近海污染物对硅藻生态功能及铁生物化学地球循环的影响

发布时间：2020-09-23 08:31

　　近海生态系统可提供全球生态系统三分之一以上的服务功能,支撑超过50%的世界人口和90%的渔业。在混合较好的近岸水域与上升流海域,硅藻都是优势种群。在近海和上升流区的浮游植物群落中,硅藻占主导地位,可影响海洋食物网、全球气候变化,大气二氧化碳浓度和海洋生态系统功能。我国近海污染物以无机氮、活性无机磷和石油烃类等为主。近海养殖过程产生营养物污染和抗生素滥用污染。本文以硅藻生物量、生命周期、营养价值、光合作用、呼吸作用、抗氧化能力、脂质过氧化等7种参数考察硅藻的生态系统功能;研究近海富营养化、石油烃污染、抗生素滥用对硅藻生态系统功能的冲击;富营养化对铁的形态分布、生物可给性及其对硅藻种间竞争的的影响,为评价近海污染物的生态毒性、对铁生物地球化学循环提供前期背景数据,具体情况如下:1.威氏海链藻属沿海中心硅藻纲,常被作为海洋藻类的模式生物。实验探讨氮营养盐(硝酸盐,N,8.0,16.0,32.0,64.0 μmol/L)、石油烃(0 号柴油分散液,0,0.1,0.5,1.0,5.0 mg/L)、抗生素(土霉素,0,1.0,3.0,5.0,10.0 mg/L)等3类近海常见污染物对威氏海链藻生态系统功能的影响。石油烃和土霉素单独对硅藻的影响比硝酸盐单独作用更显著。与硝酸盐单独作用相比,0号柴油分散液和硝酸盐联合作用时,细胞生长周期缩短为原来的27%～44%,超氧化物歧化酶活性下降为原来的1%～64%,细胞密度、叶绿素a、蛋白质和丙二醛的浓度分别在38%～310%,62%～712%,4%～124%和19%～233%的范围内变化;土霉素和硝酸盐联合作用时,细胞生长周期缩短至27-44%;细胞密度、超氧化物歧化酶活性、蛋白质含量、叶绿素和丙二醛浓度分别在73-121%、19-397%、19-875%、52-693%、66-2733%范围内变化。因此,硝酸盐、石油烃和土霉素均能影响近海生态系统功能及食物链稳定性和能量在食物链中传递。2.探讨中肋骨条藻和威氏海链藻在不同培养条件下,即不同氮磷营养盐浓度(磷酸盐浓度为1.0μmol L-1,硝酸盐浓度分别为8.0,16.0,32.0,64.0μmiol L-1;硝酸盐浓度为8.0μmolL-1,磷酸盐浓度分别为1.5,2.0,2.5 μmol L-1)和不同形态铁(颗粒态、胶体态、溶解态,浓度分别1.8μmol L-1),对铁的吸附和吸收的影响。实验表明:1)中肋骨条藻和威氏海链藻两者可共存;2)随着营养盐的添加,中肋骨条藻的细胞密度可达海链藻的5.57-7.03倍,且骨条藻对3种形态铁的单细胞吸附量和吸收量均比海链藻高;3)当硝酸盐浓度从8到32μmol L-1时,海链藻中溶解态和颗粒态铁浓度随着增大而增加,胶体态铁反而减小;当磷酸盐浓度从1.5到2.5 μmolL-1时,海链藻中三种形态铁的浓度均随着增大而减小;骨条藻中各形态铁的分布受营养盐浓度影响不明显。因此,铁生物利用度不仅取决于铁形态还与藻对铁的同化效率有关。藻类分泌物可作为铁络合配体促进硅藻自身生长,中肋骨条藻比海链藻的促进作用更明显。结果揭示铁的生物利用率是硅藻的种间竞争关键性影响因子。
【学位单位】：闽南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：X55
【部分图文】：

