隨著城市經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高,大量富含營養(yǎng)物質(zhì)的污廢水排入城市河道。長期接納的污染物積聚在河道底泥中,勢必會影響河道水生態(tài)環(huán)境的健康。沉水植物能降低水體的營養(yǎng)鹽質(zhì)量比,有效抑制藻類繁殖,促進(jìn)懸浮物質(zhì)沉積,提高水體的污染自凈能力[1]。因此,恢復(fù)沉水植物是改善水生態(tài)系統(tǒng)的重要措施。Kumar等[2-3]發(fā)現(xiàn)菹草在污染嚴(yán)重點(diǎn)位的生物量和生產(chǎn)力高于污染輕的點(diǎn)位。扎根于底泥中的沉水植物可以通過根系吸收底泥中的營養(yǎng)以維持自身正常生長繁殖,但底泥中有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)質(zhì)量比過高會導(dǎo)致沉水植物根系腐爛[1、4-5]。倪樂意[6]認(rèn)為在一些超越高等水生生物耐受范圍的環(huán)境條件下,其生境無法得到立即恢復(fù)。段昌群等[7-8]提出在重污染水體中重建水生植被,底泥疏浚有助于創(chuàng)造適合沉水植物生長的生態(tài)環(huán)境。然而疏浚程度過大將降低水體的生物多樣性[9]。因而在重污染型河道疏浚前,有必要對河道底泥疏浚的沉水植物水生態(tài)效應(yīng)展開試驗(yàn)研究。筆者選取耐污能力強(qiáng)的沉水植物菹草作為試驗(yàn)材料,通過研究不同特性底泥對菹草生長繁殖、水體水質(zhì)及藻類種群結(jié)構(gòu)等的影響,判定流動(dòng)性較小的蘇州重污染河道疏浚是否有利于菹草水生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)。

1材料及方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)采用的沉水植物菹草取自蘇州直鎮(zhèn)河道,在室外環(huán)境條件下放入裝有自來水的試驗(yàn)桶內(nèi)培養(yǎng)2周后,選取大小相似、生長狀態(tài)較好的菹草個(gè)體作為試驗(yàn)材料。選擇蘇州南園河疏浚段、未疏浚段底泥以及內(nèi)城河底泥作為試驗(yàn)基質(zhì)。菹草(Potamogetoncrispu)耐污能力較強(qiáng),只要將其根部固定在任何基質(zhì)上,都能正常生長發(fā)育,在營養(yǎng)物質(zhì)豐富的水體中靠其莖葉吸收營養(yǎng)物質(zhì)。扎根于底泥的菹草主要靠吸收底泥中的營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行繁殖[10-11]。試驗(yàn)用水為南園河未疏浚段河水,其營養(yǎng)鹽質(zhì)量濃度:TN為7•04mg/L、TP為0•32mg/L、有機(jī)質(zhì)為13•11mg/L。各河段底泥的基本物理、化學(xué)性質(zhì)見表1。

1.2試驗(yàn)方法

為了研究疏浚對菹草生長的影響,待南園河?xùn)|段疏浚4~5個(gè)月后,采集不同污染程度河段底泥即南園河?xùn)|段(已疏浚)、西段底泥(未疏浚)及水質(zhì)較好的內(nèi)城河底泥10kg各3份,分別放入60L試驗(yàn)桶(編號分別為1—6號,頂部直徑49cm,底部直徑37cm)內(nèi),各編號對應(yīng)菹草生物量詳見表2;選取植株葉片數(shù)量和長短相近的菹草植入底泥;小心向各試驗(yàn)桶注入30•6L南園河未疏浚段河水(桶內(nèi)約50cm),并在試驗(yàn)過程中及時(shí)用蒸餾水補(bǔ)充由于蒸發(fā)損失的水分。整個(gè)試驗(yàn)在自然光照的平臺上進(jìn)行，每5d觀察菹草生長狀況。采樣時(shí)避免擾動(dòng)水體從而影響懸浮物附著率。為了研究疏浚對重污染河道水生生物多樣性的影響,結(jié)合菹草生長情況,每5d對1—6號桶內(nèi)水體進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測,每5~10d觀測藻類數(shù)量、生物量和種屬規(guī)律。

1.3分析方法

水質(zhì)指標(biāo)的測定:采集的水樣用玻璃纖維濾膜(WhatmanGF/C)過濾后測定其TN、TP和有機(jī)質(zhì),其中TN、TP采用過硫酸鉀消解法同時(shí)測定,有機(jī)質(zhì)含量采用酸性高錳酸鉀法進(jìn)行測定。以上測定方法和浮游藻類、底棲附泥藻類測定方法均參照文獻(xiàn)[12]中相應(yīng)方法。懸浮物附著率為附著于菹草表面的懸浮物質(zhì)量占所附著的菹草生物量的百分率。

