全 文 ：第一作者:田裴秀子 ,女 , 1985年生 ,本科 ,主要从事生物化学方面的研究。#通讯作者。
＊科技部基础研究重大项目前期研究专项项目(No.2001CCB00700);中科院水生生物研究所东湖生态站开放项目。
家用洗衣粉中磷对斜生栅藻生长的影响＊
田裴秀子 杨秋瑾 胡芹芹 熊　丽# 万正祥 刘　袁 徐晓宇
(华中师范大学生命科学学院 , 湖北　武汉 430079)
　　摘要 以洗衣粉中的有机磷为磷源 ,通过室内模拟的方法研究在不同磷浓度的水体条件下斜生栅藻的生长情况 ,以及磷对斜
生栅藻的生长是否有毒害作用。通过显微计数测定藻细胞数目来探讨洗衣粉中磷对斜生栅藻生长的影响;同时分析了洗衣粉中磷
对斜生栅藻 96 h生长期中光合色素的影响。结果表明 ,洗衣粉中的磷除了促进藻生长外, 其浓度过低或过高都会抑制藻的生长。
由实验结果可得 ,磷对藻生长的富营养化作用和毒性作用取决于磷浓度的高低。
　　关键词 家用洗衣粉 磷 斜生栅藻 生长效应 毒性
Ef fect of phosphorus in domestic detergents on Scenedesmus obliquus 　T ian Pei x iuz i , Yang Qiuj in , Hu Qinqin ,
X iong L i , Wan Zheng x iang , L iu Yuan , X u X iaoyu .(College of Li fe S cience , Central China Normal University ,
Wuhan Hubei 430079)
Abstract:　The effects of pho sphorus concentra tion in indoo r water sy stem on the g row th of S cenedesmus
obliquus by using o rg anic pho sphorous in domestic de ter gents as phospho rus source s , e specially on the to xicity effect
wer e investig ated.The effect o f phosphorus in domestic deterg ents on the alg al g row th w as studied by counting the
cell density o f Scenedesmus obliquus as w ell as the pho to synthetic pigment content in 96 hours of gr ow th.Phospho rus
in the domestic deterg ents promoted the gr ow th o f S cenedesmusobliquus at ce rtain level , but showed inhibito ry effect
on g row th at higher or lowe r concentrations.The eutrophication phenomenon and the to xic effect are dependent on the
pho sphorus concentr ation.
Keywords:　domestic deterg ent;pho spho rus;Scenedesmus obliquus;g row th effect;to xicity
　　湖泊富营养化问题是当前我国主要的水环境问
题之一 ,已严重制约了湖区社会和国民经济的可持
续发展[ 1] 。磷在天然水体富营养化中起到非常重要
的作用 , 是湖泊水体中藻类生长的第一限制因
子[ 2 , 3] 。水体中磷含量的升高 ,会引起水体中藻的异
常增殖 ,从而引发水华。在水华发生过程中 ,水体会
发生一系列的变化 。在水体特征发生变化的过程
中 , 磷对藻的生长有着复杂的影响。由于天然水体
的复杂性 ,藻类对磷的吸收以及磷对藻类的限制作
用的研究尚不充分。
有关家用洗涤剂对大型蚤及浮游动物的毒性实
验 ,国内外学者已有研究 ,而家用洗涤剂中磷对藻类
生长效应影响的研究报道尚不多见 ,尤其是低浓度
磷对藻的毒性研究更是少见。藻类是水生态系统的
