全 文 ：第 6 卷 第 4 期
1 97 9年 1 2 月
水 生 生 物 学 集 刊 V o l. 6 ,
D
e C
。
N o
。
4
A C T A H Y D R O B I O L O G I C A S I N I C A 1 9夕9
利用 水生 植物清除水体中
放射性物质 的研究
n
. 斜生栅藻对放射性物质的吸收和去除 *
朱 蕙 夏宜净 曾继绵* *
(中国科学院水生生物研究所 )
提 要
以斜生栅藻 「cs 洲叼 “ 。 。 ob il qu u, ( T ur .P ) K仪 z · 1 为材料 、 进行了藻类对三种放射性物
质 ( K Z H p o ;一 p , , , N a l一 I ’ 3 ` , S r C I一 s r 8 9 ) 的吸收与去除试验 。 试验结果表明 ,斜生栅藻对这些放
射性物质的吸收能力强 , 速度快 , 具有较好的去除效果 。 用超声波 、 红外线和 二 射线对藻类进
行预处理 , 可以在不同的程度上提高吸收能力和去除效果 。
一 、 前 - J一目
放射性废物的排出或核爆炸后的微尘 , 会使土壤 、空气和水体受到沾染 。 而土壤和空
气中的放射性物质 , 经过雨水冲刷与自然降落后又会聚集到水体 中去。 因此 , 水体中的放
射性物质的数量往往是较大的 。 水是生物的重要生态因子 , 又是人类生活必不可少的条
件 。 所以 , 如何消除水体中放射性物质的污染 ,是值得广泛探讨和深人研究的重要课题 。
利用水生生物对水体中有机和无机物质的吸收和利用的能力 , 来消除水体中放射性
物质的污染 ,是一个有希望的途径 。 已有的一些工作 L, ,3] 表明 , 利用水生植物来消除水中
放射性污染 ,确实是一种可行的方法 。
我们进行了藻类对几种不同的放射性物质的吸收能力与去除效果的试验 。 由于考虑
到不 同的物理条件可能影响藻类的生长繁殖并最终影响到藻类对放射性物质的吸收和去
除 , 所以在试验中我们采用了不同的光照条件和红外线 、 1 射线及超声波等物理因素的预
处理 , 目的在于试验不同的光照条件和预处理对藻类吸收放射性物质的能力的影响 , 以探
讨提高藻类去污能力的可能途径 。
二 、 材 料 和 方 法
试验所用的材料是室内人工培养的斜生栅藻 〔sc 胡ed 。 , “ , ob l i q “ “ 、 ( T ur .P ) K 讯乙 l。
* 本项工作是在黎尚豪教授指导下进行的 , 特此致谢 。 图 由何健民同志复墨 ,谨致谢意 。
* * 该 同志已调离水生所 。
水 生 生 物 学 集 刊 第 6 卷
这是一种光合作用能力很强 、生长繁殖迅速的单细胞绿藻 ,在国内外均被当作大量培养的
对象之一 「oz]
应用的放射性化合物有 K ZH p o 4一 p , 2 , N a l一 I ` 3` , S r e l一 S r s , 。 在试验中采用了三种浓度
水平 : 1 0 0 ,` e i /升 , 2 0 0 那c i /升 和 4 0 0 那e i /升 。
试验共分 6 组进行 , 处理情况如下 :
