全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 23 期摇 摇 2012 年 12 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
中国石龙子母体孕期调温诱导幼体表型:母体操纵假说的实验检测 李摇 宏,周宗师,吴延庆,等 (7255)……
同种或异种干扰对花鼠分散贮藏点选择的影响 申摇 圳,董摇 钟,曹令立,等 (7264)……………………………
曝气充氧条件下污染河道氨挥发特性模拟 刘摇 波,王文林,凌摇 芬,等 (7270)…………………………………
贵州草海越冬斑头雁日间行为模式及环境因素对行为的影响 杨延峰,张国钢,陆摇 军,等 (7280)……………
青藏高原多年冻土区积雪对沼泽、草甸浅层土壤水热过程的影响 常摇 娟,王根绪,高永恒,等 (7289)………
长沙城市斑块湿地资源的时空演变 恭映璧,靖摇 磊,彭摇 磊,等 (7302)…………………………………………
基于模型数据融合的千烟洲亚热带人工林碳水通量模拟 任小丽,何洪林,刘摇 敏,等 (7313)…………………
农田氮素非点源污染控制的生态补偿标准———以江苏省宜兴市为例 张摇 印,周羽辰,孙摇 华 (7327)………
用 PFU微型生物群落监测技术评价化工废水的静态毒性 李朝霞,张玉国,梁慧星 (7336)……………………
京郊农业生物循环系统生态经济能值评估———以密云尖岩村为例 周连第,胡艳霞,王亚芝,等 (7346)………
基于遥感的夏季西安城市公园“冷效应冶研究 冯晓刚,石摇 辉 (7355)…………………………………………
海南岛主要森林类型时空动态及关键驱动因子 王树东,欧阳志云,张翠萍,等 (7364)…………………………
不同播种时间对吉林省西部玉米绿水足迹的影响 秦丽杰,靳英华,段佩利 (7375)……………………………
黄土塬区不同品种玉米间作群体生长特征的动态变化 王小林,张岁岐,王淑庆,等 (7383)……………………
密植条件下种植方式对夏玉米群体根冠特性及产量的影响 李宗新,陈源泉,王庆成,等 (7391)………………
沙地不同发育阶段的人工生物结皮对重金属的富集作用 徐摇 杰,敖艳青,张璟霞,等 (7402)…………………
增强 UV鄄B辐射和氮对谷子叶光合色素及非酶促保护物质的影响 方摇 兴,钟章成 (7411)……………………
不同产地披针叶茴香光合特性对水分胁迫和复水的响应 曹永慧,周本智,陈双林,等 (7421)…………………
芦芽山林线华北落叶松径向变化季节特征 董满宇,江摇 源,王明昌,等 (7430)…………………………………
地形对植被生物量遥感反演的影响———以广州市为例 宋巍巍,管东生, 王摇 刚 (7440)………………………
指数施肥对楸树无性系生物量分配和根系形态的影响 王力朋,晏紫伊,李吉跃,等 (7452)……………………
火烧伤害对兴安落叶松树干径向生长的影响 王晓春,鲁永现 (7463)……………………………………………
山地梨枣树耗水特征及模型 辛小桂,吴普特,汪有科,等 (7473)…………………………………………………
两种常绿阔叶植物越冬光系统功能转变的特异性 钟传飞,张运涛,武晓颖,等 (7483)…………………………
干旱胁迫对银杏叶片光合系统域荧光特性的影响 魏晓东,陈国祥,施大伟,等 (7492)…………………………
神农架川金丝猴栖息地森林群落的数量分类与排序 李广良,丛摇 静,卢摇 慧,等 (7501)………………………
碱性土壤盐化过程中阴离子对土壤中镉有效态和植物吸收镉的影响 王祖伟,弋良朋,高文燕,等 (7512)……
两种绣线菊耐弱光能力的光合适应性 刘慧民,马艳丽,王柏臣,等 (7519)………………………………………
闽楠人工林细根寿命及其影响因素 郑金兴,黄锦学,王珍珍,等 (7532)…………………………………………
旅游交通碳排放的空间结构与情景分析 肖摇 潇,张摇 捷,卢俊宇,等 (7540)……………………………………
北京市妫水河流域人类活动的水文响应 刘玉明,张摇 静,武鹏飞,等 (7549)……………………………………
膜下滴灌技术生态鄄经济与可持续性分析———以新疆玛纳斯河流域棉花为例
范文波,吴普特,马枫梅 (7559)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
高温胁迫及其持续时间对棉蚜死亡和繁殖的影响 高桂珍,吕昭智,夏德萍,等 (7568)…………………………
桉树枝瘿姬小蜂虫瘿解剖特征与寄主叶片生理指标的变化 吴耀军,常明山,盛摇 双,等 (7576)………………
西南桦纯林与西南桦伊红椎混交林碳贮量比较 何友均,覃摇 林,李智勇,等 (7586)……………………………
长沙城市森林土壤 7 种重金属含量特征及其潜在生态风险 方摇 晰,唐志娟,田大伦,等 (7595)………………
专论与综述
城乡结合部人鄄环境系统关系研究综述 黄宝荣,张慧智 (7607)…………………………………………………
陆地生态系统碳水通量贡献区评价综述 张摇 慧,申双和,温学发,等 (7622)……………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*380*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*38*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄12
封面图说: 麋鹿群在过河———麋鹿属于鹿科,是中国的特有动物。 历史上麋鹿曾经广布于东亚地区,到 19 世纪时,只剩下在北
京南海子皇家猎苑内一群。 1900 年,八国联军攻陷北京,麋鹿被抢劫一空。 1901 年,英国的贝福特公爵用重金从
法、德、荷、比四国收买了世界上仅有的 18 头麋鹿,以半野生的方式集中放养在乌邦寺庄园内,麋鹿这才免于绝灭。
在世界动物保护组织的协调下,1985 年起麋鹿从英国分批回归家乡,放养到北京大兴南海子、江苏省大丰等地。 这
是在江苏省大丰麋鹿国家级自然保护区放养的麋鹿群正在过河。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 23 期
2012 年 12 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 23
Dec. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:科技部科技型中小企业技术创新基金项目(09C26213203714); 江苏省科技发展项目(BS2005035); 2010 年度江苏省高校“青蓝工
程冶科技创新项目支持
收稿日期:2012鄄02鄄02; 摇 摇 修订日期:2012鄄08鄄29
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: lzxdzc@ 163. com
DOI: 10. 5846 / stxb201202020138
李朝霞,张玉国,梁慧星.用 PFU微型生物群落监测技术评价化工废水的静态毒性.生态学报,2012,32(23):7336鄄7345.
