全 文 ：农业环境科学学报 2005, 24(增刊):130 -133
Journal of Agro -Environm ent Science
Hg
2+胁迫下细叶蜈蚣草对水体总磷去除
效果的研究
沈盎绿1, 2 , 沈新强 1 , 邵 留2 , 姚维志2
(1.中国水产科学研究院东海水产研究所　农业部海洋与河口渔业重点开放实验室 , 上海 200090;
2.西南农业大学水产学院 , 重庆 400716)
摘 要:采用室内培养分析测试方法 ,研究了在不同梯度浓度的 Hg2+处理下 ,细叶蜈蚣草对水体总磷去除效果的动态
变化情况。结果表明:对照组和 Hg2+浓度为 0. 10 mg L - 1试验组在 H g2+处理的 96 h内 ,细叶蜈蚣草对水体总磷去除
率随着处理时间的延长而增加;0. 50 m g L - 1和 1. 00 m g L -1试验组在 48 h内 ,细叶蜈蚣草对水体中总磷去除率一直
上升 , 但 96 h后对水体中总磷的去除率明显下降;H g2+浓度大于 1. 50 m g L - 1的试验组中细叶蜈蚣草对水体中总磷
去除率一直下降。同时 , 细叶蜈蚣草对水体总磷去除率的均值与 Hg2+浓度亦均呈曲线关系 , 细叶蜈蚣草对水体总磷
去除速率的均值与 H g2+浓度均呈曲线关系。
关键词:细叶蜈蚣草;汞;总磷;去除效果
中图分类号:X503. 233　　文献标识码:A 文章编号:1672 -2043(2005)增刊 - 0130 -04
E ffec ts ofHg
2+
on Rem ovalRate ofTP inWater by Eger ia najas
SHEN Ang -Lu1 , 2 , SHEN X in - qiang1 , SHAO Liu2 , YAO W ei - zhi2
(1. Key Labo ra to ry o fM a rine and Estuarine F ishe rie s, M inistry of Ag ricu lture, E ast China Sea F isheries Research Institu te,
Ch inese Academy o f F ishe ry S ciences, Shanghai 200090, China;2. Co llege o f Aquaculture, Southw estAg ricu ltu ra lUniversi-
ty, Chongqing 400716, China)
Abstrac t:The rem ova l ra te s of TP inW a te r by Ege ria na jas unde r the stre ss o f differen t concentrations o f Hg2+w ere studied.
The rem oval ra te s of TP by Ege ria najas increa sed in the contro lled group and the g roup w ith 0. 10 mg. L - 1 Hg2+ after expo su re
o f 96h; they a lso increased in the g roups of 0. 50 mg. L - 1 and 1. 00 m g. L - 1 Hg2+ in 48 h, but dec lined after 48 h;when the
concentra tion o fH g2+ was above 1. 00 m g. L - 1 , the remova l ra tes of TP dec lined all the tim e. The reg ression re lationship be-
tween the average rem ova l ra te o f TP by Egeria na jas(y)and the concentrations of Hg2+(x) we re:y24 =3. 3204x2 - 28. 244x
+18. 559, r2 being 0. 9921;y48 = 6. 8501x2 -44. 775x + 27. 865, r2 being 0. 9518;y96 = 13. 398x2 - 73. 379x+30. 406,
r2 be ing 0. 9823. The re lationship between the average remova l ve loc itie s o f TP by Ege ria najas (y)and the concen tra tions o f
H g2+(x) w ere:y24 = 0. 0207x2 - 0. 1706x + 0. 1295, r2 being 0. 9946;y48 = 0. 0203x2 - 0. 1323x + 0. 0933, r2 be ing
0. 9749;y96 = 0. 0195x2 - 0. 1072x +0. 0518, r2 being 0. 9591.
