全 文 ：第6卷第 4期
2 9 5 7年 1 1月
海 洋 环 境 科 学
M A R I N E E N V I R O N M E H TA L S C I E N C E
V o l
.
6 , N o
。 连
N o v
. , 1 9 8 7
铅对营藻和鼠尾藻吸收磷的影响
高尚德 张 维 董良峰
( 山东海洋学院 , 青岛) ( 中国科学院海洋研究所 , 青岛 )
铅广泛分布于生物圈中 , 大洋中铅的含量一般在 。 . 02 一 。 . 1叩 g 八 , 近岸海水稍高一
些 。胶州湾北部海水中 P b的含量在 2 . 0一 6 . 7卜g八之间 之` 〕。 随着雨水的冲刷及工业污水 的
排放 , 每年都有大量的 P b进入沿岸 海域 。 我们用极谱法分析的结果表明 , 青岛太平角处的
海水中含 P b量达 4 协g l/ , 鲁迅公园海域达 4 . 9卜g八 , 胶州湾 口外航道达 2 · 8 协g 八 。 有的 海区
P b的含量相当高 , 近年来报道的最高值是 1 2 . 5一 1 3 . 9件g八 ` 〕。 由于环境科学的发展 , 近几
年来国外对此作大量研究工作 。 S k a a r ( 1 9 7 3 ) 报道过在陆生植物组织中P b 的含量大大超过
了周围环境的水平 、 “ 〕B r y a n 和 H u m m e r s t o n e ( 1 9 7 3 ) 报道过大型海藻对 P b的富集 〔` 〕。
K n a u e r 和 M a r t i n ( 1 0 7 3 ) 报道 了微型海藻也能富集 P b 〔 “ 〕 。 关于 P b 的毒害作用 ,
V a 1 l
e e 和 V l m e r ( 一。 7 2 ) 指出 , P b能引起 n卜琳和血红素代谢的改变 〔“ 〕。 G o y e r ( 1 9 6 5 )
提出 P b能改变线粒体的结构 〔 7 〕。 K o e p p e 和 M i 1 1。 r ( 1 0 7 0 ) 提出 P b能改变细胞氧化 过
程 、 . 〕。 T h o m a s ( 1 9 7 9 ) 曾报道过 P b能与 C形成共价键而生成有机金属化合物 , 使其毒 性
大大降低 , C 链越 长毒性越小 〔。 〕。 关于 P b的生理作用 , B e r t L . v a l l e e 报道过 P b 能成为
一些酶的辅助因子进行生物催化反应 〔 6 〕。 随着研究工作的不断深入 , P b 生物学作用越来越
受到人们的重视 , 但 P b对藻类吸收磷酸盐 ( P ) 的影响国内外还未见有报道 。 P 是藻类生长
的必要元素之一 , 我们就不 同浓度的 P b对茸藻和鼠尾藻吸收 P的影响作了一些研究 。
一 、 材料和方法
(一 ) 样品采集
营藻 ( S e夕 t o s i户h o n L o m e n t a r i u s J . A G ) 分别于 x o s Z年 4 月 1 7 日 、 2 5 和 5月 14 日采
于青岛太平角中潮带岩石上 ; 鼠尾藻 ( S a r g a s s “ 。 t h u o b e r 夕` 1 0 K u n t z e ) 于同年 6月 3
日采自于上述同一地点 。 两者均为成熟袍子的幼体 。 营藻长约 6 。 m , 鼠尾藻为 Z o c m 。 由于
太平角附近污染较轻 , 海水中P b含量低 , 故选择为采样地点 。
(二 ) 藻体培养液的配制
选择胶州湾 口航道以外海区为藻体培养液 , 海水采回后用 。 · 4 5卜滤膜过滤 , 培养容器为
本文 于 1 08了年 1月 2 2 日 ,!欠到 。
8 2海 洋 环 境 科 一 `学 6卷
0 1。。m l烧坏 。 在7个烧坏中加入 8 0 m l 过滤海水 , 然后分别加入醋酸铅 , 使其浓度 分 别 为
o
、
1
、
l 。 、 1 0 魄八和 1 、 5 、 l o m g八的藻体培养液 。 实验用的烧杯事先经 I N H C I浸泡一
夜 。
(三 ) 藻体的培养
培养聋藻时 , 每个烧杯加 2 9藻体 ; 培养鼠尾藻时 , 每个烧坏加 4 9 (去掉藻体基部 ) 。 用
首藻为材料每个浓度的培养液重复3组 , 先后做了 3批实验 ; 鼠尾藻重复 6组 ,做了一批实验 。
藻体采回后先用原海水培养 1天 , 第 2天将其放入配好的培养液中培养 。 然后分别在第
3
、
5
、
7
、
9
、
1 1
、
13 天时将其取出 , 用滤纸吸干水分 、 准确称重后 , 放入 K H Z P O 4浓度为
2 0 0卜g八 的海水溶液中 (海水经过滤后盛于 50 Om l 烧坏中 ) , 让其吸收 P h3 。 然后取出藻
体 , 用滤纸吸干水分并放回原培养液中 。 海水中剩余的P用磷锢兰法 , 7 21 型分光计测定 ,
最后根据藻体吸 P 前后海水中 P含量的差值 , 计算在 h3 内藻体的吸 P 量 ( 协g / g · 3 .h 鲜 ) 。
藻体培养和吸 P 的过程都是在 2 0 时 x 光照下进行的 。 聋藻的实验温度为 1 5 ℃ , 鼠尾藻
为 2 。℃ 。 为了防止细菌污染 , 在鼠尾藻培养液中还加入了适量青霉素 ( 1 1 g o 5I . U . l/ 海水 )
二 、 结果与讨论
(一 ) 铅对鼠藻吸收磷的影响
实验结果表明 , 经不同浓度 P b培养的鼠尾藻在第 3天时吸 P 量最大 , 第 5天时急剧下降 ,
以后下降缓慢 (图 l) 。 这可能是采集前后鼠尾藻处于 P饥饿状态 , 所以吸 P量大 。 以后 由于
每两天吸一次 P , 可能使藻体 内的 P 处于
充足状态 , 所以在以后每两天所进行的实
验中 , 藻体对 P的吸收逐渐减少 。 在各种
不同浓度的P b培养液中培养的藻体 , 前 6
