全 文 ：第 10 卷 第 6 期 环 境 工 程 学 报 Vol． 10，No． 6
2 0 1 6 年 6 月 Chinese Journal of Environmental Engineering Jun ． 2 0 1 6
钝顶螺旋藻和小球衣藻富集 Cd2 +
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 712100)
摘 要 为了探究我国北方水体中藻类对 Cd2 +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 Cd2 +的吸附和吸收，研究藻液浓度、时间、pH 值、温度、共存阳离子类型对富集过程的影响。结果发现:2 种藻
对 Cd2 +的富集性能优于活性炭，富集量高出 2 ～ 17 倍左右。藻对 Cd2 +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;8 h后富集达到饱和;当 pH值在 3. 0 ～ 9. 0 范围内，富集量随着 pH值的升高而增加;在室温 25 ℃时富
集量最高，低温或高温时富集量都有明显下降;Fe3 +对钝顶螺旋藻富集 Cd2 +几乎没有影响，但对小球衣藻有拮抗作用，
Na +、Ca2 +对 2 种藻类富集 Cd2 +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 Cd2 +具有良好的富集效果。
关键词 钝顶螺旋藻 小球衣藻 水体 Cd2 + 富集性能 影响因素 富集量
中图分类号 X522 文献标识码 A 文章编号 1673-9108(2016)06-2997-08 DOI 10． 12030 / j． cjee． 201501168
Cd2 + accumulation by Spirulina platensis and
Chlamydomonas microsphaera
Li Caiyun Gao Pengcheng Tong Yan’an Zhou Xudong Kong Jie
(College of Natural Ｒesources and Environment，Northwest A＆F University，Yangling 712100，China)
Abstract Two kinds of common algal species (Spirulina platensis and Chlamydomonas microsphaera)in
northern surface waters were selected to absorb Cd2 + in order to investigate the accumulation behavior of cadmium
ion (Cd2 +)on aquatic algae． Accordingly，various factors that known to influence Cd2 + accumulation on algae，
such as algal concentration，exposure time，pH value，temperature，and the type of coexisting cations，were
studied． Our results showed that the Cd2 + accumulation capacities of the two kinds of algal species to Cd2 + were
higher than that of active carbon by about 2 to 17 times． With the increase of algal concentrations，we found that
bio-enrichment ratios of Cd2 + increased，whereas bio-enrichment capacity per unit mass decreased． And we also
found that accumulation tended to saturate 8 h later． Bio-enrichment capacity rose when pH increased from 3． 0
to 9． 0． The accumulation capacity to Cd2 + was the greatest at 25 ℃，and it declined when increasing or decrea-
sing the temperature． Ferric iron (Fe3 +)had no effect on accumulation of Cd2 + by S． platensis，but it showed
antagonistic to accumulation by C． microsphaera． In addition，ionic sodium (Na +)and calcium (Ca2 +)were
antagonistic for Cd2 + accumulation on both algal species，and the antagonism was reinforced with cationic valence
increasing． Therefore，both S． platensis and C． microsphaera can present excellent Cd2 + accumulation abilities
in suitable aquatic environment．
