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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 23 期摇 摇 2011 年 12 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
不同海拔高度高寒草甸光能利用效率的遥感模拟 付摇 刚,周宇庭,沈振西,等 (6989)…………………………
天山雪岭云杉大气花粉含量对气温变化的响应 潘燕芳,阎摇 顺,穆桂金,等 (6999)……………………………
春季季风转换期间孟加拉湾的初级生产力 刘华雪,柯志新,宋星宇,等 (7007)…………………………………
降水量对川西北高寒草甸牦牛粪分解速率的影响 吴新卫,李国勇,孙书存 (7013)……………………………
基于 SOFM网络对黄土高原森林生态系统的养分循环分类研究 陈摇 凯,刘增文,李摇 俊,等 (7022)…………
不同油松种源光合和荧光参数对水分胁迫的响应特征 王摇 琰,陈建文,狄晓艳 (7031)………………………
盐生境下硅对坪用高羊茅生物学特性的影响 刘慧霞,郭兴华,郭正刚 (7039)…………………………………
高温胁迫对不同种源希蒙得木叶片生理特性的影响 黄溦溦,张念念,胡庭兴,等 (7047)………………………
黄土高原水土保持林对土壤水分的影响 张建军,李慧敏,徐佳佳 (7056)………………………………………
青杨雌雄群体沿海拔梯度的分布特征 王志峰,胥摇 晓,李霄峰,等 (7067)………………………………………
大亚湾西北部春季大型底栖动物群落特征 杜飞雁,林摇 钦,贾晓平,等 (7075)…………………………………
湛江港湾浮游桡足类群落结构的季节变化和影响因素 张才学,龚玉艳,王学锋,等 (7086)……………………
台湾海峡鲐鱼种群遗传结构 张丽艳,苏永全,王航俊,等 (7097)…………………………………………………
洱海入湖河流弥苴河下游氮磷季节性变化特征及主要影响因素 于摇 超,储金宇,白晓华,等 (7104)…………
转基因鱼试验湖泊铜锈环棱螺种群动态及次级生产力 熊摇 晶,谢志才,蒋小明,等 (7112)……………………
河口湿地植物活体鄄枯落物鄄土壤的碳氮磷生态化学计量特征 王维奇,徐玲琳,曾从盛,等 (7119)……………
EDTA对铅锌尾矿改良土壤上玉米生长及铅锌累积特征的影响 王红新,胡摇 锋,许信旺,等 (7125)…………
不同包膜控释尿素对农田土壤氨挥发的影响 卢艳艳,宋付朋 (7133)……………………………………………
垄作栽培对高产田夏玉米光合特性及产量的影响 马摇 丽,李潮海,付摇 景,等 (7141)…………………………
DCD不同施用时间对小麦生长期 N2O排放的影响 纪摇 洋,余摇 佳,马摇 静,等 (7151)………………………
氮肥、钙肥和盐处理在冬小麦融冻胁迫适应中的生理调控作用 刘建芳,周瑞莲,赵摇 梅,等 (7161)…………
东北有机及常规大豆对环境影响的生命周期评价 罗摇 燕,乔玉辉,吴文良 (7170)……………………………
土壤施硒对烤烟生理指标的影响 许自成,邵惠芳,孙曙光,等 (7179)……………………………………………
不同种植方式对花生田间小气候效应和产量的影响 宋摇 伟,赵长星,王月福,等 (7188)………………………
西花蓟马的快速冷驯化及其生态学代价 李鸿波,史摇 亮,王建军,等 (7196)……………………………………
温度对麦长管蚜体色变化的影响 邓明明,高欢欢,李摇 丹,等 (7203)……………………………………………
不同番茄材料对 B型烟粉虱个体发育和繁殖能力的影响 高建昌,郭广君,国艳梅,等 (7211)………………
基于生态系统受扰动程度评价的白洋淀生态需水研究 陈摇 贺,杨摇 盈,于世伟,等 (7218)……………………
两种典型养鸡模式的能值分析 胡秋红,张力小,王长波 (7227)…………………………………………………
四种十八碳脂肪酸抑藻时鄄效关系分析的数学模型设计 何宗祥,张庭廷 (7235)………………………………
流沙湾海草床重金属富集特征 许战州,朱艾嘉,蔡伟叙,等 (7244)………………………………………………
基于 QuickBird的城市建筑景观格局梯度分析 张培峰,胡远满,熊在平,等 (7251)……………………………
景观空间异质性及城市化关联———以江苏省沿江地区为例 车前进,曹有挥,于摇 露,等 (7261)………………
基于 CVM的太湖湿地生态功能恢复居民支付能力与支付意愿相关研究 于文金,谢摇 剑,邹欣庆 (7271)……
专论与综述
北冰洋海域微食物环研究进展 何剑锋,崔世开,张摇 芳,等 (7279)………………………………………………
城市绿地的生态环境效应研究进展 苏泳娴,黄光庆,陈修治,等 (7287)…………………………………………
城市地表灰尘中重金属的来源、暴露特征及其环境效应 方凤满,林跃胜,王海东,等 (7301)…………………
研究简报
三峡库区杉木马尾松混交林土壤 C、N空间特征 林英华,汪来发,田晓堃,等 (7311)…………………………
广州小斑螟发生与环境因子的关系 刘文爱,范航清 (7320)………………………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*336*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*39*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄12
封面图说: 黄河的宁夏段属于中国的半荒漠地区,这里气候干燥、降水极少(250mm以下)、植被缺乏、物理风化强烈、风力作用
强劲、其蒸发量超过降水量数十倍。 人们从黄河中提水引水灌溉土地,就近形成了荒漠中的绿洲。 有水就有生命,
有水就有绿色。 这种独特的条件形成了人与沙较量的生态关系———不是人逼沙退就是沙逼人退。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 23 期
2011 年 12 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 23
Dec. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家海洋局青年海洋科学基金资助(2008131)
收稿日期:2010鄄08鄄24; 摇 摇 修订日期:2011鄄08鄄01
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: xzz101@ sina. com
许战州,朱艾嘉,蔡伟叙,张敬怀,叶建萍.流沙湾海草床重金属富集特征.生态学报,2011,31(23):7244鄄7250.
