿哈水庫(kù)使用 116μm的浮游生物網(wǎng)收集 3個(gè)水庫(kù)中的大型浮游動(dòng)物,使鮮重大于 80mg,收集方法為浮游動(dòng)物網(wǎng)垂直放入湖底,緩慢拖網(wǎng)至湖表層,然后將含有水的活體浮游動(dòng)物放在1L的棕色玻璃瓶,反復(fù)操作,直到浮游動(dòng)物鮮重大于80mg,干重在0.50g以上.浮游動(dòng)物樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后,將浮游動(dòng)物放入 116μm的生物網(wǎng)內(nèi),用蒸餾水沖洗浮游動(dòng)物,再用隔膜真空泵抽濾裝置將水份過(guò)濾除去.浮游動(dòng)物樣品被放冷凍干燥機(jī)中凍干,然后保存在綜色瓶干燥器內(nèi),進(jìn)行前處理、檢測(cè). 2015年7月在草海進(jìn)行浮游動(dòng)物樣品采樣,采樣方法為使用 116μm浮游生物網(wǎng)放入濕地水面50cm以下,在每個(gè)采樣斷面水平面上200m范圍內(nèi)水平拖網(wǎng),以保證得到足夠多的浮游動(dòng)物樣品,浮游動(dòng)物被使用網(wǎng)孔徑為1000μm的尼龍網(wǎng)過(guò)濾除去顆粒物,在船上將有水的浮游動(dòng)物樣品裝入 1L的棕色玻璃瓶,其它的操作同上.

浮游植物定量的樣品在采樣點(diǎn)分別在水層的表層0.5m處、6m處、距庫(kù)底2m處,各采集5L水樣,立即裝入2L的玻璃瓶中混合.然后采集水樣1L,轉(zhuǎn)入采樣瓶,并加入1.5%Lugol試液,帶回實(shí)驗(yàn)室,搖均并轉(zhuǎn)移到1Ll的分液漏斗,在室內(nèi)靜置 24～48h,用虹吸法吸去上清液,僅收集沉淀下來(lái)的濃縮藻液,將濃縮液倒入30或50mL的標(biāo)本瓶中,通常定容為 30mL,鏡檢,鏡檢次數(shù)至少 2次,2次結(jié)果與平均數(shù)之差應(yīng)不大于15%.水質(zhì)化學(xué)樣品,采集混合水樣裝入500mL棕色廣口瓶中,并加入幾滴濃硫酸,使pH＜2用于測(cè)定總氮,總磷;采集混合水樣1mL裝入小口棕色玻璃瓶中,并加入1%的碳酸鎂懸濁液1mL,立即置于4的冰盒中運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室用于測(cè)定葉綠素 a.用于水質(zhì)化學(xué)測(cè)定的樣品按總數(shù)的 20%進(jìn)行采集平行樣,用于質(zhì)理控制.

水質(zhì)化學(xué)樣品,總氮,總磷,葉綠素 a以及生物因子浮游植物的采集按照[30]規(guī)定與浮游動(dòng)物同步采集.水體中汞的采集[32],將 100ml硼硅玻璃瓶被放入濃硝酸(～75度)中浸泡 48h,冷卻后,用超純水清洗3次,然后裝滿1%的鹽酸,再用超純水清洗3次,然后裝滿0.4%的鹽酸,置于超凈工作臺(tái)中使其壁干燥,在馬弗爐中燒 6h,冷卻備用,用 5L 有機(jī)玻璃定深采水器(Nisikin,型號(hào): WB-PM,北京普力特儀器有限公司),分別在水層的表層0.5m處,6m處,距庫(kù)底2m處5L水樣,分別裝入1L及100mL的硼硅玻瓶中,加入0.5%的鹽酸酸化保存,所有操作過(guò)程均使用一次性聚乙烯手套,置于 4的冰盒中避光保存,在整個(gè)樣品及分析過(guò)程中,用方法空白、實(shí)驗(yàn)器皿空白、野外空白(不大于樣品最小值的 20%),并在所有樣品中按 20%的比例采平行樣,回實(shí)驗(yàn)進(jìn)行前處理.

