全 文 ：第 24卷 第 3期 深圳大学学报理工版 Vo l. 24 No.3
2007年 7月 JOURNAL OF SHENZHEN UNIVERSITY SC IENCE AND ENG INEERING July 2007
文章编号:1000-2618(2007)03-0294-05
收稿日期: 2007-01-05;修回日期:2007-04-05
基金项目:国家自然科学基金资助项目 (39770154);深圳市科技计划资助项目 (200445);深圳大学启动基金资助项目 (200628)
作者简介:阳承胜 (1971-), 男 (汉族), 湖南省衡阳市人 , 深圳大学讲师 、 中国科学院博士研究生. E-m ail:golfcoly@ hotm ai.l com
宽叶香蒲人工湿地水体生物生态学调查
阳承胜 1, 2 , 史秀华 2 , 张　干 2
(1. 中国科学院广州地球化学研究所 , 广州 510640;2. 深圳大学高尔夫学院 , 深圳 518060)
摘　要:对以宽叶香蒲 (Typha la tifolia)为优势种的人工湿地系统水体中菌类 、 藻类和原生动物进行
生态学调查 , 评估湿地对采矿废水治理的长期效能 , 探索系统中各组分的恢复与采矿废水处理长期效能与
稳定性的关系. 研究结果表明 , 宽叶香蒲湿地系统中有 40种藻类植物隶属于 5门 31属 , 80种原生动物隶
属于 2门 6纲 21目 56属 , 其中鞭毛虫 42种 , 肉足虫 6种 , 纤毛虫 32种 , 菌类主要为假单胞菌属及产碱菌
属. 随着采样点至排污口距离的增加 , 水体中菌类 、藻类及原生动物的种类和数量呈上升趋势.
关键词:人工湿地;铅锌矿废水;菌类;藻类;原生动物
中图分类号:X 502 　　　　文献标识码:A
　　有色金属矿采矿过程中所排放的采矿废水 , 重
金属浓度高 , 排放量大 , 往往对区域环境造成严重
影响 , 迫切需要一种高效益 、 低能耗 、投资少 、 易
管理的废水处理方法. 宽叶香蒲 (Typha latifo lia)
为多年水生或湿生植物 , 具有发达的根状茎 , 叶片
较密 , 常用于废水处理. 1985年始 , 广东韶关凡口
铅 /锌矿利用宽叶香蒲人工湿地生态系统处理铅 /锌
矿废水 , 该系统运作 22年后 , 全面对其进行了系
统生物学调查 , 为进一步分析评估该系统对废水的
净化效能 , 探索人工湿地废水净化机理 、 生态恢复
与生物多样性保护的关系 , 都具有重要意义.
1　材料与方法
1.1　研究地自然条件
凡口铅锌矿位于广东省韶关市仁化县境内 , 该
区属潮湿多雨的亚热带气候 , 海拔高度为 100 ～ 150
m , 年均气温约 20℃, 最低气温为 - 5℃, 最高气
温为 40℃, 年平均降雨量为 1457 mm左右 , 地下
水资源丰富 , 土壤为红壤.
凡口铅锌矿是中国乃至亚洲最大的同类型矿之
一 , 原矿品位高 , 开采量大 , 日排放废水量多达 6
万吨 , 废水中含有大量的废矿沙及重金属 Pb、 Zn、
Cu和 Cd等 , 严重污染周边环境. 20世纪 80年代
中期 , 凡口在一号尾矿库种植宽叶香蒲 , 经过 22
年的自然生长和人工营养繁殖 , 逐渐形成以宽叶香
蒲为主体的 , 水土 -植物复合的人工湿地系统. 废
水经人工湿地系统处理后流入一个深水稳定塘 , 再
经出水口排入周围的农田和池塘 , 供农田灌溉用
水.
1.2　采样点设置与采样
2005年 12月 4日开始 , 从宽叶香蒲人工湿地
进水口到出水口设置 4个采样点采集水样及底泥 ,
每次分早 (8∶00)、中 (12∶00)、晚 (18∶00)采
样 , 重复 3次 , 4 d中分别取水样和土样各 144个.
在 4个采样点内放置 4块 PFU (po lyurethane foam u-
nit), 体积为 5 cm ×6 cm ×6 cm , 分别于第 1 d、 3
d、 5 d和 7 d采摘样品 , 采集水体原生动物[ 1-2] .
