全 文 ：农业环境科学学报 2011,30(3):554-558
Journal of Agro-Environment Science
摘 要：为了科学评价伊乐藻在水生态修复中的实际应用价值，在模拟条件下初步研究了沉水植物伊乐藻（Elodea nuttallii）对污染
水体中氮、磷的净化效果及其克藻效应。结果表明，伊乐藻对总氮、氨态氮、硝态氮和总磷均具有一定的净化效果，并且水体中氮、磷
起始浓度越高，其去除效果越明显；不同生物量伊乐藻对河水中其他藻类均具有较强抑制作用，并且随着生物量增加，其克藻效应
更加明显。
关键词：伊乐藻；污染水体；氮磷含量；净化效果；克藻效应
中图分类号：X173 文献标志码：A 文章编号：1672- 2043(2011)03- 0554- 05
伊乐藻对污染水体中氮、磷的净化效果及其克藻效应
张 卫 1，林匡飞 1，李 辉 1，张 巍 1，朱璞含 1，王学东 2，崔心红 3，付融冰 4
（1.华东理工大学资源与环境工程学院，国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室，上海 200237；2.温州医学院环境
与公共卫生学院，浙江 温州 325035；3.上海市园林科学研究所，上海 200232；4.上海市环境科学研究院，上海 200233）
The Purification Effect of Nitrogen and Phosphorus and Allelopathic Effect on Polluted Water by Elodea Nut－
tallii
ZHANG Wei1, LIN Kuang-fei1, LI Hui1, ZHANG Wei1, ZHU Pu-han1, WANG Xue-dong2, CUI Xin-hong3, FU Rong-bing4
（1.School of Resources and Environmental Engineering，State Environmental Protection Key Laboratory of Environmental Risk Assessment
and Control on Chemical Process, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China; 2.School of Environmental Sci－
ence and Public Health, Wenzhou Medical College, Wenzhou 325035, China; 3.Shanghai Institute of Landscape Gardening, Shanghai
200232, China; 4.Shanghai Academy of Environmental Sciences, Shanghai 200233, China）
Abstract：In order to evaluate the role of Elodea nuttallii in aquatic ecological restoration, the purification effect of N and P by Elodea nuttallii
were studied, and allelopathic effects on other algae were also investigated by a series of lab experiments. The results showed that Elodea nut－
tallii could decrease the concentrations of TN, NH+4 -N, NO-3 -N and TP significantly; The initial concentration of N and P was higher, and the
purification effect was better, such as the water with tolerant concentration; The inhibition function on other algae by Elodea nuttallii with dif－
ferent biomass was very obvious in water; Moreover, the biomass was higher, and the allelopathic effect displayed more distinct.
Keywords：Elodea nuttallii; polluted water; N and P content; purification effect; allelopathic effect
收稿日期：2010-08-13
基金项目：国家自然科学基金（40901148，20807028，41003031）；温州
市重大科技专项（Z090921421）；林业公益性行业科研专项
（201104088）；中央高校基本科研业务费专项（WB0911011）；
水专项（2009ZX07101）
作者简介：张 卫（1974—），男，博士，副教授，主要从事环境毒理和生
物修复方面的研究。E-mail：wzhang@ecust.edu.cn
水体富营养化是全球性环境问题。利用水生植物
富集氮、磷等营养性物质，是抑制水体富营养化、净化
水质的有效途径[1-3]。伊乐藻（Elodea nuttallii）原产于
北美洲，20世纪 80年代由中科院南京地理与湖泊研
究所从日本琵琶湖引入中国。伊乐藻是一种优质、速
生、雌雄异株的沉水植物，适应性广，繁殖力强，能越冬
生长，可作为鱼虾饵料，近年来也开始尝试用于污染水
体的生态修复，其对底泥污染物有较高的耐性[4-5]。目
前有关伊乐藻的报道主要集中在种植养护方面，涉
