發(fā)布時(shí)間：2020-08-05 09:54

【摘要】：我國是世界上稀土儲量最多(占世界稀土總儲量的41.3％)、應(yīng)用范圍最廣、應(yīng)用量最大的國家。隨著稀土在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，稀土元素及其化合物勢必將大量進(jìn)入環(huán)境，特別是通過工業(yè)廢水排放和農(nóng)田地表徑流等進(jìn)入水體的稀土不斷增加，對水生生態(tài)環(huán)境帶來潛在的負(fù)面影響，并有可能通過食物鏈而影響人體健康。雖目前國內(nèi)外已對稀土的水生態(tài)環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行了一些研究，但重點(diǎn)主要集中在水體中稀土背景值、稀土海洋地球化學(xué)以及稀土對水生生物的毒理效應(yīng)方面的研究，而有關(guān)稀土對水生生態(tài)系統(tǒng)生物群落結(jié)構(gòu)及組分的影響、在水生態(tài)系統(tǒng)中遷移分配的動力學(xué)行為及食物鏈中的積累等生態(tài)效應(yīng)研究仍較少。本論文通過實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)及模擬試驗(yàn)，就幾種代表性外源稀土元素對淡水藻類種群結(jié)構(gòu)和一些水生動植物生長的影響，以及外源稀土在水生態(tài)系統(tǒng)各組分中的遷移、分配和積累規(guī)律進(jìn)行了試驗(yàn)研究，以期了解外源性稀土在水環(huán)境中的生態(tài)效應(yīng)機(jī)制，為合理使用稀土、制訂廢水稀土排放標(biāo)準(zhǔn)及水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)一步提供科學(xué)的理論依據(jù)。論文主要研究結(jié)果如下： 1、外源稀土對水藻種群結(jié)構(gòu)影響研究結(jié)果表明：(1)稀土元素對水藻種類數(shù)量、個(gè)體總數(shù)及代表性藻屬(藍(lán)纖維藻、舟形藻和小球藻等)的個(gè)體數(shù)量等均有一定的影響，并存在較一致的規(guī)律。其中輕稀土元素La、Nd及混合稀土在低濃度(1mg/L)處理時(shí)，試驗(yàn)初期(1～3d)對水藻種類數(shù)量、個(gè)體總數(shù)及代表性藻屬的個(gè)體數(shù)量等略有刺激增長作用或與對照差異不大，但隨處理時(shí)間的延長，其抑制作用逐漸呈現(xiàn)；而其較高濃度處理(5mg/L)及重稀土元素Y處理時(shí)，則抑制作用明顯。(2)外源性稀土處理濃度與水樣中藻類的多樣性指數(shù)之間存在著較好的負(fù)相關(guān)性。(3)輕稀土元素La、Nd對藻類的毒性較重稀土元素Y要��；單一稀土元素對藻類的毒性略大于混合稀土元素。 2、外源稀土對小球藻(Chlorella ellipsoidea)及金魚藻(Ceratophyllum demersum)生長生理影響研究結(jié)果表明：(1)中稀土元素Sm和重稀土元素Y處理濃度與小球藻生長量(以O(shè)D值間接表示)之間存在明顯的負(fù)線性相關(guān)關(guān)系；在稀土一定處理濃度范圍(Sm為2～40mg/L，Y為2～20mg/L)內(nèi)，小球藻生長量隨培養(yǎng)時(shí)間的動態(tài)變化符合多項(xiàng)式相關(guān)關(guān)系；統(tǒng)計(jì)計(jì)算得Sm和Y對小球藻的半致死濃度LC_(50)分別為41.36mg/L和22.57mg/L，表明Y對小球藻的毒性大于Sm。(2)La及混合稀 土對小球藻葉綠素a含量的影響表現(xiàn)為短期內(nèi)低濃度(成Zm歲L)的刺激增長作用 及后期和高濃度的抑制作用;當(dāng)稀土處理濃度)50 mg/L時(shí)，小球藻生長明顯受阻， 葉綠素a含量趨于下降;小球藻對稀土的安全耐受限值為Zm留L。(3) La和Nd對 高等沉水植物金魚藻葉綠素總量及抗壞血酸氧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶等酶 活性有一定影響，表現(xiàn)為短期內(nèi)低濃度(2 mg幾一10m以L)的刺激促進(jìn)作用和長期、 高濃度(妻50m留L)的抑制作用;金魚藻對低濃度稀土有較強(qiáng)的吸收富集能力，其 富集量隨時(shí)間變化的關(guān)系可由以下指數(shù)式表明:La為Y=123.04t0·!‘72(r=0.9644*)， Nd為Y=117.o4t“·’388(廠0.9559**)。(4)電鏡切片進(jìn)一步揭示，sm和Y高濃度(分 別為som以L和30m創(chuàng)L)處理情況下可進(jìn)入小球藻細(xì)胞內(nèi)部，對其葉綠體等結(jié)構(gòu) 影響顯著，與對照組相比，明顯可見其計(jì)十綠體片層結(jié)構(gòu)顯條索狀排列或松散排列， 細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞;高濃度La和Nd(50m留L)對金魚藻葉細(xì)胞葉綠體結(jié)構(gòu)也有明顯 的破壞作用。 3、外源稀土在水一底泥中的環(huán)境化學(xué)行為研究結(jié)果表明:(l)進(jìn)入水溶液的外源 性稀土元素La可通過懸浮顆粒吸附、沉降等途徑而迅速進(jìn)入底泥中;水溶液中稀 土元素La的衰減符合一級動力學(xué)方程:9.9呵ml處理組為Ct=Co砂29溯 (卜0.5574*)，47.6林g/ml處理組為et=e。e一o·’9，6‘(r=o.9739**)。(2)溶液pH對底 泥中稀土La的溶出影響較大，試驗(yàn)初期，在酸性條件下La的溶出量最大，其次是 堿性，最后是中性偏酸性;試驗(yàn)第四天起，溶出的La又重新沉積至底泥中去，但 沉降速率明顯趨緩。(3)在缺氧還原情況下(Eh落loomV)，底泥中稀土La的溶出 量明顯高于一般(Eh二ZoomV)及好氧(Eh)250mV)狀態(tài)，這主要與還原條件下 鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)的稀土的還原溶解有關(guān);溶出的La在實(shí)驗(yàn)第2天后又J「始重新 沉積至底泥中去并漸趨平衡。(4)底泥中稀土La的存在形態(tài)按比例依次為:殘?jiān)?態(tài)、鐵錳氧化態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、交換態(tài)和水溶態(tài)。 4、外源稀土在模擬水生態(tài)系統(tǒng)中分配動力學(xué)研究表明:(l)稀土元素La進(jìn)入模 擬水生態(tài)系統(tǒng)后，其水溶液中可溶態(tài)數(shù)量迅速減少，主要為懸浮物所吸附絮凝或水 解絡(luò)合而沉降，并被水生動植物及底泥所吸附、吸收。(2)金魚藻(Ceratop妙llum demersum)對La有較強(qiáng)的富集能力，主要通過枝計(jì)十表面吸附、吸收而富集;螺蜘 (Bella梢lya pur沂cala)對La也有一定的富集，并主要分布于腸、殼中，螺頭(肉) 中積累相對較少;草魚(OenoPharyngodon idellus)對La的富集能力相對較弱，進(jìn) 入魚體的La主要集中在鰓、內(nèi)臟、鱗及頭、骨中，肌肉中積累量較少;按質(zhì)量計(jì)， 刀叮l 稀土元素La在模擬水生態(tài)系統(tǒng)各部分中的積累量依次為:底泥金魚藻螺妙嶺草魚; 各水生生物對稀土La的生物富集因子(BCF)依次為:金魚藻螺
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：X820.3
【圖文】：

