硫铁矿酸性矿山废水对大型底栖动物群落结构的影响

2006年11月和2007年1月通过金属和生物指标的量化监测,就酸性矿山废水对大型底栖动物群落结构的影响及高岚河污染现状进行研究。典型对应分析表明：酸性废水对高岚河上游大型底栖动物群落结构影响最大。对高岚河大型底栖动物群落结构和功能摄食类群进行分析,研究硫铁矿酸性矿山废水对河流大型底栖动物群落的影响,结果表明：高岚河自矿源起约16km河段,大型底栖动物群落结构已经遭到严重破坏;多足摇蚊Polypedilum tritum和真凯氏摇蚊Eukiefferiellab rehmi对酸和金属均具有较强的耐受力;捕食者和刮食者对矿山酸性废水带来的污染反应最为敏感。逐步回归分析表明：大型底栖动物生物多样性受Al、Ca、Cd、Fe、Mg、Mn等金属影响最大;密度受Ca、Cr和Mg的影响最大。     

底栖动物功能摄食类群对酸性矿山废水的响应

为研究底栖动物功能摄食类群对酸性矿山废水的响应机理及高岚河硫铁矿对香溪河生态环境的影响状况,2006年9月、11月及2007年1月、3月、5月、7月对高岚河3个河段12个样点(受损河段G1—G3、恢复河段G4—G8、对照河段D1—D4)底栖动物进行了调研,同时测定了各样点水体金属含量(Cd、Cr、Cu、Mn、Pb、Zn、Fe、Al、Ca和Mg)、pH值、电导、水温、总溶解性固体、盐度、溶氧、流速、水深、水面宽度等理化指标。对3个河段底栖动物群落功能摄食类群群落结构及理化指标进行了对比分析,结果表明,受酸性矿山废水的影响,受损河段金属含量及电导、总固体悬浮物明显高于对照河段和恢复河段,受损河段pH值显著低于其他河段;而对照河段和恢复河段各项理化指标不存在明显差异。共采集底栖动物213种,隶属7纲,59科,四节蜉(Baetis sp.)、侧枝纹石蛾(Ceratopsyche sp.)、锯形蜉(Serratella sp.)和扁蜉(Heptagenia sp.)为研究区域优势类群;功能摄食类群相对丰度收集者最大,刮食者和滤食者次之,捕食者和撕食者最小,分别为48.8%、20.6%、17.0%、9.0%、4.7%。受损河段底栖动物各功能摄食类群密度和生物多样性指数明显低于对照河段和恢复河段,且组成相对单一;刮食者对酸性矿山废水反应最为敏感。非度量多维标度排序和多响应置换过程分析表明,受损河段底栖动物各功能摄食类群群落结构同对照河段和恢复河段存在较大差异,而对照河段和恢复河段群落结构相似性较高。典型对应分析发现,矿山酸性废水的排放是影响底栖动物功能摄食类群分布的主要因素。     

树叶凋落物在受酸性矿山废水污染溪流中的分解

为了解华南地区酸性矿山废水对溪流中树叶分解的影响,在广东省大宝山矿区附近的1条受酸性矿山废水污染（pH值为2．7—3．4且富含多种重金属元素）的3级溪流中,利用2种孔径（5ram的网袋和0．1ram的布袋）的分解网袋对2种树叶（人面子和蒲桃）进行了为期101d的树叶分解研究。结果表明,人面子树叶网袋和布袋中的树叶干重剩余率分别为39％和48％,而蒲桃树叶网袋和布袋中的干重剩余率仍保持较高的水平,分别为61％和70％。根据指数衰减模型计算出树叶分解的半衰期,人面子树叶在网袋和布袋中的分解半衰期分别为57d和69d,而蒲桃树叶则分别为14-4d和217d。蒲桃树叶的分解速率明显比人面子树叶慢。在网袋中定殖的底栖动物主要是集食者,其中优势类群为摇蚊幼虫,占底栖动物个体总数的99％。摇蚊种群在网袋中的数量波动对2种树叶分解速率的影响并不明显。结果表明,受酸性矿山废水的影响,底栖动物群落的多样性大为减少。同时由于各种金属氧化物在树叶表面的不断沉淀,使树叶处于缺氧状态,抑制了微生物的活动,导致树叶分解速率大为降低。     