Li Z X, Zhang Y G, Liang H X. Static toxicity evaluation of chemical wastewater by PFU microbial communities method. Acta Ecologica Sinica,2012,32
(23):7336鄄7345.
用 PFU微型生物群落监测技术评价化工
废水的静态毒性
李朝霞1,*,张玉国2,梁慧星1
(1.盐城工学院化学与生物工程学院,盐城摇 224051;2.盐城市环境监察局,盐城摇 224003)
摘要:化工废水的排放是导致水环境毒物污染的重要来源,以原生动物为靶生物的微型生物群落监测———PFU法因能快速而真
实地评价水体受污染程度而被广泛应用。 盐城沿海化工园区是至今江苏省环保部门批准建设的苏北地区规模最大的以发展精
细化工和医药化工为主导的专业园区,以该园区附近清洁水源中的原生动物为种源,用 PFU 法评价该园区化工废水的静态毒
性。 结果表明,原生动物群落对化工废水效应浓度(EC)变化非常敏感。 在低的化工废水 EC下,原生动物群落群集的物种多样
性指数和群集种类均随毒性时间的延长而快速增加,群集速度也较快;随着化工废水 EC 的增加,原生动物群落群集的物种多
样性指数随毒性时间的延长而增加缓慢甚至下降,群集种类则明显减少,群集速度也减缓,说明化工废水 EC 有较强的生物胁
迫效应。 在反映原生动物群集过程的 3 个参数 Seq、G和 T90%中,Seq 与化工废水 EC均呈负相关,而 G随化工废水 EC增加先呈
负相关后呈正相关。 根据其回归方程 Seq = -0. 141 EC+19. 05 (R2 =0. 941,P<0. 01)推算出该化工废水的效应浓度 EC5、EC20
和 EC50 分别为 7. 1% 、27. 3%和 67. 7% 。 最终确定盐城沿海化工园区化工废水对其附近清洁水源原生动物群落的安全浓度为
7. 1% ,最大允许浓度为 27. 3% 。 盐城沿海化工园区化工废水必须处理至其毒性削减 72. 7%以上才能排放。
关键词:原生动物群落;PFU法;盐城沿海化工园区;静态毒性
Static toxicity evaluation of chemical wastewater by PFU microbial communities
method
LI Zhaoxia1,*, ZHANG Yuguo2, LIANG Huixing1
1 School of Chemical and Biological Engineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng 224051, China
2 Yancheng Environment Supervision Bureau, Yancheng 224003, China
Abstract: Protozoa are ideal biological indicators of pollution and toxicity. The microbial communities monitor method, or
Polyurethane Foam Unit (PFU), is widely used to assess the extent of water pollution due to its rapidity and accuracy. The
Yancheng coastal chemical industrial zone, located in northern Jiangsu Province, is the largest special park approved for
construction by the environmental administration of Jiangsu Province. This sector primarily oversees the development of
pharmaceutical and chemical products. Wastewater discharged as part of such chemical manufacturing processes is an
important source of water pollution and can potentially devastate water environments. Using the protozoan communities in
the clear water near the industrial zone as source species, the static toxicity of the chemical wastewater was evaluated by
PFU. Results showed that protozoan communities are very sensitive to effective concentration ( EC) variations in the
chemical wastewater. Under prolonged exposure to toxin at lower EC, rapid increases in protozoan species diversity and
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colonized species indices, as well as colonization rate, were observed. At higher EC, the protozoan species diversity index
increased slowly (or even decreased) while the colonized species index and colonization rate were reduced, indicating that
high chemical wastewater EC exerts strong biological stress on water-inhabiting protozoa. Microbial communities exposed to
low toxic stress from chemical wastewater eventually adapt and reach maturity. To characterize the protozoan colonization
process, the number of protozoan species required to achieve balance Seq, the colonization rate G and the time required to
achieve 90% Seq were studied in鄄depth. Among these three functional parameters ( Seq, G and T90% ), Seq was found to
negatively correlate with the chemical wastewater EC, while G first negatively and later positively correlated with the
chemical wastewater EC. The regression equation is Seq = -0. 141 EC+19. 05 (R
2 =0. 941,P<0. 01). The EC5, EC20 and
EC50, determined from the above regression equation, were 7. 1% , 27. 3% , and 67. 7% , respectively. Therefore, the
relative safe concentration and maximum acceptable toxicant concentration (MATC) of the wastewater for the protozoan
communities are 7. 1% and 27. 3% , respectively. To safely discharge this wastewater, more than 72. 7% of the toxins must
be removed by further processing. Our data may aid further research regarding the effects of toxic chemical wastewater
effluent on water environmental indicators, and may guide the supervision and control of chemical wastewater pollution
within the Yancheng coastal chemical industrial zone.