2結(jié)果與分析

2.1菹草表面的懸浮物附著率試驗(yàn)

開展20d后各試驗(yàn)桶內(nèi)附著于菹草上的懸浮物附著率各異,詳見圖1。幾個(gè)試驗(yàn)桶內(nèi)菹草表面懸浮物附著率的關(guān)系為:1號<2號<3號,4號<5號<6號。即栽種于內(nèi)城河底泥中菹草表面的懸浮物附著率最小,其次是南園河疏浚河段底泥;而南園河未疏浚河段底泥中菹草表面的懸浮物附著率最大,3號和6號試驗(yàn)桶內(nèi)菹草表面懸浮物附著率分別達(dá)到60%、90%,這勢必會影響菹草的正常生長[13]。這主要與底泥的泥質(zhì)和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比有關(guān)。泥質(zhì)越軟,含水率越高,越有利于底泥發(fā)生懸浮,從而引起水質(zhì)渾濁[14]。而有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比越高,懸浮物量也就越大[1]。菹草通過靠近根部的莖葉吸附從底泥中釋放的懸浮物,從而減少其對上覆水體的影響。由表1可知,疏浚后的河段內(nèi)源N、P和有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量比和含水率得以明顯的降低,該段底泥中的TN、TP及有機(jī)質(zhì)質(zhì)量比與內(nèi)城河底泥相近,均遠(yuǎn)小于未疏浚段底泥的質(zhì)量比;南園河疏浚河段底泥除有機(jī)質(zhì)外,TN、TP質(zhì)量比及含水率均低于內(nèi)城河底泥,相對而言底泥若受擾動(dòng)也不容易再懸浮。參考玄武湖[15]有機(jī)污染指數(shù)計(jì)算及評價(jià)方法,南園河未疏浚河道底泥有機(jī)污染指數(shù)為27•18,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了有機(jī)污染臨界值0•05。該種底泥富含的有機(jī)質(zhì)不斷向水體中釋放,附著在菹草莖葉表面,使得6號桶內(nèi)懸浮物附著率最高。

2.2疏浚對菹草生長的影響

附著于菹草葉片上的懸浮物量越多,越會阻礙菹草的光合作用和呼吸作用,越容易出現(xiàn)葉片腐爛現(xiàn)象[16]。從菹草長勢情況分析,在內(nèi)城河底泥中長勢最好,其次為南園河疏浚河段底泥,而南園河未疏浚底泥不適宜菹草群落的生長繁殖。1號、2號、4號、5號試驗(yàn)桶內(nèi)菹草于試驗(yàn)開展5d后陸續(xù)長出新芽,試驗(yàn)開展10d后新芽長1~2cm,20d后新芽長4~5cm;而3號、6號試驗(yàn)桶內(nèi)菹草的莖葉陸續(xù)腐爛死亡。這是因?yàn)楹瘦^高的未疏浚段底泥容易發(fā)生懸浮,使得試驗(yàn)桶內(nèi)菹草莖葉上附著的懸浮物較多,菹草光合產(chǎn)氧能力受到影響。該種底泥中的微生物活性較強(qiáng),底棲藻類產(chǎn)氧量低于耗氧量[17],而菹草需要大量消耗水體底部的溶解氧以滿足自身生命活動(dòng)的要求,這導(dǎo)致了底層水體生態(tài)環(huán)境處于厭氧還原狀態(tài),菹草根部和莖葉容易發(fā)生腐爛[18]。同時(shí)受有機(jī)污染嚴(yán)重的未疏浚段底泥往往含有大量對植物有毒害作用的有機(jī)酸,用于菹草種植后,水草的莖葉容易發(fā)生腐爛死亡現(xiàn)象。試驗(yàn)開展第10d、第15d,1號、2號、4號、5號試驗(yàn)桶內(nèi)菹草覆蓋率及生物量增長率見圖2。由圖2可知,南園河疏浚段底泥(27•46g/kg)和內(nèi)城河段底泥總栽種的菹草可以存活,且內(nèi)城河底泥對菹草生長最為有利。這是因?yàn)榈啄嘀羞m度的有機(jī)質(zhì)、N、P質(zhì)量比能促進(jìn)沉水植物的生長繁殖,緩解浮游藻類和菹草間營養(yǎng)物質(zhì)的競爭。污染較輕的內(nèi)城河底泥比疏浚河段底泥更有利于菹草的恢復(fù),這是因?yàn)槭杩：蟮哪蠄@河段底泥底質(zhì)較硬,N、P等營養(yǎng)鹽質(zhì)量比偏低,使得主要靠根部從底泥中吸收營養(yǎng)來維持生命活動(dòng)的菹草對營養(yǎng)鹽的需求無法得到滿足。菹草的生物量越多,越有利于其自身生長繁殖。這是因?yàn)槌了参锷锪吭蕉?越有利于其與浮游藻類競爭營養(yǎng)、光照等。