1.3　样品分析
测定水样中的 pH值 、 固体悬浮物 TSS ( to tal
suspended so lids)、化学需氧量 COD (chem ica l oxy-
gen demand) (KC rO4法 )和重金属 Pb、 Zn、 Cu和
Cd (原子分光光度计)浓度等[ 3] . 底泥测定重金属
Pb、 Zn、 Cu和 Cd (原子分光光度计 )浓度[ 4] .
藻类及原生动物采用显微镜观察和计数方法进
行定性定量分析 [ 5] , 细菌总数用稀释平板法 , 采用
牛肉膏 、蛋白胨和琼脂培养基 [ 5] .
第 3期 阳承胜 , 等:宽叶香蒲人工湿地水体生物生态学调查 295　
2　结果与讨论
2　1　宽叶香蒲人工湿地水体及底泥的理化性质
对湿地 4个样点水体及基质底泥进行理化性质
分析 , 结果表明 , 进出口水样 pH 值均符合地面水
水质标准 , TSS进水口处非常高 , 进水口尾矿渣含
有质量浓度非常高的 Pb (5 977.35 mg /L)、 Zn
(3 057.08mg /L). 经过湿地处理后 , TSS显著下降
为原来的 1 /265, Pb、 Zn、 Cu和 Cd的浓度从进水
口到出水口逐渐下降 , 其中从样点 1到样点 4, TSS
具有极显著差异 , Cu、 Cd具有显著性差异 , 水质
得到显著性改善 , 如表 1.
表 1　宽叶香蒲人工湿地水体及底泥的理化因子分析
Tab le 1　Analysis of physical and chem ical factors in Typha w etland
样点 对象 TSS /(m g L - 1) pH值 Pb /(m g L - 1) Zn /(mg L - 1) Cu /(m g L- 1) Cd /(m g L - 1)
1
水体
底泥
8635. 40*
—
7. 0
—
2. 375
5977. 35
4. 207
3057. 08
0. 167**
23. 63
0. 511**
86. 69
2
水体
底泥
1068. 32
—
6. 5
—
0. 625
5526. 23
2. 431
2572. 85
0. 083
20. 55
0. 325
78. 69
3
水体
底泥
76. 84
—
6. 0
—
1. 500
5598. 51
2. 770
2385. 47
0. 088
21. 57
0. 826
95. 24
4
水体
底泥
31. 55
—
6. 8
—
0. 375
5394. 79
1. 162
2960. 27
0. 078
17. 09
0. 028
111. 89
*p < 0. 001;**p < 0. 01
2.2　宽叶香蒲人工湿地藻类生态学调查
2.2.1　藻类的种类及组成
实验共记录了隶属于 5门 31属的 40种藻类植
物 , 其中硅藻 12属 17种 , 绿藻 6属 10种 , 蓝藻 9
属 9种 , 甲藻 1属 1种 , 裸藻 3属 3种. 从调查时
间看 , 12月份水温较高 , 湿地系统中藻类种类较
多 , 以硅藻为主要类群 , 其中菱形藻为优势种类.
2.2.2　藻类的数量特征
采矿废水由进水口 1经样点 2进入样点 3, 重
金属及 TSS明显降低 , 藻类种类及数量明显增多
(见表 2). 出现了绿藻及蓝藻 , 藻类属数增加 15
个 , 数量达到 339×103 个 /L. 从藻类各类群落组
成分析 , 以硅藻为主要组成部分 , 菱形藻为优势种
类 , 其数量达 63%以上. 在 Pb、 Zn含量较高的进
水口 (1样点 ), 菱形藻为唯一生存的藻类 , 说明
菱形藻对重金属有很强的抗性.