Key Words: protozoan communities; PFU Method; Yancheng coastal chemical industrial zone; static toxicity
化工生产废水(化工废水)的排放是导致水环境毒物污染的重要来源,其中有毒化学组分复杂,现有的化
学分析既不能阐明各种污染物的毒性,又无法预测其联合毒性作用[1]。 PFU(聚氨酯泡沫塑料块)微型生物
群落监测方法[2]从群落水平评价水质,比种和种群水平更具有环境真实性[3]。 从种类的多样性、结构上的特
殊性及分布特点看,原生动物可作为污染评价理想的指示生物[4]和生物毒性试验对象[5]。 自沈韫芬[6]第一
次把 PFU微型生物监测方法引入中国以来,许多专家学者利用 PFU法分析原生动物群落结构与功能变化特
征来监测评价河流、湖泊、水库和近海岸带等自然水体受污染程度[7鄄14]。 但是,在实验室静态条件下利用 PFU
微型生物群落监测技术评价化工废水的毒性研究在国内还较少开展。
江苏省盐城市滨海县滨淮镇境内的盐城沿海化工园区以发展精细化工和医药化工为主导,是至今江苏省
环保部门批准建设的苏北地区规模最大的专业园区。 本试验以该园区附近较清洁水源为 PFU种源,参照《水
质———微型生物群落监测———PFU法》(GB / T12290鄄91) [6]对盐城沿海化工园区的化工废水进行静态毒性试
验,以确定其安全排放浓度,并探索用 PFU原生动物群落评价化工园区工业废水的可能性,以期为该化工园
区化工废水污染监管和控制提供科学依据。
1摇 材料与方法
1. 1摇 材料
1. 1. 1摇 污水来源
污水于 2010 年 4 月份采自江苏省盐城沿海化工园区化工废水。
1. 1. 2摇 稀释水及化工废水的稀释
采用曝气自来水做稀释水,将化工废水稀释至各试验浓度。 试验前将稀释水和化工废水分别加热至
60 益,维持 20 min,以便杀死水中的生物。 冷却过程中自然曝气,备用。
1. 1. 3摇 仪器设备
7202鄄B型可见分光光度计(Unico公司),SW鄄CJ鄄2FD型双人单面净化工作台(苏州净化设备有限公司),
Cs101鄄2鼓风干燥箱(重庆万达仪器公司)、XS鄄212鄄201 显微镜(济南胜利科学器材有限公司)、LRH鄄250A 型
生化培养箱(广东省医疗器械厂),BCD鄄130HTB冰箱(青岛海尔电器集团公司)。
1. 2摇 方法
1. 2. 1摇 PFU种源的采集
摇 摇 以放置盐城沿海化工园区附近较清洁水源 20 d、群集了接近平衡期的、未成熟的 PFU微型生物群落为种
7337摇 23 期 摇 摇 摇 李朝霞摇 等:用 PFU微型生物群落监测技术评价化工废水的静态毒性 摇
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源,毒性试验 0 d,镜检种源 PFU,并测定种源采集水域的水质状况[1]。
1. 2. 2摇 PFU及静态毒性试验的布局
参照文献[2,6,12]方法,采用 PFU规格均为 5 cm伊6. 5 cm伊7. 5 cm,实验盘采用规格为长 43 cm,宽 31 cm,高
13 cm的塑料盘,盘中央挂放种源 PFU,两端各绑 5 块与种源 PFU距离相等的空白 PFU, 并使 PFU吸满受试
水。 化工废水采用 0. 5 稀释因子得到废水效应浓度(EC)分别为 100% ,50% ,25% ,12. 5% ,6. 25% ,0%等组,
每组设两个试验盘。 每个试验盘里放入实验用水 7. 5 L,试验盘置于 25 益生化培养箱中,40W日光灯保持光
强为 1500 lx左右,光照周期为光照 12L 颐12D。
1. 2. 3摇 采样与镜检
分别于第 1、3、7、11、15 天随机采样。 小心地从试验盘中解下 PFU,装入无菌塑料袋中挤出溶液作为水样
后,仍小心地放回原处绑好,并做好标记。 试验结束后对各盘中种源 PFU中的原生动物进行镜检。
对采集的水样,在 48 h内用活体镜检法[2,6]观察与鉴别原生动物的种类,用目镜测微尺和镜台测微尺[15]
测量细胞大小。 另取一部分水样定容至 100 mL,立即加入鲁哥试剂(体积分数为 1颐10)固定并沉淀 48 h,用虹
吸管吸去上层水,最后浓缩定容至 10 mL。 浓缩后的水样摇匀后用血细胞计数板[15]对原生动物进行显微镜
直接计数,原生动物个体总数 N[16鄄17]按下式计算: N = (VS 伊 n) / (V 伊 Va) ,式中 N为 1 L水中原生动物的个体
总数(个 / L),V为计数用水样体积(100 mL), VS为浓缩体积(10 mL), Va为计数体积(0. 1 mL),n为计数所得
的个体数。
1. 2. 4摇 原生动物群落的物种多样性指数计算
原生动物群落的物种多样性指数根据 Margalef公式[18]求出: D = (S - 1) / ln(N) ,式中 N同 1. 2. 4;S 为
样品中生物种属总数。 D值越大,说明物种越丰富,水体受污染程度越小。
1. 2. 5摇 原生动物群集参数计算
原生动物群落的群集参数根据 MacArthur鄄wilson 岛屿区系平衡模型修订公式[2,6]求出: St = Seq(1 -
e -Gt) / (1 + He -Gt) ,式中 St 为 t时 PFU内的种数,等同于 1. 2. 4 中 S;Seq 为原生动物群落达到平衡时的种数;G
为群集速度常数 (群集曲线的斜率); T90% 为达到 90% Seq 所需时间, T90% 根据公式[6] 求出: T90% =
ln(10 + 9H)
G
;H为污染强度。
H根据 Shannom鄄Wiener公式 c[3,6,19]计算: H =- 移
S
i = 1
ni
N
log2
ni
N