1.3 樣品分析

測(cè)定時(shí)取樣品 0.10～0.20g干質(zhì)量(精確到0.0001g )置于 25mL硼硅玻璃比色管中,同時(shí)帶5%的空白樣品,加入優(yōu)級(jí)純濃硫酸和濃硝酸混合酸 10mL(V:V＝3:7),比色管口放上經(jīng)酸浸泡并用純水處理過(guò)的玻璃球,在～95水浴鍋中加熱2～3h,冷卻后加入 0.5mLBrCl約 24h后加 200～400μL 25%鹽酸羥胺(NH2OH?HCl)溶液,約10h后加超純水定容[23-24].樣品的預(yù)富集和測(cè)定方法同天然水體中汞的測(cè)定[25],用 SnCl2(10/ 100mL的3.7%HCl溶液和浮游動(dòng)樣消化液1.0mL加入到預(yù)富集系統(tǒng),通30min高純氮?dú)?將富集了汞的金管在分析系統(tǒng)熱解測(cè)定,即可得到浮游動(dòng)物樣的總汞含量.浮游動(dòng)物體甲基汞的測(cè)定采用堿消解水相乙基化結(jié)合氣相色譜(GC)冷原子熒光(CVAFS)測(cè)定[24].儀器型號(hào)為:Model Ⅲ,Brooks Rand,USA,水體中總汞,甲基汞的測(cè)定參考[14].水體中的甲基汞采用蒸餾乙基化結(jié)合 GC-CVAFS法測(cè)定[26].

水質(zhì)參數(shù)測(cè)定:總磷、總氮、葉綠素 a按照文獻(xiàn)[31]進(jìn)行前處理,總磷用鉬酸銨分光光度法測(cè)定,總氮用堿性過(guò)硫酸鉀消解－紫外分光光度法測(cè)定,葉綠素a應(yīng)用反復(fù)凍融,丙酮浸提測(cè)定.

1.3 質(zhì)量控制與數(shù)據(jù)分析

樣品測(cè)定分別 5%左右的空白樣品和標(biāo)樣.總汞測(cè)定方法最低檢出限為 0.06pg,質(zhì)量控制參考干魚(yú)樣品 NRCC-TORT-2,標(biāo)準(zhǔn)樣品總汞濃度為 0.27ng/g,測(cè)量值為 0.24ng/g:標(biāo)樣測(cè)定結(jié)果的回收率為90%.標(biāo)準(zhǔn)樣品甲基汞濃度為0.15ng/g,測(cè)量值為 0.16ng/g:甲基汞的測(cè)定結(jié)果的回收率為 105%,方法可靠.數(shù)據(jù)分析使用 SPSS18.0、Origin 7.5軟件.

2 結(jié)果

2.1 浮游動(dòng)物群落分布特征

根據(jù)2014年7月及11月對(duì)紅楓水庫(kù)、百花水庫(kù)、阿哈水庫(kù)采集的樣品分析,3個(gè)水庫(kù)的大型浮游動(dòng)物主要類群為枝角類及橈足類兩大類,一小部是輪蟲(chóng)類.其中枝角類為長(zhǎng)額象鼻溞,短尾秀體溞,角突網(wǎng)紋溞,透明溞;橈足類主要有舌狀葉鏢水蚤,近鄰劍水蚤,廣布中劍水蚤,蒙古溫劍水蚤,短尾溫劍水蚤,綠色近劍水蚤;輪蟲(chóng)類為前節(jié)晶囊輪蟲(chóng). 3個(gè)水庫(kù)7月主要優(yōu)勢(shì)物種為舌狀葉鏢水蚤,廣布中劍水蚤,蒙古溫劍水蚤,透明溞,角突網(wǎng)紋溞,其中百花水庫(kù)巖腳寨長(zhǎng)額象鼻溞及短尾溫劍水蚤為主要優(yōu)勢(shì)種;3個(gè)水庫(kù)11月主要優(yōu)勢(shì)物種為舌狀葉鏢水蚤,蒙古溫劍水蚤,短尾溫劍水蚤,角突網(wǎng)紋溞,長(zhǎng)額象鼻溞.其中百花水庫(kù)巖腳寨角突網(wǎng)紋溞及蒙古溫劍水蚤為主要優(yōu)勢(shì)種;2015年7月草海濕地主要優(yōu)勢(shì)種浮游動(dòng)物為透明溞.

