全 文 ：利用川蔓藻抑制景观水体中小球藻生长的研究
张　楠 , 　季　民 , 　王卫红 , 　王苗苗
(天津大学 环境科学与工程学院 , 天津 300072)
　　摘　要:　采用共培养 、培植水培养 、浸提液培养 3种方法 ,研究了沉水植物———川蔓藻对天津
滨海新区某景观水体(以高盐度的再生水为水源)中小球藻的克藻效应 。结果表明 ,川蔓藻对小球
藻的生长具有明显的抑制作用 ,共培养 1d后藻密度及叶绿素 a的含量均大幅下降;当培植水的体
积分数为 60%时其克藻效果最佳;采用浸提液培养可使藻细胞的数量明显降低 ,同时伴有丙二醛
的积累和胞内物质的溶出 。可见 ,利用川蔓藻控制以高盐度再生水为补水的景观水体富营养化是
可行的 。
　　基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(2003AA601030)
　　关键词:　川蔓藻;　小球藻;　克藻效应;　再生水
中图分类号:X703.1　　文献标识码:A　　文章编号:1000-4602(2007)13-0024-04
AlelopathicEfectsofRuppiaMaritimeonGrowthofChlorelaSp.
inScenicWaterBody
ZHANGNan, 　JIMin, 　WANGWei-hong, 　WANGMiao-miao
(SchoolofEnvironmentScienceandTechnology, TianjinUniversity, Tianjin300072 , China)
　　Abstract:　Aseriesofexperimentsincludingcoexistenceculture, solutioncultureandaqueous
leachateculturewerecariedouttoinvestigatethealelopathicefectofsubmergedmacrophyteRuppia
maritimeonthegrowthofChlorelasp.whichisthemainreasonresultingineutrophicationofascenic
waterbodyintheNewCoastalAreaofTianjin, China.Theresultsshowthatthesethreemethodshaveal-
lelopathicefectsonthegrowthofChlorelasp.ThepopulationofChlorelasp.andthecontentofchloro-
phylaaredecreasedremarkablyafteronlyonedayintheexperimentofcoexistenceculture.Whenthe
volumefractionofculturesolutionis60%, thebestalelopathicefectonalgalgrowthcanbeobtained.It
isfoundthattheaqueousleachatecanreducethepopulationofthealgaewithmaleicdialdehyde(MDA)
accumulationanddissolvingendocelularmatersevolution.Ruppiamaritimeisanavailablespeciesfor
controlofeutrophicationofscenicwaterbodywithhighlysaltyreclaimedwaterasmake-upwater.
　　Keywords:　Ruppiamaritime;　Chlorelasp.;　alelopathicefect;　reclaimedwater
　　水体富营养化会破坏水生生态系统的平衡 ,某
些藻类释放的毒素还可导致人中毒[ 1] ,同时富营养
化也是再生水回用的最大障碍。传统的物理 、生物
处理技术和常规的再生水处理工艺被用于去除氮 、
磷等营养物时存在流程长 、难度大 、费用高等缺陷 ,
利用化学药剂杀藻 ,效果虽好但会产生二次污染。
SatoshiNakai等人发现 , 穗状狐尾藻 、轮藻 、马蹄莲
等植物能够抑制水华绿藻及蓝藻的生长[ 2 ～ 4] ,这为
富营养化水体的治理提供了一条新的途径。
笔者选择天津滨海咸水湖泊的沉水植物 ———川
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第 23卷　第 13期
2007年 7月 　　　　　　　　　　　　
中 国 给 水排 水
CHINAWATER＆WASTEWATER　　　　　　　　　　　　　
Vol.23 No.13
Jul.2007
蔓藻为研究对象 ,采用共培养 、培植水培养 、浸提液
培养 3种方法 ,研究了川蔓藻对景观水体 (以高盐
度再生水为水源)中小球藻的克藻效应 ,以期为滨
海地区景观水体富营养化的防治提供一种可行的方
法 。
1　试验材料与方法
1.1　试验材料
