全 文 ：给水排水　Vol.35　增刊　2009 79　
再生水补水水体中氮磷对斜生栅藻生长影响的研究
余　娅1 　汪慧贞1 　廖日红2 　吴晓辉2 　顾　华2
(1 北京建筑工程学院 ,北京　100044 , 2 北京市水利科学研究所水环境研究中心 , 北京　100044)
　　摘要　北京市利用再生水补充景观水体的主要问题是其引发的水华现象 ,选取富营养化较严重
的西护城河作为研究对象 ,观察水体中藻类群落发现 ,绿藻中的栅藻为优势种;调整河水中 N 、P 的
浓度做藻类增长潜力(AGP)试验 ,结果表明 ,河水中氮磷含量及氮磷比与斜生栅藻(S cenedesmus
Obliquus)的生长有一定的关系。
关键词　再生水　斜生栅藻　富营养化　河水
　　用再生水补水的景观水体易发生富营养化 ,经
过调查研究发现 ,斜生栅藻(Scenedesmus Obl iquus)
是再生水补水水体水华暴发时的一种常见淡水绿
藻[ 1 , 2] 。藻类的数量以及水中叶绿素 a 的含量是评
价水体富营养化的重要参数 。藻类生长潜力(Algal
G row th Po tential ,AGP)试验能通过监测水体中某
一藻类生长潜力状况 ,进而有效地预测藻类的增殖 ,
本研究通过模拟再生水补水的景观水体环境 ,对斜生
栅藻接种前后的生长变化进行监测 ,并对其光密度
(OD)、藻细胞浓度 、试验溶液中氮磷浓度进行分析 ,
探寻再生水中氮磷与斜生栅藻生长之间的关系[ 3] 。
1　试验材料及方法
1.1　试验材料
藻种:首都师范大学生命科学院纯种培养的
斜生栅藻 ,将之接种在 SE 培养基(NaNO3 、K2 PO 4
·3H2O 、MgSO 4 ·7H2O 、CaCl2 ·2H 2O 、KH 2PO 4 、
NaCl 、Fe-EDTA 、A 5 溶液 、土壤提取液)中 ,测定其
光密度(OD)值 、藻细胞计数 ,绘制出生长曲线 ,确定
其对数生长期 ,在对数生长期转接藻种 ,重复 2 ～ 3
次后即为试验藻种 。
试验原水:取自北京市西护城河河段西便门闸
下 ,北京市护城河的主要功能是防洪和景观 ,采用高碑
　　(4)反冲洗时进水阀全开 ,扫洗水量偏大 ,部分
从 V型槽溢出 ,影响冲洗效果。
图 1　改造后滤池反冲洗效果
(5)滤池集中到一个触摸屏控制 ,节省了投资 ,
缺点是触摸屏损坏或死机不便单池的操作。
(6)滤池进水 、排水闸板阀故障率较高 ,经常开
启时易发生故障 ,大多是闸板滑槽结垢及冬季收缩
变形 ,也有气缸进水生锈或密封圈老化漏气的原因 。
也发生过多个排水闸板框密封条易脱落 ,待滤水流
失的情况 。
(7)设备 、管路维护要求高 ,增加了空压机设备 ,
随着压缩空气管道气密性降低会导致空压机启动频繁 ,
管内冷凝水要及时排除 ,水进入气缸引起阀门故障增多。
6　小结
综上所述 ,这是一次成功的改造。V型滤池自动
化程度高 ,出水水质好 ,滤砂反冲洗彻底 ,过滤周期较
长。采用 Azurfloor底模整体浇筑滤板的工艺除了可
在新建净水厂应用外 ,更值得推广到旧厂改造中去 。
　　 ★通讯处:350002 福州市杨桥西路 138 号 福州市自来
水总公司西区水厂
电话:13905022586
E-mail:95071@163.com
收稿日期:2008-12-11
DOI :10.13789/j.cnki.wwe1964.2009.s1.057
80　 给水排水　Vol.35　增刊　2009
店深度处理出水作为补水水源 。由于河道排污口甚
多 ,水质指标均为劣 V 类水(见表 1),在夏季时易爆
发水华 ,水样用 0.45 μm 微孔纳滤膜过滤后 ,取滤
液作试验原水。
表 1　西便门闸下河水水质指标
水质指标 NH3 —N/mg/ L TN/mg/ L TP/mg/ L CODMn/mg/ L
数值 0.3～ 0.6 10～ 25 0.2～ 0.5 7～ 12
　　氮磷营养液:用NaNO 3配制含N量 5 000 mg/L
的氮营养液 ,用 K 2HPO 4 和 KH2 PO 4 按 SE培养基
中浓度比例配制含磷量 500 mg/ L 的磷营养液 ,在
4 ℃下冷藏备用。
1.2　试验方法
1.2.1　藻种除氮磷
将斜生栅藻放入饥饿 SE 培养基(不含氮磷)
中转接培养 2 ～ 3 次后 , 用灭过菌的 15 mg/L 的