底栖藻类对消落带土壤中各形态磷的影响

为揭示底栖藻类对三峡库区消落带淹没初期土壤中不同形态磷的影响作用,开展了相关的模拟实验。结果表明,在模拟的底栖藻类影响条件下,消落带土壤中铝磷（Al-P）的含量在实验期间处于波动状态,Al-P相对于其余形态的磷更易于被藻类吸收利用,且与藻类生长存在密切相关,即底栖藻类生长状态较好时,土壤中Al-P呈现下降趋势;而生长状态较差时,土壤中Al-P又出现略微上升的趋势。在实验后期土壤中Al-P含量上升,可能是其余形态的磷转化而来。底栖藻类的生长对不同深度土壤中铁磷（Fe-P）的影响不同,其生长对2-4 cm层土壤的影响较大,而对其余层影响不大。不同深度土壤中闭蓄态磷（O-P）和钙磷（Ca-P）含量差异不明显。实验后期Fe-P、O-P和Ca-P含量一直呈现下降的趋势,只有Al-P在后期出现上升的趋势,说明在淹水条件和底栖藻类生物膜共同作用下,土壤磷的有效性提高,土壤中难溶性磷向易溶性磷转化。     

高岚河大型底栖动物时空分布及影响因子研究

为了解大型底栖动物沿河流分布的物种丰富度变化及环境因子对其种群的影响,于2016年12月对高岚河的大型底栖动物进行了调查,并对理化指标进行了测定。研究结果发现,物种丰富度沿河流纵向梯度变化差异性不显著,生物多样性指数沿河流变化差异不显著,说明高岚河大型底栖动物群落结构稳定。高岚河上游的生态指示种为高翔蜉和四节蜉,中游的生态指示种为四节蜉和萝卜螺,下游的指示种为萝卜螺。模糊聚类分析发现高岚河大型底栖动物类群可划分为3个生境类群,且在梯度分布下群落生境较相似,大型底栖动物群落间关系接近,分布均匀。典范对应分析发现影响大型底栖动物群落结构沿梯度分布的主要因子是海拔、pH、浊度和深度。     

底栖藻类对氮、磷去除效果研究

通过模拟实验探讨了污水处理中底栖藻类的群落结构、生长状况及其对氮(N)、磷(P)的去除能力。实验期间,被试藻类(丝状绿藻占优势)在污水中生长良好,培养5 d后收获的藻类生物量可达14.36±0.72 g;污水总氮(TN)、总磷(TP)含量分别由36.97±0.26 m g.L-1、2.88±0.02 m g.L-1降至1.44±0.09 m g.L-1、0.07±0.01 m g.L-1,对氨氮(NH4-N)和硝氮(NO3-N)的去除率亦达95%以上;藻体总凯氏氮(TKN)和TP含量分别为5.75±0.20%和1.5±0.22%。实验证明,底栖藻类对污水中的N、P营养有明显的去除效果,在污水的三级处理以及水体富营养化的防治方面具有较大的应用潜力。     

东湖沿岸带底栖藻类群落的时空变化

武汉东湖是一个浅水富营养湖泊,其沿岸带底栖藻类群落的季节分布特征明显,夏季的优势种群是一些体积很小的硅藻类曲壳藻(Achnanthes spp.),其他大部分季节是绿藻门的团集刚毛藻(Cladophora glomerata)和硅藻门的变异直链藻(Melosira varians)。不同样点间的底栖藻类现存量差异不显著,但优势种类不同,以团集刚毛藻为优势的绿藻在处于中富营养区域的磨山样点比例最高,以变异直链藻为优势种的硅藻在严重富营养化的水果湖样点中比例最高。底栖藻类月平均现存量(以叶绿素a计)的时间变化格局为夏季最低(41.5μg/cm2),逐渐增加到秋、冬季节的最高峰值(55.3μg/cm2)。造成东湖夏季底栖藻类现存量低的原因是雨季水体环境的不稳定性和水位升高造成的低光照。不同样点间的chlb、chlc及chlb/a、chlc/a值具有显著差异,分析这种差异显示:在东湖的富营养化条件下,过渡的富营养化能增加底栖藻类群落中硅藻的比例,却降低了绿藻的比例;不同环境条件下的底栖藻类群落结构具有特异性,分析底栖藻类群落结构可以用来评价水环境健康状况。东湖底栖藻类现存量的季节变化规律与浮游藻类不同,它和水温成显著的负相关,但温度和浮游藻类并不是影响东湖沿岸带底栖藻类生物量变化的直接因子。团集刚毛藻等底栖丝状藻类给各种底栖动物提供了食物和栖息环境,在东湖生态系统中具有重要的作用和功能。     