,式中 S和 N同 1. 2. 4;ni 为样品中某种生
物的个体总体。 H值:0—1为多污带;1—2为 琢鄄中污带;2—3为 茁鄄中污带;>3 为寡污带。
1. 2. 6摇 数据处理
本试验中所有数据均为多次平行测定结果的平均值,每次结果差异不超过 10%—15% 。 使用 Excel
2007、Mathlab 7. 11 和 SPSS 11. 0 软件进行数据处理与统计。
2摇 结果与分析
2. 1摇 化工废水及 PFU种源采集水域的水质
按文献方法[1]所测得的各项水质理化参数见表 1。 与中华人民共和国污水综合排放标准(GB 8978—
1996)相比,化工废水的固体悬浮物(suspended,SS)、化学需氧量(chemical oxyen demand,CODCr)、总磷( total
phosphorus,TP)含量、氨氮(NH3 鄄N)含量和酸碱度(potential of hydrogen,pH)值未超过域级排放标准。 而 PFU
种源采集水域的各项水质指标均达到清洁水源标准,适宜作种源。
2. 2 种源 PFU中的原生动物种类
按 1. 2. 1 方法放置和采集种源 PFU,于毒性试验 0 d开始镜检。 结果表明,种源 PFU 中原生动物种类和
数量均较多,共有 24 种,其个体总数 N 为 2. 21 伊 104个 / L。 其中鞭毛虫有 3 种,分别为卵形单领鞭虫
(Monosiga ovata)、张口管领鞭虫(Salpingoeca ringens)和眼杯鞭虫(Bicoeca oculata)。 肉足虫有 2 种,分别为囊
8337 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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毛变形虫(Trichamoeba osseosaccus)和剑钻变形虫(Subulamoeba saphirina)。 其余 19 种则均属纤毛虫,分别为
扭曲管叶虫(Trachelophyllumi sigmoides)、明显长颈虫(Dileptus conspicuus)、钩钟虫(Vorticella similis)、杯钟虫
(Vorticella cupifera)、放射尾滴虫(Cercomonas radiatus)、浸渍锤吸管虫(Tokophrya infusionum)、变色前管虫
(Prorodon discolor)、凹扁拟斜管虫(Chilodontopsis depressa)、尾斜管虫(Chilodonella caudata)、银灰膜袋虫
(Cyclidium glaucoma)、僧帽肾形虫(Colpoda cucullus)、光明舟形虫( Lembadion luceens)、薄漫游虫( Litonotus
lamella)、非游斜管虫 ( Chilodonella aplanata)、肋半眉虫 (Hemiophrys pleurosigma)、尾草履虫 ( Paramecium
caudatum)、膜状急纤虫 ( Tachysoma pellionella)、水蚤间隙虫 ( Intranstylum asellicola)和环杯居虫 (Pyxicola
annulata)。 相应的生物多样性指数为 2. 299。 说明种源 PFU上聚集的原生动物均有一定的丰度和代表性,可
以作为试验用监测种源。
表 1摇 化工废水及 PFU种源水的水质参数
Table 1摇 Parameters of water quality in the chemical wastewater and species source water
检测项目
Detection program
固体悬浮物
Suspended
solid(SS)
/ (mg / L)
化学需氧量
Chemical oxygen
demand (CODCr)
/ (mg / L)
总磷
Total phosphorus
(TP)
/ (mg / L)
总氮
Total nitrogen
(TN)
/ (mg / L)
氨氮
NH3 鄄N /
(mg / L)
酸碱度
Potential of
hydrogen(pH)
化工废水 Chemical wastewater 192 284. 6 1. 65 35. 2 16. 14 6. 8
种源水 Species source water 12. 4 54. 7 0. 19 1. 73 0. 07 7. 2
2. 3摇 化工废水对种源 PFU的静态毒性试验
按 1. 2. 2 方法进行静态毒性试验,各试验组的原生动物种类组成和个体总数见表 2。
由表 2 绘制的原生动物群落的物种多样性指数曲线见图 1。 由图 1 可知,原生动物群落的 D值在化工废
水 EC为 0% 、6. 25%和 12. 5%组较多,且随毒性时间的延长而增加;而在化工废水 EC 为 25%和 50%组则明
显减少,且随毒性时间的延长而缓慢增长;至化工废水 EC 为 100%组则更少,且随毒性时间的延长而出现先
略有增加后下降的趋势,尤其是在未加稀释的 EC为 100%的化工废水中,原生动物群落的种类和密度均从刚
开始适应生长至最终毒害消亡。 在各毒性时段,化工废水 EC 为 0%时 D 值均最大。 这说明在无化工废水污
染时,原生动物群落的物种最丰富。 在化工废水 EC 为 25%及以下时,原生动物群落能适应生长,而 50%及
以上化工废水 EC则会对原生动物群落的种类和密度均产生较大的毒害。
由表 2 绘制的原生动物群落群集曲线见图 2。 由图 2 可知,原生动物群落的群集种类在化工废水 EC 为
0%和 6. 25%组均较多,其群集速度也均较快;随着化工废水 EC的增加,其群集种类明显减少,群集速度明显