Xu Z Z, Zhu A J,Cai W X,Zhang J H,Ye J P. Enrichment of heavy metals in the seagrass bed of Liusha Bay. Acta Ecologica Sinica,2011,31(23):
7244鄄7250.
流沙湾海草床重金属富集特征
许战州1,*,朱艾嘉1,2,蔡伟叙1,张敬怀1,叶建萍1
(1. 国家海洋局南海环境监测中心, 广州摇 510300; 2. 中国科学院研究生院,北京摇 100049)
摘要:海草床是一种重要的海洋湿地生态系统,首次研究了流沙湾海草床重金属(铜、铅、镉、锌)的富集特征,并评价其潜在生
态危害。 研究表明:水体和沉积物环境中的重金属含量很低,潜在生态危害轻微,但是海草床大型底栖生物(绿藻、海草、双壳
类和腹足类)对这 4 种重金属具有富集作用,其中对镉的富集最显著。 绿藻对铜、铅和锌的富集效应明显大于海草,腹足类对
铜、铅和锌的富集效应明显大于双壳类;而对镉的富集效应,情况正好相反。 双壳类生物体内铅和镉含量普遍超一类标准,超标
程度较高。
关键词:海草床; 重金属; 富集; 潜在危害
Enrichment of heavy metals in the seagrass bed of Liusha Bay
XU Zhanzhou1,*, ZHU Aijia1,2,CAI Weixu1,ZHANG Jinghuai1,YE Jianping1
1 South China Sea Environmental Monitoring Center,SOA,Guangzhou 510300,China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China
Abstract: Seagrass beds are valuable coastal ecosystems and are also of economic importance. For the first time, we
measured the levels of heavy metals (copper, lead, cadmium, and zinc) in the environment and in the bodies of benthic
biota within a seagrass bed in Liusha Bay, Guangdong Province. The results revealed that concentrations of heavy metals in
the water column and sediment were relatively low and of little potential threat to the ecosystem. The average concentrations
of copper, lead, and zinc in the water column were (2. 2 依0. 1) 滋g / L, (0. 8 依0. 2) 滋g / L, and (7. 0 依0. 3) 滋g / L,
respectively. Cadmium was not detected in the water column. The average concentrations of copper, lead, cadmium, and
zinc in the surface of the sediment were (8. 2依0. 3) 滋g / L, (17. 3依1. 2) 滋g / L, (0. 10依0. 2) 滋g / L, and (11. 9依0. 2)
滋g / L, respectively. The ratios of metal concentration in water compared with sediment were 3 791, 21 625, 2 900, and
1681 for copper, lead, cadmium, and zinc, respectively. In contrast the levels of metals, especially cadmium, were
markedly high in the bodies of macro鄄benthos such as the green algae, seagrasses, mollusca, and gastropods. The average
concentrations of copper, lead, cadmium, and zinc in the green algae were 320, 21. 0, 0. 59 滋g / L, and 142 滋g / L,
respectively. The average concentrations of copper, lead, cadmium, and zinc in the seagrasses were 13. 2, 10. 6, 1. 00
滋g / L, and 72. 2 滋g / L, respectively. The average concentrations of copper, lead, cadmium, and zinc in the bodies of
mollusca were 1. 9, 0. 6, 1. 0 滋g / L, and 13. 3 滋g / L, respectively. The average concentrations of copper, lead, cadmium,
and zinc in the bodies of gastropods were 5. 3, 1. 5, 0. 15 滋g / L, and 21. 4 滋g / L, respectively. The biological
concentrating factors of benthic flora were generally greater than those of benthic fauna. The average biological concentrating
factors for copper, lead, cadmium, and zinc in the green algae were 145. 45, 26. 25, 11郾 80, and 20. 29, respectively.
