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28 2014 年第 4期（总第 88 期）
菊花心江蓠对排海污水的生物净化

菊花心江蓠对排海污水的生物净化

福州市环境监测站 冯美霞

[摘要] 该文通过自然条件下菊花心江蓠对排海污水的生物净化实验，研究了菊花心江蓠对 N、P等的吸收规律。实验前 3d，
菊花心江蓠迅速吸收水体中 NH4-N。当介质中 NH4-N浓度低于 0.01mg·L-1时，NO3-N浓度迅速降低。实验过程中，菊花心江
蓠对 TP吸收较为缓慢，经过 11d修复，Ⅰ～Ⅵ各组 TP降解率分别为 67.90%、90.01%、95.63%、84.16%、91.75%、93.61%。
[关键词] 菊花心江蓠 排海污水 生物净化

我国近岸海域面积约 37万平方公里，近年来随着沿海经
济的高速发展和海洋资源开发利用力度不断加大，污染程度
日益加剧。海水污染和富营养化已成为全球性的环境热点问
题，引起了广泛关注。大型海藻独特的营养特性，使之已被
用作富营养污染水域的修复和治理工具。
1 材料与方法
菊花心江蓠 (Gracilaria lichenoides)隶属于红藻门
(Rhodophyta )、真红藻纲(F lorideae )、杉藻目(Gigartinales)、
江蓠科(Gracilariaceae)、江蓠属(Gracilaria Greville)[1]，实验
材料由福建省平潭县恒祥渔业有限公司提供。
实验分两组，一组采用经净水器超滤的污水（去除细菌
和藻类），一组采用只经沉淀过滤悬浮物的污水。各组排海
污水浓度设置及编号见表1，用高纯水配比污水以达到实验所
需营养盐浓度，并补充NaCl至相同盐度。分别将12g鲜藻放
入盛有6L上述不同浓度污水（表1）的半透明塑料桶中培养，
并将桶放置在自然光照的阳台上，每个处理设置3次重复。高
纯水定时补充蒸发的水份，保持相同的盐度。每天19:00分别
取样，测定各组中NH4-N、NO3-N、NO2-N、TN、TP浓度。
并根据各营养盐浓度，当水质达到二类水平后结束实验。
表1 实验组污水设置及编号
原污水 经超滤污水
原污水 Ⅰ Ⅳ
原污水稀释 1倍 Ⅱ Ⅴ
原污水稀释 2倍 Ⅲ Ⅵ
2 实验结果
2.1 实验起始海水营养状况
桶中各营养盐起始浓度如表2所示，排海污水主要为生活
废水和养殖废水混合，各营养盐含量偏高。NH4-N和NO3-N
是无机氮的主要组成形式，占总无机氮含量的90%以上。P
含量为1.265mg·L-1～3.165mg·L-1，超出天然海水27倍以上。
各项水质指标表明，排海污水严重富营养化。

表2 各实验组海水的营养状况
组别
NO2-N
(mg·L-1)
NO3-N
(mg·L-1)
NH4-N
(mg·L-1)
TP
(mg·L-1)
TN
(mg·L-1)
COD
(mg·L-1)
E
Chl-a
(μg·L-1)
Ⅰ 0.5033 1.8975 2.775 3.165 5.176 3.834 13957 34.25
Ⅱ 0.2761 3.637 2.286 2.491 5.723 2.156 6830 11.72
Ⅲ 0.1512 4.386 2.246 1.265 6.269 0.6861 1209 5.66
Ⅳ 0.4330 2.279 2.824 3.075 4.124 3.447 9714 33.51
Ⅴ 0.2381 3.008 2.547 2.305 5.424 1.994 5540 10.48
Ⅵ 0.1269 2.3198 2.571 1.244 4.415 0.7588 926 4.05

