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钝顶螺旋藻和小球衣藻富集Cd2+



全 文 :第 ! 卷#第 $ 期 环 境 工 程 学 报 %&(! !)&($
* ! $ 年 $ 月
+,-./0/1&23.4&56.7-3&.8/.946.:-.//3-.:
12. (* ! $
钝顶螺旋藻和小球衣藻富集 $6> [
李彩云#高鹏程!#同延安#周旭东#孔#杰
西北农林科技大学资源环境学院! 杨凌 @!*!$
摘#要#为了探究我国北方水体中藻类对 +T* c的富集行为!选取常见的蓝藻钝顶螺旋藻$和绿藻小球衣藻$!模拟
天然藻类对 +T* c的吸附和吸收!研究藻液浓度(时间([^值(温度(共存阳离子类型对富集过程的影响% 结果发现* 种藻
对 +T* c的富集性能优于活性炭!富集量高出 * h!@ 倍左右% 藻对 +T* c的富集率随着藻液浓度的增加而升高!而单位富集
量则呈现下降趋势#K , 后富集达到饱和#当 [^值在 >= hC= 范围内!富集量随着 [^值的升高而增加#在室温 *B e时富
集量最高!低温或高温时富集量都有明显下降#R/> c对钝顶螺旋藻富集 +T* c几乎没有影响!但对小球衣藻有拮抗作用!
)4
c
(+4
* c对 * 种藻类富集 +T* c均表现为拮抗作用!且价态越高!拮抗作用越明显% 因此!在适宜的环境中!钝顶螺旋藻和
小球衣藻对 +T* c具有良好的富集效果%
关键词# 钝顶螺旋藻#小球衣藻#水体#+T* c#富集性能#影响因素#富集量
中图分类号 LB**#文献标识码 ;#文章编号 !$@>FC!K*!$$$F*CC@FK#!# !(!*>MN(ON//(*!B!!$K
$6
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基金项目!农业部公益性行业科研专项*!*>AB$
收稿日期!*!B _! _*># 修订日期!*!B _A _*@
作者简介!李彩云!CKC&$!女!硕士研究生!研究方向废水处理与
资源清洁利用% 6F84->K*@>A@`jj(O&8
!
通讯联系人! 6F84-[/.:O,/.:!C$C`.Z0245(/T2(O.
##镉是主要的水体重金属污染物之一!多以 +T* c
形式存在% +T* c在水环境中具有较高的移动性 )!* !
进入水体后易被胶体颗粒和藻类所富集!尤其在富
营养化水体中!藻类富集 +T* c已有大量报道 )*FB* %
作为水体中的初级生产者!藻类细胞与 +T* c结合分
为生物吸附和生物吸收 * 个阶段 )A* % 生物吸附主要
是物理吸附和化学吸附#生物吸收主要依靠沉积在
细胞表面的 +T* c与质膜上的膜转移酶(水解酶等结
合!通过主动运输转移至胞内!进而储藏在细胞质或
网络出版时间:2016-06-04 15:55:53
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/11.5591.X.20160604.1555.046.html
环 境 工 程 学 报 第 ! 卷
细胞器内 )B* % 在吸附和吸收的过程中!细胞壁结构
与形态(藻类的浓度(富集时间([^值(温度以及共
存阳离子的类型等胞内外环境因素发生变化!易增
加或减少吸附位点!改变物质的运输方式!从而影响
藻类富集 +T* c的效率%
国外在 * 世纪 K 年代就开始进行有关藻类富
集重金属的研究 )$F@* !国内则于 * 世纪末开始进行
专业研究 )KF!* % 现阶段!国内对于藻类富集 +T* c的
研究已有报道!但对北方地区藻类富集 +T* c的规律
研究还不是很多% 北方水体受工业污染较严重!近
几年陕西省的镉排放量呈上升趋势 )!!* % 由于水流
量小!+T* c易被富集!造成污染% 本研究选择陕西
省杨凌水体中具有代表性的蓝藻钝顶螺旋藻$和
绿藻小球衣藻$进行实验!探究地表水中藻类富集
+T
* c的性能及影响因素!以期为北方水体镉污染的
防治提供基础资料%
;<实验材料与方法
;=;<实验材料与试剂
钝顶螺旋藻 BA#$:#0, A:,()0*#*!R;+^ $和
小球衣藻89:,%>.-%-0,*%#&$-*A9,)$,!R;+^ 由中国科学院武汉水生生物研究所提供!钝顶螺旋
藻采用 ID培养液培养!小球衣藻采用 I6<3&09&,0
0&29-&.$培养液培养%
试剂为分析纯 +T )a
>
$
*
+A^
*
a!配制 !
8:MP作标准储备液!置于冰箱保存备用% +T* c使
用液浓度为 ! 8:MP%
;=><实验方法
!=*=!#藻类接种与培养
采用半开放非循环纯培养方式!制备好培养液!