天内 , 以 1 。。协g八的培养液中的藻体 吸 P
量最大 , 5天后吸收高峰在 10 一 1 0 0件g 1/ 之
间 。 这可能是在前 5天内 1 0。协g / 1的 P b 使
藻体 内P b 的积累达到最佳促进浓度 , 而
在之后 , P b 的积累已超过最佳促进水平
( P b对藻体吸 P 的促进 ) , 而在 P b浓度
为 1 。协g八培养液中又达到了这个水平 。
图 2以相对吸收量表示了在不同浓度
P b培养液对鼠尾藻吸收 P 的影响 。 从图 2
可以看出 , 各浓度的促进作用在第 3天即
表现出来 , 到第 6天 x 0 0协g 八 、 1 、 5 、
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州 ; 不 同时间内鼠尾藻吸P状况
I Om g / 1 达最大 。 在第 9 天 , 各浓度促进作用又急剧下降 , 第 9天之后 , 低浓度 P b ( l 、
1。 、 1 0 。件 g / 1) 的促进作用又上升 (但 l m g / 1以上的浓度其促进作用继续下降 , 甚至达到抑
制的程度 ) 。 这 可能是藻休内本来含量极微 , 随着藻体对 P b的吸收 , 体 内含量渐增 , 至 第
4期 高尚德等 : 铅对营藻和 鼠尾藻吸收磷的影响
5天达最适浓度 , 于是表现 出第一个促进作用高峰 , 5天后下降 。 第 7天后 , 低浓度 P b 的促进
作用上升 , 在第 1 天时 , 出现第 2个高峰 。 低浓度的 P bs 天后促进 作用下降的原因尚不明确 。
高浓度的 P b可能在 5与天后在藻体内积累过多而出现毒害作用 。
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测定时间 .( )
1 ( ) 3
常吕浓度
2 不同时间内鼠尾藻吸 P 的相对量 图 3 P b处理不 同时间对营藻吸P 的影响
(二 ) 铅对营藻吸收磷影响
实验结果表明 , 经不同浓度 P b培养的营藻在前 9天吸 P 量都比较多 , 而在第 1 天后急剧
下降 (图 s) 。 这可能 由于营藻采 回后一直处于饥饿状态 , 因此在第 1 天之前的几次测定吸
P量都很大 , 这种现象与 鼠尾藻相似 。 但营藻的吸 P 速度一直到 1 天才下降 , 这可能是管藻
对 P 的需求大于 鼠尾藻 , 或者是由于两者处于不 同发育时期所致 , 营藻最大吸 P速率为
1 7 协g / g
·
3 .h 鲜 , 而 鼠尾藻则为 7 · 8 件g / g · 3 .h 鲜 。 图 3 表 明 , 不同浓度 P b处理的营藻吸 P的
最适浓度是 1 0 0协g / l 。
另外 , 营藻经 P b培养后第 3天低浓度的 P b表现 出轻微的促进作用 , 高浓度 P b表现 出较
明显的促进作用 , 第 5天时 , 促进作用均消失 , 而出现抑制作用 。 第 7天抑制作用消失 , 而在
第 9天又表现 出促进作用 , 第 1 天时达高峰 , 从第 13 天促进作用迅速下降 (图 4 ) 。 这可能
P b培养的前 3天 , 藻体 内积累 P b较少 , 因而表现出吸 P 时的促进作用 , 但到了第 5天 , 由于
P b在藻体内的积累较多 , 显示出了其毒害作用 , 从而抑制了 P 的吸收 。 以后随着藻体的适应
性增强 , 在第 7天时这种抑制作用便消失 了 。 从图 4可以看出 , 浓度低于 s m g / 1以下的 P b对
营藻吸 P均表现出不 同程度的促进作用 。
(三 ) 藻体的吸磷速率
在第 9 天 , 我们做了获藻连续 01 吸 P 的实验 , 结果表明 , 吸 P 速率随时间延长而下降
3 0海 洋 .环 境 科 学 6卷
(图 5)。 在开始的 sh内 , 吸收率最大的是培养在 P b浓度为 1 0 卜g八溶液中的藻体 , 但从 6 h
后 , 各种浓度培养液培养的藻体吸 P速率趋于一致 。
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图 4 不 同时间茸藻吸 F 的相对挺 图 5 g h 内聋藻的吸 P 速率
( 四 ) 光照对董藻吸磷的影响
以营藻为例 , 在黑暗和 2 0 0 。 、 3 。。。 、 5 50 o xl 种光照下 , 进行了吸 P实验 , 其结果如下
表所示 。
表 1 黑暗和不同光照下营藻的吸 P状况 ( 协g / g · 3 h ·鲜 )
P b浓度 。 协g / l 1 件g 八 1 0 件 g八 一0 0件g / 1 l m g 八 s m g / 1 1 o m g / 1
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7 6 1 5
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1 9 1 1
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5 9 1 0
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9 3 1 1
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9 5
1 5
。
8 9 1 5
。
7 0 1 5
。
0 0 1 6
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1 1 1 5
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1 5
。