Key words Spirulina platensis;Chlamydomonas microsphaera;water;Cd2 +;accumulation capability;in-
fluencing factor;bio-enrichment capacity
基金项目:农业部公益性行业科研专项(201203045)
收稿日期:2015 － 01 － 23;修订日期:2015 － 04 － 27
作者简介:李彩云(1989—)，女，硕士研究生，研究方向:废水处理与
资源清洁利用。E-mail:380273470@ qq． com
* 通讯联系人，E-mail:pengcheng1969@ nwsuaf． edu． cn
镉是主要的水体重金属污染物之一，多以 Cd2 +
形式存在。Cd2 +在水环境中具有较高的移动性［1］，
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 Cd2 + 已有大量报道［2-5］。
作为水体中的初级生产者，藻类细胞与 Cd2 +结合分
为生物吸附和生物吸收 2 个阶段［4］。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 Cd2 +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
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细胞器内［5］。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、pH 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 Cd2 +的效率。
国外在 20 世纪 80 年代就开始进行有关藻类富
集重金属的研究［6-7］，国内则于 20 世纪末开始进行
专业研究［8-10］。现阶段，国内对于藻类富集 Cd2 +的
研究已有报道，但对北方地区藻类富集 Cd2 +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［11］。由于水流
量小，Cd2 +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
Cd2 +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。
1 实验材料与方法
1. 1 实验材料与试剂
钝顶螺旋藻(Spirulina platensis，FACHB-903)和
小球衣藻(Chlamydomonas microsphaera，FACHB-52)
由中国科学院武汉水生生物研究所提供，钝顶螺旋
藻采用 SP培养液培养，小球衣藻采用 SE(Brostol’s
solution)培养液培养。
试剂为分析纯 Cd(NO3)2·4H2O，配制 1 000
mg /L作标准储备液，置于冰箱保存备用。Cd2 + 使
用液浓度为 10 mg /L。
1. 2 实验方法
1. 2. 1 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 250 mL锥形瓶中，用 PTFE 无菌封口膜封住
瓶口。高压蒸汽灭菌 121 ℃、30 min，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 30 min，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 2%。
接种后，置于 SPX-250B-G 型光照培养箱中。
培养条件为:pH 7. 0，温度(25 ± 0. 5)℃，光照强度
1 600 lx，光暗周期 12 h ∶ 12 h，每天恒温(25 ±
0. 5)℃振荡 10 min 左右。取对数生长期的藻类进
行研究。
1. 2. 2 藻类生长曲线的绘制
藻接种后，每隔 2 d 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 μ
来表征藻的生长情况，公式如下:
μ =
ln(Nt － N0)
t － t0
(1)
式中:μ为藻类的比生长速率，d －1;t0 为藻类生长阶
段的初始时刻，d;t 为藻类生长阶段的某一时刻，d;
N0 为藻类在初始时刻的数量，个 /L;Nt 为藻类在 t
时刻的数量，个 /L。
1. 2. 3 藻类富集性能研究
(1)藻的清洗。每种藻液(约 0. 10 mg /mL)取
1 L，置于离心管，4 000 r /min 离心 5 min，倒掉上清
液;用蒸馏水定容到 1 L，离心，弃上清液，重复 2 次;
再用蒸馏水定容到 1 L。为避免实验误差，建立藻
液吸光度-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(0. 10 ± 0. 01)mg /mL。调
节藻类的 pH至 7. 0，备用。
(2)富集性能研究。取 10 mL 清洗后的藻液
(0. 10 ± 0. 01 mg /mL)加入装有 10 mL 10 mg /L
Cd2 +溶液的玻璃试管中，pH 调为 7. 0，充分振荡，设
置温度 25 ℃，光照强度为 1 600 lx，在光照培养箱中
分别放置 5 min、10 min、20 min、40 min、60 min、2 h、
4 h、8 h、12 h和 24 h，用 0. 45 μm滤膜过滤，测定滤
液中的 Cd2 +含量。用下列公式计算藻类对 Cd2 +的
富集率和单位富集量:
Qe =
(C0 － Ct)
m × V × 10
－3 (2)
η =
(C0 － Ct)
C0
× 100% (3)
式中:η为藻类的富集率，%;C0 为藻类富集前零时