The average biological concentrating factors for copper, lead, cadmium, and zinc in the seagrasses were 6. 00, 13. 25,
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20郾 00, and 10. 31, respectively. The average biological concentrating factors for copper, lead, cadmium, and zinc in the
bodies of mollusca were 0. 86, 0. 75, 20. 00, and 1. 90, respectively. The average biological concentrating factors for
copper, lead, cadmium, and zinc in the bodies of gastropods were 2. 41, 1. 88, 3. 00, and 3. 06, respectively. The
maximum biological concentrating factor was found for copper, in the alga Cladophora glomerata. Higher levels of copper,
lead, and zinc were found in the green algae than in the seagrass. Lower levels of copper, lead, and zinc were concentrated
in the bodies of mollusca than in the gastropods. For cadmium, the patterns of enrichment were reversed. This indicated
that the dynamics of enrichment for cadmium might be very different from those of copper, lead, and zinc. Meanwhile, of
these four metals, the biological concentrating factor of cadmium was the highest in seagrasses and mollusca. It was also the
second highest in gastropods. In contrast, the biological concentrating factor of cadmium was the lowest of the four metals in
the green algae. This indicated that the dynamics of enrichment for cadmium in the green algae might be very different from
those in seagrasses, mollusca, and gastropods. The concentrations of lead and cadmium in the bodies of mollusca greatly
exceeded the first levels of Marine Biological Quality (GB18421—2001, lead: 0. 1mg / kg; cadmium: 0. 2mg / kg) . The
greatest quality index (16. 2) was found for cadmium in the bodies of Barbatia fusca, indicating that there was cadmium
discharging near the seagrass meadow.
Key Words: seagrass bed; heavy metal; enrichment; potential threat
海草床是一种典型的海洋湿地生态系统,底栖生物的种类和生物量一般都高于底质裸露的相邻区域[1]。
因此,海草床成为沿海居民采集和捕捞海产品的重要场所。 海草床大多分布在沿岸,受到海洋和陆地人类活
动的双重影响,环境压力较大。 近十几年来,我国近岸海洋环境污染趋势加重,对海草床已经构成威胁[2]。
但是,国内很少有研究污染物在海草床的行为效应。
初级生产者是重金属进入食物链的起点,大型底栖海藻和海草是海草床中重要的初级生产者。 由于结构
的显著差异,大型底栖海藻和海草对重金属的富集效应很可能不同,但是很少有研究涉及。 海草床内部的食
物关系复杂,既有草食动物,又有食碎屑者和肉食动物,因此,重金属在食物网中的行为比较复杂。 在流沙湾
海草床环境保护和重金属污染防治中,应重点关注哪种元素也是一个具有重要学术价值和现实意义的命题。
本论文首次研究国内典型的亚热带海草床内重金属的富集特征,并对其潜在生态危害进行评价,可以为海草
床生态系统的健康评价和水产品安全评估提供研究案例。
1摇 研究地点和方法
1. 1摇 研究区概况
流沙湾海草床(中心位置为 20毅26. 1忆N, 109毅57. 1忆E)位于广东省徐闻县近岸,面积约 900hm2,海草种类
有喜盐草(Halophila ovalis)和二药藻(Halodule uninervis),前者是优势种[2]。 海草床是当地渔民从事经济活动
的重要场所,并以出售水产品为重要的收入来源。
1. 2摇 样品采集和测定
底栖生物样品主要是通过现场采集和从渔民手中购买获得。 采样时间为 2008 年 10 月 18 日至 20 日,在
海草床的中心区、边缘分别设置 3 个断面,在断面上每隔 20 m采一个样(图 1)。 在海草床内发现喜盐草和二
药藻,都是比较柔软的小个体海草,用手将海草连根挖出,用海水洗去泥沙,分别装入保鲜袋。 其他底栖生物
的采集方法为用塑料铲取 25 cm 伊 25 cm样方内的表层沉积物(0—30 cm),全部倒入孔径为 1 mm的筛中,用
现场海水冲洗干净,将所有生物拣出,分类装袋保存。 同时采集现场水质和表层沉积物样品。 贝类样品采回
来后立即置于沙滤海水中,让它们吐沙,再冰冻保存。 所有样品冰冻保存,运回实验室。 在实验室,将生物样
品分类鉴定后按种类分开装袋,取生物量足够的样品进行前处理。
水质样品、沉积物样品和生物样品的制备和测定按照《海洋监测规范》(GB 17378—2007)中对应项目进
行,用无火焰原子吸收分光光度法测定 Cu、Pb、Cd 含量,按照火焰原子吸收分光光度法测定 Zn 含量;同时制
5427摇 23 期 摇 摇 摇 许战州摇 等:流沙湾海草床重金属富集特征 摇
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雷州半岛
109°
21°
20°
19°
110° 111° 112° 113°
海草床
图 1摇 采样位置示意图
Fig. 1摇 Location of the sampling transects
备分析空白试液。 所用仪器是 SOLAAR M6 型原子分光光度计。
质量控制,使用标准物质(贻贝标准,国家海洋局第二海洋研究所)在与样品分析流程相同条件下作了对
照分析,测值的准确度符合《海洋监测质量控制》 的要求,证明本实验对样品的分析方法是可靠的。
1. 3摇 沉积物重金属潜在生态危害评价