减缓;至 EC为 100%时,群集种类和群集速度则降至最低。 这说明原生动物群落对环境条件的变化非常敏
感,其群集过程也明显反映出化工废水对原生动物群落所产生的胁迫效应。
图 1摇 原生动物在不同化工废水静态毒性试验时的物种多样性
Fig. 1摇 Species diversity of protozoan in the static toxicity test of
the chemical wastewater
摇 图 2摇 原生动物在不同化工废水静态毒性试验时的群集过程
Fig. 2 摇 Protozoan colonization in the static toxicity test of the
chemical wastewater
9337摇 23 期 摇 摇 摇 李朝霞摇 等:用 PFU微型生物群落监测技术评价化工废水的静态毒性 摇
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0
40
15
36
0
20
0
72
0
20
0
40
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摇 图 3摇 不同化工废水在静态毒性试验时对原生动物的污染强度
Fig. 3 摇 Pollution intensity of the chemical wastewater on
protozoan communities in the static toxicity test
摇 摇 按 1. 2. 5 方法由表 2 拟合的 H 随毒性时间的变化
曲线如图 3 所示。 由图 3 可知,在化工废水 EC 为 0—
25%时,H随毒性时间的延长均明显增加,所指示的污
染级别经历从多污带寅琢鄄中污带寅茁鄄中污带寅寡污带
的变化过程;在化工废水 EC为 50%和 100%时,H随毒
性时间的延长则增加缓慢甚至下降,所指示的污染级别
分别经历从多污带寅琢鄄中污带寅茁鄄中污带和多污带寅
琢鄄中污带的变化过程。 这说明在原生动物群集过程中,
H值是不断变化的,并最终趋于稳定。 只有较长毒性时
间下的 H值才能有效地评价水体受污染程度。
由图 2 和图 3 拟合出的 St 和 H 随 t 变化的回归方
程分别记作 St鄄t和 H鄄t,由 St鄄t 可以拟合出接近平衡时
的毒性时间 T忆,在 T忆两侧附近取不同的毒性时间 t忆,可
拟合出接近平衡时 St 随 t 变化的回归方程,记作 S忆t鄄t,
S忆t鄄t的斜率即为 G。 St鄄t、H鄄t、T忆和 S忆t鄄t均列于表 3。
摇 图 4摇 在毒性平衡时间附近不同化工废水的 Seq
Fig. 4摇 Seq of the chemical wastewater near the balance time in
the static toxicity test
将 G、t忆、由 St鄄t和 H鄄t计算的 t忆时刻的 St 和 H代入
公式 St = Seq(1 - e
-Gt) / (1 + He -Gt) 中,计算出不同 t忆时
的 Seq,如图 4 所示。 取 St 和 Seq 十分接近时的毒性时
间作为平衡时的 T,根据 H鄄t 可计算出平衡时的 H。 将
平衡时的 H和 G代入公式 T90% =
ln(10 + 9H)
G
中,计算
出 T90% 。 对图 4 中各曲线所示 Seq 的算术平均值取整
即得平衡时的 Seq。 平衡时的 T、H、Seq、G和 T90%列于表
4。 由表 4 可知,按照化工废水 EC 从低到高顺序,原生
动物 Seq 逐渐下降,说明化工废水毒性依次增强。 G 值
以 0%组最大,在化工废水 EC达 50%之前,G值随着化
工废水 EC的增加而降低,也反映出化工废水的毒性作
用。 在化工废水 EC 达 50%之后,G 值随着化工废水
EC的增加反而增加,主要因为化工废水的毒性过强导
致原生动物达平衡时的种数迅速且大幅度降低所致。
T90%值与 G值成反比关系:G值越大,T90%越小,原生动物群落达到平衡越快;反之,原生动物群落达到平衡越
慢。 由原生动物平衡时的 H可知,化工废水 EC为 0—25%对种源水的污染级别为寡污带,而化工废水 EC 达
50%后对种源水的污染级别为 琢鄄中污带,这与图 3 所示结果相一致。
对 Seq 和废水 EC进行线性回归,回归方程为 Seq = -0. 141 EC+19. 05 (R2 =0. 941,P<0. 01)。 据此公式
获得 EC5(指原生动物种数损失 5%的废水浓度)、EC20、EC50 的效应浓度 EC分别为 7郾 1% 、27. 3%和 67. 7% 。
在自然水域中,微型生物群落有 5%的种类波动是正常的,因此,将 EC5 作为安全浓度,此时废水浓度为
7郾 1% 。 将 20%的原生动物种类受到损伤而消失的浓度作为最大允许浓度 (MATC),此时废水浓度为
27郾 3% 。 50%原生动物种类损伤的废水浓度为 67. 7% 。
3摇 结论与讨论
在整个静态毒性试验时间内,在 0%组的空白 PFU 上群集到了除种源 PFU 上的剑钻变形虫和肋半眉虫
外的其余22种原生动物,群集的原生动物个体总数达2 . 16 伊104个 / L,占种源PFU原生动物个体总数的
1437摇 23 期 摇 摇 摇 李朝霞摇 等:用 PFU微型生物群落监测技术评价化工废水的静态毒性 摇
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表
3摇
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10
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t+
1.