分装到 *B 8P锥形瓶中!用 DWR6无菌封口膜封住
瓶口% 高压蒸汽灭菌 !*! e(> 8-.!冷却后将培养
液和移液器(锥形瓶等仪器在超净工作台中紫外灭
菌 > 8-.!双手用酒精棉擦拭!在超净工作台上接
种% 采用液体接种法!接种量为 *?%
接种后!置于 IDLF*B培养条件为[^@=!温度 *B p=B$e!光照强度
! $ X!光暗周期 !* , m!* ,!每天恒温 *B p
=B$e振荡 ! 8-. 左右% 取对数生长期的藻类进
行研究%
!=*=*#藻类生长曲线的绘制
藻接种后!每隔 * T 测定一次藻的数量% 以时
间为横坐标!藻的数量为纵坐标!绘制藻的生长曲
线!寻找藻的对数生长阶段% 同时!用比生长速率
&
来表征藻的生长情况!公式如下
&
3
.5
(
45

$
(4(

!$
式中
&
为藻类的比生长速率!T _!#(

为藻类生长阶
段的初始时刻!T#(为藻类生长阶段的某一时刻!T#
5

为藻类在初始时刻的数量!个MP#5
(
为藻类在 (
时刻的数量!个MP%
!=*=>#藻类富集性能研究
!$藻的清洗% 每种藻液 约 =! 8:M8P$取
! P!置于离心管!A 3M8-. 离心 B 8-.!倒掉上清
液#用蒸馏水定容到 ! P!离心!弃上清液!重复 * 次#
再用蒸馏水定容到 ! P% 为避免实验误差!建立藻
液吸光度F浓度关系!通过测定吸光度!用稀释或浓
缩的方法控制藻浓度在 =! p=!$8:M8P% 调
节藻类的 [^至 @=!备用%
*$富集性能研究% 取 ! 8P清洗后的藻液
=! p=! 8:M8P$ 加入装有 ! 8P! 8:MP
+T
* c溶液的玻璃试管中![^调为 @=!充分振荡!设
置温度 *B e!光照强度为 ! $ X!在光照培养箱中
分别放置 B 8-.(! 8-.(* 8-.(A 8-.($ 8-.(* ,(
A ,(K ,(!* , 和 *A ,!用 =AB
!
8滤膜过滤!测定滤
液中的 +T* c含量% 用下列公式计算藻类对 +T* c的
富集率和单位富集量
Y
/
3
8

48
(
$
%
HJH!
4>
*$

3
8

48
(
$
8

H!I >$
式中

为藻类的富集率!?#8

为藻类富集前零时
刻的 +T* c浓度!8:MP#8
(
为藻类在 (时刻达到平衡
状态的 +T* c浓度!8:MP#Y
/
为藻类在 (时刻的单位
富集量!8:M:#J为溶液的总体积!* 8P#%为加入
+T
* c溶液的藻干重!:%
以 ! 8:活性炭粒状!天津科密欧化学试剂有
限公司$作为参照!探究 * 种藻对 +T* c的富集性能!
每组设 > 个平行%
!=*=A#藻富集 +T* c的影响因素研究
实验步骤同 !=*=> *$!将富集时间设置为 *A
,!每组实验设 > 个平行%
改变其中的某一因素!控制其他条件不变!进行
单因素影响研究% 藻浓度处理设 =!A( =>$(
=@!(=!A*(=>BB 和 =@! :MP共 $ 个梯度#[^处
理设置 >=(B=(@= 和 C= 共 A 个梯度!酸碱度用
KCC*
第 $ 期 李彩云等钝顶螺旋藻和小球衣藻富集 +T* c
分析纯 )4a^ 和 +^调节#温度处理设置 B(*B 和
A e共 > 个梯度#共存阳离子处理为 >= 88&MP
)4+溶液!!=B 88&MP+4+
*
溶液和 != 88&MP
R/+
>
溶液% 各计算结果以不加藻的处理作为空白
对照组%
;=@<测定方法及数据处理
藻数量采用 LIDF*+;型光学显微镜计数 )!** !