本文选用瑞典科学家 Hakanson提出的潜在生态危害指数法进行评价[3鄄5]。 根据这一方法,某一区域沉积
物中第 i种重金属的潜在生态危害系数 Er及沉积物中多种重金属的潜在生态危害指数 RI可分别表示为:
Er =Tr·C f
式中,C f为重金属的富集系数(C f =Cs / Cn),Cs为表层重金属的实测值;Cn为计算所需的参照值,参照值采用工
业化以前沉积物中重金属的最高背景值(表 1);Tr为重金属的毒性系数,它主要反映重金属的毒性水平和生
物对重金属污染的敏感程度。
表 1摇 沉积物重金属的参照值(Cn)和毒性系数(Tr)
摇 摇 Table 1摇 Reference value (Cn) and toxicity coefficient (Tr) of heavy
metal in sediment
金属元素
Heavy metals Cu Zn Pb Cd
Cn(10-6) 30 80 25 0. 50
Tr 5 1 5 30
摇 摇 沉积物重金属生态危害程度的划分标准:Er <40
或 RI<150 为生态轻微危害;40臆Er<80 或 150臆RI<
300 为生态危害中等;80臆Er<160 或 300臆RI<600 为
生态危害强;160臆Er<320 或 RI逸600 为生态危害很
强;Er逸320 为生态危害极强。
1. 4摇 底栖生物重金属富集系数和质量评价
重金属的生物富集系数(BCF)可以表征生物体
从周围环境中吸收并积累某种元素或难分解化合物
的程度,可以用生物体重金属含量与环境中该元素的
含量之比值求得。 绿藻富集重金属的途径主要是藻
体表面直接从水体中吸收,海草的叶片和根部都可以吸收并富集重金属[6鄄7],但是喜盐草和二药藻的根系都
不发达,以叶片吸收途径为主,为了使结果有可比性,用水中重金属含量计算绿藻和海草的富集因子。 本研究
所选的双壳类全部是滤食性的,因此,沉积物表面和上覆水中的重金属是双壳类体内重金属的主要来源,用沉
积物中重金属含量计算双壳类的富集因子。 腹足类的爪哇窦螺和珠带拟蟹手螺主要以碎屑为食,秀丽织纹螺
是肉食性的,体内重金属来源更复杂。 为简化计算,用沉积物中重金属含量计算腹足类的富集因子。
底栖生物质量评价采用单因子评价方法,其关系式为:
P=C / Cs
式中,P为质量分数,C为重金属的实测值,Cs为重金属的评价标准。 本研究中,双壳类生物体内重金属评价
6427 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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标准采用《海洋生物质量》(GB 18421—2001)规定的第一类标准值;腹足类生物体内重金属评价标准采用《全
国海岸和海涂资源综合调查简明规程》中规定的生物质量标准(见表 2)。
表 2摇 生物质量评价标准 / (滋g / g)
Table 2摇 Standsrds for biological quality assessment
生物类别
Biological sorts Cu Pb Cd Zn
双壳类 Mollusca 臆10 臆0. 1 臆0. 2 臆20
腹足类 Gastropods 臆100 臆10. 0 臆5. 5 臆250
2摇 结果与讨论
2. 1摇 环境和底栖生物体内重金属含量
采样区域水体的平均盐度为 29. 42,海水和表层
沉积物重金属含量见表 3。 在水体中,重金属浓度的
高低顺序是 Zn> Cu> Pb> Cd,镉未检出;而在表层沉
积物中,重金属浓度的高低顺序是 Pb >Zn> Cu> Cd。
沉积物和水体的重金属含量比值大小顺序是 Pb > Cu
>Cd>Zn。
底栖生物体内重金属含量见表 4。 本实验共选取了海草 2 种、绿藻 2 种,双壳类 11 种、腹足类 3 种。 绿藻
重金属含量的大小顺序是 Cu>Zn> Pb>Cd;海草重金属含量的大小顺序是 Zn> Cu> Pb> Cd;双壳类体内重金
属含量的大小顺序是Zn>Cu>Cd>Pb;腹足类体内重金属含量的大小顺序是Zn>Cu>Pb>Cd。生物体内的
表 3摇 海草床环境水样和表层沉积物中重金属含量(n=3)
Table 3摇 Levels of heavy metals in the water column and sediment at the seagrass bed (n=3)
样品 Samples Cu Pb Cd Zn
海水 Sea water / (滋g / L) 2. 2依0. 1 0. 8依0. 2 nd 7. 0依0. 3
沉积物 Sediments / (滋g / g干重) 8. 2依0. 3 17. 3依1. 2 0. 10依0. 2 11. 9依0. 2
沉积物 /水体 Sediments / water 3791 21625 2900* 1681
摇 摇 *取海水样中镉检出限的 1 / 4 计算比值
表 4摇 海草床底栖生物体内重金属含量(滋g / g干重,n=3)
Table 4摇 Levels of heavy metals in the bodies of benthic biota within the seagrass bed
类群
Group
名称
Name Cu Pb Cd Zn
绿藻 浒苔 Enteromorpha prolifera 60. 5依8. 2 25. 5依6. 4 0. 68依0. 2 192依11. 7
Green algae 束生刚毛藻 Cladophora fascicularis 579依15. 3 16. 4依3. 5 0. 49依0. 2 91. 9依7. 9
平均值 Mean 320 21. 0 0. 59 142
海草 喜盐草 Halophila ovalis 15. 0依1. 2 16. 9依3. 4 1. 41依0. 6 81. 9依8. 5
Seagrasses 二药藻 Halodule uninervis 11. 5依2. 4 4. 2依1. 6 0. 58依0. 2 62. 6依7. 5
平均值 Mean 13. 2 10. 6 1. 00 72. 2
双壳类 日本镜蛤 Dosinia japonica 4. 4依0. 3 0. 8依0. 2 1. 23依0. 7 9. 2依3. 3
Mollusca 真曲巴非蛤 Paphia euglypta 2. 4依0. 2 1. 0依0. 3 0. 37依0. 2 10. 9依3. 2
栉江珧 Atrina pectinata 0. 5依0. 1 0. 4依0. 1 1. 19依0. 4 16. 1依3. 4
菲律宾蛤仔 Ruditapes philippinarum 1. 4依0. 4 0. 5依0. 1 0. 43依0. 2 13. 7依4. 1
棕蚶 Barbatia amygdalumtostu 1. 0依0. 3 0. 9依0. 2 3. 24依0. 4 17. 6依2. 3
斑纹巴非蛤 Paphia lirata 1. 3依0. 1 0. 2依0. 1 2. 81依0. 3 9. 6依2. 1
粒帽蚶 Cucullaea labios granulosa 0. 7依0. 2 1. 2依0. 4 1. 04依0. 3 15. 1依3. 7
大竹蛏 Solen grandis 3. 0依1. 2 0. 4依0. 1 0. 16依0. 02 15. 2依1. 5
总角截蛏 Solecurtus divaricata 0. 9依0. 2 0. 3依0. 1 0. 19依0. 02 18. 5依3. 2
仙女蛤 Callista sp. 3. 2依0. 2 0. 9依0. 2 0. 13依0. 02 12. 9依3. 8
