全 文 ：收稿日期:2002-04-10;修订日期:2002-08-15
基金项目:国家环境保护总局与广东省环境保护局资助项目
作者简介:杨　扬(1960—)女 ,河南省漯河市人;博士 ,高级工程师;主要从事水体污染生态学 、生态毒理学 、环境生物技术学研究
家用洗涤剂磷对斜生栅藻生长的影响
杨　扬1 ,2　韩静磊2　吴振斌1　熊　丽1　况琪军1
(1.中国科学院水生生物研究所;淡水生态与生物技术国家重点实验室 ,武汉　430072;
2.国家环境保护总局华南环境科学研究所 ,广州　510655)
摘要:以斜生栅藻为材料研究了四种家用洗涤剂对藻类生长的效应。结果发现 , 不同种类的家用洗涤剂对斜生栅
藻生长均有明显的促进作用 ,斜生栅藻现存量超过国内外通用的富营养化评价标准。尤其是高磷洗衣粉 , 在日常
生活用量的情况下 ,对斜生栅藻生长的促进作用较低磷洗衣粉增加 60%。在整个实验中 , 无磷对照组斜生栅藻生
长率均低于有磷实验组 ,磷量的增加将引起藻的现存量的增加。因此 , 限制洗涤剂磷盐的输入 , 减少营养供应率 ,
降低水体中营养浓度 ,可起到控制水体富营养化的作用。
关键词:家用洗涤剂;磷;斜生栅藻;生长效应
中图分类号:X17　　文献标识码:A　　文章编号:1000-3207(2003)04-0339-006
　　对含磷洗涤剂的环境影响发生疑问的主要原因
是全球范围内地表水中营养物富集和水体富营养
化。有研究表明[ 1] ,洗涤剂所含磷盐污水直接排入
水体 ,会增加水体营养负荷 ,对水体富营养化有一定
促进作用 ,湖泊 、水库 、近海海域水体中 80%的磷来
自于污水的排放 。而磷的主要来源是家庭洗涤剂的
使用。作者在对南方某供水水源地 D流域磷盐发
生途径的研究结果也表明 ,城镇生活污染源排入水
体中的污染物占污染排放总量的比例较大 ,其磷的
污染强度占总的磷污染负荷的 75%以上 ,洗涤剂中
磷的强度占污染源负荷的 45%以上 。据国外学者
研究 ,降低洗涤剂中磷盐含量是减少水体磷污染的
一种有效措施 ,特别是在那些污水处理厂还未作脱
磷处理的地区或者排水区域内 ,此措施更为有效[ 2] 。
因此 ,从源头治理开始 ,实施限制和禁止含磷洗涤剂
使用的问题开始受到越来越多的关注。
有关家用洗涤剂对大型 及浮游动物的毒性实
验 ,国内外学者已有研究[ 3] ,而家用洗涤剂中磷盐对
藻类的生长效应研究的报道尚不多见。藻类是水生
态系统的原初生产者 ,有磷与无磷洗衣粉对水体中
藻类生长效应的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。
1　材料与方法
1.1　藻种的预培养 　藻种斜生栅藻(Scenedesmus
obliquus Kǜtz),琼脂斜面纯种由中国科学院水生生物
研究所藻种室提供 。在无菌条件下将琼脂藻种移接
到盛有HB-4培养基[ 4]的已灭菌(15 磅 , 15min)的容
器中 ,置 24±2℃,约 3000lx 光照条件下培养 ,96h移
接 1次 ,先后反复 3次 ,使藻类细胞基本上达到同步
生长状态 ,以此作为试验藻种。
1.2　洗涤剂及其配置　选用 D流域地区居民惯用
的家用洗衣粉 、洗衣液 、洗洁精和洗发液作为被试洗
涤剂 ,编号为 GX ,广东合资公司产洗衣粉;GJ ,广东
合资公司产洗洁精:MY , 广州合资公司产洗发液;
DX ,中山产低磷洗衣液。GX为白色粉末状固体 ,其
余三种均为无色或乳白色液体。
采用“磷钼酸喹啉重量法” ,测定被试洗涤剂中
五氧化二磷含量 ,换算成相应总磷浓度[ 5] ,经测定 ,
GX , GJ , MY , DX 含 P 量分别为 3.22%、2.33%、
1.14%及 1.43%。实验母液的配置方法为:分别准
确称取各实验用洗涤剂 ,液状洗涤剂先在 105℃烘
箱中烘干。用重蒸水配置成 100mg/L P 的 GX 、GJ 、
MY及 DX未去表面活性贮存液;用无水乙醇溶解被
试洗涤剂 ,置电热板上微沸 10min ,冷却后过滤 ,加
蒸馏水在电热板上加热使其溶解 ,冷却至室温 ,用重