及富营养化水质净化的文献并不多见，研究发现冬
季低温时伊乐藻对污染水体有一定净化作用。本文
选择 5—6 月详细考察了伊乐藻对 3 种不同营养类
型污染水体中氮、磷的净化效果及其克藻效应，以期
为探讨伊乐藻在水生态修复中的实际应用价值提供
科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
从中国科学院水生生物研究所基地选择生长一
致不受任何污染的伊乐藻幼苗，置于盛有自来水的塑
第 30卷第 3期 农 业 环 境 科 学 学 报
料桶（底部直径×高＝40 cm×72 cm）中，在室外进行适
应性培养（其底部淤泥采自上海市典型河道进木港，
pH7.7，有机质 6.39 g·kg-1），备用。
分别选择进木港河水（以下简称河水）、Ⅴ类水和
胁迫浓度水作为试验水体，3种水体理化性质见表 1，
所有溶液经 121 ℃高温灭菌 30 min，备用。
1.2 试验设计
试验模拟自然环境。每桶盛装干燥混合均匀的底
泥 2.5 kg，厚度约 12 cm，分别称取一定生物量伊乐藻
栽入桶中，加水至藻全部浸没，使其在新的土壤-水体
环境中适应 7 d，然后用虹吸法沿桶壁加水至刻度线
30 L，防止底泥悬浮。
1.2.1 伊乐藻对污染水体中氮、磷的净化效果
试验共设 6个处理：（1）河水+底泥+伊乐藻；（2）
河水+底泥；（3）V类水+底泥+伊乐藻；（4）V类水+底
泥；（5）胁迫浓度水+底泥+伊乐藻；（6）胁迫浓度水+
底泥。其中伊乐藻添加量均为 200 g，每个处理设 3次
重复。每周测定水中总氮（TN）、氨态氮（NH+4 -N）、硝
态氮（NO-3 -N）和总磷（TP）含量，持续 9周，分析伊乐
藻对污染水体中氮、磷的净化效果。
1.2.2 不同生物量伊乐藻的克藻效应
试验共设 6 个处理，分别向河水添加 0、100、
200、250、400 g 和 500 g 等不同生物量的伊乐藻，每
个处理设 3次重复。每周测定水中叶绿素 a（Chla）含
量，持续 5周，分析伊乐藻对污染水体中浮游藻类的
抑制效果。
1.3 测定方法
TN、NH+4 -N、NO-3 -N、TP和 Chla的测定采用《湖
泊富营养化调查规范》[6]中的方法进行。
2 结果与分析
2.1 伊乐藻对污染水体中 TN的净化效果
伊乐藻对污染水体中 TN的净化效果见图 1。可
以看出，伊乐藻对河水、Ⅴ类水和胁迫浓度水中 TN
的净化效果存在明显差异。水体中 TN起始浓度越
高，其去除效果越明显；对于胁迫浓度水，伊乐藻对
TN去除率为 95.3%，而对照组去除率仅为 52.6%；对
于起始浓度相对较低的河水和Ⅴ类水，伊乐藻对 TN
虽然有一定净化效果，但趋势不明显，2个月后和对
照相比 TN浓度几乎相同。另外，各对照处理中 TN浓
度随时间延长而逐渐降低，这可能是部分 NO-3-N在
微生物作用下发生反硝化作用变成气态氮，或者是部
分氮素被颗粒物吸附而带入水体下部造成的，形成水
体的自净过程。
2.2 伊乐藻对污染水体中 NH+4-N的净化效果
伊乐藻对污染水体中 NH+4 -N 的净化效果见图
表 1 3种水体理化性质
Table 1 Physical and chemical characteristics of
three kinds of water
水体类型
水质指标
总氮/mg·L-1 氨态氮/mg·L-1 硝态氮/mg·L-1 总磷/mg·L-1
进木港河水 9.3 6.5 2.8 0.5
Ⅴ类水 4.0 2.0 2.0 0.4
胁迫浓度水 40.0 25.0 35.0 5.0
图 1 伊乐藻对污染水体中 TN的净化效果
Figure 1 The purification effect of TN in polluted water by
Elodea nuttallii
555
2011年 3月
2。可以看出，伊乐藻对河水、Ⅴ类水和胁迫浓度水中
NH+4-N的净化效果较好，经过 4周左右水中 NH+4-N
基本被去除。相对于河水和Ⅴ类水，伊乐藻在前两周
对胁迫浓度水中 NH+4-N的净化效果最明显，去除率
高达 77.7%；而在各处理体系中，NH+4 -N浓度在第 3
周时会出现一个释放高峰，这可能是由于 N元素的
转化是一个可逆过程，在植物处于贫营养状态下会从
水中大量吸收 NH+4 -N，但 NH+4 -N浓度过低时又会导
致植物将已吸收的部分 N 元素重新转化成 NH+4 -N
释放到水中[7]。
2.3 伊乐藻对污染水体中 NO-3-N的净化效果
伊乐藻对污染水体中 NO-3 -N 的净化效果见图
3。可以看出，伊乐藻对污染水体中 NO-3-N的净化效
果与 TN的趋势基本一致。对于起始浓度较高的胁迫
浓度水，伊乐藻在第 4周时对 NO-3-N的去除率即达
到 99%，而对照组的去除率仅为 53.6%，并且伊乐藻
一直保持对 NO-3-N的高去除率直到实验结束；而对
于起始浓度相对较低的河水和Ⅴ类水，伊乐藻虽然对
NO-3-N有一定去除效果，但趋势不明显，2个月后和
对照组相比浓度几乎相同。
2.4 伊乐藻对污染水体中 TP的净化效果
伊乐藻对污染水体中 TP的净化效果见图 4。可
以看出，伊乐藻对污染水体中 TP的净化效果与 TN
和 NO-3-N的趋势基本一致。对于 TP起始浓度较高的
张 卫等：伊乐藻对污染水体中氮、磷的净化效果及其克藻效应556
第 30卷第 3期 农 业 环 境 科 学 学 报
胁迫浓度水，伊乐藻在第 3周时对 TP的去除率即达
到 96.4%，很好地抑制了底泥中磷盐的释放，而对于
起始浓度较低的Ⅴ类水体，伊乐藻处理效果最差；试
验前期，各体系中 TP含量随时间延长而逐渐降低，
可能是由于一方面磷以磷酸盐形态发生沉降并固结
在基质上，另一方面可溶性磷被伊乐藻吸收；实验后
期，各体系中 TP含量有所回升，可能是由于水体中
磷含量降低到吸附/释放平衡点时，磷从底泥中释放
出来以维持体系中磷素的平衡。
2.5 不同生物量伊乐藻的克藻效应
