水体pH和铜绿微囊藻增殖的关系研究

水生态学杂志JournalofHydroecologyVol．32，No．2Mar．，2011

水体pH和铜绿微囊藻增殖的关系研究

张青田

1，2

2

，王新华，林

31

超，胡桂坤，郭

勇

3

（1．天津市海洋资源与化学重点实验室天津科技大学，天津300457；

2．南开大学生命科学学院，天津300071；3．海河流域水资源保护局，天津300170）

摘要：以水华生物铜绿微囊藻（Microcystisaeruginosa）为研究对象，在实验室内研究了水体pH变化和微藻生长的关系，以期了解铜绿微囊藻对水体pH的适应和调节能力。试验分2组，一组每天测定水体实际pH后调整水体pH为设计值，另一组试验开始时调节pH至设计值后不人为改变，每天测定pH。结果表明，铜绿微囊藻偏好碱性环境，并对环境的pH有一定的适应和调节能力。在每天调节pH为11的处理组，试验1周内铜绿微囊藻生长较并有较高的细胞生物量；铜绿微囊藻对每天调节pH为5～11和初始pH为5～11的水体都有很高的调节能快，

力，使pH趋向于适宜范围，试验中实测pH7．3～9．4；对强酸和强碱环境的能力较弱，但对强碱环境的调节持续1周的强酸或强碱环境并未使铜绿微囊藻很快灭失，仍有发生水华的可能。能力大于对强酸环境的，

关键词：铜绿微囊藻；增殖；pH试验；水华中图分类号：Q948．11

文献标志码：A

文章编号：1674－3075（2011）02－0052－05

蓝藻门和绿藻门生物是引起淡水水华的主要生

物，微囊藻是湖泊和水库水华的优势种（万蕾等，2007），其中以铜绿微囊藻（Microcystisaeruginosa）造成的灾害尤甚，成为当今研究热点之一（Solisetal，2009；Ghazalietal，2010；Karadzicetal，2010）。虽然氮、磷等营养盐通常被认为是蓝藻水华形成的决定

但是影响水华形成的环境因素决不仅限于性因素，

此，水华的发展和形成应该是多种因素作用下的综

合结果。

水体的酸碱度（pH）是表征水体状况的重要指标之一，也是环境监测的重要指标之一。虽然有人指出，水体pH是变化的，不能作为预测蓝藻生物量

2008），的指标（袁丽娜等，但是鉴于水质因子作用的复杂性和综合性，人们还是开展了较多的pH对

浮游藻类影响的研究。研究发现，湖泊水库中的pHpH变主要受CO2含量的控制；在微藻的生长期内，

化随藻类细胞数量变化表现出一定规律（刘建康，1999；王志红等，2004）。López-Archilla等（2004）的研究表明蓝藻能在多样的pH环境中存活；也有研究表明，微藻生长对环境pH具有一定的调节能力

收稿日期：2010－09－09

收修改稿日期：2010－10－28

（Huangetal，2002）。罗伟等（2007）也证实了满江红鱼腥藻和固氮鱼腥藻这2种蓝藻具有改变其生长环境pH的能力，改变后的pH环境也是大多数生物能够适应的pH环境。水体中pH变化和微囊藻密度变化是它们交互作用的结果，互为因果关系（吴2009）。这说明不但pH影响藻类生长，剑等，而且藻类生长也会影响水体pH。

工业废水的排放很容易使水体的pH发生酸化影响原有的平衡，进而影响生物的生长。目或碱化，

前，关于蓝藻对连续pH变化的耐受力和适应力的研究很少。本文以铜绿微囊藻为研究对象，在实验室内观察了其在pH和不pH条件下的生长状况，分析了水体pH与铜绿微囊藻生长的相互关系，以期为环境评价和水华研究提供参考。

1

1．1

材料与方法

试验材料

试验用铜绿微囊藻（FACHB－905）购于中国科

学院水生生物研究所淡水藻种库，保种用铜绿微囊藻培养液按照BG－11培养基配置，置于光照培养箱中保存，定期进行接种，保证试验使用。培养条件pH7．5～8．5，为：温度25℃，光暗周期14∶10，光照强度2500～3000lx。每天早晚各摇瓶1次。1．2

灭菌和消毒方法

在微藻培养和试验中，对容器、用具和用水等须进行消毒或灭菌处理，以防止藻种混杂或原生动物滋生造成的培养和试验失败。根据灭菌和消毒对象

基金项目：水利部公益性行业科研专项经费项目（200801135）；国家重点基础研究发展计划（973计划）（2006CB403408）。

mail：xhwang@通讯作者：王新华，博士，教授，博士生导师。E-nankai．edu．cn

1974生，作者简介：张青田，男，博士，副教授，主要从事水生生mail：qtzhang@163．com物学研究。E-

不同，主要采用了高压湿热灭菌、烧灼灭菌、煮沸灭菌、化学药物消毒和紫外线消毒等方法（陈明耀，1995）。1．3

试验设计

本研究分2组试验进行：一组每天测定水体实际pH后调整水体pH为设计值，另一组试验开始时调节pH至设计值后不人为改变，每天测定pH。前

将被铜绿微囊藻调者相当于模拟废水每天排放后，

节的水体pH恢复初始状态的情形。为了便于比较

2组试验设置的pH水平相同，5、7、9、分析，均为3、11和13。

试验采用一次性培养方式进行（陈明耀，1995），试验开始时每250mL锥形瓶中盛放对数生培养液浓度参考长期的铜绿微囊藻藻液100mL，BG－11配方，其中氮浓度为2．0mmol/L，磷酸氢二钾浓度为0．10mmol/L。分别用NaOH和HCl调整各瓶藻液的pH为设计水平，每个处理设置2个平行组。每天测定微藻的数量和水体pH。细胞数量用血球计数板法测定；pH使用上海精密科学仪器有限公司生产的PHS－25型数显pH计测定。