以天津市滨海新区某净化厂的连续微滤深度处
理工艺出水为供试原水 ,其总溶解性固体(TDS)为
5 670 mg/L, DO为 6.6 mg/L,浊度为 0.5 NTU, TN
为 27.65 mg/L, TP为 4.36 mg/L。
川蔓藻采自废弃的晒盐池 ,于以再生水为水源
的景观水体中预培养 3 d,选取生长良好 、长势一致
的植株 ,用再生水进行一周左右的室外自然光照适
应性培养。根据野外实地调查 ,造成上述景观水体
富营养化的藻类主要为小球藻 ,故本试验选取小球
藻(购于中国科学院水生生物研究所)为处理对象。
1.2　试验方法
①　共培养试验
在装有 500mL再生水(已灭菌)的广口玻璃瓶
中种植湿质量为 1.5g的川蔓藻;接种小球藻 ,使各
组的初始吸光度(OD650)值分别为 0.005、 0.010、
0.019、0.045、0.100、0.156;在温度为 25 ℃、光照度
为 4 000lx、光暗时间比为 12h∶12h的条件下培养
5 d,每天测定藻液的 OD650和叶绿素 a含量 ,每个浓
度设 3个平行样 。
②　培植水培养试验
在装有 1 500 mL再生水(已灭菌)的广口玻璃
瓶中种植 15 g川蔓藻 ,于光照培养箱中培养 14 d
后 ,取培植水依次采用孔径为 0.45、0.22 μm的微
孔滤膜抽滤备用 。在 250 mL三角瓶中加入一定量
抽滤后的培植水 ,再用已灭菌的小球藻培养液定容
至 100mL,使其中培植水的体积分数分别为 20%、
40%、60%、80%和 100%,同时设置不含培植水的
对照组(CK)。接种小球藻 ,使各组的初始 OD650值
均为 0.010 ±0.002。在温度为 25 ℃、光照度为
4 000 lx、光暗时间比为 12 h∶12 h的条件下培养 6
d,每天测定藻液的 OD650和叶绿素 a含量 ,每个浓度
设 3个平行样。
③　浸提液培养试验
取 25g川蔓藻用去离子水冲洗干净后烘干至
质量恒定 ,研磨成干粉并用去离子水溶解后提取浸
提液 。分别用纱布 、滤纸以及孔径为 0.45、0.22 μm
的微孔滤膜抽滤 ,以去离子水定容至 500 mL备用。
在 250mL三角瓶中加入一定量的上述浸提液 ,用已
灭菌的小球藻培养液定容至 100 mL,使其中浸提液
的体积分数分别为 5%、10%、15%、20%和 25%,同
时设置不含浸提液的对照组 。接种等量的小球藻 ,
使各组的初始藻细胞数量均为 349 ×106 个 /mL。
在温度为 25 ℃、光照度为 4 000 lx、光暗时间比为
12 h∶12 h的条件下培养 5 d,每天测定藻细胞个
数。试验结束后测定藻液中糖 、蛋白及丙二醛的含
量。每个浓度设 3个平行样。
1.3　测定方法
在共培养及培植水培养试验中藻密度用 650
nm处的吸光度值即 OD650表示 ,叶绿素 a的含量参
照浮游藻类叶绿素测定法测定 [ 5] ;在浸提液培养试
验中 ,由于浸提液本身具有一定的颜色 ,故采用血球
计数板计数表示藻密度 。溶解性总糖 、蛋白及丙二
醛含量分别采用蒽酮比色法 、Folin酚试剂法和硫代
巴比妥比色法测定[ 6] 。试验结果采用生物统计软
件进行方差分析。
2　结果与讨论
2.1　共培养的克藻效果
共培养对小球藻生长的影响见图 1。
图 1　共培养对小球藻生长的影响
Fig.1　InfluenceofRuppiamaritimeonChlorelasp.
duringcoexistenceculture
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www.watergasheat.com 张　楠 ,等:利用川蔓藻抑制景观水体中小球藻生长的研究 第 23卷　第 13期
　　由图 1可知 ,对照组的小球藻数量呈对数增长
趋势 ,而在共培养的各组中 ,川蔓藻对小球藻的生长
均有明显的抑制作用 ,共培养 2 d后 ,即使是初始藻
密度较大的 3组 ,其 OD650值也降至 0.030以下 ,并
且没有出现反弹;共培养 5d后 , OD650值降至对照组
的 1.3% ～ 7.1%。叶绿素 a在接种 1 d后达到峰
值 ,且比对照组的大 ,说明川蔓藻的克藻作用尚没有
发挥 ,甚至对其生长还有一定的促进作用 ,这可能与
川蔓藻呼吸释放 CO2有关 。之后叶绿素 a的含量
开始显著下降 ,并稳定在较低水平。培养 5 d后叶
绿素 a含量降至对照组的 3.2% ～ 10.4%。观察显
示 ,广口瓶的底部有深绿色的絮状体 ,应为死亡的小
球藻 ,培养水则十分清澈。生物统计结果表明 ,对两
个指标的影响均达到极其显著水平(P<0.01)。
以上分析表明 ,川蔓藻对水华小球藻生长的抑
制作用有 24 h左右的延时期 ,之后克藻作用明显 ,
使藻密度和叶绿素 a含量均稳定在较低的水平 。
2.2　培植水的克藻效果
在用培植水培养小球藻的过程中 ,川蔓藻对小
球藻生长的影响见图 2。
图 2　培植水培养对小球藻生长的影响
Fig.2　InfluenceofRuppiamaritimeonChlorellasp.
