全 文 ：第 44 卷 第 11 期
2011 年 11 月
天 津 大 学 学 报
Journal of Tianjin University
Vol.44 No.11
Nov. 2011

收稿日期：2010-08-23；修回日期：2010-12-27.
基金项目：国家“十一五”科技支撑计划资助项目(2008BAJ0B04)；林业公益性行业专项资助项目(200904001-3)．
作者简介：李 川（1972— ），女，博士研究生，讲师.
通讯作者：李 川，lichuan_2001@hotmail.com．

▋


铜对固定态和悬浮态栅藻和鱼腥藻除磷效果的比较
李 川 1，许鹏成 1, 2，薛建辉 1，刘 栋 1, 3，郭延凯 1, 4
(1. 南京林业大学江苏省林业生态工程重点实验室，南京 210037；
2. 华北电力大学能源与环境研究院区域能源系统优化教育部重点实验室，北京 102206；
3. 西北农林科技大学资源环境学院，杨凌 712100；4. 河北科技大学环境科学与工程学院，石家庄 050018)
摘 要：采用海藻酸钙凝胶包埋固定，对人工污水进行静态模拟净化试验，研究了在 pH 值为 4、5、6、7 和 8 下，
铜的质量浓度为 0 mg/L、0.05 mg/L、0.5 mg/L 和 5 mg/L 时，固定和悬浮状态下栅藻和鱼腥藻对污水中磷的净化效
率．结果表明：2 种状态下，栅藻对 Cu2+的耐受性均较强，除磷效果较好；总体而言，Cu2+的存在均抑制了 2 种藻
的除磷能力，但在某些特定条件下 Cu2+的存在反而提高了藻除磷能力；固定态处理减弱了 Cu2+对 2 种藻除磷能力的
影响；pH 值为 8 时，固定态藻的除磷效率较高，而悬浮态的藻在 pH 值为 6 时除磷效率较高．
关键词：栅藻；鱼腥藻；除磷效率；铜
中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：0493-2137(2011)11-0995-08

Comparison of Effect of Copper on Phosphate Removal by
Scenedesmus Bijuga and Anabaena sp.
in Immobilized and Suspended States
LI Chuan
1，XU Peng-cheng1, 2，XUE Jian-hui1，LIU Dong1, 3，GUO Yan-kai1, 4
(1. Jiangsu Key Laboratory of Forestry Ecological Engineering，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China；
2. Key Laboratory of Regional Energy Systems Optimization，Ministry of Education，Sino-Canada Energy and
Environmental Research Academy，North China Electric Power University，Beijing 102206，China；
3. College of Resources and Environment，Northwest Sci-Tech University of Agriculture and Forestry，
Yangling 712100，China；
4. School of Environmental Science and Engineering，Hebei University of Science and Technology，
Shijiazhuang 050018，China)
Abstract：The efficiency of phosphate removal by the immobilized Scenedesmus bijuga and Anabaena sp. entrapped
in cadmium alginate was studied in contrast to the suspended ones．The experiment employed in laboratory was
based on settled domestic wastewater with pH ranging from 4 to 8 and copper concentrations of 0 mg/L，0.05 mg/L，
0.5 mg/L and 5 mg/L. The results show that compared to Anabaena sp.，Scenedesmus bijuga has a higher tolerance
for Cu
2+
and has higher efficiency of phosphate removal in the two states. Generally speaking，the existence of Cu
2+
restrains the phosphate removal ability of the two kinds of alga. But in some particular situations，the two kinds of
alga have higher efficiency of phosphate removal with the existence of Cu
2+
. The immobilization treatment eliminates
or degrades the effect of Cu
2+
on phosphate removal. When pH is 8，the immobilized alga has higher phosphate re-
moval efficiency. However，when pH is 6，the suspended one has higher phosphate removal efficiency.
Keywords：Scenedesmus bijuga；Anabaena sp.；efficiency of phosphate removal；copper

栅藻和鱼腥藻都有一定的去氮除磷能力[1-3]．但
污水中重金属离子会影响到藻的生长与其对污水处
理效果[4-5]，其中 Cu2+ 的影响尤为显著[6]．已有研究
表明低浓度 Cu2+作为微量元素，促进藻细胞生长，而