2.2 環(huán)境理化生態(tài)因子

阿哈水庫(kù)、紅楓水庫(kù)、百花水庫(kù)總磷(TP)平均值為 0.027mg/L,變化范圍為 0.015～0.051mg/L,其中阿哈水庫(kù) TP濃度最高;阿哈水庫(kù)、紅楓水庫(kù)、百花水庫(kù)總氮(TN)平均值分別為:2.41mg/L、1.47mg/L、1.89mg/L,葉綠素平均值分別為:7.1mg/m3、8.6mg/m3、27.67mg/m3,浮游植物細(xì)胞密度平均值為 12.3×107cells/L, 8.1×107cells/L,9.1×107cells/L.浮游植物優(yōu)勢(shì)種主要以假魚(yú)腥藻為主,細(xì)小的絲狀藻類,肉眼很難觀察,無(wú)聚集能力,勻均懸浮在各水柱層中.

圖1 紅楓湖、百花湖、阿哈水庫(kù)水質(zhì)參數(shù)Fig.1 water quality parameters from Jul. to Nov. 2015 Hongfeng, Baihua and Aha reservoir

阿哈水庫(kù)有較大的波動(dòng),浮游植物群落演替明顯,監(jiān)測(cè)期間,11月為小環(huán)藻屬,顆粒直鏈藻屬,7月為絲狀顫藻屬,細(xì)胞個(gè)體遠(yuǎn)大于假魚(yú)腥藻.從以上數(shù)據(jù)可看出,富營(yíng)養(yǎng)順序?yàn)榘⒐畮?kù)＞百花水庫(kù)＞紅楓水庫(kù)(圖1).阿哈水庫(kù)、百花湖水庫(kù)、紅楓湖水庫(kù)及草海濕地水體中的總汞含量平均值分別為 7.69,7.71,6.73,3.85ng/L,水體中的甲基汞含量草海濕地最低0.05ng/L(表1).

表1 阿哈水庫(kù)、紅楓湖、百花湖和草海水體中不同形態(tài)平均汞含量單位:ng/LTable 1 Different forms mean mercury concentration from Hongfeng, Baihua, Aha reservoir and Caohai wetland

2.3 浮游動(dòng)物體中的總汞及甲基汞

紅楓湖、百花湖、阿哈、草海浮游動(dòng)物體內(nèi)總汞、甲基汞分布情況見(jiàn)圖2和圖3.各水體浮游動(dòng)物THg含量范圍為58.91～345.85ng/g,平均值152.59ng/g,紅楓湖、百花湖、阿哈的浮游動(dòng)物MeHg含量范圍為 7.18～112.20ng/g,平均值為39.58ng/g.

