全 文 ：贵 州 科 学 32(1) :78-81，2014
Guizhou Science
收稿日期:2013-08-19;修回日期:2013-09-12
基金项目:水生生物在水环境整体质量监测与评估方法中的应用研究
［黔科院 J合字(2011)17 号］:化学品生态毒理测试与风险评估技术合
作研究(2011DFB41640)。
作者简介:申鹰(1985-) ，女，助理工程师，硕士。研究方向:食品安全、
环境检测、新化学物质毒理测试。
E-mail:shenying@ gzata，vn
通讯作者:谭红(1959-) ，女，研究员，博士生导师。研究方向:食品安
全、环境检测，新化学物质毒理测试与管理。
E-mail:tan-hong@ tom. corn
利用小球藻监测污染水体中重金属污染
和小球藻对重金属的吸附效应研究
申 鹰 龚会琴 杨鸿波 谢 锋 谭 红
(贵州省分析测试研究院，贵阳 550002)
摘 要: 本文利用藻类生长抑制试验方法进行试验，探讨了污染水体中重金属对普通小球藻生长的影响，及普通小球藻对
污染水体中重金属的吸附作用，为污染水体的生物监测提供科学的数据支撑，利用水生生物检测水质的同时检测水体中藻类
的群落变化，全面监测水质变化。结果表明:高浓度的重金属污染会抑制藻类细胞的生长，小球藻对水体中的一些重金属离
子等污染物具有较好的吸附与去除作用。
关键词: 污染水体，小球藻，监测，重金属
中图分类号 X52 文献标识码 A 文章编号 1003-6563(2014)01-0078-04
Study on the Effect Growth of Chlorella Vulgaris in the Heavy Metal Pollution
of Water Body and the Effect to Absorb Heavy Metal by the Chlorella vulgaris
SHEN Ying GONG Hui-qin YANG Hong-bo XIE Feng TAN Hong
(Guizhou Academy of Analysis and Testing，Guiyang，Guizhou 550002，China)
Abstract: Using algae growth inhibition test method，investigation of the effect on the growth of Chlorella vulgaris
was conducted to discuss the pollution in water caused by heavy metals and the adsorption of heavy metals by Chlo-
rella vulgaris，which provided scientific data for the biological monitoring of water pollution． The method could also
monitor community change of algae in water body and the overall changes of water quality． The research showed
that high-concentrated heavy metal pollution could inhibit the growth of algae cells and Chlorella vulgaris could play
a good role in adsorption and removal of the heavy metals in the water．
Key words: pollution of water，Chlorella vulgaris，monitor，heavy metal
1 引言
在经济和科技迅猛发展的今天，环境污染成为
制约我国经济发展的瓶颈之一，如何在发展经济的
同时保护好生态环境是我国面临的重大任务。水
环境污染是我国所面临的环境问题之一，而水环境
污染中的重金属污染是水环境污染的一个重要问
题。重金属污染主要是通过含有大量污染重金属
的工农业废水，城市生活废水以及各种采矿业废水