·996· 天 津 大 学 学 报 第 44 卷 第 11 期


高浓度 Cu2+会对藻细胞造成伤害[7-10]．文献[11]研究
了在 Cu2+胁迫下固定态小球藻的生理指标影响，文
献[12]研究了汞对固定态斜生栅藻净化污水及其生
理效应的影响，而Cu2+对藻除磷效果的影响却鲜为报
道．为此，笔者研究在不同 pH 下，不同 Cu2+浓度对
固定态和悬浮态栅藻和鱼腥藻除磷效果的影响，为藻
类处理污水的运用提供相应的依据．
1 材料与方法
1.1 藻种及培养
鱼腥藻(Anabaena sp.)、栅藻(Scenedesmus bi-
juga)均由中国科学院水生生物研究所提供．培养方
法：接种适量的藻类材料于含 200,mL SE 培养基的锥
形瓶中[13]，在温度 25,℃、t(光)∶t(暗)＝12,h∶12 h、
光照度 2,000,lx 条件下培养，接种为无菌操作．
1.2 实验设计与方法
在 Cu2+ 质 量 浓 度 为 0.001,mg/L 、0.01,mg/L 、
0.1,mg/L、1,mg/L 和 10,mg/L 的预实验中，当 Cu2+质
量浓度为10,mg/L 时，2 种藻产生了明显毒性作用，培
养第 2 天均已死亡．而 Cu2+质量浓度为 0.001,mg/L
时 2 种藻的生长状态基本和空白组相同，因此本实验
设 置 Cu2+ 质 量 浓 度 分 别 为 0,mg/L 、0.05,mg/L 、
0.5,mg/L 和 5,mg/L[11-12,14]．铜溶液用 CuSO4,5·H2O
配置．
实验中取对数期藻浓缩后，弃上清液，用蒸馏水
冲洗、离心 2 次，使吸附在藻细胞表面的磷脱落．处
理好的藻液均分为 2 份，每份 15,mL，1 份弃去上清
液与质量分数为 5％的海藻酸钠溶液混合均匀，形成
2.5％的海藻酸钠和藻类的混合液，再用 4 号针头注
射器将其吸取并在距离预先冷却的 0.15,mol/L,CaCl2
溶液液面 20,cm 处滴入，形成直径为 3,mm 左右的小
球，另 1 份直接用作悬浮态．藻球在 CaCl2 溶液中振
荡 1,h 后取出，洗涤多次备用[15]．悬浮态与固定态的
藻各均分 4 份，每份 5 组，4 份对应 Cu2+质量浓度为
0,mg/L、0.05,mg/L、0.5,mg/L、5,mg/L，每份分为 5 组
放入盛有 pH 值为 4、5、6、7、8 的 200,mL 人工污水
的锥形瓶中，人工污水用 KH2PO4 配制成 PO4
3-
-P，质
量浓度为 9,mg/L，所有样品做 3 个重复．污水放入温
度培养箱中培养，t(光)∶t(暗)＝12,h∶12,h，光照度
2,000,lx，连续 5,d 采用钼锑抗光度法[16]，测定各个瓶
内污水中 PO4
3-
-P 的浓度并记录．实验中所用药品均
为分析纯．试验数据采用 MINITAB 和 SPSS 13.0 软
件包进行统计分析．

2 实验结果与分析
2.1 不同 pH下 Cu
2+
对空白胶球除磷效果的影响
表 1 为不同 pH、Cu2+质量浓度下，空白胶球 5,d
内平均除磷效率．由表 1 可知，不同 pH 时，空白胶
球磷吸附能力差异不显著(P＞0.05)，pH8 时空白胶
球具有较强的磷吸附能力；不同 Cu2+时，空白胶球磷
吸 附 能 力差异显 著 (P＜ 0.05)，Cu2+ 质 量 浓 度 为
0.05,mg/L 时空白胶球磷吸附能力最强(pH8 时除磷
效率达最大值 8.2%)，Cu2+质量浓度为 5,mg/L 时磷吸
附能力最弱．
表 1 不同 pH、Cu
2+
质量浓度下空白胶球除磷效率
Tab.1 Phosphate removal efficiency by blank glueball un-
der condition of different pH and Cu
2+
concentra-
tions
%
2+
Cu
ρ /(mg·L-1)
pH值
0 0.05 0.5 5
4 5.3±1.2 6.1±0.5 3.7±0.4 2.9±0.8
5 5.9±0.8 6.7±0.7 3.8±0.8 2.8±0.9
6 5.6±0.9 6.2±1.4 4.1±0.6 3.1±0.7
7 6.7±1.1 7.9±0.8 4.4±0.9 3.3±0.9
8 6.2±0.6 8.2±0.7 5.3±1.0 4.4±1.2
2.2 不同 pH下 Cu
2+
对栅藻除磷效果的影响
由表 2 可知，在 Cu2+质量浓度分别为 0,mg/L、
0.05,mg/L、0.5,mg/L 和 5,mg/L 时，固定态栅藻最高
除 磷率分 别是 59.2%(3,d 和 5,d ，pH 值 为 8)、
59.9%(4,d，pH 值为 8)、51.7%(4,d，pH 值为 8)和
49.7%(5,d，pH 值为 6)；悬浮态栅藻的最高除磷率分
别是 46.6%(4,d，pH 值为 8)、36.4% (5,d，pH 值为
6)、31.3%(4d，pH 值为 6)和 27.1%(4,d，pH 值为 7)．
数据进行散点回归分析，结果见图 1．由图 1 可
知：①1～4,d 固定态栅藻除磷率差异显著(P＜0.05)，
4,d 中除磷效率逐渐增大，而到了第 5,天基本保持不
变；而悬浮态栅藻 1～2,d 除磷效率的提高幅度最大，
2～4,d 小幅度逐渐提高，而第 5 天略有所下降；②固
定态栅藻较悬浮态受 pH 的影响差异极显著(P＜
0.01)，固定态栅藻受 pH 的影响较小，除磷效率较
高．对于固定态栅藻在 pH 值为 4～5 时除磷效率变
化较小，pH 值为 6～8 时除磷效率随 pH 的增大而提
高；悬浮态栅藻 pH 值为 4～6 时除磷效率随着 pH 的
增大而增大，而 pH 值为 7 时除磷效率有所减小，pH
值为 8 时除磷效率又有所增大；③固定态栅藻受 Cu2+
抑制作用较悬浮态差异极显著(P＜0.01)，固定态栅
藻受 Cu2+的影响较小，除磷效率高，2 种状态栅藻除

