全 文 ：第 26 卷第 5 期 大 连 海 洋 大 学 学 报 Vol． 26 No． 5
2 0 1 1年 1 0月 JOURNAL OF DALIAN OCEAN UNIVERSITY Oct ． 2 0 1 1
文章编号:2095－1388(2011)05－0432－05
石油烃对孔石莼生长及光合作用的影响
王珊，刘瑀，张松
(大连海事大学 环境信息研究所，辽宁 大连 116026)
摘要:研究了 3 种石油烃 (船舶燃油 (L. D. O.)、沙特阿拉伯轻质原油 (沙轻原油)和船用润滑油 (润
滑油) )溶液对孔石莼 Ulva pertusa的生长和光合作用的影响。L. D. O. 和沙轻原油石油烃的浓度分别设置
为 0、5、10、15、25、50 mg /L，润滑油石油烃浓度分别设置为 0、5、10、20、25、50、100 mg /L。结果表
明:孔石莼在 3 种石油烃较低的浓度下均可存活，但当石油烃浓度升高到一定量时 (L. D. O. = 50 mg /L;
沙轻原油=50 mg /L;润滑油=100 mg /L) ，96 h内全部死亡;在 3 种石油烃不同浓度的溶液中，孔石莼的
叶绿素含量、光合速率及呼吸速率总体趋势是随着石油烃浓度的升高而降低，叶绿素含量及光合速率的变
化基本呈波浪式，但在润滑油石油烃各浓度溶液中，孔石莼的光合速率则随着油浓度的升高呈现逐渐下降
的趋势。
关键词:石油烃;孔石莼;生长;光合作用
中图分类号:X55 文献标志码:A
由于船舶和其它海上漏油事故频繁发生，石油
污染对海洋环境的影响也越来越受到人们的广泛关
注。一方面，溢出油在海面上形成了一层油膜，阻
断了海水与大气间的气体交换，产生遮光作用，可
使水体缺氧，造成生物缺氧死亡;另一方面，海上
溢油后，其中的多环芳烃类化合物可被海洋生物吸
收蓄积，产生毒害作用［1］。由于多环芳烃类化合
物难于被降解，对海洋生物的危害将是长期
的［2－3］，而蓄积于生物体内的毒物将沿着食物链进
一步放大。人类若食用了被石油污染的海洋生物，
将对其健康造成较大的危害。
孔石莼 Ulva pertusa 是绿藻门 Chlorophyta、轮
藻纲 Ulvophyceae、石莼目 Ulvales、石莼科 Ulvace-
ae、石莼属 Ulva 的一种大型海洋经济藻类，广泛
分布于西太平洋沿海［4］。溢油事故发生后如果未
及时清理，油就会随着海水漂流到海岸上，对海岸
带造成污染。目前，石油烃类污染物已成为中国近
海仅次于营养盐富营养化的第二大污染物［5］。关
于石油烃污染物对海洋生态系统中浮游生物、鱼、
虾、贝的影响已有较多报道［6－15］，但关于石油烃对
大型藻类生长及光合作用影响的研究报道相对较
少［16］。本试验中，作者研究了船舶燃油(L. D. O. )、
船用润滑油(简称润滑油)和沙特阿拉伯轻质原油
(简称沙轻原油)等 3 种船舶常用油对孔石莼生长
和光合作用的影响，以期为评估溢油污染对大型藻
类的生理、生态影响提供参考资料。
1 材料与方法
1. 1 材料
试验用孔石莼和海水于 2010 年 4—5 月取自大
连市黑石礁海域。海水经过砂滤净化、脱脂棉过滤
和煮沸处理，放置至室温后使用。
试验用 3 种油品:L. D. O. 采自连山 2 号船;
沙轻原油和润滑油采自大连海事大学教学实习船
“育鲲”轮。
试验仪器主要有:光照培养箱 (上海博泰实
验设备有限公司生产，SPX－GB－300) ;超声波清
洗器 (宁波新芝生物技术股份有限公司生产，
SB5200D7) ;紫外分光光度计 (上海天美科学仪器
有限公司生产，UV1102)。
1. 2 方法
1. 2. 1 孔石莼的暂养 选择色泽鲜绿的孔石莼，
收稿日期:2011－01－14
基金项目:国家科技支撑计划项目资助 (2006BAC11B04)
作者简介:王珊 (1982－) ，女，博士研究生。E－mail:lilywangshan@ yahoo. com. cn
通信作者:刘瑀 (1965－) ，男，教授，博士生导师。E－mail:ylsibo@ gmail. com
DOI:10.16535/j.cnki.dlhyxb.2011.05.002
用处理过的海水反复冲洗藻体表面以去除杂质，在
光照培养箱中暂养一周。暂养期间，每天更换海水
1 次，不充气，每日摇瓶 3 ～ 4 次。培养温度为
(20±1)℃，盐度为 30，pH 为 8. 2，光照强度为
5 000 lx，光照周期为 L ∶D=12 ∶12。试验前在藻体
近边缘部位用打孔器取直径为 1 cm 的圆片
(0. 010 0 g±0. 008 g) ，置于光照培养箱中预培养 2
d，备用。
1. 2. 2 石油烃水溶解组分母液的配置 将 3 种油
品和海水按照 1 ∶5 的比例混合于烧杯中，在超声
波清洗器中连续震荡 3 h，静置分层后分离水相，
于低温 (4 ±1℃)下保存［17－18］，即形成了 3 种石
