硫酸铜对关键食物链环节毒性作用的微宇宙模拟研究

水体富营养化及重金属污染是全球水生态系统的2个主要问题,但在受重金属及较高浓度氮(N)、磷(P)复合污染的水体中,重金属对水体富营养化进程中不同关键食物链环节的影响至今未明。通过构建复合污染水体中生产者-初级消费者-次级消费者的微宇宙实验体系进行单向多级围隔试验,研究了不同浓度Cu^(2+)在高浓度N、P条件下对水体富营养化进程中系统内“斜生栅藻—隆线溞—斑马鱼”3个关键食物链环节的环境生物效应,分析不同试验阶段体系内藻密度(O_(484))与叶绿素a(Chl a)、水体COD_(Cr)值与浊度、隆线溞与斑马鱼的存活、摄食活动及死亡率等变化规律。结果表明:(1)高浓度N、P条件下,低浓度Cu^(2+)(0.01 mg·L^(-1))明显促进体系中藻的生长,而对隆线溞和斑马鱼均无明显影响,但围隔内隆线溞对藻的滤食消减使藻的数量始终处于较低水平(试验结束时藻密度为0.041)。(2)高浓度N、P条件下中浓度Cu^(2+)(0.04 mg·L^(-1))的存在对体系内斑马鱼尚未产生明显急性毒性,但对同体系中的隆线溞显示出较强生物毒性(死亡率达80%),尚未死亡的少量个体显示活动能力及滤食能力显著减弱,在高浓度N、P刺激下水生态系统形成斜生栅藻占绝对优势的重度富营养化现象(试验结束时Chl a达874.7μg·L^(-1))。(3)高浓度N、P条件下高浓度Cu^(2+)(0.16 mg·L^(-1))的存在,导致体系内隆线溞在试验开始后全部死亡,且斜生栅藻也受到一定毒害(O_(484)降为0.035),此时的斑马鱼尚未受明显毒害,且受到一定毒害作用的斜生栅藻在试验第5天时开始适应恢复并逐渐显现出水色浓绿的富营养化特征(试验结束时Chl a为378.04μg·L^(-1))。这说明在无毒害物质或少量毒害物质存在条件下,健全的水生生态系统能消纳高浓度N、P带来的胁迫而不易发生富营养化,但在受高浓度N、P复合污染的水体中,毒害物质的输入将是造成体系中敏感性关键性食物链环节(如初级消费者)断裂及生态系统崩溃、继而导致富营养化进程加剧的关键性因素,在水体环境生态治理与污染物环境风险评价中需要引起足够重视。