+T
* c浓度用火焰原子吸收光谱仪]F*$测定%
数据采用 6XO/*>( a3-:-. @=B 进行统计
分析%
><结果与讨论
>=;<藻的生长周期
绘制生长曲线!如图 !4$所示% 钝顶螺旋藻和
小球衣藻在最初 @ T 的生长速度较慢!初始藻数量
分别为 >= g!@ 个MP和 *=> g!K 个MP!在第 K 天
进入对数生长期!藻的个数急剧增长!第 !$ 天达到
峰值 *=! g!K 个MP(!=B g!C 个MP!随后藻数量开
始减少!镜检出现细胞裂解衰亡现象% 对数生长期
的藻细胞具有较强的生命力!有利于研究藻对 +T* c
的富集%
同样!图 !\$中比生长速率
&
的变化表现出类
似的规律% 在第 K 天以后!生长速率迅速提高!藻细
胞快速分裂!大量繁殖% 钝顶螺旋藻通过游离同化
丝不断生长形成的网状结构来增加藻体的长度和厚
度% 单细胞小球衣藻一般依靠原生质体的有丝分裂
形成 A 个子原生质体!待母细胞破裂后长成新个体%
第 !* 天时!生长速率
&
达到最大值 =!B T _!!并趋
于稳定% 直到第 !$ 天!藻细胞分裂速度减缓!死亡
速率大于繁殖速率!导致生长速率下降% 这与一般
微生物的生长规律相符合!即经历适应期(对数生长
期(稳定期和衰亡期 A 个阶段%
>=><藻富集 $6> [的性能研究
在众多的吸附研究中!活性炭是常用的一种吸
附剂!因其廉价易得(化学稳定性好(易再生(较大的
比表面积和发达的孔隙结构被广泛应用 )K!!>F!B* %
活性炭和 * 种藻类对 +T* c的富集结果如图 *
所示!* 种藻类的单位富集量高于活性炭!且存在极
显著差异6r=!$% 钝顶螺旋藻(小球衣藻的单
位富集量分别为 !!= 8:M:和 $=! 8:M:!而活性炭
的单位吸附量仅有约 >=B 8:M:% 这种差异来源于
活藻体的细胞壁组分(富含多糖的代谢产物以及主
动运输作用% 陈丽丹等 )!$*用 *=B :MP的马尾藻对
图 !#钝顶螺旋藻(小球衣藻的生长曲线和
比生长速率
R-:=!#H3&Z9, O237/04.T :3&Z9, 349/0&5BA#$:#0,
A:,()0*#*4.T 89:,%>.-%-0,*%#&$-*A9,)$,
=* 88&MP的 +T* c进行 A= , 富集!单位富集量达
到 C= 8:M:左右% 曾文炉等 )!@*研究发现!野生聚
球藻对 +T* c的富集量为 >=A 8:M:!8fWFY聚球藻细
胞的富集量也仅为 !=@ 8:M:% 可见!钝顶螺旋藻
和小球衣藻作为活体微生物!具有很好的富集性能%
图 *#钝顶螺旋藻(小球衣藻(活性炭对 +T* c的富集性能
R-:=*#;OO28249-&. O4[4\--9V&5+T
* c
&. BA#$:#0, A:,()0*#*!
89:,%>.-%-0,*%#&$-*A9,)$,! 4O9-7/O43\&.
图 * 显示!钝顶螺旋藻对 +T* c的富集在 A , 基
本上达到饱和#小球衣藻也达到饱和富集量的 B?
以上!随后富集量缓慢上升!K , 后几乎不发生变
CCC*
环 境 工 程 学 报 第 ! 卷
化% 将藻对 +T* c的富集量 Y
/
和时间 (进行动力学
拟合!得到关系式
钝顶螺旋藻 Y
/
o@=>B g! _/
_=!@ $(
$!6o=* !#
小球衣藻 Y
/
oB*=BA g! _/
_=*! (
$!6o=*! K%
由动力学方程可以看出!随着 (的增大!Y
/

渐增大!直到 (无限大时!Y
/
为常数!即饱和富集
量% 由于藻类的细胞壁含有大量的多糖!使得细胞
表面暴露出各种带负电的基团!比如羟基(羧基(羰
基(巯基(氨基(硫酸盐(磷酸盐(硫醇等 )!K* !与溶液
中的 +T* c发生离子交换(络合配位等化学吸附% 同
时!细胞壁特有的粘性和褶皱结构!也会通过物理作
用使 +T* c沉积在藻细胞表面% 藻细胞上的吸附位
点达到饱和以后!处于一个动态的平衡状态!生物吸
附过程基本完成% 随着细胞表面 +T* c的积累!藻类
通过胞外的水解酶(转移酶等将 +T* c或者含 +T* c
基团主动运送到胞内!从而被吸收(转化(储存在细
胞器官中% 钝顶螺旋藻和小球衣藻是北方天然水体
中的优势藻种!+T* c进入富营养化水体以后!很快
被藻类富集!对其他以藻类为食的生物产生毒害作
用!甚至通过食物链的富集影响到人体健康%
>=@<藻浓度对 $6> [富集特征的影响
由于藻类富集 +T* c属于界面上的非均相固液
反应!因此溶液中藻类的浓度与最终富集率(单位富
集量有一定的相关性 )!C* % 图 > 显示!随着藻浓度的
增加!藻类对 +T* c的富集率呈上升趋势!但单位富
集量呈下降趋势% 用双曲线方程式进行拟合!得到
钝顶螺旋藻的富集量与藻浓度的关系式为Y
/
o
A=> c=C>M8
/
!$o=CCC B#小球衣藻的富集量与藻
浓度的关系式为Y
/
o>@=** c@=*CM8
/
!$o=CC$ !%
这与陈丽丹等 )!$*研究结果相似!说明藻浓度与藻对
+T
* c的富集率成正比!与单位富集量呈负相关性%
+,2\43等 )** (H2[94等 )*!*和 I43-等 )***的研究认为!