42
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0.
99
5
H
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.0
13
t2
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t+
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0.
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12
S忆
t=
0.
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t+
9.
55
1
0.
95
5
25
S t
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- 0
.0
06
t3
+ 0
.1
11
t2
+ 0
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24
t+
2.
28
9
0.
99
5
H
=
- 0
.0
10
t2
+ 0
.3
34
t+
1.
00
2
0.
99
9
13
S忆
t=
0.
37
4
t+
8.
39
4
0.
93
0
50
S t
=
- 0
.0
04
t3
+ 0
.0
99
t2
+ 0
.1
48
t+
1.
76
6
1
H
=
- 0
.0
16
t2
+ 0
.2
85
t+
0.
59
7
0.
99
5
15
S忆
t=
0.
40
4
t+
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53
3
0.
94
6
10
0
S t
=-
0.
00
1
t4
+ 0
.0
51
t3
- 0
.4
39
t2
+ 1
.6
62
t-
0.
27
3
1
H
=
- 0
.0
13
t2
+ 0
.3
47
t-
0.
29
0
0.
98
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7
S忆
t=
0.
51
2
t+
0.
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0.
95
2
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表 4摇 不同化工废水静态毒性试验时原生动物群集过程参数
Table 4摇 Parameters of protozoan colonization n the static toxicity test of the chemical wastewater
化工废水效应浓度
Effective concentration of the
chemical wastewater / %
T H Seq G T90%
0 10. 37 4. 04 21 0. 603 6. 36
6. 25 10. 62 4. 01 18 0. 548 6. 99
12. 5 12. 19 3. 80 16 0. 485 7. 79
25 14. 01 3. 72 14 0. 374 10. 09
50 14. 81 1. 31 13 0. 404 7. 63
100 6. 77 1. 46 5 0. 512 6. 14
96. 4% ,说明 PFU能真实反映水体的生物状态。 在化工废水 EC为 6. 25%—25%时,在空白 PFU中群集的原
生动物的种类较多,数量也很大,说明在此浓度下化工废水的生物毒性较弱。 原生动物以纤毛虫中的杯钟虫、
尾斜管虫和薄漫游虫等寡污纤毛虫为主优势种,但其数量随着化工废水 EC 的增加而逐渐减少。 水蚤间隙
虫、非游斜管虫、光明舟形虫、僧帽肾形虫、扭曲管叶虫和尾草履虫等耐污纤毛虫逐渐形成次优势种,眼杯鞭
虫、张口管领鞭虫和卵形单领鞭虫和囊毛变形虫均在化工废水 EC 为 6. 25%毒性中期或中后期出现并累积,
而在化工废水 EC为 12. 5%毒性中期或中后期仅有眼杯鞭虫和张口管领鞭虫出现并累积,在化工废水 EC 为
25%毒性中期则仅有眼杯鞭虫出现并迅速形成主优势种。 在化工废水 EC 达 50%后,在空白 PFU 中群集的
原生动物的种类和数量则迅速且大幅度地降低,说明此浓度化工废水的生物毒性较强。 多数的寡污和耐污纤
毛虫均被毒杀,能够群集的原生动物仅有眼杯鞭虫、尾草履虫、光明舟形虫和明显长颈虫等少数耐污种,尾斜
管虫在 50%的化工废水 EC中仍能长期存活,说明它较其它寡污纤毛虫草具有更强耐污性。
不同 EC的化工废水对种源 PFU的毒性存在一定的规律性:刚开始时,微型生物群落的生物多样性指数
D和污染强度 H都较低,这可能是由于种源 PFU中的原生动物还没有完全适应废水水质,没有扩散到实验盘
四周的空白 PFU中去,导致空白 PFU的生物种类和数量均较小。 几天后,各个浓度废水中的微型生物群落 D
和 H开始快速上升,并最终到达最大值(EC100%废水除外,其 D和 H达到最大值后又开始缓慢下降)。 这说
明微型生物群落在不同浓度化工废水中均存在从开始适应至最终达到成熟的过程。 D和 H可以作为静态毒
性试验中生物群落结构和水体或土壤受污染程度的评价指标,这与目前大多数 PFU法动态试验[3鄄5,7鄄13,16鄄19]评
价水质相一致。 但在静态毒性试验中,只有较长毒性时间下的 D 和(或)H 值才能有效地评价水体受污染
程度。
目前生物毒性检验[13,20] 已成为评价环境污染的必需手段之一。 Bulich A. 等[21] 首先报道了采用
Photobacterium phosphoreum 菌株进行废水毒性商业化检测的可能性,BiesingerK. 等[22]研究了 Daphnia magna
在不同金属作用下的生态效应。 随后国内外许多学者以不同的指示生物对水体或土壤[13,23鄄24]等环境污染进
行了生物毒性检验和评价,但我国目前仍缺乏规范的工业废水毒性鉴定和评价体系[25]。 PFU 法作为一种国
标方法,能从微型生物群落水平快速而综合地反映水体水质情况,是一种值得推广的预测废水毒性强度的
方法。
本试验所采用的盐城沿海化工园区化工废水虽未超过国家域级排污标准,但对其附近清洁水源仍存在较
高的毒性风险。 在反映原生动物群集过程的 3 个参数 Seq、G 和 T90%中,Seq 与化工废水 EC 均呈负相关,而 G
随化工废水 EC增加先呈负相关后呈正相关。 盐城沿海化工园区化工废水对该园区附近清洁水源的无效应
浓度为 7. 1% ,该园区附近清洁水源对该园区化工废水的最大可接受浓度为 27. 3% ,因此,盐城沿海化工园区
化工废水必须经过进一步处理,将毒性削减 73%以上才能排放。
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5437摇 23 期 摇 摇 摇 李朝霞摇 等:用 PFU微型生物群落监测技术评价化工废水的静态毒性 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 23 December,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Maternal thermoregulation during gestation affects the phenotype of hatchling Chinese skinks (Eumeces chinensis): testing the
maternal manipulation hypothesis LI Hong, ZHOU Zongshi, WU Yanqing, et al (7255)…………………………………………
Effects of conspecific and interspecific interference competitions on cache site selection of Siberian chipmunks (Tamias sibiricus)
SHEN Zhen,DONG Zhong, CAO Lingli,et al (7264)
…
………………………………………………………………………………
Characterization of ammonia volatilization from polluted river under aeration conditons: a simulation study