示意图,养殖污染,活性磷酸盐,石油类

近海生态系统可提供全球生态系统三分之一以上的服务功能，支撑超过５０％的世界逡逑人口和９０％的渔业［１＿３］。据《中国海洋环境状况公报》（２００５－２０１２），我国近岸海域主要逡逑污染物质是无机氮、活性磷酸盐和石油类［４］，污染情况如图１．１。逡逑逦邋逦＇ｇｍ邋—邋邋邋逦逦邋——■—？邋－邋；逦￣￣ｊＳ逦＂邋——邋邋逡逑图１．１逦２０１２年海水中无机氮、活性磷酸盐和石油类分布示意图逡逑“养殖污染”主要包括养殖过程中营养物过剩带来的富营养化、养殖用药（如抗生素）逡逑污染［５，６］。随着石油工业、海上石油开发、船舶运输业的日益发展，石油烃己成为全球逡逑主要的海洋污染物之一［７］，污染源主要包括海上作业、陆地、大气的人为源排放以及自逡逑然界排放。石油泄露事故在世界各地频发，据估算全球每年泄露到大海的石油总量约逡逑５６５．９万吨［８’９］。海水中石油类含量最高为１邋２８０微克／升，超背景值５３倍［４］。我国近海逡逑油类检出率为９３．２％，超标率为５１．２％，均值为０．０５５ｍｇ／ｄｍ３，超过国家一类海水标准逡逑０．０５ｍｇ／ｄｍ３［１０］。逡逑硅藻是近海生态环境中主要初级生产力，在混合较好的近岸水域与上升流海域，硅逡逑藻是优势种群；可影响海洋食物网、全球气候变化，大气二氧化碳浓度和海洋生态系统逡逑功能［１１

示意图,营养盐,时空分布规律,近岸海域

近海Ｎ、Ｐ等营养盐是海洋生态系统中的重要营养元素，是海洋生物生存和繁殖的逡逑物质基础，一直是海洋生物地球化学研究的热点之一。我国近海普遍存在Ｎ、Ｐ富营养逡逑化（如图１．２），对海洋浮游生物的生长、细胞形状、细胞干重和生化组成（如碳水化合物、逡逑蛋白质、叶绿素和碱性功能团）等影响显著［１５］，从而危及海洋生态功能和生态平衡［１６］。逡逑…逦Ｖ：．．逡逑４逦Ａ．逦“一，、’逦＊邋．？逡逑－邋＇邋．：逡逑＊邋＊＊逡逑＊■？■？邋－■邋Ｋ逡逑＿邋：？．邋ｗ、广逡逑ｍ邋ｍ．逡逑ｒ？＇逦＇逦；／逦＂＇邋／逡逑驾＊逦／逦？｜逦４＊１逡逑＊逦’逦／逦Ｉ、ｗ邋ｅ，‘４逡逑－，＜，－今邋＊？？逡逑■Ｂ逡逑图１．２邋２０１２年我国近岸海域海水富营养化状况示意图逡逑目前国内富营养化的研究，主要针对营养盐存在形态、形态转化、时空分布规律及逡逑其累积、分布特征和对浮游植物的影响。石晓勇等利用长江口邻近海域两个航次调查结逡逑果对营养盐分布、结构特征以及主要控制过程进行探讨［１７］。王保栋据黄海和东海４个逡逑季节的现场调查资料分析探讨黄海和东海的营养盐分布特征及其对浮游植物生长的限逡逑制状况，在长江口以东及其东北部海域终年存在大范围的营养盐高值区（ＤＩＮ＞３邋／ｒｎｉｏｌ逡逑Ｉ／１，Ｐ０４３飞ＸＵ／ｚｍｏＩＩ／１），提出营养盐主要来自长江冲淡水及苏北沿岸流的输送ｆＩ８］。郝逡逑彦菊等利用莱州湾４个航次调查资料分析海水营养盐浓度、Ｃｈｌ－ａ含量和浮游植物多样逡逑性的变化

藻细胞,密度

０１２３４逦５逦６７８９逦１０逡逑Ｃｕｌｔｕｒｅ邋ｔｉｍｅ邋（ｄ）逡逑图２．２邋ＷＳＦｓ对海链藻细胞密度的影响（Ｎ＝邋１．２／／ｍｏｌ邋Ｉ／１，Ｐ＝０．２／ｍｉｏｌ邋Ｉ／１）逡逑—■—邋ｎ（Ｎ）＝Ｓ．Ｏ邋ｆｉｍｏｌ邋Ｌ＇１逡逑３００邋＇逦—？作b6１６．0邋Ｍｍｏｌ邋Ｌ］逡逑２00．邋■邋？邋ｎ（Ｎ）＝Ｓ．Ｏ邋＾ｍｏｌ邋Ｌ＇１逦￣Ａ￣邋？ｆＡ＞＝３２．０ｆｉｍｏＩ邋Ｌ＇１逡逑—／ｉｆ７Ｖ？＝１６．０，ｘｍｏＩＬ邋，逦＂ｆ邋２５０＇逦—７逦Ｌ逦＼逡逑－二邋１５０邋＿逦—？一邋ｎ（Ｎ）＝６４．０邋ｎｍｏｌ邋Ｌ１逦，￡邋２００－逦／逦／＾＾Ｃ＼Ｖ逡逑１逦Ｃ、ＶＳＦ＝＜Ｕｍ８Ｌ逦／－￣￣￣ｆ邋１５０－逦／邋／逡逑Ｉ：；逦

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