背角无齿蚌(Anodonta woodiana)对浅水系统底栖和浮游藻类竞争关系的影响

底栖藻类和浮游藻类之间的竞争关系对浅水生态系统的结构、功能具有重要的影响,双壳类可通过滤食控制浮游藻类,从而改变底栖藻类与浮游藻类之间的竞争结果。论文通过比较放养背角无齿蚌(Anodonta woodiana)(蚌处理组)与不放养背角无齿蚌(对照组)系统中底栖藻类、浮游藻类的生物量和优势种等的变化,研究了滤食性双壳类对底栖藻类和浮游藻类间竞争的影响。结果表明,背角无齿蚌可显著降低浮游藻类生物量,提高水体透明度和沉积物表面光照条件,从而显著提高底栖藻类的生物量;背角无齿蚌也改变了浮游藻类的优势种,使优势种由蓝藻转变成硅藻。因此,滤食性双壳类有利于促进浅水生态系统从混水态向清水态转变,本研究结果对富营养化浅水湖泊修复与管理具有一定的参考意义。     

树叶凋落物的分解速率对酸性矿山废水污染的响应

按照广东大宝山矿酸性矿山废水对横石水河的酸性污染梯度,从上游到下游在横石水河及其支流设置7个污染样点、3个清洁样点,利用孔径为0.5 mm的分解网袋采集了2种树叶(藜蒴,Castanopsis fissa;荷木,Schima superba),研究树叶凋落物在不同污染梯度下的分解状况.结果表明,随着pH值逐渐升高,水体重金属浓度逐渐降低,2种树叶的分解速率逐渐加快,各污染样点的分解速率均显著低于清洁样点的分解速率(P<0.05),其中藜蒴和荷木的树叶凋落物在清洁点I点的分解速率分别比距离污染源头最近、污染最重的样点A快6.5和10.5倍.回归分析表明,2种树叶的分解速率均与河流的pH值呈正相关.与河流的Cu、Cd、Zn、Pb 4种重金属浓度呈负相关,即河流pH值越低,重金属含量越高,树叶分解速率越慢.说明树叶凋落物的分解速率对水质变化是比较敏感的,可以作为评价河流生态系统完整性的一个参数.     

云南高原湖泊沿岸带底栖藻类群落的分布

对云南6个高原湖泊沿岸带底栖藻类的群落结构、现存量等进行了调查,研究期间发现底栖藻类群落主要由绿藻门的刚毛藻(Cladophora spp.)和硅藻门的一些附植种类组成,除硅藻群落在泸沽湖占优势外,其它湖泊中绿藻群落的相对比率高于硅藻.底栖藻类现存量(chl a)以星云湖最高(24 μg·cm-2);底栖硅藻密度以泸沽湖的鸟岛最高,为9.3×106 cells·cm-2.分析不同湖泊底栖硅藻的群落结构发现:底栖硅藻Epithemia sorex和Cocconeis klamathensis分别是泸沽湖和抚仙湖的绝对优势种,Amphora pediculus是阳宗海和滇池金宝的绝对优势种,洱海、星云湖和滇池又一村的优势种类较多,其中相对丰富度较高的主要是一些附植性种类.结果表明沿岸带的光照、营养水平和基质类型可能是影响底栖藻类群落分布的主要环境因子.     

Impacts of Mine Drainage and Other Nonpoint Source Pollutants on Aquatic Biota in the Upper Powell River System,Virginia

The Clinch-Powell River system of Virginia and Tennessee, USA, is among the most biologically diverse ecosystems in the world, and has been identified as a conservation priority of national importance. Other researchers have attributed declines in Powell River freshwater mussel populations to coal mining-related activities. The objectives of this paper are to synthesize the results of several studies aimed at assessing acid mine drainage (AMD) impacts in the Powell River watershed, and to describe the relative roles of AMD, nutrient loading, and urban runoff in structuring the benthic macroinvertebrate communities of the Powell River. Impacts ranged from acute toxicity due to the combination of acid and metals, acute aluminum toxicity in circumneutral pH waters, and physical impacts from solid ferrihydrite, to decreased clam growth due to urban runoff. These findings support the concern that AMD negatively impacts aquatic biota in the Powell River watershed in a variety of ways, and emphasize the importance of taking measures to properly reclaim areas that are producing mine drainage. However, past-mining related pollutants are not the only source of aquatic-community impact in these watersheds, as nutrient loading and urban runoff both were associated with substantial changes in community structure and clam growth.     