表 2　宽叶香蒲人工湿地水体中藻类及数量
Tab le 2　Popu lation s and am ounts of algae in Typha we tland
样点 藻类门类 藻类属数 数量 /(×10
3个 L - 1)
硅藻　　　绿藻　　　蓝藻　　　总数量 菱形藻 /(×10
3个 L - 1) 菱形藻 /%
1 1 1 50. 0 0 0 50. 0 50. 0 100. 00
2 2 6 29. 0 9. 0 0 38. 0 24. 0 63. 16
3 4 9 240. 0 3. 0 5. 0 248. 0 200. 0 80. 65
4 5 15 298. 0 11. 0 25. 0 339. 0 250. 0 73. 75
296　 深圳大学学报理工版 第 24卷
2.3　宽叶香蒲人工湿地菌类调查
对 4个采样点的基质底泥和水体中菌类进行调
查 (见表 3), 结果表明 , 湿地的菌类由假单胞子
菌属及产碱菌属组成. 出水口水体中的细菌总量是
进水口的 3.5倍 , 出水口基质底泥中的细菌总量是
进水口的 2.6倍. 无论底泥还是水体 , 进水口还是
出水口 , 菌类的数量是比较低的 , 说明湿地的环境
条件限制了菌类生长. 菌类对于重金属较敏感 , 较
难发展成重金属的抗性菌种.
表 3　宽叶香蒲人工湿地基质及水体菌类调查
Tab le 3　Bacteria investigation resu lts in Typha we tland
样点 基质 /(×103个 L- 1) 水体 /(×103个 L - 1)
1 280 16. 2
2 267 19. 8
3 315 34. 5
。4 735 56. 4
2.4　宽叶香蒲人工湿地原生动物生态学调查
2.4.1　原生动物群落的种类组成
实验共记录了隶属于 2门 6纲 21目 56属的 80
种原生动物. 其中鞭毛虫 42种 , 肉足虫 6种 , 纤
毛虫 32种. 随着采样点与废水排污口距离的增加 ,
PFU原生动物群落中的种类呈上升趋势 (见表 4).
从原生动物各类群落组成分析 , 以动物性鞭毛虫和
腐生性纤毛虫为原生动物群落的主要组成部分. 原
生动物群落的优势种由耐污种类 (动鞭虫 )逐渐向
清洁种类 (纤毛虫)变化. 1号采样点的种类都是
动鞭虫 , 2号采样点的种类中动鞭虫也超过一半 ,
从 3号采样点开始 , 纤毛虫种类迅速增加. 这说明
动鞭虫更能适应不良的环境条件 , 而纤毛虫趋于较
干净水体中生存的原生动物[ 6] .
表 4　不同采样点 PFU原生动物群落的种类数
Tab le 4　 Spec ies numbers presen ted in d ifferen tPFU
protozoan comm unitie s
采样点 动鞭虫 植鞭虫 肉足虫 纤毛虫 总种数
1 5 0 0 0 5
2 10 4 0 4 18
3 15 11 1 19 46
4 20 18 5 29 72
2.4.2　各样点原生动物的密度
原生动物群落群集过程中不同采样点的密度变
化见图 1. 从 1 ～ 4号采样点 , 原生动物的密度逐渐
升高. 从时间上看 , 2号和 4号样点在 3 d就达最
高值. 从种群上看 , 动鞭虫 (Zoomastigophora)的
密度比其他原生动物群落密度要大一些.
2.4.3　原生动物群落的群集速度
各采样点 PFU原生动物群落的群集速度见图
2. 同群落多样性指数的变化相似 , 1采样点的群集
速率最慢 , 4号采样点的群集最快 , 第 3 d各样点
均已完成群集过程.
在宽叶香蒲人工湿地系统中 , 自排污口至出水
口 , 原生动物群落的结构发生了明显变化 , 从群落
中只有动鞭虫到出现肉足虫 , 从动鞭虫占优到植鞭
虫占优 [ 7] . 这变化过程也伴随着群落密度和生物多
图 1　群集过程中 PFU原生动物在不同采样点上的密度
F ig. 1　Protozoan densit ies a t each site dur ing co lon ization
第 3期 阳承胜 , 等:宽叶香蒲人工湿地水体生物生态学调查 297　
图 2　各采样点 PFU原生动物群落的集群
Fig.2　PF un it protozoan comm unity colon ization
at d ifferen t sites
样性的增加以及群落群集速率提高. 1号采样点共
出现 5个种 , 第 1d其密度生物多样性指数为零
(即没有群集到任何种类的原生生物 ), 这说明 1号
采样点水质严重污染. 1号样地水体中相当混浊的
固体悬浮物 , 影响原生动物对光能吸收及捕食效
率 , 同时高浓度重金属也限制了 1号样地中原生动
物生存. 到了 3号和 4号样地 , 水体中固体物已沉
降 , 污染物的毒性降低 , 湿地净化功能加强 , 水生
植物凋落及分泌物为原生动物提供了营养物质 , 原
生动物种类迅速增加. 这说明宽叶香蒲人工湿地对
铅锌矿废水具有明显的净化能力.
