全 文 ：第 3 卷 第 3 期
20 1 0年 5月
水 生 态 学 杂 志
Journal of Hydroecology
Vol. 3，No. 3
May，2010
收稿日期:2009 － 09 － 14
通讯作者:崔莉凤，1956 年生，教授。E － mail:cuilf@ th. btbu.
edu. cn
作者简介:吴溶，1986 年生，女，江西人，硕士研究生，研究方向
为环境监测与评价。
金鱼藻和狐尾藻对铜绿微囊藻生长及藻毒素释放的影响
吴 溶1，崔莉凤1，蒋凌炜2，卢 珊1
(1.北京工商大学化学与环境工程学院，北京 100048;2.北京京煤集团有限责任公司，北京 102300)
摘要:通过加入金鱼藻(Ceratophyllum)、狐尾藻(Myriophyllum)与铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)共同培养的
实验方式，测定其过程中藻密度、总氮和总磷、藻毒素含量的变化，研究金鱼藻、狐尾藻对微囊藻生长及藻毒素释
放的影响。结果表明，金鱼藻、狐尾藻不仅能很好地抑制铜绿微囊藻的生长，吸收水中的氮磷元素，还能在一定程
度上抑制微囊藻毒素的释放。其中狐尾藻对铜绿微囊藻密度的抑制率能高达 91. 19%，对氮和磷的吸附率分别
为 66. 84%和 53. 75%，对藻毒素 MC － LR的抑制率达到 44. 23%。
关键词:金鱼藻;狐尾藻;铜绿微囊藻;藻毒素
中图分类号:Q145 + 1 文献标志码:A 文章编号:1674 － 3075(2010)03 － 0043 － 04
近年来，水体富营养化问题越来越多，对水体生
态系统平衡和人体健康构成了极大的威胁。蓝藻群
体大量、快速滋生是水体富营养化的重要表征。因
此，如何控制和消除富营养化水体中蓝藻的暴发性
增长是生态学和环境科学领域的重要任务。目前，
控制蓝藻水华的技术包括化学方法(投加杀藻剂絮
凝剂等)、物理方法(如机械除藻、超声波放射线杀
藻等)和生物方法(放养鱼类浮游动物、种植水生植
物等)，较其它方法存在费用高、产生二次污染、不
易控制等缺点，用水生植物控制水体富营养化的方
法，因水生植物具有生长快，能大量吸收水体中的营
养性物质，为水中营养物质提供了输出渠道的优点
越来越受到人们的关注(Chang et al，2007)。在许
多高等水生植物中，金鱼藻(Ceratophyllum)、狐尾藻
(Myriophyllum)是多年水生草本植物，因其能在富营
养化水体中快速生长、可吸收大量污染物、具有良好
的景观效果等优点，近年来被广泛用于污染水体的
生态修复(Collins et al，2005)，且有研究表明，其对
铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长有抑制效应
(吴程等，2008;李小路等，2008)。研究表明，许多
引起富营养化的藻类是产毒的(杨光俊等，2004)。
利用水生植物控制水体富营养化过程中藻毒素的释
放直接关系到此方法应用的生态安全。铜绿微囊藻
常产生微囊藻毒素(Microcystin，MC)，MC 是由 7 个
氨基酸组成的环状多肽化合物，其性能十分稳定，当
藻细胞破裂后，它释放到水体中，给水质和水产养殖
造成严重危害。本研究以目前已知毒性最强、急性
危害最大的微囊藻毒素 MC － LR(MC 的一种同分
异构体)为代表，在建立了 MC － LR 实验室定量分
析的基础上，利用金鱼藻、狐尾藻和铜绿微囊藻共同
培养的方法，研究其对铜绿微囊藻生长及产毒的影
响，旨在为富营养化水体的治理提供参考。
1 材料与方法
1. 1 实验材料
铜绿微囊藻取自清华大学环境工程实验室，镜
检铜绿微囊藻的纯度达到 98%以上。
金鱼藻、狐尾藻购自官园花草市场，购回实验室
后用自来水清洗干净，在 M － 11 中进行预培养，培
养基成分见表 1。玻璃缸放在阳台上接收太阳光
照，温度为室温。
1. 2 仪器和设备
金坛医疗仪器厂的 Feb － 80 离心机，昆山市超