( l) 连续光照组— 试验期间昼夜连续 24 小时光 照 。( 2 ) 12 小时光照组— 试验期间每天光照 12 小时 , 黑暗 12 小时 。( 3 ) 黑暗组— 试验期间完全黑暗 。( 4 ) 红外线预处理组— 试验材料在加入放射性物质之前 , 用医用红外线灯处理 , 照射距离为 钧 厘米 , 照射 1 小时和 2 小时 。 试验期间每天光照 12 小时 。
( 5) 丫 射线预处理组— 试验材料在加入放射性物质之前 , 用 C oe 一 1 射线照射 , 剂量为 50 , 0 0 伦和 10 , 0 0 伦 , 剂量率为 67 伦 /分 。 试验期间每天光照 12 小时 。
( 6) 超声波预处理组— 试验材料在加入放射性物质之前 , 用 27 , 0 0 赫兹超声波预处理 5 分钟和 10 分钟 。 试验期间每天光照 12 小时 。
试验材料是用同一批培养的栅藻。 取细胞浓度相同的藻类悬浮液 1 0 毫升 , 分别加
入 2知 毫升的锥形瓶中 , 在同一环境中进行培养 。 加人放射性物质后 , 每隔一定时间取出
5 毫升藻类悬浮液 , 用离心方法将藻类与培养液分开 , 吸出上层清液 0 . 3毫升作成测样 。
沉淀的藻类用蒸馏水洗涤 5 次后 , 全部取 出做成试样 , 在红外线灯下烤干后 , 用 6 4 进位定
标器测定放射性强度 。
三 、 试验结果和讨论
1
. 栅藻对放射性物质的吸收速度与去污率
试验结果表明 ,斜生栅藻对放射性物质的吸收能力强 ,速度快 ,试验开始后 15 分钟取
样测定 ,藻体中即有放射性物质存在 ,随着时间的延长 ,藻体中放射性物质的积累量增大 。
预处理不同 , 则吸收速率也不同 , 而且随着试验时间延长 , 差异也越大 。 表 1是在 4 种不
表 1 在 四种不同的处理中 P 3Z (剂量 为 10 拜 ic /升 ) 在水样和藻体中的消长惰况 (% )
俏
15 分钟
1
.
5 小时
2
.
0 小时
12 小时
2牛 小时
斗8 小时
72 小时
9 6 小时
超声波 10 分钟 红外线 2 小时 2 4 小 时光照
藻 体 水 样 藻 体 水 样 藻 类 水 样 藻 类 水 样
~ ~ ~ ~ ~ ~ 二之二 一
}二 0 . 6。 · ` …9 7 . 9 l 。 815 2 , l 9 7 . 6 3 。 l 9 9 。 4 O 。 ( )4 9 9 。 9 6 0 。 5 9 9 . 51 . 5 2 。 斗 8 2 . 7 11 。 2 9 8 。 2 0 。 2 9 9 。 8 1 。 4 , 8 。 6
2 0 1 7
。
3 7 7
.
6 2 3
.
7 9 6
。
9 2
。
5 9 7
.
5 3
.
5 9 6
。
5
2 2 2
。 斗 7 7 . 5 3 4 。 9 8 8 。 8 3 。 3 9 6 . 7 2 . 5 9 7 . 5
2 2 2
。
5 6 4
。
9 5 6
.
9 7 6
。
3 12
.
7 8 7
.
3 10
.
6 89
。 斗
8 35
。
1 3 5
。
6 6 2
。
3 6 5
。
1 2 1
。
3 7 8
.夕 1 4 。 6 85 . 4
2 6斗, 4 4 3 。 l 3 7 . 6 6 2 。 4 2 3 。 3 6 7 . 7
9 6 37
.
7 4 3
。
1 5 6
。
9 2 8
。
0 7 2
.