NaHCO3 溶液洗涤 3 ～ 4 次 ,稀释到需要接种浓度
的 100倍备用。
1.2.2　测试方法
OD值用 Cary50分光光度计(663 nm);藻细胞
用显微镜 ,0.1 CC计数框 ,视野计数法计数 ,每组计
数两次 , 10 个视野/次;总氮 、总磷分别都用过硫酸
氧化 ,紫外 cary50紫外分光光度计测定;叶绿素 a:
取定量试验液 ,用 0.45 μm 微孔滤膜抽滤 ,放入冰
箱冷冻干燥>6 h 后 ,取出研磨 ,用 90%的丙酮萃取
于离心管中 , 用G L-20B高速冷冻离心机离心
(6 000 r/min), 15 min 之后倒出上清液 , 定容 、以
90%的丙酮作为空白比色[ 4] 。
1.3　试验设计
将 5个 250 mL的锥形瓶洗净灭菌 ,编号 A 、B 、
C 、D 、E ,分别做再生水 、N 盐 、P 盐三组实验 ,保持培
养箱的温度在(25±1)℃,光照强度 4 000 lux , 光暗
比为 12 h∶12 h 。为减少光照不均匀性 , 每隔 4 h
转换一次瓶子的位置 ,振荡。监测时间为每天上午
10:00。在 A 中加入100 mL 原水 , B 、C 、D 、E 4个锥
形瓶中加入100 mL 饥饿 SE培养基 ,根据表2 ,再分
别添加氮或磷营养液 ,配置 4组不同的试验液(每组
设 3个平行样),与原水进行比较。
根据表 3添加不同浓度的氮磷营养液做 AGP
试验 。
表 2　AGP试验培养基配方
组别 N/mg/ L P/m g/ L
A 试验原水 15 0.25
B 无 N 、P 培养基 0 0
C 无 N 、P 培养基+N+P 15 0.25
D 无 N 、P 培养基+N 15 0
E 无 N 、P 培养基+P 0 0.25
表 3　AGP试验培养基配方
组别 A1 B1 C1 D1 E1
N/mg/ L 5　 10 15 20 25
P/m g/ L 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
组别 A2 B2 C2 D2 E2
P/m g/ L 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4
N/mg/ L 25 25 25 25 25
2　试验结果与讨论
2.1　斜生栅藻的生长曲线
斜生栅藻的生长曲线包括延滞期 、对数生长期 、
稳定期和衰亡期 ,图 1显示的是斜生栅藻在对数生
长期的状况 ,回归后得到 logistic方程 ,见式(1)和式
(2)。可以看出 ,其藻细胞密度变化和吸光度变化基
本上是一致的 ,但是吸光度的对数相关性比较好 ,原
因可能有两个 ,一是死亡的藻细胞在显微镜下不容
易分辨 ,二是藻细胞计数采用显微镜视野计数法 ,肉
眼观察和计数容易产生误差 。
图 1　斜生栅藻对数生长期曲线
　yOD =0.275 6 ln x+0.039 2　(R2 =092 74)　 (1)
　ycell =2.619 7 ln x-0.077 6　(R2 =0.872 8)　(2)
式中 yOD ———光密度值;
ycell ———藻细胞密度 , ×106 个/L;
x ———进入对数生长期后生长的天数 ,d。
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2.2　再生水中斜生栅藻增长潜力分析
从图 2 和图 3中都可以看出 ,藻细胞浓度和叶
绿素 a 含量均与吸光度 OD值线性相关 , OD值 、藻
细胞浓度及叶绿素 a含量。均能反映斜生栅藻的生
长潜力情况。
图 2　藻细胞浓度随吸光度 OD值的变化
图 3　叶绿素 a含量随吸光度 OD值的变化
图 2和图 3比较得知叶绿素 a 与 OD值间的相
关性更好(R2 =0.96>0.95),这是因为叶绿素 a 的
含量不仅与藻细胞的个数有关系 ,并且与藻细胞个
体的大小有关系 。
从图 4中可以看出 , C 组与试验原水 A 中 ,斜
生栅藻的生长趋势基本一致 ,而 B 、D 、E三组培养基
中的斜生栅藻明显受抑制 。B组与 D组的比较说明
在没有 P的条件下 ,培养基中加或不加 N 对斜生栅
藻的生长基本没有影响。B组与 E组的比较说明在
没有 N 的条件下 ,在培养基中加 P 对斜生栅藻的生