声仪器有限公司 KQ － 400DB 型数控超声波器，上
海光谱仪器有限公司 ZDS － 10 可见分光光度计，北
京普析通用仪器公司 T6 新世纪型紫外 －可见分光
光度计，美国 Waters 公司 1505 系列高效液相色谱，
郑州长城科工贸有限公司 SHB －Ⅲ循环水式多用
真空泵。
1. 3 实验方法
分别取 4L的藻类培养基加入 3 个 5 L 的大烧
杯中，按 1 × 106 个 /mL的初始密度接入纯的铜绿微
囊藻。其中 2 个分别加入 100 g 洗净的金鱼藻和狐
尾藻;另一烧杯加入塑料植物模拟避光等条件以作
对照实验。控制实验温度为 25℃，光照为 4 500 lx，
DOI:10.15928/j.1674-3075.2010.03.011
表 1 M －11 培养基
Tab. 1 M －11 Medium
组成 NaNO3 K2HPO4 MgSO4·7H2O CaCl2·2H2O Na2CO3 柠檬酸铁 Na2EDTA·2H2O
含量 /mg·L －1 50. 00 5. 00 37. 50 20. 00 10. 00 6. 00 1. 00
光暗比为 12∶ 12，进行 2 次重复实验，以重复实验
的平均值作为数据进行分析讨论。
1. 4 指标测定
本实验主要测定藻密度、水体中总氮、总磷和微
囊藻毒素含量。
1. 4. 1 藻密度的测定 采用血球计数板法。测定
藻密度时将水样搅匀后取培养烧杯上层和底层 2 个
样测定，取其测定值的平均值，以减小误差。
1. 4. 2 总氮、总磷的测定 取适量藻液，在 3 500
r /min下离心 3 min，根据其浓度大小取适量上清
液，采用过硫酸钾氧化 －紫外分光光度法和过硫酸
钾氧化 －氯化亚锡还原钼蓝法测水中总氮、总磷。
1. 4. 3 微囊藻毒素的提取及测定 取 10 mL 藻液
加入 10 mL 甲醇，放入超声破碎仪中超声 30 min，
4℃，10 000 r /min 离心 10 min。其上清液以 3 mL /
min的流速通过活化后的 C18小柱富集，再用 10 mL
10%的甲醇、10 mL水淋洗，后用含 0. 1%三氟乙酸
的甲醇 10 mL 洗脱。洗脱液在 60℃水浴条件下蒸
发至 0. 5 ～ 1. 0 mL 后用甲醇定容至 5. 0 mL，置于
－ 20℃下保存。微囊藻毒素的测定采用高效液相色
谱法。色谱条件为 150 mm × 3. 9 mm × 5 μm 的 C18
反相柱，色谱柱温度 40℃，流动相为甲醇与磷酸盐
缓冲溶液(pH 3. 0)按体积比 57 ∶ 43 混合，流速 1
mL /min;紫外可见检测器波长 238nm。
2 结果与分析
2. 1 对铜绿微囊藻密度的影响
根据实验方法，通过测定实验组与对照组中铜
绿微囊藻的密度，得到共同培养条件下密度变化曲
线如图 1 所示。
图 1 铜绿微囊藻密度的变化
Fig. 1 Changes curve of algal density
图 1 可见，当加入金鱼藻、狐尾藻与铜绿微囊藻
共同培养时，藻密度含量并不像单独培养铜绿微囊
藻时经历生长期、稳定期和衰亡期，而是迅速减少至
一个较低的水平;且其中加入狐尾藻的水体的藻密
度降低量高于加入金鱼藻的水体。研究表明，水生
植物金鱼藻和狐尾藻能释放化感物质，化感物质能
有效地抑制铜绿微囊藻的生长，密度迅速降低(吴
程等，2008;李小路等，2008)。实验可见，金鱼藻和
狐尾藻都对铜绿微囊藻的生长有明显的抑制作用。
将加入金鱼藻、狐尾藻培养水样的藻密度与对
照组的藻密度进行比较得出其抑制率如图 2 所示;
抑制率的计算公式为:抑制率 = (对照组 － 实验
组)/对照组 × 100%。
图 2 共培养时对藻密度抑制率
Fig. 2 The inhibition rate of algal density when co-culture
图 2 可见，金鱼藻的抑制率在第 8 天达到最高
值 74. 72%，而狐尾藻在第 10 天达到 91. 19%。不
难看出，金鱼藻对藻类生长的抑制力低于狐尾藻。