刻的 Cd2 +浓度，mg /L;Ct 为藻类在 t 时刻达到平衡
状态的 Cd2 +浓度，mg /L;Qe 为藻类在 t 时刻的单位
富集量，mg /g;V 为溶液的总体积，20 mL;m 为加入
Cd2 +溶液的藻干重，g。
以 1 mg活性炭(粒状，天津科密欧化学试剂有
限公司)作为参照，探究 2 种藻对 Cd2 +的富集性能，
每组设 3 个平行。
1. 2. 4 藻富集 Cd2 +的影响因素研究
实验步骤同 1. 2. 3(2)，将富集时间设置为 24
h，每组实验设 3 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 0. 014、0. 036、
0. 071、0. 142、0. 355 和 0. 71 g /L共 6 个梯度;pH处
理设置 3. 0、5. 0、7. 0 和 9. 0 共 4 个梯度，酸碱度用
8992
第 6 期 李彩云等:钝顶螺旋藻和小球衣藻富集 Cd2 +
分析纯 NaOH 和 HCl 调节;温度处理设置 5、25 和
40 ℃共 3 个梯度;共存阳离子处理为 3. 0 mmol /L
NaCl溶液，1. 5 mmol /L CaCl2 溶液和 1. 0 mmol /L
FeCl3 溶液。各计算结果以不加藻的处理作为空白
对照组。
1. 3 测定方法及数据处理
藻数量采用 XSP-2CA 型光学显微镜计数［12］，
Cd2 +浓度用火焰原子吸收光谱仪(Z-2000)测定。
数据采用 Excel 2003、Origin 7. 5 进行统计
分析。
2 结果与讨论
2. 1 藻的生长周期
绘制生长曲线，如图 1(a)所示。钝顶螺旋藻和
小球衣藻在最初 7 d 的生长速度较慢，初始藻数量
分别为 3. 0 × 107 个 /L 和 2. 3 × 108 个 /L，在第 8 天
进入对数生长期，藻的个数急剧增长，第 16 天达到
峰值 2. 1 × 108 个 /L、1. 5 × 109 个 /L，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 Cd2 +
的富集。
同样，图 1(b)中比生长速率 μ的变化表现出类
似的规律。在第 8 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 4 个子原生质体，待母细胞破裂后长成新个体。
第 12 天时，生长速率 μ 达到最大值 0. 15 d －1，并趋
于稳定。直到第 16 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 4 个阶段。
2. 2 藻富集 Cd2 +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［8，13-15］。
活性炭和 2 种藻类对 Cd2 +的富集结果如图 2
所示，2 种藻类的单位富集量高于活性炭，且存在极
显著差异(P ＜ 0. 01)。钝顶螺旋藻、小球衣藻的单
位富集量分别为 11. 0 mg /g和 60. 1 mg /g，而活性炭
的单位吸附量仅有约 3. 5 mg /g。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［16］用 2. 5 g /L 的马尾藻对
图 1 钝顶螺旋藻、小球衣藻的生长曲线和
比生长速率
Fig. 1 Growth curves and growth rates of Spirulina
platensis and Chlamydomonas microsphaera
0. 2 mmol /L的 Cd2 +进行 4. 0 h富集，单位富集量达
到 9. 0 mg /g 左右。曾文炉等［17］研究发现，野生聚
球藻对 Cd2 +的富集量为 3. 4 mg /g，mMT-I聚球藻细
胞的富集量也仅为 10. 7 mg /g。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 2 钝顶螺旋藻、小球衣藻、活性炭对 Cd2 +的富集性能
Fig. 2 Accumulation capability of Cd2 + on Spirulina platensis，
Chlamydomonas microsphaera，active carbon
图 2 显示，钝顶螺旋藻对 Cd2 +的富集在 4 h 基
本上达到饱和;小球衣藻也达到饱和富集量的 50%
以上，随后富集量缓慢上升，8 h 后几乎不发生变
9992
环 境 工 程 学 报 第 10 卷
化。将藻对 Cd2 +的富集量 Qe 和时间 t 进行动力学
拟合，得到关系式:
钝顶螺旋藻 Qe =7. 35 ×(1 － e
－0. 017 6t)，P = 0. 002 1;
小球衣藻 Qe = 52. 54 ×(1 － e
－0. 021 0t)，P = 0. 021 8。
由动力学方程可以看出，随着 t 的增大，Qe 逐
渐增大，直到 t 无限大时，Qe 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［18］，与溶液
中的 Cd2 +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 Cd2 +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 Cd2 +的积累，藻类
通过胞外的水解酶、转移酶等将 Cd2 +或者含 Cd2 +
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，Cd2 +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。