K eywords:Ege ria na ja s;Hg2+;TP;remova l efficiency
沉水植物是水生态系统的重要初级生产者 ,具有
直接为水生动物提供食物 ,竞争性利用水中光能与营
养盐 ,抑制藻类过量生长 ,提高水体透明度 ,增加水中
收稿日期:2005 - 1 - 18
基金项目:重庆市科委应用基础项目资助(200217)
作者简介:沈盎绿(1980— ),男 ,浙江象山人 ,研究实习员 ,从事渔业环
境与生态研究。 　E -m ail:shenyanglv@163. com
联 系 人:姚维志
溶解氧 ,吸收氮 、磷营养元素等功能 。利用沉水植物
去除氮 、磷 ,净化水质是生物治理富营养化水体的重
要手段之一 。目前关于沉水植物对富营养化水体净
化作用的研究较多[ 1 ～ 10] ,而水体中磷元素是水体富营
养化的最重要的限制因素之一 ,当今水体在富营养化
的同时往往伴有重金属的污染 ,因此研究复杂水体中
磷元素的动态变化具有十分重要的意义 。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
细叶蜈蚣草购自重庆 ,玻璃缸内暂养 24 h,挑选
发育良好的植株作为试验材料 。试验用水取自西南
农业大学校内池塘 ,主要水质指标为:pH =6. 52,电
导率为 351. 67 μS cm - 1 ,溶解氧为 6. 50 mg L -1 ,
总磷为 0. 567 mg L -1 ,铵态氮 (NH +4 -N)为 0. 276
mg L -1 ,硝态氮 (NO -3 -N)为 1. 690 mg L - 1 , 亚硝
态氮(NO -2 -N)为 0. 012 mg L -1。试验在水体积约
为 23 L的容器中进行 ,水深为 0. 32 m。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 试验设计
准确称取分析纯 HgC l2 ,用池塘水配制汞处理液 ,
其浓度 (以纯汞计 )分别为 0. 10、 0. 50、 1. 00 、 1. 50、
2. 00和 4. 00mg L- 1。每个浓度设重复平行 3次 ,并
以池塘水作为空白对照 。各试验组以及对照组中放
入 60. 0 g细叶蜈蚣草。
1. 2. 2 试验条件
光照周期为 12h∶12h(L∶D),光照强度平均为
547±101 lx,用 JD - 1A型数字照度计检测 ,水温为
22℃±1℃。
1. 2. 3 指标测定和计算
参照张觉民等各项水质指标的测定 (1991)[ 11]的
方法测定。细叶蜈蚣草对富营养化水中总磷的去除
率和去除速率的计算:
去除率 (%) =(起始浓度 -取样时的浓度 ) /起
始浓度 ×100%
去除速率(mg L -1 d- 1)=(起始含量 -取样
时的含量) /时间 (d)
1. 2. 4 数据处理与分析
所有的数据处理与分析数据均为试验中相应重
复数的平均值;总磷含量与 Hg2+浓度 、细叶蜈蚣草对
水体总磷的去除速率与 Hg2 +浓度利用 Excel XP采用
多项式回归分析求出曲线方程;有关因子水平间差异
的显著性分析参照杜荣骞有关方法 [ 12] 。
2 结果与分析
2. 1 水体总磷的变化
由图 1可知 , 对照组和 Hg2+浓度为 0. 10 mg
L
- 1试验组中经 0 ～ 96 h的 Hg2 +处理 ,细叶蜈蚣草对
水体中总磷去除率一直上升 ,这说明 0. 10mg L -1的
处理浓度没有对细叶蜈蚣草去除水体中总磷造成影
响 。 0. 50mg L -1和 1. 00mg L- 1试验组在 48 h内 ,
细叶蜈蚣草对水体中总磷去除率一直上升 ,但是 96 h
后对水体中总磷的去除率明显下降 ,细叶蜈蚣草对水
体总磷的去除率出现负值 ,这可能是随着处理时间的
延长 ,这个浓度范围的 Hg2 +已经让细叶蜈蚣草失去
了正常的生理功能 ,从而影响了其对总磷的吸收。
Hg
2+浓度大于 1. 50 mg L - 1的试验组中 ,细叶蜈蚣草
对水体中总磷去除率一直下降 ,而且都是负值 ,这说
明大于 1. 50 mg L - 1的处理已经对细叶蜈蚣草去除
水体中总磷造成非常大的影响 ,在较短的时间里就对
细叶蜈蚣草产生毒性作用 ,一方面影响了植物正常的
生理功能 ,使其吸收总磷功能受损 ,另一方面 Hg2+对
植株毒害使其死亡 ,从而将植株体内的磷酸盐等营养
元素分解释放到水体中 ,这两方面的影响导致水体中
总磷含量越来越高。这种现象随着 Hg2+浓度的增加
而表现得更加明显。
从中可以得出:细叶蜈蚣草对水体中 Hg2+比较
敏感 ,当水体中 Hg2+达到 0. 50 mg L -1以上时 ,细叶
蜈蚣草就受到不同程度的毒害 ,这与以 SOD和 CAT
活性变化为根据 ,得出 Hg2 +对细叶蜈蚣草的致死浓
度为 0. 10 ～ 1. 00 mg L -1较为一致。不同的是水体
TP含量的变化不及细叶蜈蚣草体内 SOD和 CAT活
性变化灵敏 。
图 1　处理时间与 Hg2+浓度对细叶蜈蚣草
去除水体总磷效果的影响
F igu re 1　Effects o f Ege ria na jas under diffe rent trea tm ents on the