LIU Bo, WANG Wenlin, LING Fen, et al (7270)
……………………………
…………………………………………………………………………………
Diurnal activity patterns and environmental factors on behaviors of Bar鄄headed Geese Anser indicus wintering at Caohai Lake of
Guizhou, China YANG Yanfeng,ZHANG Guogang,LU Jun,et al (7280)…………………………………………………………
Impacts of snow cover change on soil water鄄heat processes of swamp and meadow in Permafrost Region, Qinghai鄄Tibetan Plateau
CHANG Juan,WANG Gengxu,GAO Yongheng,et al (7289)
……
………………………………………………………………………
Spatial鄄temporal changes of urban patch wetlands in Changsha, China GONG Yingbi, JING Lei, PENG Lei, et al (7302)…………
Modeling of carbon and water fluxes of Qianyanzhou subtropical coniferous plantation using model鄄data fusion approach
REN Xiaoli, HE Honglin, LIU Min, et al (7313)
……………
…………………………………………………………………………………
Ecological compensation standard for controlling nitrogen non鄄point pollution from farmland: a case study of Yixing City in Jiang
Su Province ZHANG Yin, ZHOU Yuchen, SUN Hua (7327)……………………………………………………………………
Static toxicity evaluation of chemical wastewater by PFU microbial communities method
LI Zhaoxia, ZHANG Yuguo, LIANG Huixing (7336)
………………………………………………
………………………………………………………………………………
Emergy evaluation of an agro鄄circulation system in Beijing suburb: take Jianyan village as a case study
ZHOU Liandi, HU Yanxia, WANG Yazhi, et al (7346)
………………………………
……………………………………………………………………………
Research on the cooling effect of Xi忆an parks in summer based on remote sensing FENG Xiaogang, SHI Hui (7355)………………
The dynamics of spatial and temporal changes to forested land and key factors driving change on Hainan Island
WANG Shudong, OUYANG Zhiyun,ZHANG Cuiping, et al (7364)
………………………
………………………………………………………………
Impact of different sowing dates on green water footprint of maize in western Jilin Province
QIN Lijie, JIN Yinghua, DUAN Peili (7375)
……………………………………………
………………………………………………………………………………………
The dynamic variation of maize (Sea mays L. ) population growth characteristics under cultivars鄄intercropped on the Loess Plateau
WANG Xiaolin, ZHANG Suiqi, WANG Shuqing, et al (7383)
…
……………………………………………………………………
Effect of different planting methods on root鄄shoot characteristics and grain yield of summer maize under high densities
LI Zongxin, CHEN Yuanquan, WANG Qingcheng, et al (7391)
………………
…………………………………………………………………
Heavy metal contaminant in development process of artificial biological Soil Crusts in sand鄄land
XU Jie, AO Yanqing, ZHANG Jingxia,et al (7402)
………………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of enhanced UV鄄B radiation and nitrogen on photosynthetic pigments and non鄄enzymatic protection system in leaves of
foxtail millet (Setaria italica (L. ) Beauv. ) FANG Xing, ZHONG Zhangcheng (7411)…………………………………………
Photosynthetic response of different ecotype of Illicium lanceolatum seedlings to drought stress and rewatering
CAO Yonghui, ZHOU Benzhi, CHEN Shuanglin,et al (7421)
………………………
……………………………………………………………………
Seasonal variations in the stems of Larix principis鄄rupprechtii at the treeline of the Luya Mountains
DONG Manyu, JIANG Yuan, WANG Mingchang, et al (7430)
……………………………………
……………………………………………………………………
Influence of terrain on plant biomass estimates by remote sensing: a case study of Guangzhou City, China
SONG Weiwei,GUAN Dongsheng, WANG Gang (7440)
……………………………
……………………………………………………………………………
Effects of exponential fertilization on biomass allocation and root morphology of Catalpa bungei clones
WANG Lipeng, YAN Ziyi, LI Jiyue, et al (7452)
………………………………
…………………………………………………………………………………
Effects of fire damages on Larix gmelinii radial growth at Tahe in Daxing忆an Mountains, China