2011 年 11 月 李 川等：铜对固定态和悬浮态栅藻和鱼腥藻除磷效果的比较 ·997·

磷效率均随着 Cu2+浓度的提高而降低．
表 2 不同 pH和 Cu
2+
浓度下固定态及悬浮态栅藻除磷效果
Tab.2 Effect of copper on phosphate removal by immobilized and suspended Scenedesmus bijuga under different pH
%
栅藻除磷效率
1,d 2,d 3,d 4,d 5,d
2+
Cu
ρ /
(mg·L
-1
)
pH 值
固定态 悬浮态 固定态 悬浮态 固定态 悬浮态 固定态 悬浮态 固定态 悬浮态
4 36.2±2.5 24.4±1.4 45.1±1.4 26.4±0.8 48.1±1.1 31.5±1.1 53.9±0.9 32.0±1.4 53.9±1.1 36.6±0.8
5 38.6±1.4 25.7±1.9 44.1±1.1 29.9±0.8 50.8±1.4 33.7±0.5 52.4±1.8 33.5±1.9 54.1±0.8 37.3±1.4
6 39.0±0.6 28.4±1.1 43.1±1.9 32.2±1.4 50.2±0.8 40.6±1.8 54.6±0.8 38.6±2.5 53.9±0.9 40.1±2.1
7 40.4±1.7 27.0±1.7 44.2±0.8 32.8±1.9 54.6±1.9 41.5±2.5 58.1±1.7 44.4±2.2 56.2±1.9 41.7±0.6
0
8 44.2±0.8 23.0±1.4 50.4±0.6 33.5±2.5 59.2±1.1 46.4±1.7 55.5±2.0 46.6±2.6 59.2±2.5 44.6±0.5
4 33.7±1.1 22.4±0.8 41.7±0.3 29.5±0.8 46.2±1.6 25.0±0.5 45.7±1.1 20.0±0.5 46.4±0.3 25.5±0.5
5 40.2±1.1 18.0±1.9 40.6±0.3 25.9±1.9 41.7±0.8 21.0±0.6 41.7±0.3 19.1±2.5 43.1±0.6 24.4±1.6
6 37.0±2.2 16.8±1.6 40.2±1.6 28.2±1.1 42.2±0.3 24.8±0.3 43.5±1.6 27.7±1.6 45.1±0.0 36.4±0.5
7 31.7±0.8 14.6±1.6 44.1±2.2 21.7±2.7 49.1±0.3 22.0±2.2 49.7±2.5 31.5±1.6 54.2±0.8 25.5±0.5
0.05
8 30.8±0.3 20.2±0.6 38.6±2.2 28.2±1.1 49.7±0.8 31.5±1.1 59.9±1.1 28.2±1.1 54.2±0.8 29.3±1.1
4 38.6±0.5 12.9±1.1 39.1±1.1 18.6±0.3 44.1±1.6 23.9±1.1 46.4±0.6 28.2±0.5 42.6±0.8 25.3±0.8
5 38.4±0.6 19.1±1.7 41.9±0.5 23.9±2.2 46.8±2.2 30.4±2.7 44.6±2.2 31.0±2.2 42.2±0.3 24.8±0.8
6 38.6±2.2 16.6±0.3 40.2±0.5 19.3±1.4 46.1±1.9 26.2±1.9 50.8±1.9 31.3±0.3 46.2±0.5 25.0±0.5
7 33.1±2.2 10.8±0.5 34.6±0.3 18.4±0.5 38.6±0.5 20.8±1.4 49.0±3.3 25.0±1.1 46.2±1.6 25.3±1.9
0.5
8 39.9±0.3 17.3±0.8 41.7±0.8 24.6±1.1 45.7±2.2 30.4±1.1 51.7±1.6 30.8±0.8 50.2±0.3 22.4±0.8
4 34.8±1.1 12.9±0.5 41.9±0.5 15.1±1.1 40.8±1.4 19.0±0.5 40.8±1.6 22.4±0.8 46.2±1.1 22.8±1.1
5 38.1±1.1 13.5±1.6 39.3±0.3 18.8±1.7 40.2±1.6 20.8±3.6 41.7±2.5 25.5±2.5 45.1±1.6 24.4±1.1
6 36.2±0.8 18.4±1.6 41.3±1.1 22.8±0.5 42.8±2.3 22.4±1.9 46.1±1.9 25.9±2.7 49.7±0.8 22.6±1.9
7 39.1±2.2 22.8±1.1 43.3±2.5 26.2±1.4 44.1±2.2 24.4±0.5 47.3±0.5 27.1±2.4 44.1±2.2 22.2±0.5
5
8 46.4±0.6 23.9±0.5 45.7±1.6 25.0±1.1 39.3±0.8 26.6±1.4 32.8±1.4 26.2±0.8 39.3±0.8 22.4±0.8