原初生产者 ,有磷洗衣粉与无磷洗衣粉对水体中藻
类生长效应的影响数据是十分重要的参数 ,在富营
养化控制和实施限 、禁含磷洗涤剂使用措施中均有
重要的参考价值。笔者以某品牌家用有磷洗衣粉
和无磷洗衣粉为研究对象 ,设置不同洗衣粉浓度实
验组 ,检验了无磷洗衣粉是否完全无磷 ,并选择斜
生栅藻作为试验藻类 ,应用室内模拟的方法研究磷
浓度与藻类增殖和抑制的相互关系 ,为进一步评价
有磷洗衣粉和无磷洗衣粉对环境和水体的影响提
供参考 。
1　材料与方法
1.1 试验藻类
　　斜生栅藻由中国科学院水生生物研究所淡水藻
种库提供 ,编号 FACHB39。
1.2 试剂与仪器
　　主要试剂:某品牌家用有磷洗衣粉和无磷洗衣
粉;水生 4 号(HB-4)无磷培养液[ 4] :(NH 4)2SO4
0.757 8 mol/ L 、MgSO4 ·7H2O 0.33 mol/ L、NaHCO3
0.595 mol/ L 、KCl 0.168 mol/ L 、FeCl3 0.061 6
mol/L 、土壤浸出液 、蒸馏水 。
　　主要仪器:光照培养箱;冷冻离心机;高压灭菌
锅;UV-1800紫外 —可见光分光光度计;显微镜;血
球记数板;显微计数器;三角瓶 。
·29·
田裴秀子等　家用洗衣粉中磷对斜生栅藻生长的影响DOI:10.15985/j.cnki.1001-3865.2008.03.019
1.3 实验方法
　　藻种的移接 、驯化培养和测试试验均按无菌操
作(器皿干热灭菌 ,121 ℃,20 min)进行。
1.3.1　斜生栅藻的驯化培养
　　斜生栅藻在无菌条件下转至 HB-4无磷培养液
中 ,培养至对数生长期进一步扩大培养。培养条件
为:温度 25 ～ 28 ℃;pH 7 ～ 8;白色日光灯 ,光暗比
12 h∶12 h ,光强为 3 000 lx 左右;静止培养 ,每天定
时人工摇动 3次 。
1.3.2　不同洗衣粉浓度试样组的设定
　　对两种洗衣粉分别设置 0.05 、0.10 、0.50 、1.00 、
5.00 、10.00 mg/L 6 个洗衣粉浓度 ,每个浓度设 3个
平行样。另加 HB-4无磷培养液作对照(CK)。
1.3.3　洗衣粉中磷浓度的测定
　　将一定浓度洗衣粉进行硝化 ,用钼酸铵分光光
度法[ 5] 测定洗衣粉中磷的浓度 ,然后将实验设置的
6个洗衣粉浓度折算成磷的浓度 。有磷洗衣粉中磷
质量浓度分别为 27.0 、54.0 、270.0 、540.0 、2 700.0 、
5 400.0 μg/L;无磷洗衣粉中磷质量浓度分别为
2.6 、5.2 、26.0 、52.0 、260.0 、 520.0μg/ L。
1.3.4　斜生栅藻现存量的测定
　　藻现存量以藻细胞数目表征。取试验藻种离心
(3 500 r/ min 、10 min),弃去上清液 ,用 15 mg/L 的
碳酸氢钠溶液将沉积细胞悬浮洗涤 ,并再离心 ,重复
2次后 ,用 HB-4无磷培养液悬浮细胞 ,制成细胞悬
液 ,摇匀后取样测定藻细胞数目 ,确定接种量 。按实
验要求的初始细胞数目 ,取一定体积的细胞悬液接
入事先配好的不同浓度的洗衣粉溶液中 ,同时分别
加入与对照等量的营养成分 。用微量移液管吸取 1
mL 的藻类培养液 ,移到血球计数板中 ,采用血球计
数法测定藻细胞数目 。用藻细胞数目确定不同浓度
洗衣粉对藻类生长的促进作用或抑制作用。并将实
验结果进行方差分析 , 确定实验结果的准确度(显
著性水平 p<0.05),统计分析用 S TATIST ICA 软
件进行[ 6] 。
1.3.5　斜生栅藻光合色素的测定
　　用分光光度法测定藻类的光合色素(包括叶绿
素 a(chl-a)和叶绿素 b(chl-b)),具体方法为:取 10
mL 培养 96 h的藻液 ,11 000 r/min离心 10 min ,去
上清液 ,直接加入 5 mL 80%(质量分数)的丙酮 ,摇
匀 ,在黑暗处抽提 24 h , 再 11 000 r/min 离心 10
min ,取上清液置于 1 cm 石英比色皿中 , 用 UV-
1800紫外—分光光度计测吸光值 ,以 80%丙酮为参
比 ,记录 663 、646 nm 波长处的吸光值 ,计算斜生栅
藻中的 chl-a、chl-b 和 chl-a/chl-b 。
2　结果与分析
2.1 洗衣粉中磷对斜生栅藻细胞数目的影响
　　不同磷浓度的有磷洗衣粉和无磷洗衣粉对斜生