0
第 斗 期 朱 蕙等 :利用水生植物清除水体中放射性物质的研究 ( 11)
同的处理情况下 , 加入 P犯 ( 1 0 脚 i/ 升 ) 后 , 巧 分钟至 % 小时内定时采样测定所得到的
培养液和藻体中 P 3 2 相对含量的试验结果 。 从表 1 可以看出 ,藻体中的 P 32 , 随时间延长而
递增 , 而培养液中的 P刃则迅速减少 , 在 % 小时内 ,除 12 小时光照组以外 , 其他三组 , 约有
将近一半或一半以上的 P 32 转入到藻体中 , 消除沾染的指数 l) 达 0 . 34 , 去除率为 “ 务。 在
lsI
` 的试验中 , 处理 52 小时以后 , 每毫升悬浮藻液中的藻体 , 放射性强度达到 5 17 脉冲 /
分 。 对 阶 89 的吸收 , 在 24 小时以后可达 8 97 脉冲 /分 。
试验结果表明 ,斜生栅藻对放射性物质的吸收速度是很快的 , 去除率也是很高的 。
2
. 剂量大小和栅藻吸收率的关系
由图 1 、 2 、 3 可以看出 , 斜生栅藻对不同强度的 P” 、 lsI , 和 rS 89 吸收情况不同 。 在试验
开始后 1 . 5 、 4 小时内 , P犯 和 户 的吸收情况 , 和剂量大小基本上没有明显的关系 , 而 srS ,
在试验开始阶段 ,其吸收情况 , 由于剂量不同 , 就有比较明显的差异 。 随着试验时间的延
长 ,藻类对它们积累的量都越来越显示出明显的差异 , 剂量较大的 , 藻类体内积累的放射
性物质也较多 。 藻体中积累放射性物质的数量与原来放射性强度的关系为 : 40 。娜i/ 升 >
2 0 0 群c i /升 > 10 0 拼 c i /升 。
48 X 10 创尸 砂一 一— .— — ·— ·— · ·一一一一一一一
ù
Un甘XX念\食类
12 X 10
1
。
5 12 4 8 (小时 )
图 1 在连续光照下栅藻对不同剂量的 P 3 2 的吸收
— · ·— 4 00拌 e i /升 — ·— 20 0拜 e i /升 — 1 0 0拼 e i /升_ 二_ 红外线处理 2小时
5 X 10
4 X 10
八”n甘Xnj山勺众\食类
1 x 10 3
1
.
5 6 1 2 24 4 8 (小时 )
图 2 经不 同处理的斜生栅藻在两种剂量中对 sr “ , 的吸收
A— 4 0 0 拼e i /升 B— 1 0 0 拌 e i /升
l) 消除沾染指数 ~ 消除后放射性强度 /原放射性强度 。
水 生 生 物 学 集 刊 第 6 卷
2 5又 10 2
20 X 1 0
/
/
杀是 1 5x , 0 2袋
/
/ / /
10 X 10 2
5 又 10 2
16 2 7 5 2 (小时 )
图 3 在不同强度的 少 ` 中斜生栅藻对 I川 的吸收
— · ·— 叨 0砰 ic /升 — ·— 2 0 拼 ic /升 —— 1 0。拌 ic /升
3
. 在不 同的处理条件下 ,栅藻的繁殖速度与其吸收放射性物质数量之间的关系
试验表明 , 栅藻在各种处理条件下都能生长繁殖 , 随着试验时间的延长 , 单位体积内
的栅藻个体数不断增加 ,因而吸收放射性物质的总量也随着增加 。但是 , 由于处理的条件不
同 , 栅藻的繁殖速率也各不相同 , 从而使吸收放射性物质的总量也各有差别 。 总的来说 ,
我们在试验中所采用的几种物理因子 , 对栅藻的生长繁殖在不同的程度上起着促进作用 ,
而栅藻经不同物理因子处理后 , 对放射性物质去除能力的提高 ,是和藻类生物量的增加有
相应关系的 。
从表 2 可以看出 , 各种处理对栅藻生长繁殖的影响程度是不相同的 ,其顺序是 : 超声
2 0 X 1 0
, ,于
15 X 10
— — 红外线处理 2 小时- - - - 一一 超声波处理 10 分钟— — 光照 2 4小时— 光照 12小时 /少书几U识、食蛋
5 x 10 3
(小时 )
图 4 经不 同处理后斜生栅藻对 P 兑 的吸收
表 2 不同物理条件处理后栅藻的繁殖速度 (毫克 /升 ) ( P 3 , 剂量为 斗0 拜 ic /升 )
蓝矍\ 丫 射 线 丫 射 线 超 声 波 超 声 波 红 外 线 红 外 线 一}( 5 万伦 ) ( 10 万伦 ) ( 5 分钟 ) (1 0 分钟 ) ( 1 小时 ) ( 2 小时 ) 对 照