第 27卷　第 4 期 水 生 生 物 学 报 Vol.27 , No .4
2 0 0 3 年 7 月 ACTA HYDROBIOLOGICA SINICA July , 2 0 0 3　
蒸水配制成 100mg/LP 的GX 、GJ 、MY、及 DX去表面
活性剂贮存液;试验时利用无磷HB-4培养基稀释至
所需的浓度。
1.3　洗涤剂中磷对斜生栅藻生长效应　按 D流域
磷含量监测结果 ,确定被试洗涤剂磷浓度范围为
0.05—5.0mg/L ,中间组浓度依据流域目前人均日排
放入环境中洗衣粉量折算总磷量确定为 0.5mg/L ,
正式试验设置 5个磷浓度组:0.05 、0.1 、0.5 、1.0 和
5.0mg/L;另加有磷和无磷两组 HB-4 培养基作对
照;每组设 3个平行样 。依据相应磷浓度 ,折算成洗
涤剂浓度范围为 GX , 1.55—155.28mg/L;GJ , 2.15—
214.6mg/L;MY , 4.39—438.6mg/L;DX , 3.94—
393.5mg/L。取试验藻种离心(3500r/min ,10min),弃
去上清液 ,用15mg/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悬浮细胞 ,
制成细胞悬液 ,摇匀后取样测定细胞密度 ,确定接种
量。按实验要求的初始细胞密度 ,取一定体积的细
胞悬液接入事先配好的不同浓度的被试洗涤剂GX 、
GJ 、MY及 DX各处理溶液中 ,同时分别加入与无磷
对照等量的营养成分(不添加过磷酸钙(Ca(H2PO4)
2.H2O+CaSO4.H2O)的 HB-4培养基),以测定在仅
有洗涤剂磷作用下斜生栅藻的生长效应 。培养温度
24±2℃, 光照强度 3000 ±200 lx , 光照循环周期
12∶12h ,每天定时人工摇动培养瓶三次 ,防止细胞沉
淀结块。
1.4　高磷与低磷洗涤剂对斜生栅藻生长效应　选
取GX和 DX作为高磷和低磷洗涤剂被试样品 ,采用
D流域居民人均日排入环境中洗衣粉量(68.5mg/L)
折算总磷量 ,进行高磷与低磷洗涤剂对斜生栅藻生
长效应试验 ,试验方法及培养条件同1.3所述。
1.5　去表面活性剂与未去表面活性剂洗涤剂对斜
生栅藻生长效应　配制去表面活性剂与不去表面活
性剂处理溶液 ,磷浓度范围设置 、试验方法对培养条
件同 1.3试验所述 。
1.6　斜生栅藻现存量的测定　自接种的次日起 ,每
日在同一时间(9:00am),测定 650nm波长处的吸光
度值 ,用微量移液管吸取 1mL 的藻类培养液 ,移到
青霉素瓶中 ,并采用血球计数法 ,在 Olympus双筒目
镜下 ,测定藻细胞密度(ind./mL)。用与对照相比的
各浓度组的平均生长率 ,确定不同洗涤剂对藻类生
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性 , 显著性水平 p <
0.05。统计分析用STATISTICA软件进行[ 6] 。
2　结果
2.1　洗涤剂中磷对斜生栅藻生长的影响
用不同磷浓度的 GX 、DX 、GJ 、MY(以 TP 计)处
理 ,以斜生栅藻现存量(藻细胞数)为指标所作的生
长曲线见图 1—4。试验结果经 F-检验 ,处理间差异
显著(即显著水平小于 0.05)。
斜生栅藻在不同磷浓度 GX 试样组中的生长
(图 1),随培养时间的延长呈上升趋势;其现存量随
着磷浓度的增加而上升 ,高磷浓度组(0.5 、1.0 和
5.0mg/L)生长率明显较低磷组(0.05和0.1mg/L)和
有磷对照组高 ,与无磷对照组相比 ,各浓度组均超过
其生长率。
图 1　GX对斜生栅藻生长的影响
Fig.1　Effects of washing powder GX on growth of S.obliquus
1.0.05mg/ L , 2.0.1mg/ L , 3.0.5mg/ L , 4.1.0mg/ L , 5.5.0mg/ L ,
6.有 P , 7.无P
DX对斜生栅藻生长的影响在 96h 前同 GX相