油烃水溶解组分———L. D. O. 石油烃水溶解组分、
沙轻原油石油烃水溶解组分和润滑油石油烃水溶解
组分。
1. 2. 3 试验设计 采用紫外分光光度法测定母液
中石油烃的浓度［19］。
根据预试验结果，将 3 种石油烃水溶解组分母
液按照如下浓度稀释作为石油烃受试液:L. D. O.
和沙轻原油石油烃的浓度分别为 0、5、10、15、
25、50 mg /L，润滑油石油烃浓度分别为 0、5、
10、20、25、50、100 mg /L。每个浓度设置 3 个重
复。试验容器为 250 mL 的锥形瓶，每瓶中加入试
液 200 mL，并随机放入 2 片孔石莼。放入前，将
孔石莼在滤纸上吸干水分后称湿重。试验条件与预
培养条件相同。试验过程中用两层保鲜膜将锥形瓶
口密封，每日摇瓶 3 ～ 4 次，试验时间为 96 h。试
验结束后称湿重，之后转移至黑白瓶中，24 h 后
测定孔石莼的光合速率和呼吸速率 (瓶中培养液
为清洁海水) ，之后随机取 3 片孔石莼用于测定干
重，其余 3 片孔石莼采用分光光度法测定叶绿素 a
的含量［19］。采用碘量法测定溶解氧。
1. 3 计算公式与数据处理
特定生长率(% /d)、光合速率(mg /(g ·h) )
和呼吸速率(mg /(g ·h) )的计算公式如下［20］:
特定生长率= ( (
Wt
W0
)1 / t－1)×100%;
光合速率 = (OA1 －Ow) /A×24;
呼吸速率 = (OB－OA2) /A×24。
式中:Wt为时间 t (d)时藻片的湿重 (g) ;W0为
试验初始时藻片的湿重 (g) ;t 为试验时间 (d) ;
OA1、OA2分别为盛有藻片的白瓶和黑瓶 24 h后的溶
解氧;Ow、OB分别为白瓶、黑瓶的空白对照，即
未盛藻片的白瓶、黑瓶 24 h 后的溶解氧;A 为藻
体的最终湿重 (g)。
采用 PASW Statistics 18. 0 软件对试验数据进行
处理。
2 结果
2. 1 不同浓度的石油烃对孔石莼生长和叶绿素含
量的影响
图 1 为孔石莼暴露于 3 种石油烃不同浓度条件
下的特定生长率。孔石莼在较低的石油烃浓度下均
可存活，但当石油烃浓度升高到一定量时
(L. D. O. =50 mg /L，沙轻原油 = 50 mg /L，润滑油
=100 mg /L) ，藻片颜色开始从边缘变浅、发白，
96 h后内全部死亡。从图 1 可见:在 L. D. O. 和沙
轻原油石油烃不同浓度溶液中，孔石莼的特定生长
率表现出随浓度的增加先下降、后上升、再下降的
趋势，特别是在 L. D. O. 石油烃的不同浓度中，下
降趋势比较明显;而在润滑油石油烃各浓度溶液
中，孔石莼的特定生长率则未表现出明显的下降趋
势。暴露于 3 种石油烃不同浓度溶液中孔石莼的特
定生长率与石油烃暴露浓度之间无显著相关性。
图 1 3 种石油烃不同浓度条件下孔石莼的特定生长率
Fig. 1 Specific growth rates (SGR)of Ulva pertusa ex-
posed to different oil concentrations
由图 2 可见，孔石莼的叶绿素 a、b 含量的变
化趋势较为复杂，基本呈波浪式变化。在润滑油石
油烃溶液中，随着暴露浓度的升高，孔石莼叶绿素
334第 5 期 王珊，等:石油烃对孔石莼生长及光合作用的影响
a、b 含量都呈先下降、后上升、再下降的趋势;
而在 L. D. O. 和沙轻原油石油烃各浓度溶液中，叶
绿素 a、叶绿素 b的值则呈先上升、后下降、再上
升的趋势。在沙轻原油石油烃各浓度溶液中，叶绿
素 a /叶绿素 b 的值呈现出随浓度的升高而依次降
低的趋势，与暴露浓度呈显著负相关 (R =
－0. 942;P=0. 017) ;在润滑油石油烃溶液中，叶
绿素 a 含量与暴露浓度呈显著负相关 (R =
－0. 815;P=0. 048)。
注:* 表示叶绿素含量和石油烃浓度之间呈显著相关
(P＜0. 05)
Note:* in the figure indicates significant relationship between Chlo-
rophyll contents and oil concentrations (P＜0. 05)
图 2 3 种石油烃不同浓度条件下孔石莼的叶绿素含量
Fig. 2 Chlorophyll a and b contents of Ulva pertusa ex-
posed to different oil concentrations
2. 2 不同浓度的石油烃对孔石莼光合作用的影响
由图 3 可见:在不同浓度润滑油石油烃溶液
中，孔石莼的光合速率表现出随暴露浓度增加而下
降的趋势;而在不同浓度沙轻原油石油烃溶液中则
表现出明显的上升、下降、再上升、再下降的趋
势;在不同浓度 L. D. O. 石油烃溶液中，孔石莼的