栅藻细胞数目的影响曲线分别见图 1和图 2 。由图
1可见 ,随着培养时间的延长 ,各处理斜生栅藻细胞
数目均呈上升趋势;当磷质量浓度分别为 27.0 、
54.0 、270.0 μg/ L 时 ,斜生栅藻细胞数目高于对照
组 ,表明此时磷对藻的生长有促进作用 ,平均增长率
依次为8.9%、15.4%和21.8%,磷质量浓度为270.0
μg/ L 时 , 藻生长得最快;当磷质量浓度分别为
540.0 、2 700.0 、5 400.0 μg/ L 时 ,斜生栅藻细胞数
目低于对照组 ,表明此时磷对藻的生长起抑制作用 ,
平均抑制率依次为 10.5%、23.4%和 34.8%,磷浓
度越高 ,抑制作用越明显 。由图 2可见 ,随着培养时
·30·
　环境污染与防治　第 30 卷　第 3 期　2008年 3月
间的延长 ,各处理斜生栅藻细胞数目也呈上升趋势;
除磷质量浓度为 2.6 μg/ L 时藻细胞数目低于对照
组外 ,其余各组藻细胞数目均高于对照组 ,当磷质量
浓度为 520.0μg/L 时 ,斜生栅藻生长最快。这表明
磷浓度过低时 ,会对藻的生长起抑制作用 ,磷质量浓
度为 2.6μg/L 时对藻的平均抑制率为 17.6%。
2.2 洗衣粉中磷对斜生栅藻光合色素的影响
　　洗衣粉中磷对斜生栅藻中光合色素的影响见图
3和图 4。由图 3可看出 ,当有磷洗衣粉中磷质量浓
度为27.0 ～ 2 700.0 μg/ L时 , 斜生栅藻中 chl-a 和
chl-b 均呈增长趋势 ,但当磷质量浓度达到5 400.0
μg/ L 时 , chl-a 和 chl-b显著减少 。各试样组 chl-a/
chl-b 与对照组相比无明显变化 ,表明洗衣粉中磷对
斜生栅藻叶绿体结构无明显的损害 。由图 4 可看
出 ,当无磷洗衣粉中磷质量浓度为 2.6μg/L 时 , chl-
a、chl-b 均低于对照组 。而其他试样组与对照组相
比 ,无明显变化 ,只有很小幅度的上升 ,且 chl-a/chl-
b几乎无变化。说明无磷洗衣粉中除磷质量浓度为
2.6 μg/ L 试样组外 ,其余试样组对斜生栅藻光合色
素及叶绿体结构影响都很小。
3　讨　论
　　本研究发现 ,无磷洗衣粉并不是完全无磷而是
含有少量的磷 ,同时还发现在其他营养成分充足的
情况下 ,当磷质量浓度为 5.2 ～ 520.0 μg/L 时 ,能促
进斜生栅藻的生长;而当磷质量浓度达到 540.0
μg/ L时 ,斜生栅藻的生长受到了抑制 。这与陈德辉
等[ 7] 报道的斜生栅藻的磷饱和质量浓度在 525
μg/ L左右的结论相一致。可见洗衣粉中的磷确实
在一定浓度范围对斜生栅藻的生长有促进作用。
　　当洗衣粉中磷浓度过低和过高时 ,斜生栅藻细
胞数目与对照组相比却有减少现象 ,藻的生长受到
了抑制。据此推测 ,磷除了能引起藻的富营养化外 ,
对藻可能有毒性作用 。当洗衣粉中磷质量浓度为
2.6 、2 700.0 μg/ L 时 ,斜生栅藻的 chl-a、chl-b比对
照组少。 chl-a 和 chl-b是植物进行光合作用最重要
的色素 , chl-b和大部分的 chl-a 是捕光色素 ,能够吸
收聚集光能和传递激发能给反应中心 ,还有一种特
殊状态的 chl-a是反应中心色素 ,它既能捕捉光能又
能将光能转换为电能。而磷浓度过低或过高 ,都会
导致斜生栅藻 chl-a 、chl-b 降低 ,造成捕光色素分子
捕捉聚集光能和传递激发能的能力下降 ,也使反应
中心色素的光能转换能力减弱 ,从而降低了光合反
应的原初反应和电子传递的效率 ,最终导致斜生栅
藻光合作用能力下降 ,表现出斜生栅藻的生长受到
抑制 。
　　由上述结果可得 ,磷对藻生长的富营养化作用
和毒性作用取决于磷浓度的高低。由于本实验仅探
讨了一种品牌的有磷洗衣粉和无磷洗衣粉对斜生栅
藻生长的影响 ,而且是在室内模拟的条件下进行的 ,
无法全面反映洗衣粉中磷对藻生长的影响。因此 ,
还需进一步研究和探讨洗衣粉中磷对藻类的毒性作
用机制。
参考文献
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责任编辑:陈泽军　(修改稿收到日期:2007-09-17)
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田裴秀子等　家用洗衣粉中磷对斜生栅藻生长的影响