岐脊加夫蛤 Gafrarium divaricatum 1. 6依0. 1 0. 4依0. 1 0. 17依0. 02 7. 6依2. 4
平均值 Mean 1. 9 0. 6 1. 0 13. 3
腹足类 爪哇窦螺 Sinum javanicum 5. 4依1. 2 1. 3依0. 3 0. 05依0. 01 18. 1依1. 3
Gastropods 珠带拟蟹手螺 Cerithidea cingulata 3. 6依0. 5 1. 0依0. 4 0. 16依. 01 20. 9依2. 5
秀丽织纹螺 Nassarius festivus 6. 9依0. 8 2. 1依0. 7 0. 25依0. 01 25. 1依4. 3
平均值 Mean 5. 3 1. 5 0. 15 21. 4
7427摇 23 期 摇 摇 摇 许战州摇 等:流沙湾海草床重金属富集特征 摇
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铜和锌含量普遍都高于铅和镉,这与其他研究结果一致[6],这主要是因为铜和锌是生物生理活动的必需元
素、铅和镉是非必需元素。
摇 摇 表 5摇 海草床沉积物中重金属的富集系数(Cf)和潜在生态危害系数
(Er)
Table 5摇 Accumulating coefficients (Cf) and potential ecological risk
factors ( Er ) of heavy metals in surface sediments from the
seagrass bed
指数 Index Cu Pb Cd Zn
Cf 0. 27 0. 69 0. 20 0. 15
Er 1. 36 3. 46 6. 00 0. 15
2. 2摇 沉积物重金属潜在生态危害
按工业化以前沉积物中重金属最高背景值为参
照值的计算结果列于表 5。 可见,海草床沉积物中重
金属的富集系数的大小排序是 Pb> Cu> Cd> Zn;潜在
生态危害系数的大小排序是 Cd>Pb>Cu> Zn。 所测 4
种重金属的 Er都小于 40,表明它们的潜在生态危害
轻微。 沉积物中镉的含量最低,富集系数也是次低,
但是由于它的毒性系数明显高于其他元素,导致镉的
潜在生态危害系数最大。 这 4 种重金属的潜在生态
危害指数 RI为 10. 97。
2. 3摇 海草床底栖生物对重金属的富集
各类生物的富集系数见表 6。 大型底栖绿藻的富集系数大小顺序是 Cu>Pb>Zn>Cd,海草的富集系数大小
顺序是 Cd>Pb>Zn>Cu,绿藻的富集系数大小顺序和海草的大致相反。 除了镉,绿藻对其他 3 种重金属的富集
系数均明显高于海草,其中以铜的富集系数相差最大(24 倍)。 藻类和海草的重金属吸收机理存在差异,造成
它们重金属富集系数不同。 藻类对重金属的吸收包括胞外的快速吸附(快相)和胞内的缓慢富集(慢相)2 个
阶段,在快相,重金属被吸附到藻细胞表面,该过程迅速而且可逆,而慢相是重金属跨膜进入胞内富集的过程。
在多数情况下,约 80%—90%的重金属被吸附到藻细胞表面,藻类细胞壁含有一些功能基团如羟基、羧基、氨
基、巯基和磷酸根等,因而细胞壁带负电荷,通过离子交换或其他机制可以和水中的重金属离子结合[8]。 海
草属于高等植物,大部分的重金属都是通过金属转运蛋白进入叶片细胞或根细胞,并在植物体内进一步转运
表 6摇 海草床底栖生物的重金属富集系数(BCF)
Table 6摇 Biological concentrating factors (BCF) of heavy metals in the bodies of benthic biota from the seagrass bed
类群
Group
名称
Name Cu Pb Cd Zn
绿藻 浒苔 Enteromorpha prolifera 27. 50 31. 88 13. 60 27. 43
Green algae 刚毛藻 Cladophora glomerata 263. 18 20. 50 9. 80 13. 13
平均值 Mean 145. 45 26. 25 11. 80 20. 29
海草 喜盐草 Halophila ovalis 6. 82 21. 13 28. 20 11. 70
Seagrass 二药藻 Halodule uninervis 5. 23 5. 25 11. 60 8. 94
平均值 6. 00 13. 25 20. 00 10. 31
双壳类 日本镜蛤 Dosinia japonica 2. 00 1. 00 24. 60 1. 31
Mollusca 真曲巴非蛤 Paphia euglypta 1. 09 1. 25 7. 40 1. 56
栉江珧 Atrina pectinata 0. 23 0. 50 23. 80 2. 30
菲律宾蛤仔 Ruditapes philippinarum 0. 64 0. 63 8. 60 1. 96
棕蚶 Barbatia amygdalumtostum 0. 45 1. 13 64. 80 2. 51
斑纹巴非蛤 Paphia lirata 0. 59 0. 25 56. 20 1. 37
粒帽蚶 Cucullaea labiosa granulosa 0. 32 1. 50 20. 80 2. 16
大竹蛏 Solen grandis 1. 36 0. 50 3. 20 2. 17
总角截蛏 Solecurtus divaricata 0. 41 0. 38 3. 80 2. 64
仙女蛤 Callista sp. 1. 45 1. 13 2. 60 1. 84
岐脊加夫蛤 Gafraium divaricatum 0. 73 0. 50 3. 40 1. 09
平均值 Mean 0. 86 0. 75 20. 00 1. 90
腹足类 爪哇窦螺 Sinum javanicum 2. 45 1. 63 1. 00 2. 59
Gastropods 珠带拟蟹手螺 Cerithidea cingulata 1. 64 1. 25 3. 20 2. 99
秀丽织纹螺 Nassarius festivus 3. 14 2. 63 5. 00 3. 59
平均值 Mean 2. 41 1. 88 3. 00 3. 06
8427 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
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至液泡贮存[9]。 可见,藻类快相的离子交换过程迅速且不耗能,而海草的金属转运是需要酶参与的耗能过
程,后者要比前者低效且缓慢。
双壳类的富集系数大小顺序是 Cd >Zn> Cu> Pb;腹足类的富集系数大小顺序是 Zn>Cd> Cu> Pb,双壳类
的富集系数大小顺序和腹足类的基本一致。 部分双壳类(如:栉江珧、菲律宾蛤仔、纹斑巴非蛤、总角截蛏和
岐脊加夫蛤)对铜和铅都不存在富集作用(富集系数小于 1),而日本镜蛤、真曲巴非蛤、仙女蛤对铜和铅的富
集系数都大于 1,其他双壳类对铜或铅存在富集作用,显示不同种类间存在差异。 双壳类对镉和锌均存在富
集作用,其中以棕蚶和纹斑巴非蛤对镉的富集最为显著。 腹足类对这四种重金属均有富集,除了镉,腹足类体
内的铜、铅和锌的富集系数是双壳类的两倍多,说明腹足类的富集能力要高于双壳类,但是这 3 种腹足类都不
是食用种类,因此对人类食品安全威胁不大。 直接以海草和绿藻组织为食物的生物不多[10],但是,海草和绿
藻组织是碎屑的重要组成,海草和绿藻中的重金属会沿着碎屑食物链富集[11]。 在本研究中,底栖动物体内重