随着藻类浓度增大!藻细胞表面的活性吸附位点增
多!使得对 +T* c的总富集量增加!富集率上升!但单
位富集量减少%
研究 * 种藻的富集量和富集率发现!藻浓度对
钝顶螺旋藻的影响比较显著!富集率高达 $A=A?%
E4.:04V49&3. 等 )*>* 研究发现!活体钝顶螺旋藻对
+T
* c有很高的富集性能% 究其原因!钝顶螺旋藻细
胞具有较大的比表面积!使吸附位点增多!富集效率
显著高于其他藻类% 此外!钝顶螺旋藻具有气囊!可
以在水体中垂直运动!加快藻细胞的分裂!同时也增
加了吸附位点与 +T* c结合的几率% 小球衣藻的富
图 >#钝顶螺旋藻(小球衣藻浓度对 +T* c的
富集量和富集率的影响
R-:=>#65/O9&5BA#$:#0, A:,()0*#*! 89:,%>.-%-0,*
%#&$-*A9,)$, O&.O/.9349-&. &. 4OO28249-&. O4[4O-9V4.T
4OO28249-&. 349/&5+T
* c
集率达到 >*=K?以上!但单位富集量远高于钝顶螺
旋藻和相关报道% 小球衣藻的细胞个体比较小!具
有胶被!且能借助鞭毛游动!增加了藻细胞与 +T* c
吸附的几率#胞内的核膜(叶绿体外被以及类囊体膜
有利于 +T* c的主动吸收!提高了单位富集量% 钝顶
螺旋藻是多层单列细胞形成的网状结构丝状体!体
积大!但单位面积吸附点位较少#选择透过性膜较
少!生物吸收作用较弱!导致单位富集量较低% 相同
质量干重$的藻!由于藻体形态特征不同!比表面
积不同!吸附位点的多少存在差异!造成 * 种藻的富
集量不同%
>=A<7W对藻富集 $6> [的影响
自然水体的 [^通常介于 B= hC= 之间!故设
置了 A 个 [^梯度>=(B=(@= 和 C=% 图 A 显示!
同一藻种在不同 [^值下!富集能力表现出很大的
差异% [^在 >= hC= 时!藻对 +T* c的富集量随着
[^的升高而不断增大% 钝顶螺旋藻表现出很大的
差异!富集量大小为 C= x@= xB= x>=% 小
球衣藻在 [^为 >= 时!富集量仅为 !B=A 8:M:#由
>
第 $ 期 李彩云等钝顶螺旋藻和小球衣藻富集 +T* c
B= 升到 C= 时表现出富集量缓慢上升的趋势!从
BB=! 8:M:提高到 $@=@ 8:M:% 这可能是由于碱性
水体破坏了藻体细胞壁和细胞膜结构!使内溶物大
量流出!暴露出更多的吸附位点#同时膜上的转移酶
也受到破坏!阻碍主动运输的进行%
注图中 * 种藻各自进行差异性分析!不同字母表示差异性显
著!Ar=B!下同$
图 A#[^对钝顶螺旋藻和小球衣藻富集 +T* c的影响
R-:=A#65/O90&5[^&. 4OO28249-&. &5+T
* c
\VBA#$:#0,
A:,()0*#*4.T 89:,%>.-%-0,*%#&$-*A9,)$,
多数研究结果表明!藻类对重金属的最大富集
量发生在弱酸性的环境中 )>!*A* % 但北方水体偏碱
性!是优势藻种生长的最佳条件!更有利于藻对
+T
* c的吸附和吸收% 在酸性条件下!^c与 +T* c竞
争藻类细胞壁上的负电位吸附位点![^值越低!质
子化的官能团越多!能与 +T* c结合的带负电官能团
越少!富集率降低#反之!富集率越高 )*AF*B* % 在碱性
条件下!细胞壁中藻酸盐的吸附位点电负性随着 [^
值的升高而增强!因此藻类对 +T* c的富集性能提
高 )*$* % 基于实际应用的考虑!+T* c在 [^ xC=! 开
始与 a^ _形成沉淀!限制了藻类对 +T* c的富集!且
[^
%
K= 是西北地区水体的常态!因此!弱碱性环
境有利于钝顶螺旋藻和小球衣藻对 +T* c的富集%
>=B<温度对藻富集 $6> [的影响
温度变化会对溶液中微粒的无规则运动产生影
响!促进或阻碍藻细胞壁上的负电性基团与 +T* c的
结合% 同时!有可能提高或降低酶活性!使生物吸收
过程受到影响%
由图 B 可以看出!* 种藻对 +T* c的富集量大小
为*B e xA e xB e% 低温比高温对藻类富集
+T
* c影响更为明显% 小球衣藻对 +T* c的富集量在
B(*B 和 A e之间差异显著#钝顶螺旋藻对 +T* c的
