全 文 ：＊收稿日期:2011-12-07
作者简介:刘香华 ,硕士研究生, 从事水处理理论与技术研究;刘
雷(通信作者),教授 ,博士 , 从事水处理理论与技术研
究 , lliu@ncu.edu.cn。
文章编号:1009-6094(2012)03-0006-05
不同碳源及光照对小球藻生长和
产油脂的影响＊
刘香华 ,刘　雷 ,曾慧卿
(南昌大学环境与化学工程学院 ,南昌 330031)
摘　要:考察了 3种碳源(葡萄糖 、NaHCO3 和乙酸钠)在不同初始质量
浓度和光照条件下对小球藻(Chlorella vulgaris)生长和产油脂的影响。
采用 OD680和生物量来评价小球藻的生长情况;以溶剂浸提法提取生
物油脂 ,并以油脂质量分数和油脂产量来描述产油脂特性。结果表
明 ,经过 9 d的培养 , 3种碳源中葡萄糖是最佳有机碳源。由其培养的
小球藻生长速率最快 ,由NaHCO3 培养的小球藻的生长效果不如葡萄
糖 ,而乙酸钠不利于小球藻的生长。随着光照的增强 ,小球藻光合效
率提高 ,生物量逐渐提高 , 5 000 lx 最利于小球藻的生长 ,而 1 600 lx最
利于小球藻油脂的积累。研究表明 ,光照 5 000 lx下 ,初始质量浓度为
15 g/ L的葡萄糖作为碳源是小球藻适宜的生长和产油条件 ,获得了
3.17 g/ L的最大生物量和 1.025 g/L 的最大油脂产量。
关键词:环境工程学;小球藻;碳源;光照条件;微藻油脂
中图分类号:X172 　　　文献标识码:A
DOI:10.3969/ j.issn.1009-6094.2012.03.002
0　引　言
20 世纪以来 ,人类使用的能源主要为化石能源 , 但由于
全球范围内对能源需求的不断增加 ,以及化石能源的不可再
生性和环境污染(如 CO2 排放严重)等问题 , 开发替代能源迫
在眉睫[ 1] 。生物柴油因其可再生性 、环境友好以及可生物降
解性成为替代化石能源的清洁性燃料并逐渐受到关注 , 具有
广阔的发展前景[ 2] ,但成本过高一直是其发展中的瓶颈问题。
由于微藻具有易培养 、生长周期短 、光合作用效率高以及
油脂含量高等优点[ 3] ,越来越多的研究将产油微藻作为生物
柴油的提取原料 , 使微藻生物柴油得到国内外的高度关注。
微藻油脂是一种单细胞油脂 ,是微藻细胞在一定环境下利用
碳水化合物等有机物经过复杂的催化反应合成的[ 4] 。微藻种
类很多 ,并且富含油脂 , 其单位面积油脂量可达到陆生油料作
物的30倍以上[ 5] 。微藻生长和油脂积累的影响因素很多 ,与
藻种和培养条件等因素密切相关。目前 , 用于发酵产油脂的
藻类主要有原始小球藻(Chlorella protothecoides)和普通小球藻
(Chlorella vulgaris)等[ 6-7] 。研究表明 , 混养条件较自养条件更
利于油脂的积累[ 8-9] 。
近年来 ,许多学者致力于微藻生物油脂的提取。如齐沛
沛等[ 10] 通过改变小球藻培养温度 、氮源及其氮含量等因素 ,
获得了 43.7%的最大油脂含量;郑洪立等[ 11]考察了无机碳源
对小球藻自养产油脂的影响 , 获得了 2.42 g/L 的最大生物量
和 0.72 g/ L的油脂产量。本文以普通小球藻为研究对象 , 通
过添加碳源和改变光照条件来提高小球藻生长速率和生物
量 ,并且通过改变光照条件来影响小球藻体内的油脂含量。
这种将提高小球藻生物量和油脂含量结合起来 , 采用混养生
长方式来培养小球藻的研究尚不多见。本文主要考察 3 种碳
源(葡萄糖 、NaHCO3和乙酸钠)在不同初始质量浓度和光照强
度下对小球藻生长和产油脂的影响 , 以期得出最佳产油培养
条件 , 为实现小球藻工业化高产油脂提供试验依据。
1　试　验
1.1　材料与仪器
藻种为普通小球藻(Chlorella vugaris FACHB-31), 由中国
科学院武汉水生生物研究所提供;保种培养基为 BG-11 液体
培养基。
主要仪器设备包括:微电脑光照培养箱 , 上海博迅实业有
限公司医疗设备厂;723型分光光度计 ,上海精密科学仪器有
限公司;ALPHA1-4 型冷冻干燥机 , 德国 CHRIST公司;飞鸽
离心机 , 上海安亭科学仪器厂。
1.2　试验方法
藻种预培养条件为:温度 25 ℃, 光照强度 1 600 lx ,光暗