金属含量远小于海草和绿藻。 可能原因是所选双壳类都是滤食性的,主要以底栖微藻为食,腹足类也没有直
接以海草和绿藻为食。 海草的地上部分和绿藻藻体的更新速率较快,脱落的组织会被水流带走,海草和绿藻
中的重金属很有可能输出到系统外[12]。 已有的研究表明,重金属主要在海草床的初级消费者中富集,随着营
养等级的递增,动物重金属含量反而降低,这和动物体内的重金属排出机制有关[11]。 本研究没有采集鱼类和
游泳甲壳类的生物体进行分析,一方面是由于采样方法的限制,另一方面,这些游泳动物的栖息地经常变化,
不能反映海草床环境中重金属的污染状况。
由于近岸水体富营养化加重,海草床退化的表现之一就是海草逐渐被大型底栖藻类和附生藻类替代[13],
这种群落结构的演替会对重金属在底栖贝类和腹足类体内的富集产生怎样的影响值得进一步研究。 本研究
评估了流沙湾海草床大型底栖生物对铜、铅、锌和镉的富集效应,为研究重金属在底栖食物链中的迁移和转
化、以及驱归提供了基础数据和切入点。 由本研究的结果可见,镉在海草床大型底栖生物体内的富集模式和
其他 3 种重金属有明显的差异,其原因和机理值得进一步探讨。
底栖生物的质量评价结果见表 7。 腹足类生物质量良好,没有超标样品。 双壳类生物体内 Pb 和 Cd 出现
超标,超标率和最大超标倍数分别是:Pb(100% ,11 倍);Cd(63. 6% ,15. 2 倍)。 可见,双壳类生物体内 Pb 和
Cd超标比较严重。 湛江海域双壳类 Cd超标已有报道[14],说明附近很可能存在镉排放源。 双壳类和腹足类
的重金属含量没有显著差别,就平均值而言,腹足类的铜、铅和锌含量高于双壳类,但是由于腹足类的评价标
准是双壳类的 10 倍到 100 倍,所以腹足类的质量状况明显好于双壳类。
表 7摇 海草床底栖生物的质量分数
Table 7摇 Quality indices of the benthic biota from the seagrass bed
类群
Group
名称
Name Cu Pb Cd Zn
双壳类 日本镜蛤 Dosinia japonica 0. 44 8. 00 6. 15 0. 46
Mollusca 真曲巴非蛤 Paphia euglypta 0. 24 10. 00 1. 85 0. 55
栉江珧 Atrina pectinata 0. 05 4. 00 5. 95 0. 81
菲律宾蛤仔 Ruditapes philippinarum 0. 14 5. 00 2. 15 0. 69
棕蚶 Barbatia amygdalumtostum 0. 10 9. 00 16. 2 0. 88
斑纹巴非蛤 Paphia lirata 0. 13 2. 00 14. 05 0. 48
粒帽蚶 Cucullaea labiosa granulosa 0. 07 12. 0 5. 20 0. 76
大竹蛏 Solen grandis 0. 30 4. 00 0. 80 0. 76
总角截蛏 Solecurtus divaricata 0. 09 3. 00 0. 95 0. 93
仙女蛤 Callista sp. 0. 32 9. 00 0. 65 0. 65
岐脊加夫蛤 Gafrarium divaricatum 0. 16 4. 00 0. 85 0. 38
最小值 0. 05 2. 00 0. 65 0. 38
最大值 0. 44 12. 0 16. 2 0. 93
9427摇 23 期 摇 摇 摇 许战州摇 等:流沙湾海草床重金属富集特征 摇
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摇 摇 续表
类群 Group 名称 Name Cu Pb Cd Zn
平均值 0. 19 6. 36 4. 98 0. 67
腹足类 爪哇窦螺 Sinum javanicum 0. 05 0. 13 0. 01 0. 07
Gastropods 珠带拟蟹手螺 Cerithidea cingulata 0. 04 0. 10 0. 03 0. 08
秀丽织纹螺 Nassarius festivus 0. 07 0. 21 0. 05 0. 10
最小值 0. 04 0. 10 0. 01 0. 07
最大值 0. 07 0. 21 0. 05 0. 10
平均值 0. 05 0. 15 0. 03 0. 09
3摇 结论
1)流沙湾海草床水体和表层沉积物中的铜、铅、镉和锌含量很低,沉积物重金属的潜在生态危害轻微。
2)大型底栖绿藻和海草对重金属有明显的富集作用,尤其是绿藻。 两者富集系数的大小顺序大致相反,
显示出它们对重金属富集效应的显著差异。
3)底栖双壳类软体动物对铜和铅的平均富集系数均小于 1,对锌和镉的平均富集系数均大于 1,尤其是对
镉的富集系数达到 20。 双壳类体内 Pb和 Cd超标比较严重,指示附近可能有镉的污染源。 底栖腹足类对四
种重金属都有富集,对镉的富集也是较高的。 因此,镉元素在流沙湾海草床大型底栖生物体内的富集效应显
著,应重点关注。
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0527 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 23 December,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Satellite鄄based modelling light use efficiency of alpine meadow along an altitudinal gradient
FU Gang, ZHOU Yuting, SHEN Zhenxi, et al (6989)
……………………………………………
……………………………………………………………………………
Changes in the concentrations of airborne Picea schrenkiana pollen in response to temperature changes in the Tianshan Mountain
area PAN Yanfang, YAN Shun, MU Guijin, et al (6999)…………………………………………………………………………
Primary production in the Bay of Bengal during spring intermonsoon period
LIU Huaxue, KE Zhixin, SONG Xingyu, et al (7007)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Effect of rainfall regimes on the decomposition rate of yak dung in an alpine meadow of northwest Sichuan Province, China
WU Xinwei, LI Guoyong, SUN Shucun (7013)
…………
……………………………………………………………………………………
SOFM鄄based nutrient cycling classification of forest ecosystems in the Loess Plateau