2任 2 10 2 2 0 1 3 0 1 30 1 30 13 0 1 3 0
4 8 2 1 0 2 10 2 5 0 3 5 5 1 70 2 0 0 1 5 5
7 2 2 8 0 2 80 3 2 7 4 0 5 2 40 2 9 0 2 5 7
9 6 3 0 0 27 5 3 2 0 4 6 0 2 15 2 6 5 2 3 0
第 4期 朱 蕙等 : 利用水生植物清除水体中放射性物质的研究 匕I功
波> 丫射线 > 红外线 > 对照 。 超声波 10 分钟的处理 ,在促进栅藻的生长繁殖方面效果最
显著 , 其生物量在整个试验期间 , 始终遥遥领先 ; 从图 4 中也可以看出 , 超声波 10 分钟处
理的栅藻 , 其对 P 32 的积累量也是在几种处理中最高的 。
4
. 在不 同处理条件下斜生栅藻对放射性物质的吸收
斜生栅藻在不同的处理中 , 对放射性物质的吸收情况也不同 。 首先是光照条件的不
同 , 引起了对放射性物质吸收量的显著差别 。 在连续光照的条件下 , 藻类对 P 3 2的吸收远
比在长期黑暗中强烈 。 在黑暗中 , 藻类对 P 32 的吸收极为缓慢 , 24 小时内吸收 P 32 的数量
几乎都停留在一个较低的水平上 (表 3 ) 。 这充分说明光合作用在 P 32 的吸收中起着十分
重要的作用 。 这种情况和 C T oP ar oH B 等人用 cS cn ed 。 。 “ , 尹 ad i ac au 内 所作的结果相类
似〔 4〕。
表 3 姗藻在光 、 暗条件下对 P 3 , (剂量为 40 拜 ic /升 ) 的吸收比较 (脉冲 /分钟)
~ ,扮哭减 1 5 分钟 1 . 5 小时 3 小时 4 小时 12 小时 2 4 小时
A 组 6丫 10 4 2斗丫 10 4 3 6 丫 10 卒 3 9 又 1 0 4 4 2又 10 4 4 8 丫 1 0 4
(光照 24 小时 )
B 组 (黑暗) 3义 10 今 3 火 10 奋 4 5火 1 0 4 4 . 5 X 1 04 6又 10 4 6 丫 1 0 4
A / B 2 8 8 8
。
6 7 8
其次 , 在加人 P 3 2之前的预处理 , 对于藻类吸收 P 32 的速率也产生明显的影响 。 如前所
述 , 这种影响是和栅藻的生长繁殖及生物量直接相关的 。图 斗是栅藻在两种不同的预处理
(超声波处理 10 分钟和红外线处理 2 小时 )和两种光照条件 (每天光照 12 小时和每天 2 4
小时连续光照 ) 下 , 在 P朋 浓度为 4 0 琳 i/ 升的培养液中 72 小时内 P 3 2 的吸收曲线 。 图 4
表明 ,超声波预处理 10 分钟 , 栅藻吸收 P艾 的速率最大 , 每天光照 12 小时吸收 P 32 的速率
最小 ,其顺序是 : 超声波处理 10 分钟 > 红外线处理 2 小时 > 光照 2 4 小时 > 光照 12 小时 。
另外 ,从 srS , 的吸收曲线 (图 2 ) 中可以看出 , 由于试液比强度不同 ( 1 0 0 和 4 0 0 娜 i/
升 ) , 栅藻对 rS 89 的吸收速率显著不同 。 但是在同一比强度中 , 经不同处理的栅藻 , 对
sr 89 的吸收却无明显的差别 。 出现这种情况 , 可能是因为栅藻对 S sgr 的吸收只是一种消极
的吸收 ,和藻类太身的生命活动关系不大 , 所以 sr 89 的吸收效率也就和各种处理之间无显
著的关系 。 而 P 3 2 的吸收则是属于一种积极吸收 , 和栅藻的生命活动 , 尤其是和栅藻的
光合作用密切相关 ,各种处理影响到藻类的生命活动 , 从而也间接地影响到藻类对 P犯 的
吸收 。
四 、 小 结
1
. 斜生栅藻对放射性物质具有相当高的吸收能力 ,吸收速率也很快 ,在培养液中加入
放射性物质 15 分钟 , 藻体中就积累了一定数量的放射性物质 , 积累的总量随时间的延长
而增加 。
水 生 生 物 学 集 刊 第 6卷
2
.斜生栅藻对 P绍 的吸收和去除效率 , 和光照条件有明显的关系 。 和光照时间长短成
正相关 。
3
. 放射性物质的初始浓度的大小 , 影响到栅藻吸收和去除放射性物质的能力 ,在比强
度为 1 0 至 刊 。娜 i/ 升 的剂量范围内 , 比强度越高 , 栅藻对放射性物质的吸收 、 去除能力
也越强 。
4