rem ova l ra tes o f TP in the w ate r a t 24h, 48h and 96h
2. 2 细叶蜈蚣草对水体总磷去除率与 Hg2+的相关性
不同时间里 ,细叶蜈蚣草对水体总磷去除率的均
值 (y)与 Hg2+浓度(x)均呈曲线关系 。
Hg
2+处理 24 h后:
y24 =3. 320 4x2 -28. 244x +18. 559 r2 =0. 992 1
Hg
2+处理 48 h后:
y48 =6. 850 1x2 -44. 775x +27. 865 r2 =0. 951 8
Hg
2+处理 96 h后:
y96 =13. 398x2 - 73. 379x+30. 406 r2 =0. 982 3
131　第 24卷增刊 农　业　环　境　科　学　学　报
由图 2可知 , Hg2 +处理 24 h后 ,细叶蜈蚣草对水
体总磷的去除率随着 Hg2+浓度的增大而降低;Hg2+
处理 48 h后 , 细叶蜈蚣草对水体总磷去除率随着
Hg
2+浓度的增大而降低 ,但是在 Hg2+达到 2. 00mg
L
- 1后 ,曲线趋于平滑;Hg2+处理 96 h后 ,在 Hg2+达到
2. 00mg L -1前细叶蜈蚣草对水体总磷去除率随着
Hg
2+浓度的增大而降低 ,在 Hg2 +达到 2. 00 mg L - 1
后 ,细叶蜈蚣草对水体总磷去除率随着 Hg2+浓度的
增大而增大 。
图 2　总磷去除率与 H g2+的相关性
F igure 2　The re la tionsh ip be tween the remova l rates o f TP
and the concen tra tion o fH g2+
2. 3 细叶蜈蚣草对水体总磷去除速率 (VTP )与 Hg2+
的相关性
不同时间里 ,细叶蜈蚣草对水体总磷去除速率
(VTP)的均值 (y)与 Hg2+浓度(x)均呈曲线关系。
Hg
2+处理 24 h后:
y24 =0. 020 7x2 -0. 170 6x+0. 129 5 r2 =0. 994 6
Hg
2+处理 48 h后:
y48 =0. 020 3x2 -0. 132 3x+0. 093 3 r2 =0. 974 9
Hg
2+处理 96 h后:
y96 =0. 019 5x2 -0. 107 2x+0. 051 8 r2 =0. 959 1
由图 3可知:Hg2 +处理 24 h后 ,细叶蜈蚣草对水
体总磷的去除速率随着 Hg2+浓度的增大而降低;
Hg
2+处理 48 h后 ,在 Hg2+浓度 <2. 00 mg L- 1时细
叶蜈蚣草对水体总磷去除率随着 Hg2 +浓度的增大而
降低 ,但是在 Hg2+浓度达到 2. 00 mg L - 1后 ,细叶蜈
蚣草对水体总磷去除率随着 Hg2+浓度的增大而略有
回升;Hg2+处理 96 h后 ,在 Hg2+浓度 <2. 00 mg L- 1
时细叶蜈蚣草对水体总磷去除率随着 Hg2+浓度的增
大而降低 ,在 Hg2+浓度达到 2. 00 mg L - 1后 ,细叶蜈
蚣草对水体总磷去除率随着 Hg2+浓度的增大而增
大 。
图 3　VTP与 Hg2+的相关性
F igure 3　The re la tionsh ip be tween the remova l velocity of TP
and the concen tra tion o fH g2+
3 讨论
3. 1 Hg
2 +对水体中磷元素的影响
在 Hg2+浓度较低时 (<1. 00 mg L - 1),水体中
总磷含量也随着时间的延长而降低。说明低浓度
Hg
2+并没有对细叶蜈蚣草造成实质性的伤害 ,仍能对
水体中营养物质进行不同程度的吸收 ,其茎叶对水体
悬浮物的吸附作用也存在 ,因而能有效地降低水体营
养物质的浓度和悬浮物的含量 ,从而使水体透明度提
高 。这说明细叶蜈蚣草对 Hg2+的抗性较强 。
当 Hg2+浓度 >1. 00 mg L -1时 ,处理 24 h后水
体中总磷含量维持在较高水平 ,比试验开始时高 ,这
说明 Hg2+对细叶蜈蚣草的毒害作用相当迅速。此外
高浓度 Hg2+的毒性也非常大 ,植物体慢慢死亡分解
产生氮 、磷等营养元素 ,从而导致了一系列反应 ,致使
水质急剧恶化。
3. 2 水体中总磷的变化规律
水体中总磷的变化规律性较明显 ,从总磷含量与
Hg
2+浓度回归曲线方程可以看出 ,随着 Hg2 +浓度的
增加 ,水体中总磷含量不断提高 ,而不同时间内曲线
变化规律基本一致 。同时从细叶蜈蚣草对水体总磷
的去除速率与 Hg2+浓度回归曲线方程可以看出 ,细
叶蜈蚣草在不同 Hg2+浓度下对总磷的去除速率不
同 ,这不仅为水体营养动力学研究提供了重要参数 ,
而且为水生生物的恢复 、利用和受污染水体的生态治
理工程等提供科学依据 。有人曾报道伊乐藻组织中
氮磷元素较一般沉水植物高 [ 13] ,而细叶蜈蚣草与伊
乐藻同属水鳖科植物 ,其组织成分也可能类同 ,因而
可以此来解释水体中总磷含量上升速度快的现象。
132 　 沈盎绿等:H g2+胁迫下细叶蜈蚣草对水体总磷去除效果的研究 2005年 9月
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133　第 24卷增刊 农　业　环　境　科　学　学　报