由于栅藻除磷效率同时受到 pH、时间、Cu2+浓度
的影响，对这几个因素进行交互作用分析，结果见图
2 和图 3．
由图 2 可知影响固定态栅藻除磷效率各因素之
间的关系．固定态栅藻除磷效率随 Cu2+质量浓度的增
大而减小．Cu2+质量浓度为 0,mg/L 时，固定态栅藻除
磷效率在 pH 值为 4～6 内差异不显著(P＞0.05)，而
在 pH 值为 6～8 内除磷效率差异显著(P＜0.05)，随
着 pH 的增大逐渐增大；Cu2+质量浓度为 0.05,mg/L
时，固定态栅藻除磷效率在 pH 值为 4～6 内随 pH 的
增大而减小，且 pH 值为 6 时出现最小值，而在 pH
值为 6～8 内随着 pH 的增大除磷效率逐渐增大；
Cu
2+质量浓度为 0.5,mg/L 时，固定态栅藻除磷效率在
pH 值为4～6内逐渐增大，而 pH 值为 7 出现最小值，
pH 值为 8 时出现最大值；Cu2+质量浓度为 5,mg/L
时，固定态栅藻除磷效率在 pH 值为 4～7 范围内逐
渐增大，pH 值为 8 时有所下降．(2)Cu2+质量浓度为
0,mg/L、0.05,mg/L 时，1～3,d 内固定态栅藻除磷效率
差异显著(P＜0.05)，除磷效率逐渐增大，而 3～5,d
差异不显著(P＞0.05)，除磷效率趋于稳定；Cu2+质量
浓度为 0.5,mg/L 时，1～4,d 固定态栅藻除磷效率差
异显著(P＜0.05)，除磷效率逐渐增大，4～5,d差异不


（a）时间 （b）pH 值 （c）Cu2+质量浓度
图 1 时间、pH和 Cu
2+
质量浓度对固定态及悬浮态栅藻除磷效率影响
Fig.1 Effects of time，pH and Cu
2+
concentration on phosphate removal by immobilized and suspended Scenedesmus bijuga

·998· 天 津 大 学 学 报 第 44 卷 第 11 期



（a）pH 值和 Cu2+质量浓度 （b）时间和 Cu2+质量浓度 （c）时间和 pH 值
图 2 固定态栅藻的除磷效果与 pH、时间和 Cu
2+
质量浓度的交互作用
Fig.2 Interaction between phosphate removal efficiency and effect of pH，time and Cu
2+
concentration by immobilized
Scenedesmus bijuga

（a）pH 值和 Cu2+质量浓度 （b）时间和 Cu2+质量浓度 （c）时间与 pH 值
图 3 悬浮态栅藻的除磷效果与 pH、时间和 Cu
2+
质量浓度的交互作用
Fig.3 Interaction between phosphate removal efficiency and effect of pH，time and Cu
2+
concentration by suspended
Scenedesmus bijuga