富集量在 B e和 *B e存在显著差异!但在 *B e和
A e之间差异不显著!这说明钝顶螺旋藻对高温不
敏感!可能存在一种特殊的耐高温机制!使钝顶螺旋
藻在 A e仍然能够很好地富集 +T* c% 由 B e升高
到 *B e!藻对 +T* c的富集性能显著提高!这是由于
高温增加了溶质的动能和表面自由能!使得与 +T* c
结合的吸附位点数量与亲和性增加!富集能力增强#
低温抑制藻细胞的生物活性!新陈代谢速率减慢!富
集的 +T* c易解离!同时温度降低!粒子运动速率减
小!有效碰撞次数减少!阻碍了藻对 +T* c的富集%
图 B#温度对钝顶螺旋藻和小球衣藻富集 +T* c的影响
R-:=B#65/O90&59/8[/34923/&. 4OO28249-&. &5+T
* c
\V
BA#$:#0, A:,()0*#*4.T 89:,%>.-%-0,*%#&$-*A9,)$,
当温度为 A e时!由于温度过高!抑制了藻细
胞中的酶活性!阻碍了酶促反应的进行#较高的温
度容易导致细胞壁的结构发生变化!内含的化学
物质也部分电离 )*@* #溶液中的微粒进行剧烈的热
力学运动!有利于解吸的进行!因此!藻类在 A e
的富集量反而有轻微下降% 这与潘进芬 )*K* (+32S
等 )*C*的研究结果相似!即在低温阶段!升高温度有
利于富集#在高温阶段!升高温度不利于富集率的
升高%
>=P<共存阳离子对藻富集 $6> [的影响
自然水体中存在大量无机盐!其中的 R/> cM
f.
* c
(+4
* c
Mf:
* c
()4
c
Mb
c等阳离子往往会影响藻
类富集 +T* c的过程% 结果图 $$表明!)4c(+4* c和
R/
> c对钝顶螺旋藻和小球衣藻吸附 +T* c起抑制作
用% )4c作用与对照组 +b之间差异不显著#+4* c
作用与 +b存在显著差异#R/> c对钝顶螺旋藻富集
+T
* c的拮抗作用不明显!但对小球衣藻富集 +T* c产
生显著的抑制作用% > 种价态阳离子对藻富集
+T
* c表现为拮抗作用!除了 R/> c对钝顶螺旋藻几乎
没有影响外!其余处理随着离子价态的升高!拮抗作
用越来越明显6r=B$%
!>
环 境 工 程 学 报 第 ! 卷
图 $#金属阳离子对钝顶螺旋藻和小球衣藻富集 +T* c的影响
R-:=$#65/O90&58/94-OO49-&. &. 4OO28249-&. &5+T
* c
\VBA#$:#0, A:,()0*#*4.T 89:,%>.-%-0,*%#&$-*A9,)$,
表 ; [S)@ [$6> [的离子特征
?&12);,)003-% /&6-.3-.+*
项目
)4
c
+4
* c
R/
> c
+T
* c
相对分子质量 **=CC A=K BB=KB !!*=A!
电负性 =C> != !=K> !=$C
离子半径 [8$ CB CC $A C@
对于钝顶螺旋藻和小球衣藻!)4c电负性小于
+T
* c
见表 !$!吸附电子的能力较弱!与 +T* c的竞
争作用不强!因此!对藻类富集 +T* c均有一定的抑
制作用!但与 +b无显著差异% +4* c电负性介于
)4
c和 +T* c之间!且是二价离子!与 +T* c的竞争作
用加强!减少了吸附结合位点!导致富集量显著降
低% R/> c对小球衣藻富集 +T* c的拮抗作用特别明
显!这是由于 R/> c的电负性大于 +T* c!与 +T* c产生
强烈的竞争吸附!且较高浓度的 R/> c容易造成藻类
细胞的破裂和自溶现象!吸附位点减少#但钝顶螺旋
藻对 +T* c的富集!在 R/> c环境中则表现出轻度抑制
作用% 一方面!R/> c与 +T* c相互竞争藻细胞上的吸
附位点!使富集量下降#另一方面! 钝顶螺旋藻细胞
可能存在蓝藻特有的 R+E之类的还原酶和专一性
螯合因子!可将 R/> c转换成有效态铁!或形成铁F噬
铁素复合物以及原核生物细胞常有的 R/FIaG!容易
被藻类主动吸收!从而缓解 R/> c与 +T* c的拮抗
作用%
一般情况下!R/> c在水溶液中多以水合氧化铁
的形式存在!R/ a^ $
>
胶体在碱性条件下带负电!