似(图 2),也随培养时间的延长呈上升趋势 ,但在
96h之后 ,高浓度组(0.5 、1.0 、5.0mg/L)的生长受到
轻微的抑制;各处理组斜生栅藻生长率与有磷对照
组相比差别不大 ,但低浓度组基本高于高浓度组;且
其各实验组斜生栅藻生长速率均高于无磷对照组。
图 2　DX对斜生栅藻生长的影响
Fig.2　Effects of DX washing liquid on growth of S.obliquus
1.0.05mg/ L , 2.0.1mg/ L , 3.0.5mg/ L , 4.1.0mg/ L , 5.5.0mg/ L ,
6.有 P , 7.无P
340　 水　　生　　生　　物　　学　　报 27卷
　　斜生栅藻在不同磷浓度GJ 试样组中的生长率
(图 3),随培养时间的延长有下降趋势 ,整个实验期
间 ,各处理组的生长率未超过有磷对照组 ,除在 48h
前斜生栅藻生长率与有磷对照组基本一致外 ,由于
GJ洗洁精所含添加剂的影响 ,在 48h 后各个洗涤剂
浓度下均表现为轻微的抑制斜生栅藻的生长现象 ,
但基本较无磷对照组高。
图 3　GJ对斜生栅藻生长的影响
Fig.3　Effect s of GJ detergent on growth of S.obliquu
1.0.05mg/ L ,2.0.1mg/ L ,3.0.5mg/L ,4.1.0mg/L ,5.5.0mg/L ,
6.有P , 7.无 P
在不同磷浓度的MY试样组中(图 4),各处理组
斜生栅藻生长率基本低于有磷对照组和无磷对照
组。图 4结果显示 ,斜生栅藻的生长均受到了不同
程度的抑制 ,并且抑制程度随着洗涤剂浓度升高不
断加大 ,显示了明显的浓度-效应关系 ,这与实验中
在相同磷浓度下 MY洗发液浓度相对高有关。
图 4　MY对斜生栅藻生长的影响
Fig.4　Effects of MY shampoo on growth of S.obliquus
1.0.05mg/ L ,2.0.1mg/ L ,3.0.5mg/L ,4.1.0mg/L ,5.5.0mg/L ,
6.有P , 7.无 P
2.2　四种家用洗涤剂对斜生栅藻生长效应比较
不同浓度下四种洗涤剂对斜生栅藻生长的效应
见图 5 ,图 5的结果均经 F-检验 ,每组实验处理间都
差异显著。整体来看 ,四种洗涤剂对斜生栅藻生长
的影响大小甚为悬殊 ,顺序是 GX>DX>GJ>MY ,
造成斜生栅藻数量差异显然是洗涤剂浓度及其中添
加剂不同所致。这些洗涤剂的浓度是以商品洗涤剂
重量表示的 ,尽管在 GJ与 MY处理组中 ,斜生栅藻
生长率随洗涤剂浓度升高呈下降趋势 ,但根据这些
洗涤剂的实际用量 ,尤其是用GJ与MY在日常生活
中的低用量进行实验时 ,其对斜生栅藻生长有促进
作用 ,实验结果见表 1。
图 5　四种洗涤剂对斜生栅藻生长的影响
Fig.5　Effect of four detergents on the growth of S.oblique
1.GX , 2.GJ , 3.MY ,4.DX
表 1　四种家用洗涤剂排入环境浓度对斜生栅藻生长效应
Tab.1　Effect of discharge amount of four domestic detergents on the growth
of S.obliquus
洗涤剂
Detergent
每日人均排放量(mg/L)
Discharge amount per
capita per day
斜生栅藻生长量(106ind./mL)
Increment amount of S.obliquus
GX 68 6.3
DX 68 4.2
GJ 8.6 1.8
MY 3.7 1.6
2.3　高磷与低磷洗涤剂对斜生栅藻生长效应比较
高磷(以 GX代表)与低磷(以 DX代表)洗涤剂
对斜生栅藻生长的影响如图 6。图 6显示 ,在 GX
(TP=2.21mg/L)与 DX(TP=0.88mg/L)洗涤剂用量
均为 68.5mg/L的实验中 ,由于磷浓度的差异 ,引起
藻细胞在各受试组中生长率的差异:斜生栅藻现存
量GX组变动范围为 3.0—8.7×106 个/mL ,DX组变