显著(P＞0.05)；Cu2+质量浓度为 5.0,mg/L 时，固定态
栅藻除磷效率在 1～2 d 差异显著(P＜0.05)，逐渐增
大，2～4,d 差异不显著(P＞0.05)，而第 5 天达到最大
值．从1～3,d 及第5 天，pH 值为 8 时固定态栅藻除磷
效率最大，而第 4 天，pH 值为 7 时除磷效率达到最
大值，1～2,d，pH 值为 4、6 时除磷效率较低，3～5,d、
pH 值为 5 时除磷效率最低；总的来说，从 1～4,d、pH
值为 4～8 状态的固定态栅藻除磷效率逐渐增大，而
第 5天基本保持不变．
由图 3 可知影响悬浮态栅藻除磷效率各因素之
间的关系．无 Cu2+时，悬浮态栅藻除磷效率受 pH 影
响显著(P＜0.05)，随着 pH 的增大而增大；Cu2+质量
浓度为 0.05,mg/L 时，悬浮态栅藻除磷效率在 pH 值
为 5 和 7 时出现极小值，pH 值为 8 时出现最大值；
Cu
2+质量浓度为 0.5mg/L 时，悬浮态栅藻除磷效率在
pH 值为 5 时出现最大值，而 pH 值为 7 时出现最小
值；Cu2+质量浓度为 5,mg/L 时，悬浮态栅藻除磷效率
在 pH 值为 4～7 范围内受 pH 变化影响显著(P＜
0.05)，除磷效率随 pH 增大逐渐增大，pH 值为 8 时
基本保持不变．总体来说，pH 值为 4～8 时悬浮态栅
藻除磷效率随 Cu2+质量浓度的增大而减小．无 Cu2+
时，悬浮态栅藻除磷效率在 1～3 d 差异显著(P＜
0.05)，1～3 d 除磷效率逐渐增大，3～5 d 差异不显著
(P＞0.05)；Cu2+质量浓度为 0.05,mg/L 时，悬浮态栅
藻除磷效率在第 2 天就达到最大值，2～4,d 有所下
降，而到第 5 天除磷率有所提升；Cu2+质量浓度为
0.5,mg/L 时，1～4,d 悬浮态栅藻除磷效率差异显著(P
＜0.05)，1～4,d 除磷效率逐渐增大，第 5,天有所下
降；Cu2+质量浓度为 5,mg/L 时，悬浮态栅藻除磷效率
变化趋势与 0.5mg/L 时相似．从 1～4,d 在 pH 值为 8
的偏碱性条件下悬浮态栅藻除磷效率最大，而在第 5,
天、pH 值为 6 时除磷效率最大，1～4,d、pH 值为 4 的
偏酸性的条件下除磷效率最低，而在第 5,d、pH 值为
5 时除磷效率最小；总体来说，从 1～4,d，pH 值为
4～8 状态的悬浮态栅藻除磷效率逐渐增大，而第 5
天基本保持不变，甚至有所下降．
2.3 不同 pH值下 Cu
2+
对鱼腥藻除磷效果的影响
由表 3 可知在 2+
Cu
ρ 分别为 0,mg/L、0.05,mg/L、
0.5,mg/L 和 5,mg/L 时，固定态鱼腥藻最高除磷率分
别为 60.6%(4,d，pH 值为 8)、57.3%(5,d，pH 值为 8)、
50.2%(5,d，pH 值为 7)和 49.5%(5,d，pH 值为 8)；悬
浮态鱼腥藻的最高除磷率分别是 45.9%(4,d，pH 值为
8)、38.6%(5,d，pH 值为 7)、31.5%(5,d，pH 值为 6)和
22.8%(5,d，pH 值为 5)．