2. 3 藻浓度对 Cd2 +富集特征的影响
由于藻类富集 Cd2 +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［19］。图 3 显示，随着藻浓度的
增加，藻类对 Cd2 +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:Qe =
4. 30 + 0. 93 /Ce，r = 0. 999 5;小球衣藻的富集量与藻
浓度的关系式为:Qe = 37. 22 + 7. 29 /Ce，r = 0. 996 1。
这与陈丽丹等［16］研究结果相似，说明藻浓度与藻对
Cd2 +的富集率成正比，与单位富集量呈负相关性。
Chubar等［20］、Gupta 等［21］和 Sari 等［22］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 Cd2 +的总富集量增加，富集率上升，但单
位富集量减少。
研究 2 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 64. 4%。
Ｒangsayatorn等［23］研究发现，活体钝顶螺旋藻对
Cd2 +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 Cd2 +结合的几率。小球衣藻的富
图 3 钝顶螺旋藻、小球衣藻浓度对 Cd2 +的
富集量和富集率的影响
Fig. 3 Effect of Spirulina platensis，Chlamydomonas
microsphaera concentration on accumulation capacity and
accumulation rate of Cd2 +
集率达到 32. 8%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 Cd2 +
吸附的几率;胞内的核膜、叶绿体外被以及类囊体膜
有利于 Cd2 +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 2 种藻的富
集量不同。
2. 4 pH对藻富集 Cd2 +的影响
自然水体的 pH 通常介于 5. 0 ～ 9. 0 之间，故设
置了 4 个 pH梯度:3. 0、5. 0、7. 0 和 9. 0。图 4 显示，
同一藻种在不同 pH 值下，富集能力表现出很大的
差异。pH在 3. 0 ～ 9. 0 时，藻对 Cd2 +的富集量随着
pH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 9. 0 ＞ 7. 0 ＞ 5. 0 ＞ 3. 0。小
球衣藻在 pH 为 3. 0 时，富集量仅为 15. 4 mg /g;由
0003
第 6 期 李彩云等:钝顶螺旋藻和小球衣藻富集 Cd2 +
5. 0 升到 9. 0 时表现出富集量缓慢上升的趋势，从
55. 1 mg /g 提高到 67. 7 mg /g。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 2 种藻各自进行差异性分析，不同字母表示差异性显
著，p ＜ 0. 05，下同)
图 4 pH对钝顶螺旋藻和小球衣藻富集 Cd2 +的影响
Fig. 4 Effects of pH on accumulation of Cd2 + by Spirulina
platensis and Chlamydomonas microsphaera
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［3，24］。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
Cd2 +的吸附和吸收。在酸性条件下，H +与 Cd2 +竞
争藻类细胞壁上的负电位吸附位点，pH 值越低，质
子化的官能团越多，能与 Cd2 +结合的带负电官能团
越少，富集率降低;反之，富集率越高［24-25］。在碱性
条件下，细胞壁中藻酸盐的吸附位点电负性随着 pH
值的升高而增强，因此藻类对 Cd2 +的富集性能提
高［26］。基于实际应用的考虑，Cd2 +在 pH ＞ 9. 1 开
始与 OH －形成沉淀，限制了藻类对 Cd2 +的富集，且
pH ≥ 8. 0 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 Cd2 +的富集。
2. 5 温度对藻富集 Cd2 +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 Cd2 +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 5 可以看出，2 种藻对 Cd2 +的富集量大小
为:25 ℃ ＞ 40 ℃ ＞ 5 ℃。低温比高温对藻类富集
Cd2 +影响更为明显。小球衣藻对 Cd2 +的富集量在
5、25 和 40 ℃之间差异显著;钝顶螺旋藻对 Cd2 +的
富集量在 5 ℃和 25 ℃存在显著差异，但在 25 ℃和
40 ℃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 40 ℃仍然能够很好地富集 Cd2 +。由 5 ℃升高
到 25 ℃，藻对 Cd2 +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 Cd2 +
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 Cd2 +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 Cd2 +的富集。