比 12 h∶12 h , 每天振摇 3次 , 将其培养至对数增长期。为了保
证藻种的生物活性 , 每 5 d 转接 1次。
根据试验设计要求 , 首先将处于对数生长期的藻细胞于
4 500 r/ min 条件下离心 8 min , 以排除原来藻液的影响 ,然后
将离心后的藻细胞接种于 250 mL锥形瓶中。以 BG-11 培养
基为基础培养基并额外添加碳源(葡萄糖 、NaHCO3 和乙酸
钠), 通过试验确定小球藻对这 3 种碳源的适应质量浓度范
围。对葡萄糖 , 设置其初始质量浓度为 5 g/L、10 g/L、15 g/ L、
20 g/L和空白对照 5组;对 NaHCO3 , 设置 2 g/L、5 g/ L、8 g/ L、
10 g/ L和空白对照5 组;对乙酸钠 ,设置 2 g/ L、5 g/L、8 g/ L、10
g/ L和空白对照 5组。每组设 2 个平行样。试验采用的接种
量(即藻液和液体培养基的体积比)为 10%,温度为 25 ℃, 光
暗比为 12 h∶12 h ,光照强度分别为0 、1 600 lx和5 000 lx , 培养
周期为 9 d。
1.3　生物指标分析方法
采用 723 型分光光度计在 680 nm 处测定藻液光密度
(OD680)。每天定时测量 1 次生物量(从接种后第 2 d 开始),
根据标准曲线回归方程 y(生物量干重)=0.5635×OD680(R2
=0.9946)换算成藻体生物量干重。
将冷冻干燥的藻粉进行充分研磨 ,采用改进的氯仿-甲醇
法[ 12]对干藻粉进行油脂提取。 即取 20 mg 充分研磨的藻粉 ,
加入氯仿(5 mL)、甲醇(10 mL)和蒸馏水(4 mL)的混合试剂 ,
振荡提取 60 min 以上 , 在 4 500 r/min 下离心 10 min , 取上清
液。残渣重复提取 3 次以上 ,将所有上清液收集在一起 , 加入
氯仿和水各 15 mL, 使最终氯仿体积(30 mL)∶甲醇体积(30
mL)∶蒸馏水体积(27 mL)=1∶1∶0.9。静置取下层氯仿 ,弃掉
水相层 , 将收集的氯仿层于 60 ℃水浴锅内蒸去多余氯仿 , 剩
下的即为油脂。油脂质量的测定采用称重法[ 13] 。油脂质量
分数为藻体油脂质量与藻体生物量之比。
6
第 12 卷第 3期
2012年 6 月 　　　　　　　　　　　　　
安 全 与 环 境 学 报
Journal of Safety and Environment
　　　　　　　　　　　　　　Vol.12　No.3
June , 2012
2　结果与讨论
2.1　不同碳源和光照强度对小球藻生长 OD680的影响
小球藻可以直接利用有机碳源葡萄糖和乙酸钠中的碳。
有研究表明 ,HCO-3 和 CO2 中的碳可以被小球藻有效利用 , 因
此小球藻可直接利用 NaHCO3 中的碳。无光照条件下 , 小球
藻以异养方式生长 ,其生长所需的碳由基础培养液和添加的
碳源供给。图 1为不同初始质量浓度碳源和无光照条件下藻
液OD680的变化。
可见 , 添加葡萄糖组的藻液 OD680总体呈上升趋势(图 1
(a))。添加乙酸钠组在第 2～ 4 d 内变化不大 , 这可能是由于
生长初期小球藻有个适应过程;第 4 d 后开始呈上升趋势 ,到
第8 d达到稳定值后开始下降(图 1(c))。 NaHCO3 可能由于
与基础培养基中的 Ca2+结合而产生沉淀 ,使碳源无法得到高
效利用 ,并且由于本底 OD680的影响 ,小球藻在以 NaHCO3为碳
源时OD680的变化没有规律可循(图 1(b))。
图 2为小球藻在不同碳源初始质量浓度和 1 600 lx 光照
下OD680的变化。在 1 600 lx 光照条件下 , 小球藻主要进行混
养生长 ,在进行光合自养生长的同时能利用培养液中碳源合
成新的藻细胞进行代谢生长 , 提高生长速率。葡萄糖添加组
小球藻的生长情况良好 , OD680变化曲线总体呈上升趋势 , 在
第 7 d达到峰值后开始下降 , 第 8 d 后又开始有所回升 , 其生
长趋势明显优于空白对照组(图 2(a))。与葡萄糖组相比 ,
NaHCO3组小球藻的生长速率较低(图 2(b))。 由于 NaHCO3
的弱碱性 , 以及光合作用中 CO2 的利用打破了 CO2 与 HCO-3
的平衡 , 培养液 pH 值增大很快 ,到后期可能会超出小球藻的