嗜酸藻类研究进展

酸性矿山废水(acid mine drainage,AMD)是硫化矿物暴露于地表,与水、大气及微生物相互作用发生氧化性溶解而形成的,其pH通常在3.5以下,并含有高浓度的金属离子,危害十分严重。因为嗜酸原核生物可通过氧化硫化矿物获得能量,从而加速酸性矿山废水的形成过程,所以一直以来都是嗜酸微生物研究的焦点。但事实上,真核生物在酸性生态系统中往往发挥着更重要的作用。尤其是光合藻类,它们在很多酸性环境都是主要的初级生产者,对酸性矿山废水的演化和修复起着关键的推动作用。本文从嗜酸藻类的常见种类和生态分布、适应极端环境的生理机制以及它们在污染治理和工业生产中的应用3个方面,综述了该领域近30年来的研究进展,并以此为基础提出了将来需要着力加强的5个研究方向。     

Benthic faunas of streams of low pH but contrasting water chemistry in New Zealand

Water chemistry and benthic invertebrate communities were investigated at 37 sites on acid streams originating on the Stockton-Denniston Plateau, North Westland, New Zealand. The region is characterised by high rainfall and runoff, highly acidic soils and the presence of extensive coal measures that have been mined for over 120 years. Four groups of streams were identified: naturally acid plateau streams with clear water and very low conductivity; brown water (humic) streams with pH<4 and low conductivity; coastal plains streams with higher pH and conductivity; and streams contaminated by acid mine drainage. TWINSPAN and cluster analysis also grouped streams into four groups based on presence-absence of invertebrate taxa, the groups being similar to, but not identical to those based on physico-chemical factors. Diptera (mainly Chironomidae) were represented by most species in all site groups followed by Plecoptera in plateau streams, and Trichoptera on the coastal plain and where mine drainage occurred. Species of Orthocladiinae (Chironomidae), Plecoptera and Trichoptera were found at the most contaminated sites (pH <3, conductivity >900 µS cm^–1, total reactive aluminium >25 mg 1^–1). The leptophlebiid mayfly Deleatidium was found at 32 of the 37 sites, and some species of Plecoptera, Trichoptera and Chironomidae were also widely distributed. Our findings indicate that species tolerant of low pH (i.e., <4.5) are not confined to humic waters as has been postulated, but also occur in soft, non-humic waters where concentrations of labile, non-organically bound aluminium may be elevated.     

雅砻江（锦屏段）及其主要支流底栖藻类群落与环境因子的关系

分别于2004年5月和11月对雅砻江(锦屏段)及其主要支流22个采样点的底栖藻类进行研究.共采获底栖藻类150种,分属3门(硅藻、绿藻和蓝藻),37属.其中硅藻门占绝对优势(96.5%),线性曲壳藻(Achnanthes linearis)和Achnanthes deflexa为绝对优势种,其相对丰富度分别为35.3%和11.0%.细端菱形藻(Nitzschia dissipata)和小型异极藻(Gomphonema parvulum)是雅砻江(锦屏段)干流的优势种,而线性曲壳藻、扁圆卵形藻(Cocconeis placentula)和Achnanthes deflexa是其他支流的优势种.基于底栖藻类的物种组成和相对丰度,对两次的采样点进行去势对应分析(DCA),结果发现:两次采样雅砻江(锦屏段)干流样点与其他支流样点在DCA第一轴上得到了很好的分化,表明研究区域底栖藻类群落存在明显的空间差异,这主要是由干流的特殊生境所致.典范对应分析(CCA)结果显示不同季节影响底栖藻类群落结构的环境因子有所差异.总磷(TP)是5月份影响底栖藻类空间分布的最主要因素;11月份影响底栖藻类空间分布的最主要环境因子为氨氮(NH4-N)和海拔(Elevation).     

广东横石水河大型底栖动物群落与环境因子的关系

应用典范对应分析(CCA)对横石水河流域14个样点中的大型底栖动物与环境因子的关系进行了研究。结果表明,枯水期和丰水期的物种与环境因子的相关性均在90%以上,说明大型底栖动物在横石水河的分布很大程度上受到环境因子的影响。化学需氧量(COD)和pH值是影响枯水期大型底栖动物分布的两个主要因子,浊度和重金属Cu、Pb浓度对大型底栖动物分布也有一定程度的影响。在丰水期,重金属Cu、Pb浓度和pH值是影响大型底栖动物分布的关键因子。从种类水平看,耐污种类如蠓类、摇蚊和大蚊的丰富度与COD和重金属浓度的环境轴呈正相关,而敏感种类如腹足纲、毛翅目以及蜉蝣目昆虫与COD和重金属浓度的环境轴呈负相关。