2. 2 对总氮和总磷的影响
实验过程中总氮的变化如图 3 所示。从变化趋
势来看，对照组的 TN保持在一个相对不变的水平。
在共培养过程中，由于水生植物能吸收水中的氮元
素用于自身的生长需要，使水中的总氮浓度都有一
定程度地下降。金鱼藻共培养水中的总氮从 15. 2
mg /L下降到 6. 6 mg /L，被吸收了 8. 6 mg /L，吸收率
为 56. 58%。而狐尾藻共培养水中的总氮从 15. 68
mg /L下降到 5. 2 mg /L，被吸收了 10. 48 mg /L，吸收
率为 66. 84%。由此可见，水生植物狐尾藻和金鱼
藻能较好的去除总氮，且其对总氮的去除能力狐尾
藻略强于金鱼藻。根据实验前后水体中总氮的去除
量及植株的重量可以看出，金鱼藻、狐尾藻分别吸收
了 0. 0860、0. 1048 mg /g的氮，这与刘佳等(2007)研
究中金鱼藻可吸收 TN 0. 0927 mg /g相近。
44 第 3 卷第 3 期 水 生 态 学 杂 志 2010 年 5 月
图 3 总氮变化曲线
Fig. 3 Changes curve of TN
图 4 总磷变化曲线
Fig. 4 Changes curve of TP
实验过程总磷的变化趋势(图 4)表明，水中的
总磷含量随时间不断减少。由于水生植物自身能吸
收水中的磷元素，故加入水生植物的实验组的总磷
含量下降的比对照组多。金鱼藻共同培养水中的总
磷从 3. 50 mg /L 下降到 1. 73 mg /L，被吸收了 1. 67
mg /L，吸收率为 49. 12%;而狐尾藻共同培养水中的
总磷从 3. 20 mg /L 下降到 1. 48 mg /L，被吸收了
1. 72 mg /L，吸收率为 53. 75%。由此可见，共同培
养时狐尾藻和金鱼藻能较好地降低水中总磷的含
量，且其对总磷的去除能力狐尾藻略高于金鱼藻。
根据实验 10 d 前后水体中总磷的下降量及植株的
重量，金鱼藻、狐尾藻分别吸收了磷 0. 0167、0. 1720
mg /g，这与刘佳等(2007)研究中金鱼藻可吸收 TP
0. 0186 mg /g相近。
2. 3 对藻毒素MC －LR含量的影响
综合分析实验室培养水样及藻毒素标样(包含
MC － RR和 MC － LR 2 种同分异构体)的高效液相
色谱分析可以看出，本实验所培养的铜绿微囊藻产
生的毒素以 MC － LR 为主。其中标样及水样的液
相色谱图如图 5 和图 6 所示(图 5 中 3. 130 min 的
峰为 MC － RR，6. 311 min 的峰为 MC － LR，图 6 中
6. 330 min 的峰是 MC － LR)。故本实验主要讨论
MC － LR的变化规律。
水样中微囊藻毒素的含量按下式计算:X1 = C1
× V1 /V。其中 X1 为 MC － LR 浓度(μg /mL);C1 为
从标准曲线上查出的藻毒素 MC － LR 的含量(μg /
mL);V1 为水样定容体积数(mL);V 为采集水样的
体积(mL)。
图 5 藻毒素标准品液相色谱
Fig. 5 The liquid chromatogram of MC standard
图 6 水样液相色谱
Fig. 6 The liquid chromatogram of water
实验过程中每隔 1 d 测定水样中藻毒素，含量
变化如表 2 所示。
表 2 共同培养时藻毒素MC －LR含量 μg /mL
Tab. 2 The content of MC － LR when co － culture
组别 第 2 天 第 4 天 第 6 天 第 8 天 第 10 天 第 12 天
对照组 ND 0. 090 0. 100 0. 116 0. 184 0. 178
金鱼藻 ND 0. 085 0. 082 0. 077 ND ND
狐尾藻 ND 0. 077 0. 072 ND ND ND
注:ND表示未检出。
Note:ND indicates that indetectable.