结　语
本文记录了宽叶香蒲湿地系统中隶属于 5门 31
属的 40种藻类植物 , 以硅藻为主要类群 , 其中菱
形藻为优势种类 , 可在高 Pb、 Zn含量的区域中生
存 , 为 Pb、 Zn高抗性藻类. 宽叶香蒲湿地系统中
主要菌类为假单胞子菌属及产碱菌属 , 菌类对于重
金属的敏感较高 , 较难发展成为重金属的抗性菌
种. 记录了隶属于 2门 6纲 21目 56属的 80种原生
动物 , 其中鞭毛虫 42种 , 肉足虫 6种 , 纤毛虫 32
种. 随着采样点距排污点的距离增加 , 原生动物群
落种类数明显增加 , PFU原生动物群落群集速度加
快. 从原生动物各类群落组成分析 , 以动物性鞭毛
虫和腐生性纤毛虫为原生动物群落的主要组成部
分. 原生动物群落的优势种由耐污种类 (动鞭虫 )
逐渐向清洁种类 (纤毛虫 )变化.
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Abstrac t:1000-2618(2007)03-0297-EA
An ecolog ical investigation ofwater body organism s
in Typha la tifolia wetland
YANG Cheng-sheng1, 2 , SHI X iu-hua2 , and ZHANG Gan1
　　　　1) Guangzhou Institute o fG eochem istry
Ch ineseA cademy o f Sciences
Guangzhou 510640
P. R. Ch ina
2) Co llege ofG olf
Shenzhen Unive rsity
Shenzhen 518060
P. R. China
Abstract:This paper describes the use o f a man-made w etland w ith Typha latifo lia as the dom inan t species, to
298　 深圳大学学报理工版 第 24卷
treat thew astew ate r from a Pb /Znm ine at Shaoguan, Guangdong Prov ince, in China since 1985. A lgae, bac te ria,
pro tozoan have been investiga ted for evalua ting the long-te rm efficiency of the m an-m ade w e tland inm eta ls removal
and exp lo ring the eco logical succession w ith in the system and the function of each eco log ical compartmen.t There are
tota lly 40 algae species in 31 gene ra reco rded. And 80 p ro tozoan species be long to 2 Phy lum , 6 C lasses, 21 O r-
ders, 56 Genera. Among them , there a re 42M astigophora, 6 Sa rcodina and 32 C iliophora. The bacteriaG enera
ma iny be long to Pseudomonas f luo rescens and A lcaligenes xy losox idans on the w etland. W ith the distance o f the
samp ling site aw ay from discharge increasing, the species and number o f a lgae, bac te ria, pro tozoan communities
have increased.
Key words:man-madew e tland;Pb /Znm ine w astew a te r;a lgae;bacte ria;protozoan
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and Eng ineering, 2006, 23(1):70-74.
【中文责编:坪　梓;英文责编:艾　琳】
简　讯
深港创新圈纳入内地与香港科技合作框架
2007年 4月 16日 , 由科技部和香港特别行政区共同主办的内地与香港科技合作委员会第三次
会议在北京召开.
会上 , 深圳市科技和信息局刘忠朴局长就深港创新圈建设向内地与香港科技合作委员会做专题
汇报. 刘忠朴指出 , 深港创新圈将以科技创新为核心 , 整合 、 聚集创新要素 , 构筑深港区域创新体
系 , 引领 、支撑 、 提升香港及珠三角区域自主创新能力. 香港与深圳共同致力融合双方优势 , 使深
港创新圈成为一个国际级的科技活动枢纽.
科技部尚勇副部长在总结讲话中高度肯定了深港两地共同实施深港创新圈的战略意义. 经科技
合作委员会充分讨论 , 会议决定将深港创新圈正式纳入内地与香港科技合作框架 , 同时把深港创新
圈的建设列为科技合作委员会 2007年工作重点之一. (坪　梓)