CHEN Kai,LIU Zengwen,LI Jun, et al (7022)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Characterization of the responses of photosynthetic and chlorophyll fluorescence parameters to water stress in seedlings of six
provenances of Chinese Pine (Pinus tabulaeformis Carr. ) WANG Yan, CHEN Jianwen, et al (7031)…………………………
Effect of silicon supply on Tall Fescue (Festuca arundinacea) growth under the salinization conditions
LIU Huixia, GUO Xinghua, GUO Zhenggang (7039)
………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of high鄄temperature stress on physiological characteristics of leaves of Simmondsia Chinensis seedlings from different
provenances HUANG Weiwei, ZHANG Niannian, HU Tingxing, et al (7047)……………………………………………………
Soil moisture dynamics of water and soil conservation forest on the Loess Plateau ZHANG Jianjun,LI Huimin,XU Jiajia (7056)……
The distribution of male and female Populus cathayana populations along an altitudinal gradient
WANG Zhifeng, XU Xiao, LI Xiaofeng, et al (7067)
………………………………………
………………………………………………………………………………
Analysis on the characteristics of macrobenthis community in the North鄄west Daya Bay of South China Bay in spring
DU Feiyan, LIN Qin, JIA Xiaoping, et al (7075)
…………………
…………………………………………………………………………………
The effects of season and environmental factors on community structure of planktonic copepods in Zhanjiang Bay, China
ZHANG Caixue, GONG Yuyan, WANG Xuefeng, et al (7086)
……………
……………………………………………………………………
Population genetic structure of Pneumatophorus japonicus in the Taiwan Strait
ZHANG Liyan, SU Yongquan, WANG Hangjun, et al (7097)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………
Seasonal variation of nitrogen and phosphorus in Miju River and Lake Erhai and influencing factors
YU Chao, CHU Jinyu, BAI Xiaohua, et al (7104)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
Population dynamics and production of Bellamya aeruginosa (Reeve) (Mollusca: Viviparidae) in artificial lake for transgenic fish,
Wuhan XIONG Jing, XIE Zhicai, JIANG Xiaoming, et al (7112)………………………………………………………………
Carbon, nitrogen and phosphorus ecological stoichiometric ratios among live plant鄄litter鄄soil systems in estuarine wetland
WANG Weiqi, XU Linglin, ZENG Congsheng, et al (7119)
……………
………………………………………………………………………
Effects of EDTA on growth and lead鄄zinc accumulation in maize seedlings grown in amendment substrates containing lead鄄zinc
tailings and soil WANG Hongxin,HU Feng,XU Xinwang, et al (7125)…………………………………………………………
Effects of different coated controlled鄄release urea on soil ammonia volatilization in farmland LU Yanyan,SONG Fupeng (7133)………
Effects of ridge planting on the photosynthetic characteristics and yield of summer maize in high鄄yield field
MA Li, LI Chaohai, FU Jing, et al (7141)
…………………………
…………………………………………………………………………………………
Effect of timing of DCD application on nitrous oxide emission during wheat growing period
JI Yang,YU Jia,MA Jing, et al (7151)
……………………………………………
……………………………………………………………………………………………
The role of the fertilizing with nitrogen, calcium and sodium chloride in winter wheat leaves adaptation to freezing鄄thaw stress
LIU Jianfang, ZHOU Ruilian, ZHAO Mei, et al (7161)
………
……………………………………………………………………………
Environment impact assessment of organic and conventional soybean production with LCA method in China Northeast Plain
LUO Yan, QIAO Yuhui, WU Wenliang (7170)
…………
……………………………………………………………………………………