圖2 浮游動(dòng)物體中THg含量Fig.2 THg concentration in zooplankton

圖3 浮游動(dòng)物體中MeHg含量Fig.3 MTHg concentration in zooplankton

圖4 水體中環(huán)境因子與浮游動(dòng)物THg(a)和甲基汞(b)含量相關(guān)性Fig.4 . Correlation the physical and chemical environment factors with THg concentration(a) and MeHG (b) in zooplankton

通過(guò)對(duì)紅楓湖、百花湖、阿哈理化因子TN、TP與THg 和MeHg的相關(guān)系分析表明,浮游動(dòng)物體 THg與 TN(r=0.44,P＜0.01)、THg與TP(r=0.66,P＜0.001)均呈顯著正相關(guān).然而浮游動(dòng)物體 MeHg與 TN(r=0.28,P＞0.05)、MeHg與TP(r=0.22,P＞0.05),均無(wú)明顯的相關(guān)性.幾個(gè)水體中浮游動(dòng)物體內(nèi)MeHg與THg的相關(guān)系(圖4).研究發(fā)現(xiàn)各采樣水體中的浮游動(dòng)物體含 MeHg濃度隨 THg的增加而顯著提高(r=0.37,P＜0.05, n=26)(圖 5),在不同的調(diào)查時(shí)期,發(fā)現(xiàn)浮游動(dòng)物體中的 THg及 MeHg的含量有明顯的差異(P＜0.05).

圖5 浮游動(dòng)物體內(nèi)MeHg與THg含量相關(guān)性Fig.5 Correlation MeHg concentration with THg in zooplankton

3 討論

3.1 浮游動(dòng)物與總汞的關(guān)系

浮游動(dòng)物是湖泊、水庫(kù)數(shù)量最為龐大的水生生物群落之一,它是研究生物地球化學(xué)物質(zhì)循環(huán)的重要載體,研究浮游動(dòng)物體對(duì)汞的富集,可以了解水體中汞污染物在食物鏈傳遞過(guò)程及汞在水生環(huán)境中風(fēng)險(xiǎn)健康.有研究發(fā)現(xiàn)浮游動(dòng)物總汞含量隨水體富營(yíng)養(yǎng)化程度增加而降低[14].本研究發(fā)現(xiàn),紅楓湖、百花湖及阿哈水體處于不同程度富營(yíng)養(yǎng)化水平,阿哈最為嚴(yán)重(圖 1),阿哈浮游動(dòng)物體THg含量平均值與其富營(yíng)養(yǎng)化成正比.接近[14]曾報(bào)道的貧營(yíng)養(yǎng)湖浮游物動(dòng)物汞含量較高的理論,即浮游動(dòng)物富集THg含量隨富營(yíng)養(yǎng)化程度增大而降低的規(guī)律相背.通過(guò)相關(guān)性分析表明,本研究水體的浮游動(dòng)物體THg含量與TN(最高值為2.41mg/L)、TP(平均值為0.027mg/L)明顯正相關(guān)關(guān)系(p＜0.05)(圖 4a),與報(bào)道[14]研究水庫(kù)水體,總磷變化范圍為 7.00～74.70mg/L,總氮最高值為1.00mg/L,營(yíng)養(yǎng)鹽對(duì)比表明,本研究水體總磷遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于報(bào)道的水平數(shù)十倍,總氮高于報(bào)道的水體 2倍左右.