比较特殊，并未表现出明显的一次性培养的生长模式。试验持续了10d，第6天后多数处理的细胞数量基本维持稳定，只有pH为5和11的处理中有明显起伏或下降。不过所有处理水平下，铜绿微囊藻pH都没有彻底死亡，再过10d后（试验第20天），

pH为7的为9和11的处理得到较高的细胞数量，

处理的微藻数量次之，其它处理组微藻数量没有大

的变化。2．2

水体pH变化

试验期间测定的各处理实际pH变化情况如图2所示。每天人为调节水体pH为设计值的试验中，铜绿微囊藻在水体pH为5～11的环境中调节能力较强，最终调节pH约在7～9，说明铜绿微囊藻偏好碱性环境。对于图1中生长水平较好的处理（pH为11）的实测pH都低于10，表明铜绿微囊藻通过自身调节降低了水体的pH。铜绿微囊藻对强酸性环境适应力和调节力均很低。随着试验时间延长，铜绿微囊藻对环境pH调节的能力也会发生变化。试验进行1周后，一些处理的微藻数量急剧减少，未再继续调整pH。

在未进行人工干预的试验中，水体pH变化的趋势和pH组的情况类似。在不干预时，铜绿微囊藻调节pH的能力较强。在pH为5～11的处理中，水体实际pH在较短的时间内均趋向于8左右，而组的处理间差异较大。图2表明铜绿微

2组试验均调整囊藻具有对pH的适应和能力，

pH在7．3～9．4范围（实测值）；结合微藻生长情

况，可以将此范围作为适宜铜绿微囊藻生长的pH范围。总体上，对于pH5～11的水体，铜绿微囊藻会短时间内作出反应，调节pH至适宜范围；对强酸和强碱环境的能力明显减弱。

2

2．1

结果与分析

铜绿微囊藻生长情况

2组pH试验的铜绿微囊藻生长情况见图1。

在调节试验开始1周内，每天调节pH为11的铜绿微囊藻生长较好，其他pH均不利于该藻生长。在pH5～9时铜绿微囊藻快速生长，开始阶段，但随后出现抑制现象。6d后仅有pH为11的处理生长较好，其他多数处理的微藻细胞数几乎为0，故停止了藻类计数和pH。

在未pH试验组中，铜绿微囊藻生长情况

2011年第2期张青田等，水体pH和铜绿微囊藻增殖的关系研究

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（责任编辑杨春艳）

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第32卷第2期水生态学杂志2011年3月

StudyontheRelationshipbetweenpHandCellProliferationofMicrocystisaeruginosa

2

ZHANGQing-tian1，，WANGXin-hua2，LINChao3，HUGui-kun1，GUOYong3

（1．TianjinKeyLaboratoryofMarineResourcesandChemistry，TianjinUniversityof

ScienceandTechnology，Tianjin300457，China；

2．CollegeofLifeScience，NankaiUnivrsity，Tianjin300071，China；

3．WaterResourcesProtectionBureauofHaiheRiverBasin，Tianjin300170，China）

Abstract：MicrocystisaeruginosaisoneofthepreponderantCyanobacteriaspeciescausingharmfulbloomsinthelakesandthereservoirs．Thestudy，whichincludedtwoexperiments，focusedontherelationshipbetweenpHandthecellproliferationofM．aeruginosainordertoanalyzetheaccommodationabilityofthisspeciesagainstthepHstress．Inthefirstexperiment，thepHvalueswerecontrolledeverydaytothedesignedvalueaftermonitoring，whileinthesecondthevaluesweremonitoredwithoutcontrolling．Theresultsshowedthatthisspeciespreferredal-kalicondition，andhadthecapacitytoadaptitselftoandtoadjustthepHofthewatertosomeextent．InthepH-controlledexperiment，M．aeruginosagrewfasterandhadhigherdensitywithinaweekwhenthepHvaluewas11．ThiscyanobacteriumspecieshadhigheradjustingabilitywhenthepHvaluesinbothcontrolledanduncontrolledpHexperimentswerebetween5and11，andchangedthepHvaluestoitsoptimalvalueswhichweremonitoredactuallyas7.3－9.4．Theadjustingabilitywasbetterinastrongalkalienvironmentthaninastrongacidenvironment，al-thoughthisspecieshadweakcontrollingabilityinverystrongalkalioracidconditions．Inthisstudy，thespeciesdidnotdieoffinstrongalkaliorstrongacidconditionsduringtheexperimentalperiod．Thereforethepossibilityofwaterbloomwouldstillexist．

Keywords：Microcystisaeruginosa；proliferation；pHexperiment；waterbloom