动范围为 1.6—4.8×106个/mL ,对照组变动范围为
2.4—7.7×106 个/mL。图 6结果还表明 ,GX有明显
促进斜生栅藻生长作用 ,斜生栅藻生长率较 DX组
和对照组分别增加 60%和 20%;尽管对照组的 TP
含量(3.28mg/L)高于GX ,但GX中表面活性剂及其
他添加剂可能有促进斜生栅藻生长的作用;DX组斜
4期 杨　扬等:家用洗涤剂磷对斜生栅藻生长的影响 341　
生栅藻生长率既低于GX组也低于对照组 ,可见洗涤
剂磷浓度的变化对斜生栅藻的生长是有显著影响的。
图 6　相同浓度下GX 与DX对斜生栅藻生长影响
Fig.6　Effects of GX and DX detergents at concentration on the growth
of S.obliquu
(1.GX , 2.DX , 3.对照)
2.4　洗涤剂中表面活性剂对斜生栅藻生长效应
用去表面活性剂的不同磷浓度的 GX 、GJ 、MY
及DX(以 TP 计)处理 ,以斜生栅藻现存量(藻细胞)
为指标所作的生长曲线见图7 、8 、9和 10。试验结果
经F-检验 ,处理间差异显著。图中结果显示:
图 7　斜生栅藻去表面活性剂 GX生长曲线图
Fig.7　The growth curve of S.obliquus by inactivation GJ
1.0.05mg/ L ,2.0.1mg/ L ,3.0.5mg/L ,4.1.0mg/L ,5.5.0mg/L ,
6.有P , 7.无 P
斜生栅藻在去表面活性剂的 GX试样组中的生
长趋势 ,与未去表面活性剂的 GX相似 ,即随着培养
时间的延长呈上升趋势 ,但斜生栅藻现存量并不完
全随着磷浓度的增加而增加 ,而是在磷中间浓度组
生长得较好 ,表明洗衣粉中除磷外 ,其他成分如表面
活性剂应有促进斜生栅藻生长的作用。
经去表面活性剂处理的 GJ对斜生栅藻生长的
影响 ,与未去表面活性剂GJ完全一致 ,即在 48h后 ,
在各个浓度下均表现为轻微抑制斜生栅藻生长的作
用 ,可见 GJ中表面活性剂对斜生栅藻的生长影响不
明显 ,其影响生长的作用应来自其他添加剂。
图 8　斜生栅藻去表面活性剂GJ生长曲线图
Fig.8　The growth curve of S.obliquus by inactivation GX
1.0.05mg/ L , 2.0.1mg/ L , 3.0.5mg/ L , 4.1.0mg/ L , 5.5.0mg/ L ,
6.有 P , 7.无P
图 9　斜生栅藻在去表面活性剂MY生长曲线
Fig.9　The growth curve of S.obliquus by inactivation DX
1.0.05mg/ L , 2.0.1mg/ L , 3.0.5mg/ L , 4.1.0mg/ L , 5.5.0mg/ L ,
6.有 P , 7.无P
图 10　斜生栅藻在去表面活性剂 DX 生长曲线图
Fig.10　The growth curve of S.obliquus by inactivation MY
1.0.05mg/ L , 2.0.1mg/ L , 3.0.5mg/ L , 4.1.0mg/ L , 5.5.0mg/ L ,
6.有 P , 7.无P
342　 水　　生　　生　　物　　学　　报 27卷
　　去表面活性剂MY对斜生栅藻生长的影响 ,与
未去表面活性剂MY完全一致 ,在各个浓度下均表
现为抑制斜生栅藻的生长 ,且抑制程度与MY的浓
度呈正相关 ,可见 MY中表面活性剂对斜生栅藻的
生长影响不明显 ,其抑制作用应该来自其他的添加
剂 ,如去头皮屑添加剂。
斜生栅藻在去表面活性剂 DX中的生长趋势 ,
随培养时间的延长呈上升趋势 ,但各处理组斜生栅
藻生长率均低于有磷对照组 ,表现出 DX中的表面
活性剂有促进斜生栅藻生长的作用 。
3　讨论
测定评估洗涤剂禁 、限磷的环境效果 ,在日本 、
美国和欧洲的一些湖泊都进行过这方面的研究 ,基
本结论是:使用无磷或低磷洗涤剂后 ,市政生活污水
