全 文 ：第 4 卷 第 2 期
19 9 1年 4 月20 日
环境科学研究
R e se a r eh o f E n v ir o n m e n ta l S e le n e e s
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1 9 9 1
酸度和铝对栅藻生长及光合放氧的影响
柳若 安 刘厚 田 李 东
(中国环境科学研究院 , 北京 ) (北京大学 , 北京 )
提要 本文研究 p H和铝对栅藻生长和光合放氧的影响 。 p H及铝均能抑制栅藻的生长 。当pH S . o 时 ,
栅 藻 生 长 受 到50 % 的抑制 ; pH 3 . o时 . 几乎不能生长 。p H 4 乃时, 3印p m 的铝抑制藻生长的 50 % 。 pH 在
4
. 。 一 7 . 。 范围内对栅藻光合放氧无影响 ; 3 0 p p m 以下的铝短时间内对光合放氧也无明显影响 。
酸沉降不仅使水体酸化 , 而且使环境中某些元
素的分布发生改变 。 对天然水体中铝形态的研究证
实酸雨会使 上壤中铝逐渐溶解而进入水环境 p H愈
小 , 铝的溶解度愈大 。 很多研究表明 , 水生生物敏
感的铝形态是无机单体铝 。在酸化的水体中 , A l“+ 、
A I 、O H ) 2 + 和A I(O H 4 是 铝 的主 要 存在形式,
也 是 对 水生 生 物 毒性最大的铝形态 。
自然湖泊酸度主要来自有机酸 。 当溶解态铝与
溶解态有机物相结合时 , 其毒性是很低的 。 而在酸
沉降地区 , 河流酸度主要来 自硫酸或硝酸而非有机
酸 。 在这类湖泊中 , 溶解态铝对生物有很强的毒性 。
本文研究p H 及铝对栅藻的生长和光合 放 氧 的
影响 , 以探讨水体酸化对水生生物的危害。
t
。 -一反应开始至结束的观测时间 ;
N
, 一 初始时细胞密度 ;
N
, 一一结束时的细胞密度 。
(四 ) 光合放氛的测定
从溶解氧含量的变化确定藻的光合放氧能力 。
反应温度25 “C . 光照度 5 x lo ; L u x 。 用CY 一 2 型测
氧仪测定溶解氧浓度 。 光照条件下测出净光合放氧
的速率 , 黑暗条件下测出呼吸耗氧的速率 , 二者之
和为真正光合放氧的速率 。 以刀m ol O Z / m g c hl · h
为单位 。
二 、 结 果
一 、 材料与方法
(一 ) p H 对栅藻生长的影响
将纯种培养后的栅藻接入不同 p H值的培养液 ,
培养 4 d , 其生长状况见图 l 。
(一 ) 藻种培养
实验材料为斜生 栅藻咬S e e n d e sn l u s o b lig u u s )
采用朱式 1。一号培养基纯 种无菌培养 。 p H 为 7 . 0 ; 温度
2 5 C
; 光源为日光灯 , 光照度60 0 L u x , 光暗 周 期
为一2 : 1 2h , 培养9 6 h 。
(二 、处理方法
p H处理是将实验所用培养液的 p H 值分别调 至
了 0 、 6 . () 、 5 . () 、 4 . 0 和 3 . 0 。
铝处理是将 一 定量的A 眨 ( 5 0 4 、 : 加 入培养液 ·
使铝离子浓度分别达到 。 、 5 、 l。、20 和 3o p p m
(三 ) 藻生长速率的测定
逐 日测定藻细胞密度 。 藻的生 一氏速率依 }; 式 i }
算 :
I n 厂 / 入 , 、
刀 = 一 八- 一式中 . /l 一生 长速率常数 ;
之
三
2
时间 ( d 少
图 ! p H 对栅藻生长 的影响
DOI：10.13198/j.res.1991.02.54.liura.009
第 2 期 柳若安等 : 酸度和铝对栅藻生长及 光合放氧的影响 5 3
由图 1 可见 , 在 ld 后 , 低 p H值即对栅藻的 生 长
产生了抑制作用 , 而且随着时间的推移 , 影响也越
来越大 。
图 2 为不同 p H 值下栅藻的生长速率曲线 。 不 同
p H 值对栅藻的生长具有很大的影响 , 且随着 p H 值
的降低 , 栅藻生长速率递减 。 当p H 在 6 . 0 以上时 ,
对栅藻的生长抑制作用不大 , 但当p H为5 . 0时 , 却
对栅藻的生长产生了50 % 的抑制 。 当p H 为 3 . 0 时 ,
栅藻几乎不能生长 。 表明低 p H对栅藻的 生 长具 有
明显的抑制作用 。 p H 愈低 , 其抑制作用愈强 。
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铝浓度 ( p p m )
图 4 铝对栅藻生长速率 的影响
(三 ) p H 对 栅 藻光合放氧的影响
图 5 表示不 同 p H值下栅藻的 光合放氧的速率
p H 为 3 . 0时 , 栅藻的光合放氧能力 明 显 降 低 (P<
0
.