. 超声波 、红外线和 丫 射线对栅藻进行预处理 , 在不同的程度上促进了藻类的生长繁
殖和生物量的增加 , 从而也提高了藻类对放射性物质的吸收和去除能力 。 由于藻类对 P 3 2
的吸收是一种积极的吸收作用 ,所以和几种预处理之间的关系显得特别明显 。
5
. 在我们所采用的几种放射性物质中 ,斜生栅藻对 P 3 , 的吸收和去除能力最强 , 其次
为 rS 的 和 lsI ` 。 这是因为磷本身就是藻类生活中必需的主要元素之一 , 所以 P犯能较多地被
吸收和去除 。
参 考 文 献
〔 1 〕 朱蕙等 , 19 6 4 年 , 利用水生植物清除水体中放射性物质的研究 ( )I 。 水生植物对 S r 90 的吸收积累和清除能力 。
原子能科学技术 , ( s ) : 9 5 4一 9 5 9。
[ 2 ] 黎尚豪等 , 1 9 5 9。 单细胞绿藻的大量培养试验 。 水生生物学集+1] , 1 9 5 9仁 ) : 4 62一 4 73 。
[ 3 ] R i
e e , T R
.
1 9 6 3
.
T h e r o l e o f p h y t o p l a n k t o n 恤 ht e e y 。血 9 o f r a d i o n u e l id e , in ht e m a r认 e
e n vi r o n m e n t
.
R a d i o e e o l o g y
.
P r in t e d in ht e U n i et d S t a t e s o f A m er i e a
.
〔 4 ] C T P o r a l o ; , H . C . 0 B . r . X o 6 T L e B , 1 9 6 0 . H a E o n 涯e 。 皿 e 且 o T仄a 互 a P a仄且 o a K恤刀 H o r o 中o e中o P a B o两H皿皿
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S T U D I E S O N T H E U T IL I z A T IO N O F A Q U产T I C p L A N T S F O R
R E M O V IN G R A D IO
一
A C T IV E M A T E R IA L S F R O M WA T E R
B O D Y ( 11 ) T H E A B I L IT Y F O R A B S O R B I N G A N D
A C C U M U L A T IN G R A D IO
一
A C T IV E M A T E R I A L S
O F S C E N E D E SM U S O B LI Q U U S
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a b s o r b i n g a b i l i t y t h e y e x h i b i t
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P r e tr e a t i n g s e p a r a t e l y w i t h 丫一 r a y , i n f r a r e d r盯 5 o r su P e r s o n i o w va e s P r o m o t e s t h e
a b i l i t y f o r a b s o r b i n g r a d i o a e t i v e m a t e r i a ls o f S c e ” e d e s饥肠 5 0乙Z落q“ 钵 5 .
I n v i e w o f i t s ab l i t y
o f a b s o比 i n g a n d a e e姗 u l战 i n g r a id o a e it v e m at e r i a l s , it 15 P o s -
s i b le t o u s e t h i s a l g a fo
r e l e a n i n g t h e w a t e r b o d y P o l u t e d b y s u e h w a s t e s
.