最佳生长范围(pH=6～ 8), 致使小球藻生长缓慢。乙酸钠添
加组的 OD680变化不大 ,在培养第2 d就基本达到稳定值(图 2
(c)), 表明乙酸钠作为碳源并不适合小球藻的生长。这与杨
静等[ 14]的研究结果基本一致。
图 3 为小球藻在不同碳源初始质量浓度和 5 000 lx 光照
条件下 OD680的变化。5 000 lx光照下 , 小球藻进行混养生长。
葡萄糖添加组小球藻的生长趋势与 1 600 lx 光照条件下基本
一致;但生长速率比 1 600 lx组大 ,生长情况明显优于1 600 lx
组(图 3(a))。 NaHCO3添加组小球藻的生长趋势也与1 600 lx
组基本一致 , 同时由于光照的增强 ,光合自养效率提高 ,小球
藻生长形势优于 1 600 lx组(图 3(b))。此外 , 小球藻在较低
质量浓度如 2 g/ L和 5 g/ L的 NaHCO3 碳源中生长情况良好 ,
而在高质量浓度如 8 g/ L和 10 g/ L中的生长情况不及空白对
照组 , 表明高质量浓度的 NaHCO3 可能会抑制小球藻生长。
这与郑洪立等[ 3]的研究结果一致。随着光照的增强 , 乙酸钠
添加组的小球藻 OD680变化紊乱 , 没有规律可循 , 表明小球藻
没有因为光照提高而增强对乙酸钠的有效利用(图 3(c))。
　
图 1　藻液在不同碳源质量浓度和无光照条件下 OD680的变化
Fig.1　OD680variations of algae solution under different carbon source concentrations and 0 light intensity
图 2　藻液在不同碳源质量浓度和 1 600 lx光照下 OD680的变化
Fig.2　OD680 variations of algae solution under different carbon source concentrations and 1 600 lx light intensity
7
2012 年 6月　　　 　　　　　刘香华 ,等:不同碳源及光照对小球藻生长和产油脂的影响　　　　　　　　　June, 2012
图 3　藻液在不同碳源质量浓度和 5 000 lx光照下 OD680的变化
Fig.3　OD680 variations of algae solution under different carbon source concentrations and 5 000 lx light intensity
2.2　不同碳源和光照条件下小球藻的最大生物量
通过小球藻在各培养条件下 OD680变化(图 1 ～ 3)的线性
回归方程可知 , OD680可以作为直接反映小球藻生物量的生物
指标。图 4 为小球藻在各培养条件下 1 个周期内的最大生物
量。在 0～ 5 000 lx 的光照条件下 , 小球藻的最大生物量随着
光照强度的增加而增大。5 000 lx的光照条件下 ,各质量浓度
葡萄糖添加组下的最大生物量为 2.72 ～ 3.17 g/ L , 葡萄糖质
量浓度为 15 g/ L 时最有利于小球藻的生长。各质量浓度
NaHCO3添加组下的最大生物量为 0.15～ 0.37 g/L , 并且最大
生物量随着 NaHCO3 添加质量浓度的增大而降低。 NaHCO3
质量浓度为 8 g/ L和 10 g/L 时对小球藻生长的抑制作用明
显 ,其最大生物量都低于空白对照组的 0.24 g/ L。乙酸钠添
加组最大生物量为 0.12 ～ 0.29 g/ L , 可见添加乙酸钠作为碳
源的小球藻的生物量基本低于空白对照组 , 这表明乙酸钠不
适于小球藻的生长 ,不是理想的碳源。
2.3　不同碳源和培养条件对小球藻产油脂特性的影响
各培养条件下小球藻的油脂产率(油脂质量分数)和油脂产
量见表1。光照是影响单细胞藻生长和生化成分的重要因子之
一, 3种光照中 1 600 lx下能获得较高的油脂质量分数。无光照
条件下,藻体完全是异养生长 ,无法进行光合作用,不利于其体内
碳水化合物和脂肪酸的积累,即不利于油脂的积累。相对于5 000
lx、 1 600 lx的光照反而更有利于藻体内油脂的积累 ,这可能是由
于在低光条件下,为了增加光吸收和光利用效率, 类囊体膜的表
面积有所增加 ,膜脂的合成速率维持在较高水平。这与许多研究