顯然,用報(bào)道的富營(yíng)養(yǎng)為參考體系,本研究的水體為貧營(yíng)養(yǎng)水體,然依據(jù)我國(guó)水體富營(yíng)化評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),本研究為富營(yíng)化水平[30],因此,浮游動(dòng)物富集THg含量隨富營(yíng)養(yǎng)化程度(以TP為基準(zhǔn))增大而提高較合理.表明不同區(qū)域內(nèi)湖泊、水庫(kù)中浮游動(dòng)物汞富集和富營(yíng)養(yǎng)的關(guān)系因其評(píng)價(jià)體系有關(guān).本研究發(fā)現(xiàn),在高喀斯特深水庫(kù)環(huán)境中,TP是影響浮游動(dòng)物體中 THg含量的重要因子,主要是由于總磷限制著湖泊水庫(kù)富營(yíng)養(yǎng)化程度;相反,在水體總磷濃度高的區(qū)域內(nèi),總氮是限制水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素,是影響浮游動(dòng)物富集 THg的主要因子.因此,本研究認(rèn)為在高原喀斯特深水庫(kù),浮游動(dòng)物體對(duì)汞的富體與富營(yíng)化程度呈正相關(guān)關(guān)系,是由于低磷高氮原因引起.有文獻(xiàn)報(bào)道,浮游動(dòng)物富集THg與葉綠素a呈負(fù)相關(guān)性[14],而本研究依然得相反的結(jié)果.在報(bào)道文獻(xiàn)葉綠素 a(2.35～4.51mg/L)低的水體,浮游動(dòng)物THg的含量越高,變化范圍70～330ng/g DW;相反,葉綠素a(4.84～29.00mg/L,葉綠素a＞10.0mg/L屬于藍(lán)藻水華)較高的水體,其浮游動(dòng)物體中的THg越低,變化范圍為24.00～65.00ng/g DW[14],其所得理論浮游動(dòng)物富集THg與葉綠素a呈負(fù)相關(guān)性的主要是由于藍(lán)藻在水層聚集形成水華期間,藍(lán)藻水華可稀釋浮游動(dòng)物對(duì)汞污染物的富集.本研究發(fā)現(xiàn),紅楓湖、百花湖、阿哈中主要浮游植物種類是絲狀體藍(lán)藻(假魚(yú)腥藻),未聚集在水體表面形成藍(lán)藻水華,即使阿哈水庫(kù)葉綠素 a含量平均 27.67mg/L,但藻類(顫藻)較為均勻的分布在各水柱層中,明顯區(qū)別[14]研究水庫(kù)中藍(lán)藻在水表層聚集特征.因此本研究認(rèn)為:藍(lán)藻水華期間,聚集在水表層的浮游植物降低水體中汞的含量,同時(shí),影響浮游動(dòng)物生存生態(tài)位,使浮游動(dòng)物對(duì)汞富集降低.主要是因?yàn)榫奂谒韺又械乃{(lán)藻使得溶氧下降,阻礙光照向水下傳播,影響其它藻類的生長(zhǎng),影響浮游動(dòng)物對(duì)藻類的攝食,從而降低浮游動(dòng)物體對(duì)中汞的富集;相反,高密度浮游植物類群,但均勻分布在水體中的藻類可促進(jìn)浮游動(dòng)物攝食[28],進(jìn)而促進(jìn)浮游動(dòng)物體對(duì) THg的富集,即高原喀斯特富營(yíng)養(yǎng)化水庫(kù)水體中浮游動(dòng)物體富集高濃度THg與葉綠素a成正比關(guān)系原因之一,但此種現(xiàn)象還可能和其他原因有關(guān),需要更多更深入的研究數(shù)據(jù)支持.