向自然环境中释放。重金属污染性很强，如直接进
入生态系统，金属物会富集，在体内积累，危害生
命，因此必须进行严格的污水处理。
国内外众多学者都在广泛研究利用各种微生物
如藻类、真菌、酵母菌等处理含毒性金属离子的污染
废水(王增焕，2013)。大量实验结果已充分证实藻类
对污水中能大量吸附和富集污水中的重金属，富集和
降解多种有机化合物，如农药、油脂等(周洪英，2006;
曾文辉，2006;张阳，2012)。藻类的优点在于能有效
的将废水中的重金属离子降低到非常低的浓度，而且
不会带来二次污染(朱婧文，2013)。所以，研究藻类
在重金属水体污染监测和治理中的应用，不仅具有重
要的理论意义，而且还有广阔的实际应用前景。藻类
这一生物材料易于获得，且价格便宜，具有巨大的潜
在经济利益，此方面的深入研究无疑具有很高的经济
价值和社会效益(陈丽萍，2012)。
为了解和研究监测水环境整体质量的方法和
原理，本文模拟了含有重金属污染水体，并采用藻
类生长抑制试验方法研究了藻类吸附污染水体中
重金属离子的影响因素(周文彬，2004) ，并通过分
析相关数据，初步研究了废水中的重金属离子对藻
类生长的影响，以及藻类对重金属离子的吸附作
用，以期为藻类在含重金属废水的监测和治理上的
应用提供必要的数据支持。
1 方法与材料
1. 1 试验材料
1. 1. 1 藻类
普通小球藻(Chlorella vulgaris) ，从中国科学院
水生生物研究所淡水藻种库购买，本实验室进行
繁育。
将普通小球藻的储备培养物转接在新鲜的无
菌培养基中后，在温度 23. 0 °C ± 2°C，pH 值 7. 5 ±
0. 2，光照度 8000 Lux，光暗比 14 h:10 h的条件下培
养，使藻类在 2 ～ 3 d 达到对数生长期，然后再次转
接到新鲜培养基中，如此反复转接培养 2 ～ 3 次，经
检查藻类生长健壮并正处于对数生长期才用来进
行试验。
1. 1. 2 试剂与仪器
1)含重金属离子的废水配制:首先配制普通小
球藻的培养基(参照 OECD 中小球藻培养基的配制
方法) ，再用该培养基分别稀释制备含重金属的废
水，试验用水为蒸馏水;
2)仪器主要为:火焰原子吸收分光光度计(cont-
rAA 300) ;酸度计(PHS-3C) ;生物显微镜(XS-212) ;
人工震荡气候培养箱(LＲH-300-JB) ;数位式照度计
(1330A) ;电子分析天平(BSA124S-CW)。
1. 2 试验方法
在普通小球藻的培养基中加入各种重金属元
素，配制成几个不同浓度梯度的重金属离子培养液
(本文以 Pb，Cr，Cd作为代表来进行研究) ，再加入
处于对数生长期的藻液，每个质量浓度点设置3 个
平行，试验最终培养体积为 100 ml，加入的藻液的初
始浓度为 1 × 104 个 /ml，在温度 23. 0 °C ± 2°C，pH
值 7. 5 ± 0. 2，光照度 4 000 Lux，光暗比 14 h:10 h的
条件下进行培养，同时开启振荡器进行震荡，每天
随机更换三角瓶位置，72 h 后结束试验，每隔 24 h
观察并记录一次普通小球藻在溶液中的生长情况
及藻细胞浓度，并计算小球藻的生长抑制率，同时
测定 72 h后各个浓度梯度中的重金属含量。
2 结果与讨论
2. 1 普通小球藻在重金属污染水体中生长受抑制
状况
在一系列 100 ml培养液中，分别加入不同浓度
的重金属离子。在接种 1 × 104 个 /ml 的小球藻后
每天分别测定其细胞生长数，同时在试验第 3 d 结
束后进行各重金属离子的浓度测定。根据实验结
果，应用抑制生长百分率的机率单位与相应浓度对
数及直线回归法求浓度效应曲线，算出半抑制浓度
(72 h-EbC50) ，各浓度的重金属污染水体对小球藻
生长的浓度效应曲线见图 1 所示。
图 1 3 种重金属对小球藻生长的浓度效应曲线
Fig． 1 Concentration effect curves of three kinds of
heavy metals on the growth of Chlorella vulgaris
971 期 申 鹰，等:利用小球藻监测污染水体中重金属污染和小球藻对重金属的吸附效应研究
从图 l中看出，低浓度的重金属离子对藻细胞
的生长起促进作用，但是当各重金属浓度在浓度为