光合速率表现出先增加后下降的趋势。相关分析结
果表明，孔石莼的光合速率随沙轻原油石油烃暴露
浓度的增加呈显著正相关 (R = 0. 881;P =
0. 048) ，而孔石莼光合速率与润滑油石油烃暴露
浓度呈显著负相关 (R= －0. 881;P=0. 02)。
注:* 表示光合速率和石油烃浓度之间呈显著相关
(P＜0. 05)
Note:* in the figure indicates significant relationship between pho-
tosynthetic rates and oil concentrations (P＜0. 05)
图 3 3 种石油烃不同浓度条件下孔石莼的光合速率
Fig. 3 Photosynthetic rates of Ulva pertusa exposed
to different oil concentrations
从图 4 可见，孔石莼的呼吸速率在 3 种石油烃
不同浓度溶液中均表现出随暴露浓度的增加而下降
的趋势。在沙轻原油石油烃溶液中，孔石莼的呼吸
速率与石油烃暴露浓度呈显著负相关 (R =
－0. 924;P = 0. 025) ;在另外两种石油烃溶液中，
孔石莼的呼吸速率则呈现出随暴露浓度的增加先急
剧下降，之后维持在一定水平的趋势。
434 大 连 海 洋 大 学 学 报 第 26 卷
* 表示呼吸速率和石油烃浓度之间呈显著相关 (P＜0. 05)
Note:in the figure indicate significant relationship between photosynthetic rates and oil concentrations (P＜0. 05)
图 4 3 种石油烃不同浓度条件下孔石莼的呼吸速率
Fig. 4 Respiratory rates of Ulva pertusa exposed to different oil concentrations
3 讨论
石油的成分很复杂，但其主要成分为液态烃
(包括烷烃、环烷烃、芳香烃等)［21］。油类中各种
石油烃类的含量不同，所以对不同生物产生的影响
也大不相同，甚至对同种生物不同发育阶段和各方
面产生的影响也有差异。也就是说，石油对生物产
生的影响大小取决于油的种类、浓度及生物种
类［9］。Bate等［6］的研究结果表明，不同种群对各
种油的反应以及浮游植物代谢碳水化合物的能力均
有差异。刘娜等［11］的研究结果表明，轻质油对小
球藻的毒性大于重质油。吴彰宽等［13］研究了 23 种
毒物对中国对虾的急性毒性，发现石油烃和其产物
的毒性大小顺序为:汽油﹥煤油﹥轻柴油﹥原油﹥
润滑油。
本试验结果表明，3 种石油烃对孔石莼的生
长、叶绿素 a和叶绿素 b的含量、光合速率及呼吸
速率产生的影响都有一定的差异。从 3 种石油烃对
孔石莼特定生长率的影响结果可以看出，在较低暴
露浓度下，孔石莼能够存活，直至油的浓度升高到
一定程度才开始死亡 (图 1)。但试验中导致孔石
莼死亡时的石油烃浓度各不相同，推测 L. D. O. 和
沙轻原油对孔石莼的毒性大于润滑油。这一结果与
吴彰宽等［13］的研究结果基本一致。
在 3 种石油烃不同浓度的溶液中，孔石莼的叶
绿素 a和叶绿素 b的含量、光合速率及呼吸速率基
本上随着暴露浓度的升高而呈现波浪式的变化趋
势。其原因可能是，在石油烃类化合物作用下，导
致藻类的细胞质和叶绿体被瓦解，膜和色素化合物
发生变化，一些光合作用酶的活性受到干扰等，从
而影响藻类的叶绿素含量和光合速率［21］。
在 L. D. O. 和沙轻原油暴露试验中，孔石莼的
叶绿素含量随着暴露浓度的升高呈现上升、下降、
再上升的趋势 (图 2) ，而在沙轻原油暴露试验中，
孔石莼光合速率也呈现出相同的趋势 (图 3)。这
一现象与国内外许多学者的研究结果相近。如
Wolfe［9］曾指出，石油烃对海洋浮游植物生长的影
响可以表现为促进作用，也可表现为抑制作用，这
取决于石油烃的浓度和浮游植物的种类。王悠
等［10］认为，金藻 8701 和骨条藻在低浓度 (1. 56×
10－6g /L)蒽 (多环芳烃的一种)的作用下，其生
长呈现出较明显的“毒性兴奋效应”，具体表现为
细胞密度增加，蛋白质、叶绿素 a及类胡萝卜素含
量有所增加。究其原因，一是低浓度的石油烃可能
对藻类产生刺激作用;二是藻类对石油烃的作用产
生了应激反应;三是石油烃可能作为藻类生长的碳
源和营养物质［22］。一些研究结果表明，一定浓度
的石油可以促进植物及浮游植物的生长［11，21，23］。
一些学者通过对溢油事故后的海洋大型藻类进行调
查，结果发现，海藻对石油污染有较强的耐受能
力［24－26］。因此，石油烃污染也可能是诱发海区赤
潮或大型藻密度激增的原因之一。
参考文献:
［1］ Seymour R，Geyer R． Fates and effects of oil spills［J］． Annual Re-