在酸性条件下带正电% 为了进一步验证 R/> c与
+T
* c的竞争吸附是否由于 [^变化的影响!测定了
阳离子影响实验中藻液 [^的变化% 结果发现!钝
顶螺旋藻的 [^值从 @= 上升到 C= 左右!说明藻液
中形成较多的带负电 R/a^ $
>
胶体!易吸附金属阳
离子!且优先吸附含铁离子!故 R/> c和 +T* c的拮抗
作用很弱#小球衣藻液的 [^值仅从 @= 上升到 @=A
左右!说明藻液中大多 R/ a^ $
>
胶体带正电!极少
数 R/a^ $
>
胶体带负电!故 R/> c和 +T* c之间的拮
抗作用比较明显!表现为小球衣藻对 +T* c的富集量
明显下降%
@<结<论
!$藻类的生长周期大约为 * T!在第 K 天进
入对数生长期!是实验取样的最佳时期%
*$藻类对 +T* c的富集在 K , 后达到饱和!小
球衣藻的富集量高达 $=! 8:M:!是活性炭的 !@ 倍
左右%
>$当水体为偏碱性环境 [^为 C=$时!小球
衣藻对 +T* c的富集量为 $@=@ 8:M:!钝顶螺旋藻的
富集量也达到约 >= 8:M:%
A$温度在 *B e时!藻对 +T* c的富集量较高#
B e或 A e时富集量均下降%
B$溶液中共存阳离子对 +T* c富集量的影响要
依藻的种类而分% 对于钝顶螺旋藻而言!+4* c(
)4
c
(R/
> c的抑制作用依次减弱#对于小球衣藻!则
随着离子价态的升高!抑制作用明显加强%
参 考 文 献
)!* 刘璐! 闫浩! 夏文彤! 等(镉对铜绿微囊藻和斜生栅藻
的毒性效应(中国环境科学! >L;A! >A*$ A@KFAKA
P-2 P2! Q4. 4^&! L-4J/.9&.:! /94(W&X-O/5/O9&5O4TF
8-28&. ;#&$-&>*#*,)$1#0-*, 4.T B&)0).)*%*-7:#F*(
+,-.46.7-3&.8/.94IO-/.O/! >L;A! >A*$ A@KFAKA-.
+,-./0/$
)** 李国新! 李庆召! 薛培英! 等(黑藻吸附 +T* c和 +2* c
的拓展 P4.:82-3模型研究(农业环境科学学报! >L;L!
*C!$ !ABF!B!
P-H2&X-.! P-i-.:S,4&! L2/D/-V-.:! /94(6X9/.T/T
4.:82-38&T/05&3+T
* c
4.T +2
* c
\-&0&3[9-&. \V!>.$#:,
<)$(#&#:,(,(1&23.4&5;:3&F6.7-3&.8/.9IO-/.O/! >L;L!
*C!$ !ABF!B!-. +,-./0/$
)>* 田丹! 赵文! 魏杰! 等(蛋白核小球藻对铅(镉和汞吸附
速率及其影响因素的研究(农业环境科学学报! >L;;!
>!*$ *BAKF*BB>
W-4. G4.! ],4&J/.! J/-1-/! /94(<-&0&3[9-&. 349/4.T
-.52/.O/54O9&30&5D* c
! +T
* c
4.T :^
* c
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*>
第 $ 期 李彩云等钝顶螺旋藻和小球衣藻富集 +T* c
!*$ *BAKF*BB>-. +,-./0/$
)A * E4&E(;(b(! b40,-52TT-. f(b-./9-O04.T -0&9,/38
092T-/0&5+TYY$ 4T0&3[9-&. 53&84j2/&200&29-&. 29--S-.:
0//T0&5\&9/\320, [4.98,:#*()%-0 &9#*9-:%#$(;[F
[-/T J49/3IO-/.O/! >L;A! AA$ >@!F>K>
)B* 汪苹! 胡章立(衣藻细胞的重金属结合特性及其抗性机
制(环境科学与技术! >LLN! >*!$ KAFKC
J4.:D-.:! 2^ ],4.:-(f/O,4.-08&5,/47V8/949&/3F
4.O/4.T \-.T-.:[3&[/39-/0-. 89:,%>.-%-0,*(6.7-3&.F
8/.94IO-/.O/k W/O,.&&:V! >LLN! >* ! $ KAFKC -.
+,-./0/$
)$* P/20O, ;(! &^4. ](E(! %&/0dV<(<-&0&3[9-&. &5,/47V
8/940+T! +2! )-! D\! ].$ \VO,/8-O4VF3/-.5&3O/\-&F
8400&5843-./4:4/(1&23.4&5+,/8-O4W/O,.&&:V4.T
<-&9/O,.&&:V! ;NNB! $*>$ *@CF*KK
)@* <4dd4&:2 Y(! <29/3W(1(! 67-0&. P(f(! /94(IO3//.F
-.:&5743-&209V[/0\-&84005&33/8&744.T 3/O&7/3V&5
,/47V8/940].! +2! )-$ \V\-&0&3[9-&.! 0/T-8/.949-&.