2011 年 11 月 李 川等：铜对固定态和悬浮态栅藻和鱼腥藻除磷效果的比较 ·999·

表 3 不同 pH值和不同 Cu
2+
质量浓度下固定态及悬浮态鱼腥藻除磷效果
Tab.3 Effects of copper on phosphate removal by immobilized and suspended Anabaena sp. under different pH
%
鱼腥藻除磷效率
1,d 2,d 3,d 4,d 5,d
2+
Cu
ρ /
(mg·L
-1
)
pH 值
固定态 悬浮态 固定态 悬浮态 固定态 悬浮态 固定态 悬浮态 固定态 悬浮态
4 36.1±0.3 23.3±0.5 40.6±1.1 25.9±1.4 48.8±0.8 37.0±1.1 55.0±0.5 39.5±0.3 53.0±1.4 40.6±0.6
5 36.8±1.4 25.1±0.3 41.9±1.4 31.5±0.5 47.7±0.6 40.2±0.5 56.2±1.4 45.0±0.8 56.6±0.5 45.7±0.5
6 39.3±0.8 29.9±1.6 45.3±0.6 35.1±1.1 51.9±0.8 42.1±1.8 52.4±0.3 44.6±0.5 53.5±1.7 45.5±0.6
7 41.5±0.3 28.4±0.8 43.5±1.1 33.5±1.1 51.9±1.4 43.9±0.8 55.7±0.8 44.8±1.9 56.8±1.1 44.8±0.8
0
8 39.1±1.4 26.6±0.5 45.3±1.1 37.5±1.4 58.1±0.3 42.6±1.1 60.6±0.6 45.9±1.1 58.4±0.8 45.3±0.3
4 34.4±0.8 15.1±1.6 39.7±1.1 23.3±1.6 42.1±0.3 28.6±0.3 42.4±0.5 34.6±0.6 41.3±1.1 31.5±2.2
5 36.6±0.3 21.3±2.7 38.6±2.7 22.8±1.1 40.6±1.9 23.3±2.7 41.5±5.0 27.7±1.6 39.1±2.2 27.1±1.6
6 35.1±1.9 19.0±0.5 40.4±1.7 23.9±1.1 39.7±0.5 24.4±1.6 43.5±2.7 25.1±0.3 41.1±0.8 21.5±1.4
7 33.9±0.3 21.9±0.3 40.6±1.9 24.2±1.9 48.6±5.5 32.8±0.3 54.6±0.3 36.8±1.4 54.2±3.0 38.6±0.5
0.05
8 31.3±1.4 16.2±0.5 44.1±1.6 27.5±0.3 52.2±0.5 30.4±3.3 56.2±0.8 33.7±1.1 57.3±0.6 35.7±0.3
4 38.1±1.1 19.5±1.1 42.2±0.3 22.0±0.3 47.1±0.8 23.9±0.5 45.7±0.9 24.4±1.1 44.2±0.3 29.7±1.9
5 39.3±0.3 20.2±0.3 43.3±2.5 23.9±1.6 39.3±0.3 25.7±0.3 41.3±1.1 29.0±0.9 45.1±1.1 29.7±0.3
6 32.4±2.5 14.4±3.0 42.6±0.8 20.0±0.5 49.9±0.3 19.5±2.2 51.2±1.1 28.4±0.3 47.9±2.7 31.5±2.2
7 33.1±2.2 17.9±1.6 35.9±1.1 20.6±0.5 48.8±2.5 21.9±0.6 49.7±0.3 22.8±1.1 50.2±0.3 25.5±0.5
0.5
8 30.2±1.4 18.2±0.3 31.5±2.2 19.0±0.5 35.3±1.6 19.9±2.2 48.2±0.6 24.0±1.9 49.7±0.8 25.1±0.3
4 37.0±1.1 16.9±1.1 40.4±0.8 19.5±1.1 46.1±0.3 20.6±2.0 47.7±1.4 20.4±0.3 44.6±0.5 21.9±2.1
5 35.0±2.2 16.8±0.5 39.1±2.2 18.6±1.9 44.4±0.8 21.3±2.1 46.1±1.9 22.2±1.6 49.0±1.1 22.8±2.2
6 27.7±0.5 19.0±1.6 33.7±1.1 20.4±0.3 36.1±0.3 19.9±1.3 39.7±1.6 21.1±1.4 41.1±1.4 22.4±1.9
7 38.6±1.6 21.1±1.1 39.7±0.5 21.1±1.4 40.4±0.3 22.0±0.3 42.4±1.6 21.7±2.0 39.3±0.3 21.9±1.4
5
8 40.2±1.1 18.2±2.2 41.3±0.3 14.6±0.5 40.6±4.1 12.0±1.4 43.7±0.3 15.5±0.6 49.5±0.5 17.5±0.3

数据进行散点回归分析，结果见图 4．由图 4 可
知：①1～4,d 固定态和悬浮态鱼腥藻除磷率差异显著
(P＜0.05)，4,d 内除磷效率逐渐提高，4～5,d 除磷效
率差异不显著(P＞0.05)；②固定态鱼腥藻较悬浮态
受 pH 的影响差异极显著(P＜0.01)，固定态鱼腥藻
pH 的影响较小，除磷效率较高．对于固定态鱼腥藻
pH 值为 4～6 时除磷效率略有减小，pH 值为 6～8 时
除磷效率增大；悬浮态鱼腥藻在 pH 值为 4、6 及 8 时
除磷效率出现极小值，pH 值为 5 时
出现极大值，pH 值为 7 时除磷效率最高；③固定态
鱼腥藻较悬浮态受 Cu2+的影响差异极显著(P＜
0.01)，Cu2+对固定态鱼腥藻抑制作用较悬浮态的小，
除磷效率高，且固定态和悬浮态鱼腥除磷效率均随着
Cu
2+浓度的提高而降低．
对影响固定态和悬浮态鱼腥藻除磷效率各个因
素进行交互作用分析，结果见图 5 和图 6．


（a）pH 值 （b）时间 （c）Cu2+质量浓度
图 4 时间、pH 和 Cu2+浓度对固定态及悬浮态鱼腥藻除磷效率影响
Fig.4 Effects of time，pH and Cu
2+
concentration on phosphate removal by immobilized and suspended Anabaena sp
由图 5 可知影响固定态鱼腥藻除磷效率各因素
之间的关系．Cu2+质量浓度为 0,mg/L 时，固定态鱼腥
藻的除磷效率受 pH 影响差异显著(P＜0.05)，除磷
效 率 随 p H 的 增 大 逐 渐 增 大 ；C u 2 +质 量 浓 度 为
0.05,mg/L 时，pH 值为 4～6 时固定态鱼腥藻除磷效
率变化差异不显著(P＞0.05)，而 pH 值为 6～8 时除
磷效率差异显著(P＜0.05)，随 pH 的增大除磷效率
逐渐增大；Cu2+质量浓度为 0.5,mg/L 时，固定态鱼腥
藻的除磷效率在 pH 值为 4～5 内逐渐变小，pH 值为
5 时出现极小值，pH 值为 5～6 内逐渐增大，且 pH

