富营养化对水生生态系统的污染生态效应

科技情报开发与经济　文章编号：１００５—６０３３（２００６）２０—０１３７—０２　ＳＣＩ－ＴＥＣＨ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ　２００６年第１　６卷第２Ｏ期　收稿日期：２００６—０５—１８　富营养化对水生生态系统的污染生态效应　黄　萌　（上海市阂行区环境保护局，上海，２０１１００）　摘要：针对富营养化的基本情况，探讨了富营养化的污染生态效应，包括它对水体水　质的影响、对水生生物生理的影响、对水生生物群落结构的影响以及对水生生态系统　功能的影响。　关键词：富营养化；水生生态系统；水体污染；生态效应　中图分类号：Ｘ５２　文献标识码：Ａ　腥味异臭，给人以不舒适的感觉，也大大降低了水质质量。　１　富营养化的概况　富营养化一般分为天然富营养化和人为富营养化两种，就是指氮、　（２）增加水体的色度。在富营养状态的水体中，生长着以蓝藻、绿藻　为优势种类的大量水藻。这些水藻浮在湖水表面，使水质变得浑浊，色度　增加，透明度明显降低。　（３）水体的溶解氧含量降低。在富营养水体的表层，藻类可以获得　充足的阳光，从空气中获得足够的二氧化碳进行光合作用而放出氧气，　因此，表层水体有充足的溶解氧。然而，在富营养水体深层，情况就不　磷等无机营养物质大量进入湖泊、海湾等相对封闭、水流缓慢的水体，　引起藻类和其他浮游植物大量繁殖，水体溶解氧含量下降，水质恶化，　鱼类及其他水生生物大量死亡的现象。富营养化虽然是一个自然过程，　但人类的活动可能会加速这一过程，这种情况下的富营养化称为人为　富营养化。目前，大多数水体的富营养化主要是由于人类活动产生的大　同。首先，表层的密集藻类使阳光难以射人水体深层，使深层水体的光　合作用明显受到限制而减弱，使溶解氧来源减少。其次，藻类死亡后不　断向水体底部沉积，不断地腐烂分解，也会消耗深层水体大量的溶解　氧，使得需氧生物难以生存。如果一旦出现溶解氧为零，会引起一系列　严重后果。例如，有机物无机化不完全，产生甲烷气体：硫酸盐还原形成　硫化氧气体；底泥中铁、锰溶出，在底泥附近形成硫化铁等，从而影响湖　泊水质。　量含氮，磷的生活污水、工业废水以及农田排水进入水体中，致使水体　中营养物质严重高于自然状态，促使自养性生物（浮游藻类）旺盛生长　所引起的。　富营养化过程简单地说，就是自养性生物在水体中建立优势的过　程。藻类和一些光合细菌能利用无机盐类制造有机质，在适宜的光照、温　度、ｐＨ和充足营养物质的条件下，天然水体中的藻类可通过光合作用合　成自身的原生质。根据对藻类化学成分进行的分析研究，得到藻类的经　验分子式为ｃ。　０。　Ｎ　ｔ，Ｐ，可见碳、氮、磷是藻类繁殖所需的重要营养元　（４）向水体释放有毒物质。富营养化对水质的另一个影响是某些藻　类能够分泌、释放有毒性的物质，如蓝藻能释放蓝藻毒素，主要包括作用　于肝脏的肝毒素、作用于神经系统的神经毒素等。研究表明，世界各地　２５％　７０％的蓝藻水华可产生毒素。这些有毒物质进人水体后，可以使鱼　素　、藻类可以利用水中溶解的二氧化碳和有机物分解产生的二氧化碳作　为自身生长所需要的碳源，而氮和磷则是藻类生ｋ的限制性因素。一般　认为磷是限制藻类增殖的最重要因子，水体中磷的含量通常被作为富营　养化的标志。　类等水生动物中毒、病变和死亡，使渔业生产受到影响。同时这些有毒物　质也将严重危害饮用水源的水质，使人类健康受到严重威胁。　２．２对水生生物生理的影响　富营养化所带来的一系列水质问题将严重影响水生生物的正常生　理活动，使它们的生　受到限制，甚至停止生长并大量死亡。　２．２．１　对水生植物的影响　２富营养化的污染效应　富营养化是湖泊等天然水体面临的最为严重的环境问题，它通过促　使水生生态系统中藻类以及其他水生生物的异常繁殖，经一系列物理、　化学和生物作用，最终导致水质恶化、水生生物生理受阻、水生生物群落　结构改变、水生生态系统结构破坏和功能受损等一系列连锁效应，从而　富营养化能促使水中表层浮游藻类的生长繁殖，由于疯长的藻类覆　盖于水体表碰，使得阳光难以穿透水层，从而影响深层水体中高等水生　植物的光合作用。此外，在富营养水体中，浮游藻类的生产力提高，除了　遮光作用外，附生藻类还可在高等水生植物表面形成一个高０：、高ｐＨ、　影响水资源的利用，给饮用、工农业供水、水产养殖、旅游以及水上运输　等带来巨大损失，并对人体健康构成危害。　２．１对水质的影响　低ＣＯ：的环境，也不利于沉水植物的光合作用，使其生长受到限制。同　时，也使得水体中养分循环加快，水体沉积物稳定性下降，不利于沉水植　物扎根。富营养水体中的厌氧菌及化能合成菌的代谢产物对水草根系有　（１）使水体散发臭味。