长起一定促进作用。
图 4　斜生栅藻在五种试验液下 OD值的变化
2.3　氮磷对斜生栅藻生长的影响
2.3.1　氮对斜生栅藻生长的影响
McCarthy 等人在 1977年指出浮游植物利用各
种形式氮的优先顺序为氨氮>有机氮>硝酸盐>亚
硝酸盐 ,藻类摄取水中的氨氮 ,通过光合作用合成细
胞所需要的氨基酸等物质[ 5 , 6] 。本次试验原水是再
生水补水的护城河河水 ,经过滤后监测发现氨氮较
低(0.558 mg/ L),硝酸氮较高(13.0 mg/L)。但试
验结果显示 ,河水原水中斜生栅藻依然增殖很快 ,说
明斜生栅藻能利用水中的硝酸盐氮合成自身需要的
有机氮。
从图 5中可以看出 ,在 P 充足的条件下 , N≤15
mg/L 时 ,斜生栅藻生长良好 ,并且在 N=10 mg/ L
时增值最快 ,当 N≥20 mg/L 时 ,斜生栅藻的生长明
显受抑制 。
图 5　不同氮盐浓度下斜生栅藻的生长情况
从图 6 中可以看出 , 试验初期水中总氮浓
度较高 ,藻的比增长率随时间增长 , 氮浓度下
降较快 ,随后 ,随着氮浓度的下降 , 比增长率下
降 ,这说明斜生栅藻的生长需要消耗水体中的
氮 。并且氮的浓度大小影响了斜生栅藻增殖的
快慢 。
图 6　A 组中斜生栅藻比增长率和 TN 变化
2.3.2　磷对斜生栅藻生长的影响
从图 7中可以看出 , 在 N 充足的条件下 , P =
0.05 mg/ L 时 ,斜生栅藻基本不生长 ,P ≤0.3 mg/ L
时 ,斜生栅藻生长潜力较大 , 且在 P =0.2 mg/L 时
生长潜力最大 。
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图 7　不同磷盐浓度下斜生栅藻的生长情况
从图 8中可以看出 ,当 P ≥0.1 mg/L 时 ,斜生
栅藻的比增长率是逐渐增大的 ,当 P <0.1 mg/L
时 ,随着 T P浓度的减小 ,比增长率逐渐降低 。说明
在磷充足的时候(≥0.1 mg/ L),藻吸收水中的磷 ,一
部分用于转化成高能有机化合物 ATP 的形式储存能
量 ,一部分用于合成细胞核酸以繁殖藻细胞[ 7] ,只要
磷充足 ,这种转化和繁殖过程就不会间断 ,所以藻细
胞的比增长率不断上升。当磷不足(<0.1 mg/L)时 ,
藻类合成细胞核酸的条件受到限制 ,但由于细胞内
储存的 ATP 释放的磷源可以合成少量的核酸 ,所
以藻细胞比增长率开始下降 ,直到将水体中的磷消
耗尽之后停止生长[ 7] 。
图 8　A 组中斜生栅藻比增长率和 TP 变化
以上分析表明 ,当N≥20 mg/L 且 P≥0.4 mg/ L
时 ,生长潜力都不大 ,这说明在再生水补水水体中 ,并
不是 N和 P浓度越高 ,斜生栅藻的增长速度就越快。
2.3.3　氮磷比对斜生栅藻生长的影响
对培养液中的氮磷比作分析 ,结果如图 9。再
生水中 N ∶P =40 ～ 50 ∶1 时 ,藻类几乎不生长 ,
N∶P <40 时 , 明显看到藻类生长 ,其中 N ∶P =
12.5∶1时 ,藻类增长最快。从系列 N ∶P 来看 ,低
氮磷比比高氮磷比对藻类生长更有利。
3　结论
(1)斜生栅藻在再生水补水水体中生长迅速 ,
符合单一种群的增长模式 ,符合 logistic方程[ 8] 。
(2)在再生水补水水体中 ,斜生栅藻密度 、叶绿
图 9　N/ P 比对斜生栅藻增长的影响
素 a与光密度值存在相关性 ,可通过光密度测定来
确定水体中的藻细胞密度及叶绿素 a含量。
(3)在 P 充足的条件下 , N ≤15 mg/L 时 ,斜生
栅藻生长良好 ,并且在 N=10 mg/L 时增殖最快;当
N≥20 mg/L 时 ,斜生栅藻的生长受到抑制 ,当 N=
25 mg/L 时 ,斜生栅藻几乎不生长。目前用再生水
补水的城市河湖中氮含量较大 ,P 达到0.2 mg/ L时
藻类生长也达到最大速率。
(4)氮磷比是斜生栅藻增长潜力的主要影响因
素 ,当 N∶P =12.5∶1时 ,其增长速率最大 ,低氮磷
比比高氮磷比对藻类生长的促进作用要大 。
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　　&E-mail:yya1984@gmail.com
收稿日期:2008-12-29