·1000· 天 津 大 学 学 报 第 44 卷 第 11 期


值为 6 时出现最大值，而 pH 值为 6～8 时除磷效率
又逐渐变小；Cu2+质量浓度为 5,mg/L 时，固定态鱼腥
藻除磷效率在 pH 值为 4～6 范围内逐渐变小，pH 值
为 6 时出现最小值，而 pH 值为 6～8 时除磷效率随
着 pH 的增大逐渐增大．Cu2+在4 个浓度梯度变化时，
1～4,d 固定态栅藻的除磷效率差异显著(P＜0.05)，
4,d 内除磷效率逐渐增大，4～5,d 除磷效率差异不显
著(P＞0.05)；且在1～5,d均呈现 Cu2+质量浓度越大，
固定鱼腥藻的除磷效率越小．1～2,d，pH 的变化对固
定态鱼腥藻除磷效果的影响差异不显著(P＞0.05)，
3～5,d 在 pH 值为 7～8 的偏碱性条件下固定态鱼腥
藻的除磷效率较大，3～4,d 且 pH 值为 5 时固定态鱼
腥藻的除磷效率最低，第5 天，pH 值为 4 时除磷效率
最低．


（a）pH 值和 Cu2+质量浓度 （b）时间和 Cu2+质量浓度 （c）时间和 pH 值
图 5 固定态鱼腥藻除磷效果与 pH、时间和 Cu
2+
质量浓度的交互作用
Fig.5 Interaction between the phosphate removal efficiency and the effect of pH，time and Cu
2+
concentration by immobilized
Anabaena sp.

（a）pH 值和 Cu2+质量浓度 （b）时间和 Cu2+质量浓度 （c）时间和 pH 值
图 6 悬浮态鱼腥藻除磷效果与 pH、时间和 Cu
2+
质量浓度的交互作用
Fig.6 Interaction between the phosphate removal efficiency and the effect of pH，time and Cu
2+
concentration by suspended
Anabaena sp.
由图 6 可知影响悬浮态鱼腥藻除磷效率各因素
之间的关系．Cu2+质量浓度为 0,mg/L 时，悬浮态鱼腥
藻的除磷效率在 pH 值为 4～6 内受 pH 影响差异显
著(P＜0.05)，除磷效率随着 pH 增大逐渐增大，而
pH 值为 6～8 时，pH 对除磷效率影响差异不显著(P
＞0.05)；Cu2+质量浓度为 0.05,mg/L 时，悬浮态鱼腥
藻的除磷效率在 pH 值为 4～6 内受 pH 影响差异显
著(P＜0.05)，随着 pH 的增大逐渐变小，pH 值为 6
时出现最小值，而 pH 值为 7 时除磷效率增大，并达
到最大值；Cu2+质量浓度为 0.50,mg/L 时，悬浮态鱼
腥藻除磷效率基本随着 pH 的增大逐渐减小；但 pH
值为 5 时出现最大值；Cu2+质量浓度为 5,mg/L 时，悬
浮态鱼腥藻除磷效率在 pH 值为 4～7 范围内差异不
显著(P＞0.05)，pH 值为 8 时出现最小值．pH 值为
4～8 时除磷效率大体呈现随着 Cu2+质量浓度的增大
而减小．Cu2+在 4 个浓度梯度变化时，悬浮态栅藻的
除磷效率 1～4,d 均呈增大趋势，4～5,d 变化幅度较
小 ，趋 于 不 变 ；悬 浮 态 鱼 腥 藻 受 C u 2 +影 响 差 异
显著(P＜0.05)，1～5,d 均呈现 Cu2+质量浓度越大，
悬浮鱼腥藻的除磷效率越小．1～5,d，pH 的变化对悬
浮态鱼腥藻除磷效果的影响较小，在 1～5,d 中 pH 值
为 7 时除磷效率均最高，在 1～2,d 在 pH 值为 4 的条
件下除磷效率最低，在 3～5,d，pH 值为 8 时除磷效
率最低．
2.4 不同条件下２种藻除磷效果的比较
从 Cu2+浓度的变化对固定态和悬浮态的 2 种藻
的除磷效果影响(见图 7(a))来看，Cu2+浓度对固定
态和悬浮态２种藻的除磷效果影响不同．对于固定
态２种藻，Cu2+在 4 个浓度梯度变化时，栅藻除磷效
率与鱼腥藻差异不显著(P＞0.05)．对于悬浮态 2 种
藻，Cu2+在 4 个浓度梯度变化时，２种藻除磷效率差
异显著(P＜0.05)， 2+
Cu
ρ 为 0,mg/L、0.05,mg/L 时鱼腥