研究表明:不同時(shí)期內(nèi),浮游動(dòng)物體中總汞的變化是明顯不同的,顯然不同季節(jié)內(nèi),不同物種的浮游動(dòng)物對(duì)汞的富集有明顯的區(qū)別.我們的研究得出,7月份,橈足類對(duì)汞的富集＞枝角類;在秋季,枝角類對(duì)汞的富集＞橈足類,與文獻(xiàn)[27]報(bào)道的浮游植物 THg變化規(guī)律一致,其主要原因可能與它們的季節(jié)性攝食,繁殖等生物習(xí)性有關(guān).

草海是貴州喀斯特地區(qū)天然濕地,與前面所述的3個(gè)水庫(kù)相比,草海濕地水體中有大量的挺水植物,沉水植物,生物量相當(dāng)高.從圖2可以看出,草海浮游動(dòng)物體(透明溞)中的 THg汞含量最高值為 261.44ng/g,位于草海上游入湖口,主要與上游較多人為干擾造成水體較高汞含量有關(guān).

3.2 浮游動(dòng)物與甲基汞的關(guān)系

通過(guò)討論分析,本研究得出高濃度的TN是影響浮游動(dòng)物對(duì) THg甲基化的主要環(huán)境因子.同時(shí)表明,水體中MeHg含量的高低、水體類型及動(dòng)物體個(gè)體與水體中浮游動(dòng)物富集MeHg有明顯相關(guān)系.有研究表明,貧營(yíng)養(yǎng)化水體(總磷變化范圍為:7.00～17.10mg/L)大型浮游動(dòng)物富集MeHg(18.00～99.00ng/g DW)水平高于富營(yíng)養(yǎng)水體(總磷變化范圍為:43.00～74.70mg/L)(浮游動(dòng)物體中MeHg的含量為3.00～33.00ng/g DW)[14].本研究調(diào)查的高原喀斯特不同富營(yíng)養(yǎng)化水庫(kù)紅楓湖、百花湖及阿哈發(fā)現(xiàn),大型浮游動(dòng)物富集MeHg變化范圍為7.18～112.20ng/g DW,平均值為39.58ng/g DW),與Chen[14]研究的結(jié)果對(duì)比可知,在高磷,高密度藻類的區(qū)域,浮游動(dòng)物對(duì)MeHg富集能力將下降,其主要原因是高磷的條件下,減弱了汞的甲基化能力[14].本研究區(qū)域紅楓湖,百花湖,阿哈,草海浮游動(dòng)物 MeHg的富集與水體的富營(yíng)化因子進(jìn)行相關(guān)性分析表明,浮游動(dòng)物體富集MeHg與水環(huán)境中的各富營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)因子無(wú)明顯相關(guān)性(4b),相比之下,本研究認(rèn)為:低濃度磷(平均值為 0.027mg/L)環(huán)境中(圖 1),富營(yíng)養(yǎng)化因子并非是影響浮游動(dòng)物對(duì) Hg甲基化的主要因子.本研究區(qū)域草海濕地發(fā)現(xiàn),大型浮游動(dòng)物(透明溞)富集的 MeHg含量相當(dāng)?shù)?變化范圍為 1.70～15.30ng/g DW,平均值為 7.20ng/g DW.與本研究水體的甲基汞(表1)對(duì)比發(fā)現(xiàn),3個(gè)水庫(kù)水體中的MeHg含量明顯高于草海濕地中水體的 MeHg含量(0.05ng/L),因此判斷,水體中MeHg含量多少是影響浮游動(dòng)物對(duì)MeHg富集因子之一. 草海是一個(gè)天然的濕地,且生長(zhǎng)著豐富的植被,植被的生物量相當(dāng)高.可見(jiàn),水體中的植被也是影響其水體中浮游動(dòng)物對(duì)甲基汞富集的因子之一,這一環(huán)境特征較有可能稀釋浮游動(dòng)物對(duì)汞污染物的富集.有調(diào)查發(fā)現(xiàn),浮游動(dòng)物體中的MeHg含量與浮游動(dòng)物體中的生活習(xí)性,個(gè)體的大小有關(guān)[29].研究表明,在深水區(qū),大個(gè)體浮游動(dòng)物的MeHg含量較高;相反,沿岸帶個(gè)體大的浮游動(dòng)物體中的MeHg含量較低.同樣,在調(diào)查的百花湖巖腳寨浮游動(dòng)物中THg較高,甲基汞卻較低的現(xiàn)象與前面的結(jié)果相似,此期間,百花湖巖腳寨浮游動(dòng)物的主要優(yōu)勢(shì)種是長(zhǎng)額象鼻溞、短尾溫劍水蚤、角突網(wǎng)紋溞、蒙古溫劍水蚤,個(gè)體相對(duì)其它采樣點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)種(透明溞、舌狀葉鏢水蚤、近鄰劍水蚤)個(gè)體較小,與Kainz等[29]研究是一致的,即浮游動(dòng)物對(duì)甲基汞含量的富集特征是隨著生物個(gè)體的體長(zhǎng),生物量呈正比關(guān)系. 然而,影響其生物體中的甲基汞汞富集的其它環(huán)境因子還值得進(jìn)一步深入研究,如和 DOC,溶解氧分布以及浮游動(dòng)物食性等因子的關(guān)系.有研究表明浮游動(dòng)物體中的MeHg含量與浮游動(dòng)物食性有密切的關(guān)系[29],同樣,調(diào)查期間,紅楓湖、百花湖及阿哈水庫(kù)藻類主要是藍(lán)藻類假魚(yú)腥藻或顫藻類,11月主要是硅藻類顆粒直鏈藻,草海浮游植物主要是柵藻類,水體中的沉水植物是大葉眼子菜、小葉眼子菜及黑藻.表明浮游動(dòng)物體中MeHg含量的差異性與食性有較大的關(guān)聯(lián),說(shuō)明水庫(kù)水體與濕地水體特殊環(huán)境類型是浮游動(dòng)物對(duì)MeHg富集的最大區(qū)別之一.