中的含磷量有不同程度的下降 ,但湖水水质并没有
明显改善 ,即“至今没有另人信服的证据说明去除洗
涤剂中的磷能够改善水体的营养状态”[ 7] 。本实验
采用无磷培养基 ,在仅有洗涤剂中磷作用下进行斜
生栅藻生长实验 ,结果发现 ,不同种类的家用洗涤剂
对斜生栅藻生长的促进作用是很明显的 ,藻类现存
量已超过国内外通用的富营养化评价标准:浮游植
物现存量 7.5×105 —1.0×106 个/L[ 8] ,尤其是含磷
洗衣粉 ,在日常生活用量的情况下 ,斜生栅藻现存量
已达 6.2×109个/L ,低磷洗衣粉增加 60%。由于实
验条件和实验方法的不同 ,实验结果有可能不一致 ,
但在整个实验中 ,无磷对照组斜生栅藻生长率未出
现超过有磷实验组的现象也可证明 ,磷作为斜生栅
藻生长所必须的基本元素 ,其量的增加的确引起藻
类现存量的增加 。因此 ,限制洗涤剂磷盐的输入 ,减
少营养供应率 ,降低水体中营养浓度 ,可起到控制水
体富营养化的作用。
四种洗涤剂在各实验浓度下 ,虽然对斜生栅藻
生长均有促进作用 ,但在五种不同营养条件下斜生
栅藻生长响应则不同 ,在高磷浓度状态下斜生栅藻
的生长速率与磷浓度之间的关系并未呈比例上升 。
依照李比希的最低因子作用定律 ,即植物的生长受
到它所需要的 、存在量最低的物质所限制;另一方
面 ,这种物质含量的增加就会促进植物的生长或其
生长潜力 ,直到其他的物质成为限制因子。同时有
关生物量和营养的关系描述:藻类生物量或藻类现
存量随着营养浓度的增大而增大 ,到达一定的浓度
以后营养浓度的继续增加并没有引起现存量的再增
加。根据陈德辉报道的氮磷营养浓度和栅藻现存量
的关系 ,栅藻的磷饱和浓度在 0.525mg/L左右 ,也即
在磷的浓度达到饱和浓度以后 ,即使再增加磷的浓
度 ,藻类现存量也不会随着营养浓度的增大而有明
显的增加[ 9] 。洗涤剂尤其是洗衣粉高磷浓度组对斜
生栅藻现存量增加不明显与上述理论及有关实验结
果较为一致 。
表面活性剂对藻类的影响与其种类和藻的种类
有关:不同藻对同一种表面活性剂的影响可相差三
个数量级:而不同表面活性剂对藻种类的影响差别
可达四个数量级。阴离子表面活性剂对藻类的影响
浓度范围为 0.003 —4000mg/L , 大多数浓度达到
1.0mg/L时对藻类产生影响。Kuhn和 Pattard按标准
方法测试了 25 种表面活性剂对栅藻 S .subspicatus
fan繁殖的影响[ 10] ,发现 21 种表面活性剂对藻的
72h和/或 48h后有较高毒性。Chawla et al 报道 ,在
高于 2mg/L的表面活性剂条件下 ,也表现出对藻类
的促进[ 11] 。Nyberg 报道了浓度高达 100mg/L 的某
些非离子表面活性剂 , 仍能刺激羊角月牙藻的生
长[ 12] 。本研究使用的洗衣粉的表面活性剂浓度为
0.15—15.5mg/L ,结果表明 ,实验所采用的洗涤剂中
的表面活性剂对斜生栅藻的影响基本为刺激生长作
用 ,即当洗涤剂经去活处理后 ,表现出了抑制生长的
作用 ,并且这种抑制作用GX较 DX更为明显。除表
面活性剂的影响外 ,清洁剂中的杀菌添加剂 、洗发液
中的去头皮屑添加剂等对斜生栅藻均有不同程度的
毒性作用[ 13] 。
通过研究可以得出结论:对洗涤剂采取限磷和
禁磷措施 ,是防治水体富营养化和改善水环境的一
条有效途径 。
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EFFECT OF PHOSPHORUS IN DOMESTIC DETERGENT ON THE SCENEDESMUS OBLIQUUS
YANG Yang
1 , 2 , HAN Jing-Lei2 , WU Zhen-Bin1 , XIONG Li1 and KUANG Qi-Jun1
(1.State key laboratory of Freshwater Ecology and Biotechnology , Institute of Hydrobiology , The Chinese Academy of Sciences , Wuhan　430072;