中生长在高光强下微藻的不饱和脂肪酸比例降低的结果基本一
致[ 15-16] 。
通过添加碳源和改变光照条件可提高小球藻的生长速
率 ,能更快地获取高生物量 , 再结合改变光照来影响小球藻油
脂质量分数 ,从而获得高的油脂产量。综合考虑 , 在 5 000 lx
光照条件下可以获得最大生物量和最高油脂产量(1.025
g/ L)。从这 3 种碳源来看 , 直接添加葡萄糖获取的油脂质量
分数和最大油脂产量比直接添加 NaHCO3 和乙酸钠高 , 这表
明葡萄糖作为碳源能够被小球藻更有效利用 , 更有利于小球
藻体内油脂的积累。NaHCO3 作为碳源时 ,对增大小球藻油脂
产量也有一定作用 , 但过高的 NaHCO3 质量浓度不利于小球
藻生长。这表明碳源的添加以及其初始质量浓度对油脂产量
有很大影响 , 为了获取较高的油脂产量应将碳源初始质量浓
图 4　不同碳源和培养条件下小球藻的最大生物量
Fig.4　Peak biomass of Chlorella vugaris under different
carbon sources and culture conditions
8
　Vol.12　No.3　　　　　 　　　　　　　　　安 全 与 环 境 学 报　　　　　 　　　　　　　　　第 12 卷第 3期
表 1　各培养条件下小球藻的油脂产率
Table 1　Resul ts of lipid yield at different culture conditions
碳源质量浓度/
(g·L-1)
0
油脂质量分数/
%
油脂产量/
(g·L-1)
1 600 lx
油脂质量分数/
%
油脂产量/
(g·L -1)
5 000 lx
油脂质量分数/
%
油脂产量/
(g·L-1)
葡萄糖
5 29.89 0.158 49.15 0.784 36.22 1.012
10 28.77 0.144 33.93 0.603 29.81 0.904
15 27.57 0.139 37.17 0.873 32.34 1.025
20 29.17 0.126 34.94 0.680 33.13 0.901
0 25.00 0.012 31.58 0.057 25.03 0.048
NaHCO3
2 30.00 0.011 31.98 0.053 32.42 0.119
5 25.12 0.009 29.89 0.045 29.68 0.084
8 24.98 0.013 34.17 0.042 30.08 0.064
10 19.29 0.011 28.47 0.032 27.17 0.040
0 22.86 0.006 28.45 0.073 28.58 0.068
乙酸钠
2 29.13 0.022 31.40 0.033 31.01 0.050
5 24.54 0.031 37.18 0.045 28.00 0.080
8 19.79 0.028 30.28 0.030 20.97 0.026
10 20.14 0.026 27.06 0.036 24.13 0.042
0 22.50 0.037 30.42 0.075 22.56 0.060
度控制在最佳范围内。研究表明 , 乙酸钠作为碳源并不利于
小球藻的生长和油脂的积累。
3　结　论
1)添加碳源和改变光照对小球藻的生长有显著影响。 3
种碳源中 ,葡萄糖是最利于小球藻生长的碳源 , NaHCO3 次之 ,
乙酸钠则不利于小球藻的生长。随着光照强度的增加 , 小球
藻生长速率加快 ,生物量也逐渐变大。小球藻生长最优条件
为5 000 lx光照强度 , 当葡萄糖作为额外添加碳源且其初始质
量浓度为 15 g/L时 , 可获得最大生物量(3.17 g/ L)。
2)3种碳源中 , 葡萄糖作为碳源时能更快获得高生长速
率和生物量 ,有利于获取高油脂产量 , 且 1 600 lx 的光照强度
有利于小球藻体内的油脂积累。综合生物量和油脂质量分数
2 个因素 ,最优产油脂条件为:光照 5 000 lx ,用葡萄糖作为碳
源并且其添加质量浓度为 15 g/L。此时获得最大油脂产量为
1.025 g/L。
References(参考文献):
[ 1] 　SUN Ting(孙婷), DU Wei(杜伟), LIU Dehua(刘德华), et al.Sta-