view of Energy and The Environment，1992，17(1) :261－283．
［2］ Holdway D． The acute and chronic effects of wastes associated with
offshore oil and gas production on temperate and tropical marine
ecological processes［J］． Marine Pollution Bulletin，2002，44(3) :
185－203．
［3］ Peterson C，Rice S，Short J，et al． Long－term ecosystem response to
the Exxon Valdez oil spill［J］． Science，2003，302:2082－2086．
534第 5 期 王珊，等:石油烃对孔石莼生长及光合作用的影响
［4］ 王艳梅，李智恩，徐祖洪． 孔石莼化学组分和药用活性研究进
展［J］．海洋科学，2000，24(3) :25－28．
［5］ 国家海洋局． 2001 年中国海洋环境质量公报［R］． 北京:海洋
出版社，2002．
［6］ Bate G，Crafford S． Inhibition of phytoplankton photosynthesis by
the WSF of used lubricating oil［J］． Marine Pollution Bulletin，
1985，16(10) :401－404．
［7］ 路鸿燕，何志辉．大庆原油及成品油对蒙古裸腹溞的毒性［J］．
大连水产学院学报，2000，15(3) :169－174．
［8］ 洪惠馨，胡睛波，吴玉清，等．海洋浮游生物学［M］．北京:农业
出版社，1981．
［9］ Wolfe M F，Olsen H E，Gasuad K A，et al． Induction of heat shock
protein (hsp)60 in Isochrysis galbana exposed to sublethal prepa-
rations of dispersant and Prudhoe Bay crude oil［J］． Marine Envi-
ronmental Research，1999，47(5) :473－489．
［10］ 王悠，唐学玺，李永祺，等． 低浓度蒽对两种海洋微藻生长的
兴奋效应［J］．应用生态学报，2002，13(3) :343－346．
［11］ 刘娜，熊德琪，高会，等． 柴油和燃料油对小球藻的急性毒性
试验研究［J］．海洋环境科学，2006，25(增刊) :29－32．
［12］ 陈民山，范旗贵．胜利原油对海洋鱼类胚胎及仔鱼的毒性效
应［J］．海洋环境科学，1991，10(2) :1－5．
［13］ 吴彰宽，陈国江．二十三种有害物质对对虾的急性毒性实验
［J］．海洋科学，1988(4) :36－40．
［14］ 贾晓平，林欣．南海原油和燃料油对仔虾和仔鱼的急性毒性
实验［J］．热带海洋，1998，17(1) :32－36．
［15］ 姜朝军，乔庆林，蔡友琼，等． 菲律宾蛤仔对石油烃的污染动
力学和阈值研究［J］．海洋渔业，2006，21(4) :22－25．
［16］ 杨庆霄，高光智．化学消油剂对孔石莼生长影响的研究［J］．
海洋学报，1997，19(3) :45－49．
［17］ Anderson J，Neff J，Cox B，et al． Characteristics of dispersions and
water－soluble extracts of crude and refined oils and their toxicity to
estuarine crustaceans and fish［J］． Marine Biology，1974，27(1) :
75－88．
［18］ Gulec I，Holdway D． Toxicity of dispersant，oil，and dispersed oil
to two marine organisms［C］． International Oil Spill Conference，
1997．
［19］ 国家海洋局． 海洋调查规范［S］． 北京:中国标准出版社，
2007．
［20］ 郭赣林，董双林，董云伟．温度及其波动对孔石莼生长及光合
作用的影响［J］．中国海洋大学学报，2006，36(6) :941－945．
［21］ 王志霞，刘敏燕．溢油对海洋生态系统的损害研究进展［J］．
水道港口，2008，29(5) :367－371．
［22］ 李运鹏． 试炼沙特阿拉伯轻质原油［J］． 石油炼制与化工，
1998，29(4) :23－26．