Effects of selenium added to soil on physiological indexes in flue鄄cured tobacco
XU Zicheng, SHAO Huifang, SUN Shuguang, et al (7179)
………………………………………………………
………………………………………………………………………
Influence of different planting patterns on field microclimate effect and yield of peanut (Arachis hypogea L. )
SONG Wei, ZHAO Changxing,WANG Yuefu, et al (7188)
…………………………
………………………………………………………………………
Rapid cold hardening of Western flower thrips, Frankliniella occidentalis, and its ecological cost
LI Hongbo, SHI Liang, WANG Jianjun, et al (7196)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of temperature on body color in Sitobion avenae (F. ) DENG Mingming, GAO Huanhuan, LI Dan, et al (7203)……………
Development and reproduction of Bemisia tabaci biotype B on wild and cultivated tomato accessions
GAO Jianchang, GUO Guangjun, GUO Yanmei, et al (7211)
…………………………………
……………………………………………………………………
Study on ecological water demand based on assessment of ecosystem disturbance degree in the Baiyangdian Wetland
CHEN He, YANG Ying, YU Shiwei, et al (7218)
…………………
…………………………………………………………………………………
Emergy鄄based analysis of two chicken farming systems: a perspective of organic production model in China
HU Qiuhong, ZHANG Lixiao, WANG Changbo (7227)
…………………………
……………………………………………………………………………
Mathematical model design of time鄄effect relationship analysis about the inhibition of four eighteen鄄cabon fatty acids on toxic
Microcystis aeruginosa HE Zongxiang, ZHANG Tingting (7235)……………………………………………………………………
Enrichment of heavy metals in the seagrass bed of Liusha Bay XU Zhanzhou, ZHU Aijia,CAI Weixu, et al (7244)…………………
A gradient analysis of urban architecture landscape pattern based on QuickBird imagery
ZHANG Peifeng, HU Yuanman, XIONG Zaiping, et al (7251)
………………………………………………
……………………………………………………………………
Landscape spatial heterogeneity is associated with urbanization: an example from Yangtze River in Jiangsu Province
CHE Qianjin,CAO Youhui,YU Lu, et al (7261)
…………………
……………………………………………………………………………………
CVM for Taihu Lake based on ecological functions of wetlands restoration, and ability to pay and willingness to pay studies
YU Wenjin, XIE Jian, ZOU Xinqing (7271)
…………
………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
Progress in research on the marine microbial loop in the Arctic Ocean HE Jianfeng, CUI Shikai, ZHANG Fang, et al (7279)………
Research progress in the eco鄄environmental effects of urban green spaces
SU Yongxian, HUANG Guangqing, CHEN Xiuzhi, et al (7287)
………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Source, exposure characteristics and its environmental effect of heavy metals in urban surface dust
FANG Fengman, LIN Yuesheng, WANG Haidong, et al (7301)
……………………………………
…………………………………………………………………
Scientific Note
Spatial structures of soilcarbon and nitrogen of China fir and Masson pine mixed forest in the Three Gorger Reservoir Areas
LIN Yinghua, WANG Laifa, TIAN Xiaokun, et al (7311)
…………
…………………………………………………………………………
The relationship between Oligochroa cantonella Caradja and environmental factors LIU Wenai,FAN Hangqing (7320)………………
4237 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 23 期摇 (2011 年 12 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
(Semimonthly,Started in 1981)
摇
Vol郾 31摇 No郾 23摇 2011
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