01 )
。而在p H 4 . o 一 7 . 0范围内 , 栅藻的光合放氧能
力没有变化 (P> 0 . 0 5 ) , 说明了 p H 只有降 至 4 . 0
以下才对栅藻光合放氧产生抑制 。
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‘ ’ . - 一—一7 · 0 6 · 0 5 · 0 4 · 0 p H 3 · o图 2 p H 对栅藻生长速率的影响( 二 ) 铝浓度对栅藻生长的影响图 3 为不同铝浓度下栅藻的对数生长曲线 。 图
4 为不同铝浓度下栅藻的生长速率曲线 。 从两图可
见 , 铝对栅藻的生长具有一定的抑制作用 。 当铝浓
度大于 2 0 p p m 时 , 对生长即产生明显的抑制作用 ;
当铝浓度为 30 p p m 时 , 对栅藻的生长达到50 % 的抑
制 。 说明过高的铝浓度 ( > ZO p p m ) 将影响栅藻的
正常生长 。
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图 5 p H 对栅藻光合放氧的影响
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之
三
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铝浓度 ( p p m )
图 6 铝对栅藻 光合放氧的影响
时间 ( d )
图 3 铝对栅藻生长的影响
( 四 ) 铝浓度对栅藻光合放撅的影响
从图 6 可以看出 , 低于 3Op p m 的铝对栅藻光合
放氧没有急性影响 ( 力 > 0 . 05 )o
由此可以看出 「 在 p H 7 . 0 一 4 . 0 范 围内 , 铝浓
度低于 3 0 p p m 时 , 栅藻光合放氧能力没有差别 由
土 述结果 可知 p H 4 . o 一 7 . 0 的 范围 内 , 铝 的 短时
环境科学研究 第 4 卷
间急性处理不会显著的影 响栅藻的光合放氧 。
三 、 讨 论
显抑制 。 而过低的 p H ‘< 3 . 0) 可能因H +使叶绿素脱
镁 , 以及使蛋白质和酶的电荷性质发生变化而失活 ,
从而影响光合放氧 。
本研究结果表明 , 低p H 对栅藻生长有明显影
响 , 可知栅藻对酸化较敏感 。 在 p H低于 6 . 0时就出
现生长抑制 。 酸度越大 , 抑制越严重 。 水体酸化可
能首先使藻细胞膜上带电性质与带电量发生变化 ,
从而使膜功能降低 , 影响其与围周的物质交换 。 已
知当p H < 6 . 。时 , 藻从外界摄取氮和磷的能力 均 下
降 。 同时 , p H降低时藻的各种酶的活性也会改变 。
这些变化将会使藻的生长受到阻滞 。
在酸性水体中除过量的氢离子对藻的生长有抑
制作用外 , 铝对藻也有抑制作用 。 铝对藻的毒性作
用可能存在直接的和间接的影响 。 直接影响可能是
铝直接 与藻的核酸及蛋白质起作用 , 使藻繁殖受到
影响 ; 铝亦可能与膜蛋白相结合 , 使膜结构与功能
受到影响 , 导致其与周围物质交换出现障碍 , 使藻
的营养供应匾乏 , 间接影响藻的生长 。 另外铝能与
磷酸根结合形成磷酸铝沉淀 ;铝还有拮抗钙的作用 。
这些作用都会使藻的生长受到影响 。
光合放氧是藻的主要功能之 一 。 本研究表明 ,
p H 4
.
o条件下低于 30 p p m 的铝对藻的光合放氧无明
参 考 文 献
了. F a g e r ia N 胶 P la n t a n d 5 0 11 , 8 5 : 4 2 3一 4 2 9 (19 8 5 )-
2
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F a g e r ia N
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K
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P la n t a n d 5 0 12
,
6 5 : 3 2
一
4 4 (29 8 2 )
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3
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F a g e r ia N
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K
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J
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Pla n t a n d N u t z
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1 1 : 3 0 3
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3 1 9
欠19 8 8 )
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4
.
K a u ffm a n M
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J
,
70 : 3 3 1
一
3 36 (1 9 7 8)
.
5
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M a ts u n l o to H
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P la n t an d C e ll P h y s io l
.
,
2 1 : 9 5 2
一
9 5 9
(19 8 0 )
.
6
.
M e le a n E
.
0
.
C o m m u n
.
5 0 11
.
S e i
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Pla n t A n a l 7 :
6 19
一
6 3 6 (1 9 76 )
.
7
.
M u n n D A
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A g 一 o n
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J
.
,
6 8 : 9 89
一
9 9 1(1 9 76 )
8
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V ie l
一
s tr a R
.
B io e he m
.
B io p h y s i
.
R e s C o m m o n
,
8 4 :
1 3 8
一
14 3 (1 9 7 8)
-
9
. 邹晓燕等 , 植物生理学通讯 , 〔 6 ) , 32 一 34 ( 19 86 )
198 9年 9 月 20 日收稿
E ffe e ts o f A eid ity a n d A lu m in iu m o n G r o w th a n d
O x y g e n R ele a s e d P h o to syn th e tie a lly in
S ee n e d e sm is o b lig n u s
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A b s t r a e t
T h e p o p u la tio n s o f S e e n e d e sm is o b li卯 u s w e r e e u ltu r e d in n u tr ie n t so lu tio n w ith
a s e r ie s o f PH v a lu e s (7
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a n d 30 p p m )a t p H 4
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g a e w e r e m e a s u r e d
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T h e r e s u lt sh o w e d th a t b o th a e kl ity a n d A l d e Pre ss e d th e g r
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o w th s ig n if ie a n tly
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In 切m p a r is o n w ith th e e o n tr o i, th e g r o w th ra te w a s d e e r e a s e d
t o 5 0 p e r e e n t in tr e a如 e n ts a t pH 5 . 0 o r 30 p p n 飞 A I a t p H 4 . 0 . T h e g r o w th w a s
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o x y g e n r e le a sd p h o to s y n th e tie a lly in th is a lg ae
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