8 1 16
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2 6 1 6
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。
7 3
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.
9 0
18
.
9 7 1 9
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6 4 1 8
。
2 8 18
。
7 7 1 8
.
7 7
16
。
7 1
1 9
。
5 9
由表所列数据看出 , 不问浓变 P b处理后的花藻吸 P速率随光照度增大而增加 。 另外在黑
暗和低于 3 0 0 QI 以下时 , l o o u g 八的 P b对聋藻吸 P 有明显的促进作用 。 .
(五 ) p H值和通气状况对聋藻吸 P 的影响
我们用空压机将过滤空气通入前述的磷酸盐中 , 结果不同浓度 P b培养的营藻几乎把溶
4期 高尚德等 :铝对查藻和鼠尾藻吸收磷的影响
圈
液 中的 K H:P O;全部吸入体内 。 这表明无论 P b的影响如何 , 通气都能大大促进 P 的吸收 ,
这是由于通气使藻体呼吸作用增强 , 有助于主动呼吸的原因 。 同时 , 我们还测定了营藻在
p H 值为 7 . 3和 8 . 3时的吸 P 速率 , 结果表明 , 在 p H为 7 . 。的溶液中 , 藻体的吸 P速率普遍比的
p H S
.
3 的溶液 中为高 , 此结论与以前许多作者对陆地植物所做的实验结果一致 。
三 、 结语
实验证明 , P b在低液度时对藻类吸 P具有促进作用 , 而在高浓度时则表现出抑制作川 。
P毛、是一种毒性较低的元素 , 在本实验中 ,浓度为 s m g 八的 P b在短时间内对黄藻尚表现不出 一毒
害作用 。 对于 P b是如何促进藻类吸收 P 的机制 目前尚不清楚 。
参 考 文 献
〔 1 〕 孙秉一等 , 胶州湾东北部海水中铅的形态及其分布 , 山东海洋学院学报 , 1 0( 1 ) , 论一 8 6 ,
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N a t u r e
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一 w e s t E n g l a n d
·
J
·
m a r
·
b i o l
·
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·
U
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K
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5 3
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,
l e a d n a d z i n c i n w a t e r a n
“
1 p h y t o p l a k t o n i n
M
o n t e r e y B a y
,
C a l i f o r n i a
·
L i m n o l O e e a n o g r
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〔 7 〕 G o y e r , R . A . , A . K r a l l a n d P · K i m b a l l , T h e r e n a l t u b l e i n l e a d
p o i s o n i n g
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I
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M i t o c h o n d r i a l s w e l l i n g a n d a m i n o a e i d u r i a
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L a b
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I n v e s t
.
1 9
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〔 8 〕 K o e p p e , D . E · a n d R · J · M i l l e r , L e a d e f f e e t s o n e o r n m i t o e h o n d r i a l
r e s p i r a t i o n
,
S e i e n e e
,
N
.
Y
.
1 6 7
,
1 3 7 6
,
1 9 7 0
.
〔 。 〕 T h o m a s , W . C l a r k s i o n , E f f e e t s 一 G e n e r a l P r i n e i p l e u n d l了i n g t h e
t o x i e a e t i o n o f m e t a l s
,
H a n d b o o k o n t h e t o x i e o l o g J, o f m e t a l s
6 9一 1 1 7, 1 9 7 9 .