从表 2 中可以看出，对照组的藻毒素随着时间
的延长藻类迅速繁殖，其释放的藻毒素也随之升高，
而到实验后期藻类开始死亡。施玮等(2005)研究
表明，藻类在死亡后细胞破裂仍能产生一定的藻毒
素，故藻毒素的含量仍保持在一个较高的水平。而
金鱼藻、狐尾藻与藻类共培养时，可能由于水生植物
产生的化感物质抑制了铜绿微囊藻的生长，其藻毒
素含量也相应有一定程度地下降。尤其是与狐尾藻
共同培养的水体到第 8 天以后，藻毒素的含量都不
能达到检出下限。
将加入金鱼藻、狐尾藻培养水体藻毒素 MC －
542010 年第 3 期 吴溶等，金鱼藻和狐尾藻对铜绿微囊藻生长及藻毒素释放的影响
LR含量的平均值与对照组的藻毒素 MC － LR 含量
平均值比较计算得出，其平均抑制率分别为
39. 12%、44. 23%。比较其实验过程中 MC 的含量
及平均抑制率不难看出，狐尾藻对藻毒素 MC － LR
的抑制能力略高于金鱼藻。
3 结论
(1)当金鱼藻、狐尾藻与铜绿微囊藻共同培养
时，铜绿微囊藻的生长受到了较大程度地抑制，当狐
尾藻与微囊藻共同培养时，其对微囊藻密度的抑制
率能高达 91. 19%，抑制能力高于金鱼藻。
(2)当金鱼藻、狐尾藻与铜绿微囊藻共同培养
时，水中总氮、总磷含量都有一定程度地下降，推断
是水生植物吸收了水中的营养元素;且狐尾藻的吸
收能力大于金鱼藻。
(3)当金鱼藻、狐尾藻与铜绿微囊藻共同培养
时，不仅能很好地抑制藻类的生长，且能一定程度地
抑制藻毒素的释放。在狐尾藻与微囊藻共同培养
时，其对铜绿微囊藻产生的藻毒素 MC － LR 的抑制
率为 44. 23%。
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(责任编辑 万月华)
The Effects of Ceratophyllum and Myriophyllum on the Production and
Release of Cyanotoxins in Microcystis aeruginosa
WU Rong1，CUI Li-feng1，JIANG Ling-wei2，LU Shan1
(1. Beijing Technology and Business University，Beijing 100048，China;
2. Beijing Jingmei Group，Beijing 102300，China)
Abstract:The paper studied the influence of Ceratophyllum and Myriophyllum on the production and release of cy-
anotoxins in Microcystis aeruginosa. the change of the algal density，chlorophyll-a，the total nitrogen，the total
phosphorus and microcystin were determined during the co-cultivation of Ceratophyllum，Myriophyllum and Micro-
cystis aeruginosa. The results indicated that the Ceratophyllum and Myriophyllum inhibit the grow，absorb the nitro-
gen and phosphorus content in the water and inhibit the production of cyanotoxins in Microcystis aeruginosa. The in-
hibition rate of the algal density by Myriophyllum was up to 91. 19%，The absorption rate of nitrogen and phosphor-
us was up to 66. 84%、53. 75% . The inhibition rate of microcystin － LR was 44. 23% .
Key words:Ceratophyllum;Myriophyllum;Microcystis aeruginosa;Toxin of algae
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