Ch1.a是各种藻类的重要成分，其含量高低与该
水体藻类的种类、数量及发育状况等密切相关，也就
是与水环境质量有关。Ch1.a在水体富营养化评价中
愈来愈发挥显著作用，为水生态系统水质测定中必选
项目之一。因此，通过测定 Ch1.a含量能够在一定程
度上反映出水质状况。
不同生物量伊乐藻的克藻效应见图 5。可以看
出：从试验开始至结束，不同生物量伊乐藻对河水中
其他藻类都有较强的抑制作用。100、200、250、400 g
和 500 g伊乐藻的 Ch1.a浓度抑制率分别为 66.5%、
73.8%、80.7%、93.1%和 97.3%，而对照组（0 g）水体中
Ch1.a的含量明显高于伊乐藻组，35 d时抑制率仅为
17.2％，这可能是由于伊乐藻向水体分泌某些化学物
质对其他藻类产生了抑制效应，并且随着生物量增
加，伊乐藻的克藻效应越明显[8]。在后续研究中，尚需
借助 GC-MS等先进仪器对样品中新增化学物质结
构进行分析以验证克藻效应现象；也可能存在当伊乐
藻生物量增大到一定程度后导致营养盐不足，引起种
群竞争从而和所分泌化学物质共同作用造成其他藻
类密度下降的现象。
3 小结与讨论
伊乐藻对污染水体中 TN、NH+4 -N、NO-3 -N和 TP
均具有一定的净化效果，并且氮、磷起始浓度越高，其
去除效果越明显。在模拟试验过程中观察了各种水质
状态下伊乐藻的生长情况，发现其和实际净化效果密
切相关。胁迫浓度水中伊乐藻营养源充足，长势最好，
生物量较高，因此能从水体中迅速吸收氮、磷等物质，
对底泥中营养物质的释放起到了很好的抑制作用；河
水中伊乐藻生长状态次之，导致净化效果也一般；V
类水中氮、磷起始浓度最低，伊乐藻较难获得足够营
养源，生长明显受影响，长势最差，因而对水体中营养
物质的抑制能力最差。
伊乐藻通过向河水中分泌某些化学物质对其他
图 4 伊乐藻对污染水体中 TP的净化效果
Figure 4 The purification effect of TP in polluted water by
Elodea nuttallii
557
2011年 3月
藻类产生了抑制作用，并且随着生物量增加，克藻效
应越明显。然而，高温下化感物质的生物活性可能显
著降低[8]。因此，在进一步研究伊乐藻的克藻效应时需
要重点考虑温度对其次生代谢物热稳定性的影响。
参考文献：
[1] Melzer A. Aquatic macrophytes as tools for lake management[J]. Hydro－
biogia, 1999, 395/396：181-l90.
[2] Reeta D S, Ann C W. Nutrient removal by floating aquatic macrophytes
cultured in anaerobically digested flushed dairy manure wastewater[J].
Ecological Engineering, 2004, 22：27-42.
[3] Gulati R D. Can macrophytes be useful in biomanipulation of lakes? The
lake Zwenmlust example[J]. Hydrobiologia, 1990, 200/201：399-407.
[4] ZHANG Zheng, WU Zhen-bin, HE Li. The accumulation of alkylphe－
nols in submersed plants in spring in urban lake, China [J]. Chemo－
sphere, 2008, 73（5）：859-863.
[5] GAO Guang. Experimental studies on the effect of purification of fish－
culture waste water by Elodea Nuttallii and Hydrilla Verticillata [J].
Journal of Lake Sciences, 1996, 8（2）：183-188.
[6]金相灿,屠清瑛.湖泊富营养化调查规范[M].北京：中国环境科学出
版社, 1990：286-302.
JIN Xiang-can, TU Qing-ying. The standard methods in lake eutrophi－
cation investigation[M]. Beijing：China Environmental Science Press,
1990：286-302.
[7]黄 蕾,翟建平,王传瑜,等. 4种水生植物在冬季脱氮除磷效果的
试验研究[J].农业环境科学学报, 2005, 24（2）：366-370.
HUANG Lei, ZHAI Jian-ping, WANG Chuan-yu, et al. Removals of
nitrogen and phosphorus in Taihu Lake water by four hydrophytes in
winter season[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2005, 24（2）：
366-370.
[8]鲜啟鸣,陈海东,尹大强,等.四种沉水植物的克藻效应 [J].湖泊科
学, 2005, 17（1）：75-80.
XIAN Qi-ming, CHEN Hai-dong, YIN Da-qiang, et al. Allelopathic
effects of four submerged macrophytes on microcystis aeruginosa [J].
Journal of Lake Sciences, 2005, 17（1）：75-80.
张 卫等：伊乐藻对污染水体中氮、磷的净化效果及其克藻效应558