在富营养状态的水体中，一些藻类能够散发出　Ｔｈｅ　Ｄｏｍｅｓｔｉｃ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｉｎ　Ｏｕｒ　Ｃｏｕｎｔｒｙ　Ｊｕ　Ｚｈｅｎ－ｓｈｕ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｏｘｉｄｅ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｔｅａｍ—ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｏｆ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｏｘｉｄｅ　ｏｆ　Ｃｈｉｎｅｓｅ　ｓｔｅａｍ—ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔｓ，ａｎｄ　ａｄｖａｎｃｅｓ　ｓｏｍｅ　ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａ“ｚａｔｉ０ｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ｏｘｉｄｅ；ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ；ｓｔｅａｍ—ｐｏｗｅｒ　ｐｌａｎｔ　Ｉ３７　维普资讯 http://www.cqvip.com

黄　萌　富营养化对水生生态系统的污染生态效应　本刊Ｅ－ｍａｉｈｂｊｂ＠ｍａｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ　综述　毒害作用，也不利于沉水植物的种子萌芽。　２．２＿２对水生动物的影响　率较高的大型浮游动物（如枝角类）的种群减小，减少了其对藻类的滤　食。此外，沉水大型植物消失后，为大型浮游动物、螺类和鱼类等提供附　着基质、隐蔽所和产卵场所的功能随之消失，引起附植生物和着生动物　首先，在富营养水体中，深层水体中的溶解氧不断地被大量死亡藻　类的分解所消耗，又由于光合作用微弱无法产生新的溶解氧作为补充，　因而导致深层极低的溶氧水平，有时甚至出现厌氧状态。生活于深层水　体的水生动物，如鱼类等，由于得不到适量的氧而使呼吸作用受到抑制，　无法进行正常的代谢活动，最终导致死亡。　其次，富营养水体中的一些藻类能分泌和释放毒素，引起水体中水生　动物中毒死亡。研究发现，微囊藻毒素和节球藻毒素能导致肝细胞收缩分　的减少，最终致使水生态系统的生物多样性下降。而生物多样性的降低　必将导致水生生态系统稳定性下降，从而破坏水生生态系统的生态平　衡。　３结语　总之，湖泊富营养化问题不是一个简单的水体污染问题，而是生态　系统失调问题，是生态系统的结构功能在人类活动的干预下发生了重大　离，大量血液进入肝组织，肝充ⅡＩＬ肿大，致使动物失血休克或死亡。　２＿３对水生生物群落结构的影晌　在水体富营养化过程中，水生生物群落包括水生植物群落和水生动　物群落都会发生演替，使原有群落结构发生改变。　２．３．１　对水生植物群落结构的影响　变化之后出现的一种灾害。以上综述了现有研究中有关富营养化的概　况、生态效应方面的内容，但湖泊富营养化叶ｌ有很多基础研究问题还没　有解决，现有研究对生态效应的发生机理，如生物群落结构与生态系统　功能特征的关系研究还不够深入，有待进一步探讨。富营养化作为影响　水生生态系统的重要原因，已引起人们的普遍关注，我国已将“湖泊富营　养化过程与蓝藻水华暴发机理研究”列入《国家重点基础研究发展规划》　中，预期将在理论上揭示湖泊富营养化过程和蓝藻水华暴发的机制，方　法上建立我围湖泊生态系统服务价值理论的基础、湖泊生态系统健康管　理的指导原则、评价方法和指标体系，技术原理上探索通过生态系统稳　态转换整治湖泊富营养化的新途径，进而为我国湖泊的可持续发展做出　贡献。　参考文献　富营养化过程可以看作是水体中水生植物群落由大型水生植物占　优势向浮游植物占优势转变的过程。随着水体富营养化的发生和发展，　耐污能力强的物种得到大发展，取代了原有的优势物种形成单优势群　落，群落结构不断简化。与此同时，浮游藻类的个体数量迅速增加，但种　类逐渐减少，藻类的暴发性繁殖最终导致“水华”的发生。　以滇池为例，２０世纪７０年代中期以后，随着人为活动的加剧，滇池　湖水日益富营养化，湖泊水质恶化，导致水生植物群落结构简化和退化，　原来的优势物种如海菜花、轮藻等已绝迹，范草、马来眼子菜、苦草等已　到濒临？肖失的边缘，耐污种如凤眼莲、喜早莲子草和龙须眼子菜等大发　展形成单优势群落。水生植物物种多样性也大幅度下降，由原来的１００　［１］陈水勇，吴振明，俞伟波，等冰体富营养化的形成、危害和防治［Ｊ］．　环境科学与技术，１９９９（２）：ｌｌ—ｌ５、　［２］谢雄飞，肖锦．水体富营养化问题评述［Ｊ］．四川环境，２０００，１９（２）：　２２—２５．　余种减少到２０余种，而蓝藻“水华”也时有发生。　２Ｉ３．２对水生动物群落结构的影响　在淡水生态系统中，水生动物主要有浮游动物、底栖动物以及鱼类　等。目前研究最多的是水体富营养化过程中浮游动物群落和底栖动物群　落的变化情况。　［３］饶群，芮孝芳．富营养化机理及数学模拟研究进展［Ｊ］．水文，　２００１，２１（２）：１５—２４．　