WANG Xiaochun, LU Yongxian (7463)
………………………………………
……………………………………………………………………………………………
A model for water consumption by mountain jujube pear鄄like XIN Xiaogui,WU Pute, WANG Youke, et al (7473)…………………
Specificity of photosystems function change of two kinds of overwintering broadleaf evergreen plants
ZHONG Chuanfei, ZHANG Yuntao, WU Xiaoying, et al (7483)
…………………………………
…………………………………………………………………
Effects of drought on fluorescence characteristics of photosystem 域 in leaves of Ginkgo biloba
WEI Xiaodong,CHEN Guoxiang,SHI Dawei,et al (7492)
…………………………………………
…………………………………………………………………………
Numerical classification and ordination of forest communities in habitat of Sichuan Snub鄄nosed Monkey in Hubei Shennongjia
National Nature Reserve LI Guangliang, CONG Jing, LU Hui, et al (7501)……………………………………………………
Impact of inorganic anions on the cadmium effective fraction in soil and its phytoavailability during salinization in alkaline soils
WANG Zuwei, YI Liangpeng, GAO Wenyan, et al (7512)
……
…………………………………………………………………………
Photosynthetic adaptability of the resistance ability to weak light of 2 species Spiraea L.
LIU Huimin,MA Yanli, WANG Baichen,et al (7519)
………………………………………………
………………………………………………………………………………
Fine root longevity and controlling factors in a Phoebe Bournei plantation
ZHENG Jinxing,HUANG Jinxue,WANG Zhenzhen,et al (7532)
………………………………………………………………
……………………………………………………………………
Analysis on spatial structure and scenarios of carbon dioxide emissions from tourism transportation
XIAO Xiao, ZHANG Jie, LU Junyu, et al (7540)
……………………………………
…………………………………………………………………………………
The hydrological response to human activities in Guishui River Basin, Beijing
LIU Yuming, ZHANG Jing, WU Pengfei, et al (7549)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………………
Socio鄄economic impacts of under鄄film drip irrigation technology and sustainable assessment: a case in the Manas River Basin,
Xinjiang, China FAN Wenbo, WU Pute,MA Fengmei (7559)……………………………………………………………………
Effects of pattern and timing of high temperature exposure on the mortality and fecundity of Aphis gossypii Glover on cotton
GAO Guizhen, L譈 Zhaozhi, XIA Deping, et al (7568)
…………
……………………………………………………………………………
Physiological responses of Eucalyptus trees to infestation of Leptocybe invasa Fisher & La Salle
WU Yaojun, CHANG Mingshan, SHENG Shuang, et al (7576)
………………………………………
……………………………………………………………………
Carbon storage capacity of a Betula alnoides stand and a mixed Betula alnoides 伊 Castanopsis hystrix stand in Southern Subtropical
China: a comparison study HE Youjun, QIN Lin, LI Zhiyong,et al (7586)………………………………………………………
Distribution and ecological risk assessment of 7 heavy metals in urban forest soils in Changsha City
FANG Xi, TANG Zhijuan, TIAN Dalun, et al (7595)
…………………………………
……………………………………………………………………………
Review and Monograph
The relationship between humans and the environment at the urban鄄rural interface:research progress and prospects
HUANG Baorong, ZHANG Huizhi (7607)
…………………
…………………………………………………………………………………………
Flux footprint of carbon dioxide and vapor exchange over the terrestrial ecosystem: a review
ZHANG Hui, SHEN Shuanghe, WEN Xuefa,et al (7622)
…………………………………………
…………………………………………………………………………
4367 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的生态学专业性高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研
究原始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、
新方法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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第 32 卷摇 第 23 期摇 (2012 年 12 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
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Vol郾 32摇 No郾 23 (December, 2012)
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