20ppb时开始对小球藻生长产生抑制作用，且随着
各金属离子浓度的增加，水体对藻细胞的生长转起
抑制作用。
2. 2 重金属离子对小球藻生长的半抑制浓度测定
根据实验结果及浓度效应曲线图，可以在该曲
线上查出重金属离子对小球藻的生长抑制率达到
50 %时各重金属离子的浓度即半抑制浓度(72h-
EbC50)见表 1 所示。
表 1 重金属对小球藻的生长的半抑制浓度
Tab． 1 The half inhibitory concentration of the heavy
metals on the growth of Chlorella vulgaris
Pb(ppb) Cd(ppb) Cr(ppb)
72 h-EbC50 168 196 216
从表 1 中看出，利用小球藻进行污染水体监测
的时候，如果试验进行 72 h后小球藻的生长抑制率
达到 50 %，则说明可能有这几种重金属的污染，且
可能受污染的浓度达到 168 ppb 或者以上，各重金
属对小球藻生长产生抑制的程度为 Pb ＞ Cd ＞ Cr 。
2. 3 普通小球藻对污染水体中重金属的吸附研究
普通小球藻在重金属污染水体中试验前后各
重金属离子的浓度变化见表 2 所示。
表 2 重金属浓度在实验前后的变化
Tab． 2 The changes of the heavy metal concentrations
before and after the experiment
重金属浓
度(ppb)
Pb Cd Cr
试验前 试验后 试验前 试验后 试验前 试验后
1 0. 998 0. 803 0. 985 0. 824 0. 992 0. 840
10 9. 975 8. 328 9. 872 8. 012 9. 991 9. 451
20 19. 875 17. 328 19. 872 17. 312 19. 991 17. 451
40 39. 975 37. 328 39. 772 37. 012 39. 921 36. 451
80 79. 975 78. 328 79. 872 77. 012 79. 991 78. 153
100 99. 975 98. 328 99. 872 96. 012 99. 991 95. 451
200 199. 975 197. 328 199. 872 193. 012 199. 991 193. 451
从表 2 中看出，各重金属在试验前后的浓度均
有所降低，说明重金属离子在小球藻生长的过程中
被不同程度的吸附。
3 小结
1)通过试验前和试验后溶液中的重金属离子
的变化情况以及重金属离子对小球藻生长的影响，
可以得出以下结论，各重金属培养液分别在 20 ppb
时对小球藻的生长产生抑制，且随着各金属离子浓
度的增加，水体对藻细胞的生长转起抑制作用。由
此可以通过该实验推测出利用小球藻进行污染水
体的监测时重金属的污染程度，也就是说，在 100 ml
污染水体中加入 1 × 104 个 /ml 的小球藻进行试验
时，如果小球藻的生长受到明显的抑制，说明该污
染水体可能受到 20 ppb 以上的重金属(Cd，Cr)
污染;
2)通过试验前和试验后溶液中的重金属离子
的变化情况可以看出，各重金属在试验前后的浓度
均有所降低，但是当重金属浓度为 20ppb 时开始对
小球藻上长产生抑制作用，此时重金属被小球藻吸
附的量也逐渐减少，也就是说，在重金属污染水体
的治理中还可以使用小球藻来减少其中的重金属
离子的浓度，这为重金属污染水体的治理提供了数
据支撑。
4 展望
藻类细胞对重金属离子的选择吸附性强，吸附
速度快，吸附容量大，值得广泛研究和开发，藻类作
为生物吸附剂处理含重金属废水，是一种非常实用
的的理想生物材料，具有很大的发展潜力。利用藻
类处理含重金属离子废水有着其它物理化学方法
所不能比拟的优越性。该技术具有极大的环境效
益和经济效益，将会是今后含重金属离子废水处理
及水环境修复的研究热点和发展方向。目前该技
术已经取得一定的成绩，但要进行大规模的实际生
产实用，所需要进行的工作还很多。这就需要更多
的人力和物力的支撑，同时也为生物吸附的发展提
供了一个具体而明确的方向。
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