图 5 温度对钝顶螺旋藻和小球衣藻富集 Cd2 +的影响
Fig. 5 Effects of temperature on accumulation of Cd2 + by
Spirulina platensis and Chlamydomonas microsphaera
当温度为 40 ℃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［27］;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 40 ℃
的富集量反而有轻微下降。这与潘进芬［28］、Cruz
等［29］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。
2. 6 共存阳离子对藻富集 Cd2 +的影响
自然水体中存在大量无机盐，其中的 Fe3 + /
Mn2 +、Ca2 + /Mg2 +、Na + /K +等阳离子往往会影响藻
类富集 Cd2 +的过程。结果(图 6)表明，Na +、Ca2 +和
Fe3 +对钝顶螺旋藻和小球衣藻吸附 Cd2 +起抑制作
用。Na +作用与对照组 CK 之间差异不显著;Ca2 +
作用与 CK存在显著差异;Fe3 +对钝顶螺旋藻富集
Cd2 +的拮抗作用不明显，但对小球衣藻富集 Cd2 +产
生显著的抑制作用。3 种价态阳离子对藻富集
Cd2 +表现为拮抗作用，除了 Fe3 +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(P ＜ 0. 05)。
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环 境 工 程 学 报 第 10 卷
图 6 金属阳离子对钝顶螺旋藻和小球衣藻富集 Cd2 +的影响
Fig. 6 Effects of metallic cation on accumulation of Cd2 +
by Spirulina platensis and Chlamydomonas microsphaera
表 1 Na +、Ca2 +、Fe3 +、Cd2 +的离子特征
Table 1 Properties of sodium，calcium，
ferrum，cadmium ions
项目 Na + Ca2 + Fe3 + Cd2 +
相对分子质量 22. 99 40. 08 55. 85 112. 41
电负性 0. 93 1. 00 1. 83 1. 69
离子半径(pm) 95 99 64 97
对于钝顶螺旋藻和小球衣藻，Na +电负性小于
Cd2 +(见表 1)，吸附电子的能力较弱，与 Cd2 +的竞
争作用不强，因此，对藻类富集 Cd2 +均有一定的抑
制作用，但与 CK 无显著差异。Ca2 + 电负性介于
Na +和 Cd2 +之间，且是二价离子，与 Cd2 +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。Fe3 +对小球衣藻富集 Cd2 +的拮抗作用特别明
显，这是由于 Fe3 +的电负性大于 Cd2 +，与 Cd2 +产生
强烈的竞争吸附，且较高浓度的 Fe3 +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 Cd2 +的富集，在 Fe3 +环境中则表现出轻度抑制
作用。一方面，Fe3 +与 Cd2 +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 FCＲ 之类的还原酶和专一性
螯合因子，可将 Fe3 +转换成有效态铁，或形成铁-噬
铁素复合物以及原核生物细胞常有的 Fe-SOD，容易
被藻类主动吸收，从而缓解 Fe3 + 与 Cd2 + 的拮抗
作用。
一般情况下，Fe3 +在水溶液中多以水合氧化铁
的形式存在，Fe(OH)3 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 Fe3 + 与
Cd2 +的竞争吸附是否由于 pH 变化的影响，测定了
阳离子影响实验中藻液 pH 的变化。结果发现，钝
顶螺旋藻的 pH值从 7. 0 上升到 9. 0 左右，说明藻液
中形成较多的带负电 Fe(OH)3 胶体，易吸附金属阳
离子，且优先吸附含铁离子，故 Fe3 +和 Cd2 +的拮抗
作用很弱;小球衣藻液的 pH值仅从 7. 0 上升到 7. 4
左右，说明藻液中大多 Fe(OH)3 胶体带正电，极少
数 Fe(OH)3 胶体带负电，故 Fe
3 +和 Cd2 +之间的拮
抗作用比较明显，表现为小球衣藻对 Cd2 +的富集量
明显下降。
3 结 论
(1)藻类的生长周期大约为 20 d，在第 8 天进
入对数生长期，是实验取样的最佳时期。
(2)藻类对 Cd2 +的富集在 8 h 后达到饱和，小
球衣藻的富集量高达 60. 1 mg /g，是活性炭的 17 倍
左右。
(3)当水体为偏碱性环境(pH 为 9. 0)时，小球
衣藻对 Cd2 +的富集量为 67. 7 mg /g，钝顶螺旋藻的
富集量也达到约 30. 0 mg /g。
(4)温度在 25 ℃时，藻对 Cd2 +的富集量较高;
5 ℃或 40 ℃时富集量均下降。
(5)溶液中共存阳离子对 Cd2 +富集量的影响要
依藻的种类而分。对于钝顶螺旋藻而言，Ca2 +、
Na +、Fe3 +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
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