bility of whole cell biocatalyst for biodiesel production f rom renewable
oils[ J] .China Journal of Biotechnology(生物工程学报), 2009 , 25
(9):1379-1385.
[ 2] 　MIN Enze(闵恩泽).An exploratory on developing biodiesel refinery
based on vegetable oi l raw materials in China[ J] .Acta Petrolei Sinica
(石油学报), 2005 , 21(3):25-28.
[ 3] 　ZHENG Hongli(郑洪立), ZHANG Qi(张齐), MA Xiaochen(马小
琛), et al.Research progress on biodiesel producing microalgae culti-
vation[ J] .China Biotechnology(中国生物工程杂志), 2009 , 29
(3):110-116.
[ 4] 　CHISTI Y.Biodiesel f rom microalgae[ J] .Advances in Biochemical En-
gineering , 2007 , 25(3):294-306.
[ 5] 　HANG He(黄和), ZHENG Hongli(郑洪立), GAO Zhen(高振), et
al.Amethod and its device of large scale harvest biodiesel producing mi-
croalgae(一种产生物柴油微藻的规模化收获方法及其装置):
China , CN101586078[ P] .2009-11-25.
[ 6] 　SCRAGG A H , ILLMAN A M , CARDEN A , et al.Growth of microal-
gae with increased colorific values in a tubular bioreactor[ J] .Biomass
and Bioenergy , 2002, 23(1):67-73.
[ 7] 　XU H , MIAO X L , WU Q Y , et al.High quality biodiesel production
f rom a microalgae Chlorella protothecoides by heterotrophic growth in fer-
menters[ J] .Journal of Biotechnology , 2006 , 126(4):499-507.
[ 8] 　WU Qingyu(吴庆余), YIN Shi(殷实), SHENG Guoying(盛国英),
et al.Compari son of thermal simulate gas production for autot rophic and
heterotrophic Chlorella[ J] .Progress in Natural Science—Communica-
tion of State Key Laboratory(自然科学进展———国家重点实验室通
讯), 1992(5):435-440.
[ 9] 　GUI Lin(桂林), SHI Xianming(史贤明), LI lin(李琳), et al.
Comparison of the different cult ivation systems for Chlorella pyrenoldosa
[ J] .Journal of Henan University of Technology :Natural Science Edi-
tion(河南工业大学学报:自然科学版), 2005, 26(5):52-55.
[ 10] 　QI Peipei(齐沛沛), WANG Fei(王飞).Study on oil accumulation
culture of microalgae Chlorella spp for biodiesel production[ J] .Mod-
ern Chemical Industry(现代化工), 2008 , 28(2):36-41.