［23］ 李洪梅，郜玉环，江丽华，等．不同浓度石油烃对油菜产量、土
壤中石油烃残留量及土壤微生物的影响［J］． 中国农学通报，
2010，26(17) :382－385．
［24］ Kenworthy W，Durako M，Fatemy S，et al． Ecology of seagrasses in
northeastern Saudi Arabia one year after the Gulf War oil spill［J］．
Marine Pollution Bulletin，1993，27:213－222．
［25］ Lobon C，Fernndez C，Arrontes J，et al． Effects of the Prestige oil
spill on macroalgal assemblages:Large－scale comparison［J］． Ma-
rine Pollution Bulletin，2008，56(6) :1192－1200．
［26］ Cross W，Martin C，Thomson D． Effects of experimental releases of
oil and dispersed oil on Arctic nearshore macrobenthos:III． Mac-
roalgae［J］． Arctic，1987，40(5) :211－219．
Effects of petroleum hydrocarbon on growth and photosynthesis
in sea weed macroalga Ulva pertusa
WANG Shan，LIU Yu，ZHANG Song
(Environmental Information Institute，Dalian Maritime University，Dalian 116023，China)
Abstract:Effects of three petroleum hydrocarbon solutions (marine fuel L. D. O. ，Saudi Arabian light crude oil
and marine lubricating oil)at growth and photosynthesis in sea weed Ulva pertusa were studied to provide basic data
for oil spill monitoring and risk assessment． The concentration of L． D． O． and Saudi Arabian light crude oil petrole-
um hydrocarbon was 0，5，10，15，25，and 50 mg /L and of marine lubricating petroleum hydrocarbon was 0，5，
10，20，25，50，and 100 mg /L． The result showed that the sea weed was found to survive in three oil solutions un-
der low concentration，but high oil concentration (L. D. O. = 50 mg /L;Saudi Arabian light crude oil =50 mg /L;
marine lubricating oil =100 mg /L)to be dead totally within 96 h． The Chlorophyll contents，photosynthetic rate
and respiratory rate were decreased in the sea weed exposed to the elevated concentrations of three petroleum hydro-
carbon solutions，and the Chlorophyll contents and photosynthetic rate of the sea weed was shown the tendency of
undulate． However，the photosynthetic rate was decreased in the sea weed in marine lubricating oil petroleum hy-
drocarbon solutions with increasing oil concentration．
Key words:petroleum hydrocarbon;Ulva pertusa;growth;photosynthesis
634 大 连 海 洋 大 学 学 报 第 26 卷