2.South China Institute for Environmental Sciences , SEPA , Guangzhou　510655)
Abstract:By using indoor biological simulation test(an auxiliary means to determine environmental parameters), effects of dif-
ferent phosphorous in four domestic detergents on S .obliquus Kǜtz growth were examined to judge the “phosphorous ban” mea-
sure.Phosphoric concentrations of the tested detergents were between 0.05 and 5.0 mg/L according to the monitoring data of D
watershed which is drinking water source for Shenzhen City ,China S .obliquus Kǜtz growth tests were conducted in an environ-
ment with sole phosphorous of detergents.The results showed that domestic detergents of various types significantly promoted the
growth of S .obliquus.Algal density exceeded the universal state and international standards of 7.5×105—1.0×106 ind/L for
eutrophication assessment.Under the conditions of daily ordinary consumption of high P washing powder , the biomass of algal
would be up to 6.2×109 ind/L , almost 60%higher than than the algel biomass while using low P washing liquid.During the
whole experiment ,The growth rate of S .obliquus in the contrast group of non-phosphorus never exceeded the experimental group
Contaring highlevel phosphorus.As a basic element necessary for S .obliquus growth , the increase of phosphorus can result in
the increase in S .obliquus density.algal potential growthwould be great with P existence.Therefore , limit the input of phospho-
rus from detergents , reducing the nutrient supply , lowing the nutrient concentration of water , can help to control the eutrophica-
tion of waterbodies.
Key words:Domestic detergent;Phosphorus;S .obliquus , Growth response
344　 水　　生　　生　　物　　学　　报 27卷