[ 11] 　ZHENG Hongli(郑洪立), GAO Zhen(高振), ZHANG Qi(张齐),
et al.Effect of inorganic carbon source on lipid production with au-
totrophic Chlorella vulgaris[ J] .China Journal of Biotechnology(生物
工程学报), 2011 , 27(3):436-444.
[ 12] 　BLIGH E G , DYER W J.A rapid method of the total lipid extraction
and purification[ J] .Canadian Journal of Biochemistry and Physiolo-
gy , 1959 , 37(8):911-917.
[ 13] 　CONVERTI A , CASAZZA A A , ORTIZ E Y , et al.Effect of temper-
ature and nit rogen concent ration on the growth and lipid content of Nan-
nochloropsis oculata and Chlorella vulgaris for biodiesel production[ J] .
Chemical Engineering and Processing:Process Intensification , 2009 ,
48(6):1146-1151.
[ 14] 　YANG Jing(杨静), JIANG Jianchun(蒋剑春), ZHANG Ning(张
宁).Investigation of process to cultivate high-lipid-content Chlorella
sp[ J] .Chemistry and Industry of Forest Products(林产化学与工
业), 2011 , 31(6):11-16.
[ 15] 　ZHANG Wei(张薇), WU Hong(吴虹), ZONG Minhua(宗敏华).
9
2012 年 6月　　　 　　　　　刘香华 ,等:不同碳源及光照对小球藻生长和产油脂的影响　　　　　　　　　June, 2012
Study on microbial oil production with Chlorella pyrenoidosa[ J] .Jour-
nal of Microbiology(微生物学通报), 2008 , 35(6):855-860.
[ 16] 　MESECK S L , ALIX J H , WIKFORS G H.Photoperiod and light in-
tensity effects on growth and utilization of nutrients by the aquaculture
feed microalgae Tetraselmis chui (PLY429)[ J] .Aquaculture , 2005 ,
246(14):393-404.
Effects of different carbon sources and light in-
tensities on the growth and the lipid properties
of Chlorella vulgaris
LIU Xiang-hua , LIU Lei , ZENG Hui-qing
(College of Environmental and Chemical Engineering , Nanchang
University , Nanchang 330031 , China)
Abstract:The essay is inclined to present our experimental results of
the effects of the three carbon sources , i.e.glucose , NaHCO3 and
sodium acetate.We have also studied the effects of their respective
initial concentrations on the growth and lipid properties of Chlorella
vulgaris at different light intensities.In our experiments , we have al-
so used OD680 and biomass for evaluation of the growth of Chlorella
vulgaris , and extracted the microalgae oil with the solvent extraction
method.In addition , the lipid properties and the percentage of lipid
and lipid production were used for the lipid properties.The results of
our experiments demonstrate that , after nine-day cultivation , of the
three carbon sources , glucose proves to be the best organic carbon
source.When glucose was added as the carbon source , Chlorella
vulgaris tends to grow fatter than the other two.When NaHCO3 was
used as the carbon source , the growth rate tends to be too slow ,
moreover, no great help would there be found to promote the growth
of Chlorella vulgaris.What is more , if the initial concentration of
NaHCO3was too high , it might inhibit the growth of Chlorella vul-
garis.And , then , when sodium acetate was added as the carbon
source , it wouldn t make any obvious help to the growth of Chlorella
vulgari , neither could it be the optimal carbon source for the growth
of Chlorella vulgaris.Furthermore , under the three light intensities
as was mentioned above , when the light intensity was increased , the
photosynthetic efficiency of Chlorella vulgaris tends to improve gradu-
ally.And , when the light intensity was set at 5 000 lx , Chlorella
vulgaris began to grow faster , and , then , its biomass would grow
much faster.Thus , it can be concluded that 5 000 lx should be the
optimal light intensity for the growth of Chlorella vulgaris.Therefore ,
of the three light intensities , 1 600 lx proves to be much more benefi-
cial for the lipid accumulation of Chlorella vulgaris than the other
two.And , last of all , the above experiments make us realize that the
best condition of the production of lipid was:the light intensity of
5 000 lx;the carbon source is the best source to be chosen with the
initial mass concentration being 15 g/L.The peak biomass should be
chosen as 3.17 g/ L with the peak lipid production of 1.025 g/ L.