4 結(jié)論

4.1 在高喀斯特深水庫(kù)環(huán)境中,TP是影響浮游動(dòng)物體對(duì)總汞富集的重要因子,因?yàn)榈蜐舛攘紫拗浦w富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)展程度.

4.2 濕地中豐富的植被群落結(jié)構(gòu)特征是影響浮游動(dòng)物對(duì)汞污染物富集的主要因子,其主要原因是濕地水體中高生物量的植被減緩汞污染物遷移能力,使得不同區(qū)域內(nèi)浮游動(dòng)物的汞污染物差異較大.

4.3 不同季節(jié)浮游動(dòng)物對(duì)汞污染物富集明顯差異,其浮游動(dòng)物對(duì)甲基汞富集特征是隨著生物個(gè)體的體長(zhǎng),生物量的增加而增加.

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作者簡(jiǎn)價(jià)：龍勝興(1984-),男,貴州省銅仁市人,博士,主要從事浮游生物分類及環(huán)境污染物關(guān)系,河流濕地生態(tài)修復(fù),水體富營(yíng)養(yǎng)化的研究.發(fā)表論文25篇.

Characteristic of Hg accumulation by zooplankton in plateau eutrophic reservoir.

LONG Sheng-xing1,2, HE Tian-rong1*, CHEN Chuan3, XIA Pin-hua3, ZENG Ling-xia1, DONG Xian3, LIU Zhi-wie2
(1.Key Laboratory of Karst Environment and Geohazard Prevention, Ministry of Education, Guizhou University, Guiyang 550003, China；2.College of Science and Technology, Jinan University, Guangzhou 510000, China；3.Guizhou Normal University, Guiyang 550001, China). China Environmental Science, 2017,37(1)：263～270

Larger zooplankton were collected from Baihua Lake reservoir, Hongfeng Lake reservoir, Aha reservoir and Caohai wetland, Hg and MeHg of Zooplankton and water quality parameter were determined in order to understand characteristic of Hg and MeHg accumulation by zooplankton in plateau eutrophic reservoir. Our study showed THg and MeHg concentration in zooplankton changed from 58.91 to 345.85ng/g dry weight and 7.18 to 112.20ng/g dry weight, positively correlation THg concentration in zooplankton with eutrophic status (p＜0.05), because of TP was importance factor limited water eutrophic in plateau deep water reservoir, and indirect impacted THg accumulation by zooplankton. Vegetation composewas importance factor to effect Hg accumulationin zooplankton, and leaded to Hg in zooplankton obvious different distribution in wetland, because of Vegetation community retard move of Hg contaminant significant different. Hg in zooplankton was significant different in different season, and MeHg in zooplankton increased with zooplankton’s individual length and biomass increased.

zooplankton；mercury (Hg)；methyl-mercury (MeHg)

A

1000-6923(2017)01-0263-08

2016-03-24

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41363007);貴州省科學(xué)技術(shù)基金(20132296);貴州大學(xué)喀斯特重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金項(xiàng)目(Karst-1604) * 責(zé)任作者, 副教授, hetianrong@139.com