研究表明，水体营养状况与浮游动物生物量呈显著正相关，且随着　富营养化的发生，群落优势种类逐渐由清水型向耐污性和寡污性种类转　变。以武汉东湖为例，原生动物群落优势种也随水体富营养化而发生演　替。在低营养水体中，优势种为球砂壳虫；在中营养水体中，优势种既有　耐污性种类点钟虫，也有寡污性种类透明麻铃虫；在富营养水体中，耐污　性的单环栉毛虫和喇叭虫已演替成为特有的优势种。　大型底栖动物的物种多样性与水体营养水平呈相反趋势．富营养化　导致多样性明显降低，而耐污种群急增。以武汉东湖为例，在水体富营养　化严重时，常发现大量的霍甫水丝蚓个体，这主要归因于该种类能耐受　［４］韩志囤，武宝，郑解生，等．淡水水体中的蓝藻毒素研究进展（综述）　［Ｊ］．暨南大学学报（自然科学版），２００ｌ，２２（３）：１２９—１３５．　［５］余国营，刘永定，　昌强，等．滇池水生植被演替及其与水环境变化　关系［Ｊ］．湖泊科学，２０００，１２（１）：７３—８Ｏ．　［６］吴生桂，沈韫芬．从时空异质性看东湖富营养化中原生动物的演替　［Ｊ］．生态学报，２００１，２１（３）：４４６—４５１．　［７］龚志军，谢平，唐汇涓，等．水体富营养化埘大型底栖动物群落结构　及多样性的影响［Ｊ］．水生生物学报，２００１，２５（３）：２１０—２１６．　［８］谢建春．水体污染与水生动物［Ｊ］．生物学通报，２００１，３６（６）：１０—１１．　由于有机物大量分解而造成的低氧甚至缺氧环境，而其他底栖动物在这　种环境下往往受到抑制甚至死亡。　２．４对水生生态系统功能的影响　［９］张圣照，王国祥，濮培民．太湖藻型富营养化对水生高等植物的影响　及植被的恢复［Ｊ］．植物资源与环境，１９９８，７（４）：５２—５７．　［１Ｏ］严国安，马剑敏，邱东茹，等．武汉东湖水生植物群落演替的研究　［ｊ］，植物生态学报，１９９７，２１（４）：３１９—３２７．　（责任编辑：王雅利）　在一般正常的情况下，水生生态系统中各种生物都处于相对平衡的　状态，但是，水体一旦受到污染而呈现富营养状态时，正常的生态平衡就　会被扰乱，而使水生生态系统的结构和功能受到破坏。　在营养水平较高时，水体中产生表面积／体积比低的浮游动物不能　摄食的大型藻类，且水体浑浊不利于靠视觉定位的凶猛性鱼类捕食，从　而减轻了对摄食浮游动物和底栖生物的鱼类的捕食压力，导致滤食效　第一作者简介：黄萌，女，１９６７年１２月生．，１９９０年毕业于昆明工　学院（现昆明理工大学），工程师，上海市闵行区环境保护局，上海市闵行　区莘凌路２４８号，２０１１００．　Ｔｈｅ　Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｌ　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　Ｅｕｔｒ０ｐｈｉｃａｔｉ０ｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ａｑｕａｔｉｃ　Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ　ＨＵＡＮＧ　Ｍｅｎｇ　ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｉｎ　ｔｈｅ　ｌｉｇｈｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ．ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｏｂｅｓ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｌ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｉｔｓ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ—ｂｏｄｙ，ｔｈｅ　ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｑｕａｔｉｃ　ｏｒｇａｎｉｓｍ，ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｑｕａｔｉｃ　ｏｒｇａｎｉｓｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｑｕａｔｉｃ　ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ．　ＫＥＹ　ＷＯＲＤＳ：ｅｕｔｒｏｐｈｉｃａｔｉｏｎ；ａｑｕａｔｉｃ　ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ；ｗａｔｅｒ－ｂｏｄｙ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ；ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｆｆｅｃｔ　１３８