2.2 NH4-N 浓度的动态变化
经过11d的修复，菊花心江蓠对NH4-N的降解效果见图1，
各处理组NH4-N浓度均有明显的降低。修复从第1d开始，江
蓠大量吸收NH4-N，其离子浓度逐日下降。其中第Ⅰ组和第
Ⅳ组水体中的NH4-N含量最高，但是降解效果最为明显，降
解率分别为88.41%和67.67%。修复至第3d，未经超滤的原污
水各浓度(Ⅰ、Ⅱ、 )Ⅲ 水体中的NH4-N浓度均低于0.1mg·L-1，
而超滤后各组(Ⅳ、Ⅴ、 )Ⅵ 除了浓度最低的第Ⅵ组外，其它

环境科学 HAI XIA KE XUE
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海峡科学
两组NH4-N降解率均比相同条件下未经超滤组的低。实验进
行5～7d，各组NH4-N浓度降低至0.01mg·L-1。

图1 NH4-N浓度动态变化
2.3 NO3-N 浓度的动态变化
NO3-N浓度动态变化如图 2所示，实验前 3d，各组NO3-N
浓度变化均不明显。第 3～6d，NO3-N浓度逐渐上升，其中，
又以超滤各组最为明显。实验至第 6d，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、
Ⅵ各组NO3-N浓度分别增高53.31%、1.64%、5.34%、139.57%、
153.15%、279.79%。之后江蓠对 NO3-N大量吸收，Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ组中 NO3-N吸收最快，实验至第 7d，相对降解率就达 98%
以上。而Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ组修复 9～11d，浓度达到 0mg·L-1。

图 2 NO3-N 浓度动态变化
2.4 NO2-N 浓度的动态变化
由图 3可知，实验前 6d各组 NO2-N浓度均走势平缓，
江蓠对 NO2-N吸收较少。当生物修复 7～8d时，NO2-N浓度
急剧下降。其中，第Ⅳ组浓度波动较大，在 1～7d，NO2-N
浓度基本无变化，但于第 8d快速降低到 0.04mg·L-1后浓度又
持续上升。实验结束时，Ⅰ～Ⅵ各组 NO2-N相对降解率分别
为 91.86%、92.09%、98.11%、24.04%、97.60%、87.74%。

图 3 NO2-N 浓度动态变化

2.5 TP 浓度的动态变化
菊花心江蓠对总磷（TP）降解效果较好，见图4。就污
水中 TP 含量来说， < <Ⅲ Ⅱ Ⅰ， < <Ⅵ Ⅴ Ⅳ，其中Ⅰ和Ⅳ、Ⅱ
和Ⅴ、Ⅵ和Ⅲ组含量又基本相同。未超滤组江蓠（Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ）对 TP吸收速率较抽滤组(Ⅳ、Ⅴ、 )Ⅵ 快，相对降解率分
别为67.90%、90.01%、95.63%。超滤组江蓠对 TP 吸收较为
平缓，至实验结束时降解率分别为84.16%、91.75%、93.61%。