4.2.INd及混合稀土對水藻種類數(shù)量的影響按照3.3.1中方法一，試驗(yàn)了Nd及混合稀土對試驗(yàn)水藻種類數(shù)量的影響，結(jié)果如圖4一1和圖4一2所示。圖4一1.Nd對冰藻種類數(shù)量的影響Fig.4一1EffectsofNdonthenumbersofspeciesofalgae

4.2.2La和Y對水藻種類數(shù)量的影響采用3.3.1中的方法二，試驗(yàn)了La、Y不同濃度作用下，種源PFU中水藻遷移至空白PFU上的種類數(shù)量隨時(shí)間的變化情況，結(jié)果如圖4一3和圖4一4所示。由圖可見，種源PFU中水藻在稀土元素La、Y不同試驗(yàn)濃度的作用脅迫下，其遷移至空白PFU上的種類數(shù)量有明顯差異。在La處理組中，實(shí)驗(yàn)前半段時(shí)間(1一7d)內(nèi)，lmg/L濃度下遷移的水藻種類數(shù)略高于對照組，表明低濃度La對水藻的遷移有一定刺激作用，但后半實(shí)驗(yàn)時(shí)間段(7一14d)水藻遷移的種類數(shù)明顯低于對照組，La的抑制作用逐漸出現(xiàn);而sm叭濃度下水藻遷移的種類數(shù)始終低于對照組

D=S/InN式中:D—多樣性指數(shù);S—種類數(shù);N—樣本個(gè)體數(shù)。根據(jù)圖4一l至圖4一6實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算得實(shí)驗(yàn)第7d的藻類生物多樣性指數(shù)如下圖所示。圖4一巧.不同稀土處理下藻類多樣性指數(shù)變化Fig.4、15Themultifariousindexofalgaeunderdifferenteoneentrationsofrare一earths由圖可見，稀土處理濃度與水樣中藻類的多樣性指數(shù)之間存在著較好的負(fù)相關(guān)性。lmg/L和smg/L濃度的La、Nd、Y及混合稀土處理下藻類多樣性指數(shù)均低于對照組，sm歲L處理組影響更大些。La、Y的多樣性指數(shù)D較Nd、混合稀土小的原因是因?yàn)閮山M數(shù)據(jù)來自不同的實(shí)驗(yàn)方法。4.5小結(jié)(l)二種試驗(yàn)方法均表明，外源性稀土元素對水藻種類數(shù)量、個(gè)體總數(shù)及代表性藻屬(藍(lán)纖維藻、舟形藻和小球藻等)的個(gè)體數(shù)量等均有一定的影響，并存在較一

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 徐亞巖;渤海灣元素生物地球化學(xué)及環(huán)境演變指標(biāo)的篩選[D];中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 崔宜淳;稀土元素—鑭、釹對兩種淡水浮游藻類增殖的影響[D];首都師范大學(xué);2007年

2 李瑞楨;外源性稀土鈰對紫背浮萍生長及其水質(zhì)的影響[D];四川師范大學(xué);2010年

本文編號：2781379