duringsolutionculture
　　由图 2可知 ,培植水的体积分数虽有变化 ,但对
小球藻的生长都有抑制作用 。其中培植水体积分数
为 60%时克藻效果最好 ,培养过程中藻液的 OD650
<0.050。当培植水的体积分数较小时 (20%、
40%),培养约 2 d后 OD650值会有小幅度的增加 ,之
后克藻作用显现 ,两个指标值均明显下降。培养 6d
时 , OD650及叶绿素 a含量分别降至对照组的(5.0%
～ 23.4%)、(9.1% ～ 23.8%)。生物统计结果显
示 ,对两个指标的影响均达到极其显著水平 (P<
0.01)。
比较培植水培养试验与共培养试验的结果可以
发现 ,虽然两种方法都有明显的克藻效应 ,但共培养
时的藻密度及叶绿素 a含量均明显低于培植水培养
试验的。在克藻效应的延时期方面 ,共培养的比培
植水培养的短将近 24 h,这说明共培养的克藻效果
更好 。经分析原因为 ,共培养时是活体川蔓藻直接
作用于小球藻 ,其分泌物可随时释放到水中;而培植
水中的克藻物质为一定量 ,甚至还有部分已经分解
或挥发掉 ,故培植水的克藻效果略差些 。克藻物质
主要是植物的次生代谢物 ,有研究表明脂肪酸类 、酚
类 、固醇类物质均有克藻作用 [ 7、8] 。
2.3　浸提液的克藻效果
不同浓度的川蔓藻浸提液对小球藻生长的抑制
效果见图 3。
图 3　浸提液培养对小球藻生长的影响
Fig.3　InfluenceofaqueousleachatesofRuppiamaritimeon
Chlorelasp.
　　由图 3可知 ,培养 4 d后对照组的藻细胞数量
达到了峰值 (1 905×106 个 /mL),之后维持稳定。
低浓度组的藻细胞数量在培养的前 2 d呈增加的趋
势 ,但增幅较小 ,最高值 <700×106 个 /mL。培养 5
d后 ,浸提液培养组的藻细胞数量降至对照组的
0.8% ～ 13.2%。生物统计结果表明 ,对两个指标的
影响均达到极其显著水平(P<0.01)。
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第 23卷　第 13期　　　 　　　　　　　　　　　中 国 给 水 排 水　　　　　　　　 　　　　www.watergasheat.com
丙二醛(MDA)是细胞脂质过氧化的产物 ,其含
量可反映藻细胞膜被破坏的程度 。对 MDA、糖 、蛋
白的测定结果见表 1。
表 1　对 MDA、糖及蛋白含量的测定结果
Tab.1　EfectsofaqueousleachatesofRuppiamaritime
onMDA, glucide, proteinofChlorelasp.
项目
丙二醛 /(μmol·
L-1)
糖 /(μg·
mL-1)
蛋白 /(μg·
mL-1)
CK 0.027 2.587 2.053
浸提液体积分数为 5% 1.011 117.016 8.211
浸提液体积分数为 10% 0.314 36.050 4.106
浸提液体积分数为 15% 0.382 43.909 6.843
浸提液体积分数为 20% 0.341 39.117 7.527
浸提液体积分数为 25% 0.368 42.284 14.370
　　由表 1可知 ,加入浸提液的各组的丙二醛含量
比对照组有非常明显的增加 ,说明小球藻的细胞膜
受破坏严重 。同时 ,经浸提液培养后糖 、蛋白的含量
也均比对照组有明显的增加。生物统计结果表明 ,
对 MDA、溶解性总糖含量的影响均达到极其显著水
平(P<0.01)。
试验中观察到 ,培养 2 d后液面有一层脂膜 ,但
随着试验时间的进一步延长 ,脂膜层又逐渐消失了 。
经分析 ,这是由于小球藻的细胞膜被破坏后溢出了
脂类物质 ,并最终被存活的藻吸收 、分解所致 。此
外 ,随着浸提液体积分数的提高和培养时间的延长 ,
在三角瓶底部出现了深绿色的絮状沉淀 ,并逐渐变
成褐色 ,分析其为死亡的藻细胞 。
由此可见 ,川蔓藻中含有能抑制水华小球藻生
长的物质 ,并且克藻作用显著。培养 2 d后 ,小球藻
的数量即开始明显下降 , 5 d后藻细胞膜有明显被
破坏的迹象 。
3　结论
川蔓藻对小球藻的生长具有明显的抑制效果 。
当采用共培养时 ,克藻效应有 1 d的延时期 ,之后克
藻作用明显 ,使藻密度和叶绿素 a含量均稳定在较
低的水平 。培植水培养比共培养的克藻效应延时期
长约 1 d。川蔓藻的浸提液中含有能抑制水华小球
藻生长的物质 ,且克藻作用显著。因此 ,可利用川蔓
藻控制以高盐度再生水为水源的景观水体富营养
化。
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作者简介:张楠(1977-　), 　女 , 　天津人 , 　博士研
究生 , 　主要从事污水再生利用研究。
E-mail:tjunan@126.com
收稿日期:2007-01-22
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