Key words:environmental engineering;Chlorella vulgaris;carbon
source;light condition;microalgae oil
CLC number:X172 　　　Document code:A
Article ID:1009-6094(2012)03-0006-05
＊收稿日期:2011-10-17
作者简介:吴丽 ,硕士研究生 ,从事金属在土壤中的吸附迁移行为
研究;李玲(通信作者),副教授 ,从事水分析化学及分
离技术研究 , l lnwzd2@163.com。
基金项目:清华大学环境模拟与污染控制国家重点联合实验室专
项经费项目(09K09ESPCT)
文章编号:1009-6094(2012)03-0010-05
新疆某石化污水库周边土壤
对锶的吸附特征研究＊
吴　丽1 ,王绍俊2 ,李　玲1
(1 新疆大学化学化工学院 , 乌鲁木齐 830046;
2 新疆兵团环境监测中心站 , 乌鲁木齐 830000)
摘　要:以新疆某石化污水库周边土壤为例 , 采用静态吸附试验法研
究土壤对 Sr2+的吸附特征。通过单因素法研究初始 pH 值 、反应温
度 、离子强度 、时间 、Sr2+初始质量浓度等因素对土壤吸附 Sr2+的影
响 ,并对吸附机理进行了初步探讨。结果表明 ,供试土壤对 Sr2+有较
强的吸附能力 ,溶液 pH 值对土壤吸附 Sr2+的影响较显著。在 3 h左
右供试土壤对 Sr2+的吸附量达到最大值 ,3 h后吸附量略有下降 ,并逐
渐稳定。供试土壤对 Sr2+的吸附量随溶液离子强度的增加而减小;但
当离子浓度大于 0.2 mol/ L时 ,土壤对 Sr2+的吸附量又呈增加趋势。
试验数据拟合结果表明 ,供试土壤对 Sr2+的吸附符合 Henry 和 Fre-
undlich方程;在吸附 3 h内供试土壤对 Sr2+吸附基本可以用一级动力
学方程描述。
关键词:环境学;土壤;吸附;锶;污染;水库
中图分类号:X508 　　　文献标识码:A
DOI:10.3969/ j.issn.1009-6094.2012.03.003
0　引　言
新疆是典型的内陆干旱地区 , 工农业用水短缺。为了有
效利用水资源 , 新疆一些大型工业企业将处理后的废水集中
排放至污水库中 , 定时进行有序排放。这样可避免废水散排
对环境的影响 , 同时也带来了一些环境问题。污水库的使用
使其周边的土壤盐渍化加剧 , 增加了一些稀有金属元素对土
壤的污染。关于土壤对 Sr2+的吸附研究越来越多 , 大部分采
用静态法来研究水相 pH 值 、Sr2+初始浓度等对吸附量的影
响[ 1-3] 。但由于不同地区土壤的组成 、结构等不同 , 对 Sr2+的
吸附行为也不同。本文以新疆某石化污水库周边土壤为研究
对象 , 探讨 Sr2+在土壤中的吸附 , 为进一步研究金属离子在污
水库周边土壤中的转化规律 、原理与技术提供依据。
1　试　验
1.1　主要仪器与试剂
土样取自新疆某石化污水库周边 , 土壤样品经风干后过
150 μm 筛备用。硝酸锶(分析纯), 上海振欣试剂厂;硝酸钠
(分析纯), 天津市博迪化工有限公司;硫酸(优级纯), 汕头市
西陇化工厂有限公司;盐酸(优级纯), 汕头市西陇化工厂;高
氯酸(优级纯), 天津市东方化工厂;THZ-82B 气浴恒温振荡
器 , 江苏金坛市医疗仪器厂;离心机 , 上海菲恰尔分析仪器有
限公司;火焰原子吸收仪(AAnalyst), Perkin-Elmer 公司;
10
第 12 卷第 3期
2012年 6 月 　　　　　　　　　　　　　
安 全 与 环 境 学 报
Journal of Safety and Environment
　　　　　　　　　　　　　　Vol.12　No.3
June , 2012