图 4 TP 浓度动态变化
3 讨论
氮、磷营养盐是海水养殖生态系统中能量转化的重要影
响因素，是海水受污染程度的重要指标。实验前3d，NH4-N
浓度急剧下降，而此时NO3-N和NO2-N浓度变化曲线比较平
稳，表明此时菊花心江蓠对NH4-N大量吸收，而对NO3-N和
NO2-N吸收较少。当实验进行到第6d左右，各实验组水体中
NH4-N基本已耗尽，NO3-N浓度迅速下降。说明当NH4-N和
NO3-N均充足时，江蓠优先吸收NH4-N，待到环境中的NH4-N
浓度降低到一定程度时(0.014mg·L-1)，藻体内的硝酸还原酶
受NO3-N的诱导，海藻才开始吸收利用环境中的NO3-N[2]。
Matusiak也发现藻类优先吸收NH4-N，对NO3-N的吸收仅发生
在NH4-N浓度很低或耗尽时[3]。Jones[4]、汤坤贤[5]等的研究报
道也表明江蓠会优先选择NH4-N作为N源。
本实验分为6组，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为原污水3个不同浓度
梯度，Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ经超滤去除细菌和微藻的污
水。在11d的生物净化中，江蓠对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各组污水中NH4-N、
NO3-N、NO2-N和TP的降解速度均高于同一条件下的Ⅳ、Ⅴ、
Ⅵ组，可能是因为污水中原有的生态系统如菌相等形成菌藻
协同过程，对污水中的营养盐进行有效的降解。李卓佳等在
细基江蓠繁枝变种与益生菌净化养殖废水的研究中发现益生
菌、江蓠对养殖废水都有降解作用，而两者的协同可更明显
地降解养殖废水中的各项污染物，尤其是对PO4-P和TP的降
解[6]。
无机氮(IN)在水体的存在形式主要有 3 种：NH4-N、
NO3-N和 NO2-N，而各形态之间又存在互相转化平衡关系，
主要受非生物活化的氧化还原作用和生物过程控制。在实验
time/d
C
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g·
L-
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菊花心江蓠对排海污水的生物净化
过程中，NH4-N，NO2-N 和 TP 浓度总体都呈下降趋势。随
着修复时间的延长，菊花心江蓠对各营养盐的移除率不断上
升。NO3-N浓度起伏较大，实验第 3～7天，各组 NO3-N浓
度反而整体提升。推测可能是因为此时江蓠对 NH4-N吸收达
到最大值，藻体体内 N库充盈，反而向培养液分泌 N，而这
些 N在水体中又转化成 NO3-N，使水体中 NO3-N浓度提高。
本实验开展了自然条件下菊花心江蓠对排海污水的生物
净化实验，研究了11d内江蓠对N、P等的吸收规律，为进一
步探讨江蓠的生物净化机制提供有用的参考。

参考文献：
[1] 纪侯明．海藻化学[M]．北京：科学出版社，1997．
[2] 李铁，史致丽，李俊, 等．营养盐对中肋骨条藻和新月菱形藻部分生化组
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[4] JONES A B, DENNISON W C, PRESTON N P. Integrated treatment of
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A laboratoryscalestudy[J]. Aquaculture, 2001(193): 155-178.
[5] 汤坤贤，袁东星，林泅彬等．江篱对赤潮消亡及主要水质指标的影响[J]．海
洋环境科学，2003，22(2)：24-27.
[6] 李卓佳， 罗勇胜，文国．细基江蓠繁枝变种与益生菌净化养殖废水的研
究[J]．热带海洋学报，2007，23(6)：72-75.




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1:苯，2:甲苯，3:乙苯，4:对二甲苯，5:间二甲苯，6:邻二甲苯，7:苯乙烯
图 1 苯系物色谱图
3 结论
由于监测规范提供的采样条件对采集高浓度及低浓度苯
系物没有针对性，即采集低浓度苯系物时，由于采样流量偏
低，导致采集的有机物量不足而引起分析灵敏度下降。对于
高浓度苯系物，采样流量偏大时，易引起采样管吸附饱和，
使得测定结果偏低。因此本文通过对采样流量及采样时间进
行优化，得到一个比较适合于高浓度及低浓度苯系物的采样
分析条件，即对于采集低浓度苯系物气体时，建议流量在
0.10～0.20 L/ min，采样时间在 10～20 min，更适合于采样实
验分析要求，而对于采集高浓度苯系物气体，建议流量在
0.05～0.10 L/ min，采样时间在 10～15 min。按照优化后的采
样条件采样分析，分析测定结果准确度好、精密度高。

参考文献：
[1] HJ 583-2010，环境空气 苯系物的测定 固体吸附/热脱附—气相色谱法[S].
北京：中国环境科学出版社，2010.
[2] HJ 644-2013，环境空气 挥发性有机物的测定 吸附管采样—热脱附/气相
色谱—质谱法[S].北京：中国环境科学出版社，2013.