4.T T/0&3[9-&.(J49/3IO-/.O/4.T W/O,.&&:V! ;NNQ! >K
$$ *$CF*@@
)K* 周洪英! 王学松! 李娜! 等(> 种大型海藻对含铅废水
的生物吸附研究(环境工程学报! >L;L! A*$ >>!F>>$
],&2 &^.:V-.:! J4.:L2/0&.:! P-)4! /94(;092TV&5
D\YY$ \-&0&3[9-&. \V9,3//843-./4:4/(+,-./0/1&23.4
&56.7-3&.8/.946.:-.//3-.:! >L;L! A *$ >>!F>>$ -.
+,-./0/$
)C* 吴珊! 孙福红! 鄢元波! 等(太湖蓝藻对 I\%$的生物
吸附作用(环境科学研究! >L;>! *B@$ @$AF@$C
J2 I,4.! I2. R2,&.:! Q4. Q24.\&! /94(<-&0&3[9-&. &5
I\%$ \VOV4.&\4O9/3-453&8W4-,2 P4d/(E/0/43O, &56.F
7-3&.8/.94IO-/.O/0! >L;>! *B @ $ @$AF@$C -. +,-F
./0/$
)!* 薛培英! 李国新! 赵全利(轮叶黑藻和穗花狐尾藻对
铜的 吸 收 机 制 研 究(环 境 科 学! >L;A! >B B $
!K@KF!KK>
L2/D/-V-.:! P-H2&X-.! ],4&i24.-(f/O,4.-080&5
O&[[/32[94d/\V02\8/3:/T [4.9!>.$#:, <)$(#&#:,(,
P(5($ 3&V/4.T ;>$#-A9>:%*A#&,(%P(6.7-3&.8/.F
94IO-/.O/! >L;A! >BB$ !K@KF!KK> -. +,-./0/$
)!!* 范小杉! 罗宏(工业废水重金属排放区域及行业分布
格局(中国环境科学! >L;@! >>A$ $BBF$$*
R4. L-4&0,4.! P2& &^.:(I[49-44.T -.T2093-4T-093-\2F
9-&. [49/3. &5,/47V8/940/8-00-&. -. -.T2093-4Z409/
Z49/3(+,-.46.7-3&.8/.94IO-/.O/! >L;@! >>A$ $BBF
$$*-. +,-./0/$
)!** 国家环境保护总局(水和废水监测分析方法 第 A
版$(北京 中国环境科学出版社! >LL>
)!>* 张福凯! 徐龙君! 张丁月(脱灰煤基活性炭吸附处理
含镉废水(环境工程学报! >L;A! K*$ BBCFB$*
],4.:R2d4-! L2 P&.:N2.! ],4.:G-.:V2/(+T YY$ 3/F
8&74-. Z409/Z49/3Z-9, T/8-./34-S/T O&4F\40/T 4O9-74F
9/T O43\&.(+,-./0/1&23.4&56.7-3&.8/.946.:-.//3F
-.:! >L;A! K*$ BBCFB$*-. +,-./0/$
)!A* 曾淦宁! 周鸿艳! 艾宁! 等(高比表面积铜藻基活性炭
的制备及工艺优化(环境科学学报! >L;@! >> K$
**CF**!@
]/.:H4..-.:! ],&2 &^.:V4.! ;-)-.:! /94(D3/[434F
9-&. 4.T &[9-8-S49-&. &5,-:,F[/35&384.O/4O9-749/T O43F
\&.053&8 B,$1,**%!-$0)$#\VO,/8-O44O9-749-&.(;O94
IO-/.9-4/+-3O28094.9-4/! >L;@! >> K $ **CF**!@ -.
+,-./0/$
)!B* 李山! 杜梅先(活性炭表面改性及其对 +3%Y$的吸附
性能(环境工程学报! >L;>! $@$ *>$@F*>@*
P-I,4.! G2 f/-X-4.(I2354O/8&T-5-O49-&. &54O9-749/T
O43\&. 4.T -904T0&3[9-&. 5&3+3%Y$(+,-./0/1&23.4&5
6.7-3&.8/.946.:-.//3-.:! >L;>! $@$ *>$@F*>@* -.
+,-./0/$
)!$* 陈丽丹! 王宪! 徐鲁荣! 等(海藻粉用量对重金属离子
吸附率的影响(厦门大学学报 自然科学版$! >LLA!
A>*$ **CF*>*
+,/. P-T4.! J4.:L-4.! L2 P23&.:! /94(65/O9&5\-&F
8400&4T-.:&. 4\0&3\/.9/5-O-/.OV&5,/47V8/94-&.0
\-&0&3[9-&.(1&23.4&5L-48/. U.-7/30-9V)49234IO-F
/.O/$! >LLA! A>*$ **CF*>*-. +,-./0/$
)!@* 曾文炉! 赵飞飞! 曹照根! 等(转小鼠金属硫蛋白FY基
因聚球藻 @* 净化重金属废水的研究(环境科学!