2011 年 11 月 李 川等：铜对固定态和悬浮态栅藻和鱼腥藻除磷效果的比较 ·1001·

藻除磷效率较栅藻高， 2+
Cu
ρ ＝0.50,mg/L 时２种藻的
除磷效率相当，而 2+
Cu
ρ ＝5,mg/L 时栅藻除磷效率较
鱼腥藻高．2 种状态的 2 种藻的除磷效率均随着 Cu2+
质量浓度的增大而减小，且固定态除磷效率均比悬浮
态高(P＜0.01)．
从 pH 的变化对固定态和悬浮态的２种藻除磷
效果影响(见图 7(b))来看：①对于固定态的 2 种藻，
Cu
2+在 4 个浓度梯度变化时，栅藻除磷效率与鱼腥藻
差异不显著(P＞0.05)，pH 值为 4 时２种藻的除磷效
率相当，而 pH 值为 5～8 时栅藻的除磷效率均较鱼
腥藻好；②对于悬浮态的２种藻，Cu2+在 4 个浓度梯
度变化时，２种藻除磷效率差异显著(P＜0.05)，pH
值为 4～5 及 pH 值为 7 时，鱼腥藻的除磷效果较栅
藻好，而 pH 值为 6、pH 值为 8 时栅藻的除磷效率较
高；③pH 值在 4～8 内变化时，２种藻除磷效率的变
化幅度较小．由此可见相对 Cu2+浓度变化，pH 值的
变化对２种藻除磷影响较小，而从藻的状态来看，固
定态受 pH 值的影响较悬浮态小．


（a）Cu2+质量浓度 （b）pH值 （c）时间
图 7 Cu
2+
质量浓度、pH值及时间的变化对２种藻除磷效率的影响
Fig.7 Effects of time，pH and Cu
2+
concentration on phosphate removal by two different algaes
从时间的变化对固定态和悬浮态的 2 种藻除磷
效果影响(见图 7(c))来看：①对于固定态的 2 种藻，
1～2,d 2 种藻除磷效率差异显著(P＜0.05)，栅藻除
磷效率较鱼腥藻高，而 3～5,d 2 种藻除磷效率差异不
显著(P＞0.05)；②对于悬浮态 2 种藻，1～4,d 2 种藻
除磷效率差异不显著(P＞0.05)，而第 5 天鱼腥藻的
除磷效率较高；③1～4,d 2 种藻除磷效率均随着逐渐
增大，第 5 天基本保持不变．
3 讨 论
由以上分析可知，Cu2+的存在总体上抑制了 2 种
藻的除磷能力．但部分含铜组的固定态藻除磷能力
比不含铜组高．由表 1 可以看出，固定态栅藻在第 4
天、pH 值为 8、 2+
Cu
ρ 为 0.05,mg/L 时除磷效率达到
59.9%，超过无铜组的最大值 59.2%．这可能是由于特
定条件下微量 Cu2+是藻类生长所必需的，一定程
度上刺激藻的生长；而浓度高时就会产生致毒作用，
抑制藻类的生长，这可能是由于藻类细胞壁带有负
电荷、羟基、氨基等官能团，对 Cu2+有较大的亲和
力[14,17]，Cu2+浓度高时，藻细胞表面的许多官能团会
与 Cu2+进行结合而丧失活性．
固定态藻的除磷效率明显高与悬浮态．这是由
于海藻酸钙凝胶包埋，使得藻的稳定性较强，受到
pH、Cu2+浓度的影响较小，同时海藻酸钙凝胶体具有
吸附磷的能力，进而固定态藻除磷效果较悬浮态
好．固定态藻主要通过藻的生长代谢及胶球吸附作
用去除污水中的磷，而悬浮态藻主要通过藻代谢作用
去除污水中磷．
试验中不含 Cu2+组，pH 偏碱条件下，2 种状态下
的 2 种藻除磷效率较高；而存在 Cu2+时，藻类除磷效
率未受 pH 的变化产生明显规律，这可能是由于 pH
和 Cu2+发生交互作用，Cu2+存在时，弱化了 pH 对藻
除磷效果的影响，其机理还需要进一步研究．
4 结 论
(1) Cu
2+的存在，总体上抑制了 2 种藻的除磷能
力，但在特定条件下微量 Cu2+的存在使除磷效率反
而较高．
(2) pH 值为 8 时，2 种固定态藻的除磷效率都
较高，但是由于 Cu2+的存在使得 pH 对 2 种藻的除磷
效率的影响相对较小．
(3)固定态栅藻对 Cu2+的耐受性较固定态鱼腥藻
强，除磷效率较高；对于悬浮态的 2 种藻，无铜及
2+
Cu
ρ ＝0.05,mg/L 时，鱼腥藻较栅藻的除磷效率高，
2+
Cu
ρ ＝5,mg/L 时栅藻的除磷效率较高．即栅藻对
Cu
2+的耐受性较强．
(4) 固定态藻的除磷效率均比悬浮态藻的除磷
效率高．

·1002· 天 津 大 学 学 报 第 44 卷 第 11 期



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