>LLQ! *C>$ @>KF@AA
]/.:J/.2! ],4&R/-5/-! +4&],4&:/.! /94(G/O&.F
948-.49-&. &5,/47V8/940-. Z409/Z49/3\V934.0:/.-O
B>0)&9-&-&&*0[(D++@* Z-9, 8&20/8/94&9,-&./-.FY
:/./(6.7-3&.8/.94IO-/.O/! >LLQ! *C>$ @>KF@AA-.
+,-./0/$
)!K* 孙小静! 秦伯强! 朱广伟(蓝藻死亡分解过程中胶体
态磷(氮(有机碳的释放(中国环境科学! >LLM! *@
>$ >A!F>AB
I2. L-4&N-.:! i-. <&j-4.:! ],2 H24.:Z/-(E//40/&5
O&&-T4[,&0[,&320! .-93&:/. 4.T &3:4.-OO43\&. -. 9,/
O&230/&5TV-.:4.T T/O&8[&0-.:&5OV4.&\4O9/3-4(+,-.4
6.7-3&.8/.94IO-/.O/! >LLM! *@>$ >A!F>AB-. +,-F
./0/$
)!C* 支田田! 程丽华! 徐新华! 等(藻类去除水体中重金属
的机理及应用(化学进展! >L;;! *>K$ !@K*F!@CA
],-W-4.9-4.! +,/.:P-,24! L2 L-.,24! /94(;T74.O/0
&. ,/47V8/9403/8&7453&84j2/&200&29-&. \V4:4/(
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环 境 工 程 学 报 第 ! 卷
D3&:3/00-. +,/8-093V! >L;;! *>K$ !@K*F!@CA-. +,-F
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4.T /j2--\3-28092T-/0(1&23.4&5^ 4S43T&20f49/3-40!
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9-&. \V\3&Z. 4:4/6,.#0, A,<-0#&,$ \-&8400(1&23.4
&5^ 4S43T&20f49/3-40! >LLN! !@!!F>$ C@>FC@C
)*>* E4.:04V49&3. )(! U[49,486(I(! b324934O,2/f(! /9
4(D,V9&3/8/T-49-&. [&9/.9-4&5BA#$:#0, 2$(9$-*A#$,$
A:,()0*#* <-&0&3[9-&. 4.T 9&X-O-9V092T-/0&5O4T8-28(
6.7-3&.8/.94D&29-&.! >LL>! !!C!$ ABFB>
)*A* 姜晶! 李亮! 李海鹏! 等(蛋白核小球藻对 D\YY$和
+TYY$的生物吸附及其影响因素(生态学报! >L;>!
>*@$ !CCBF*>
1-4.:1-.:! P-P-4.:! P-^ 4-[/.:! /94(<-&0&3[9-&. &5
/4T YY$ 4.T O4T8-28YY$ 53&8 4j2/&200&29-&. \V
89:-$):, A>$)0-#.*, 4.T -90-.52/.9-454O9&30(;O946O&F
&:-O4I-.-O4! >L;>! >*@$ !CCBF*>-. +,-./0/$
)*B* H43.,48H(J(! +&TT H(;(! H4TT H(f(;OO2824F
9-&. &5S-3O&.-28 \V8-O3&4:4/4.T OV4.&\4O9/3-4(;[F
[-/T f-O3&\-&&:V4.T <-&9/O,.&&:V! ;NN@! >C AFB $
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)*$* IO,-/Z/3I(! %&/0dV<(f&T/-.:&59,/[3&9&.F8/94-&.
/XO,4.:/-. \-&0&3[9-&.(6.7-3&.8/.94IO-/.O/kW/O,F
.&&:V! ;NNB! *C!*$ >ACF>BK
)*@* 王菁! 裘丽萍! 孟顺龙! 等(温度对普通小球藻和鱼腥
藻生长竞争的影响(水生生物学报! >L;A! >K $$
!!*@F!!>A
J4.:1-.:! i-2 P-[-.:! f/.:I,2.&.:! /94(65/O9&5
9/8[/34923/&. :3&Z9, 4.T O&8[/9-9-&. &589:-$):, J:/
1,$#*$#*4.T 20,7,)0, 0[(0934-. D++(;O94^ VT3&\-&&:-4
I-.-O4! >L;A! >K$$ !!*@F!!>A-. +,-./0/$
)*K* 潘进芬(海藻对水体中重金属的吸附研究(青岛 中
国科学院海洋研究所硕士学位论文! >LLL
D4. 1-.5/.(I92TV&. ,/47V8/9404T0&3[9-&. \V843-./
4:4/(i-.:T4& f409/3G-00/3949-&. &5Y.09-929/&5aO/4.F
&&:V! +,-./0/;O4T/8V&5IO-/.O/0! >LLL-. +,-./0/$
)*C* +32S+(+(%(! G4+&094;(+(;(! /^.3-j2/0+(;(!
/94(b-./9-O8&T/-.:4.T /j2--\3-28 092T-/0T23-.:
O4T8-28 \-&0&3[9-&. \VT/4T B,$1,**% 0[(\-&8400(
<-&3/0&23O/W/O,.&&:V! >LLA! C!>$ *ACF*B@
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