吳之麗1，張偉2，閻海3，陳旭東4
(1.北京工業(yè)大學(xué)建筑工程學(xué)院，北京100022；2.總裝備部工程設(shè)計研究總院，北京100028；
3.中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心，北京100085；4.濟(jì)南開發(fā)區(qū)熱力公司，山東濟(jì)南250100)

　　摘　要：通過蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、斜生柵藻(Scendesmus obliquus)和月形藻(Closteridium lunula)對銅的為期6 d的吸附實驗，研究了藻類生長同藻類對銅的吸附與解吸的關(guān)系。結(jié)果表明，這三種綠藻對銅的吸附是一個動態(tài)平衡過程，在對數(shù)生長期的解吸能力強，而在穩(wěn)定生長期的解吸能力變?nèi)酢?br> 　　關(guān)鍵詞：單細(xì)胞綠藻；銅；吸附；解吸
　　中圖分類號：X505
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
　　文章編號：1000-4602(2001)12-0018-03

Study on the Adsorption of Single Celled Green Algae on Copper
WU Zhi-li1,ZHANG Wei2,YAN Hai3，CHEN Xu-dong4

(1.School of Construction Engineering,Beijing Polytechnic University,Beijing 100022,China; 2.Beijing Special Engineering Design & Research Institute,Beijing 100028,China; 3.Research Center for Eco-Environmental Sciences,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100085,China; 4.Heat Supply Co.,Jinan Development Zone,Jinan 250100,China)

　　Abstract：Measurement was made for the adsorption of chlorella pyrenoidosa,Scendesmus obliquus and closteridium lunula on copper for a period of 6 days,in order to study the algae growth related to adsorption and desorption of algae on copper.The results show that　 adsorption of the three kinds of algae on copper is a dynamic balance process.They have strong desorption capability in log growth phase,which becomes weaker in stationary growth phase.
　　Keywords:single celled green algae;copper;adsorption;desorption

　　銅是動、植物生長所必需的微量元素之一，但過量的銅會對動、植物產(chǎn)生毒害，而且會在生物鏈中不斷地累積，從而危及人類的身體健康。單細(xì)胞藻類的細(xì)胞表面含S、N、O的基團(tuán)對金屬有很大的親和性，所以它可以有效地從外部環(huán)境中富集重金屬和放射性物質(zhì)，而且吸附容量較大、涉及的機理較多，包括依賴于新陳代謝的過程和不依賴于新陳代謝的過程^［1］。由于利用生物吸附可以從廢水中去除有毒金屬和放射性物質(zhì)，從而使之無毒化并安全排放^［2］，因此關(guān)于藻類對重金屬吸附的研究國內(nèi)外已有較多報道，現(xiàn)通過單細(xì)胞綠藻對銅的長期吸附實驗，從而研究藻類對銅的吸附與生長的關(guān)系，以便為以后的實驗和工程應(yīng)用提供依據(jù)。

1　實驗材料與方法

1.1　實驗材料
　　試劑及藻種：氯化銅(分析純)為北京化工廠生產(chǎn)；蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、斜生柵藻(Scendesmus obliquus)和月形藻(Closteridium lunula)均購自中國科學(xué)院水生生物研究所，實驗前需經(jīng)預(yù)培養(yǎng)。
1.2　實驗條件及方法
　?、倥囵B(yǎng)基。采用水生4號培養(yǎng)基^［3］，將其初始pH值調(diào)至7.0，初始藻接種液的光密度(OD650 nm)為0.010。
　　②實驗條件。實驗用培養(yǎng)基和器皿都經(jīng)過高溫滅菌消毒，實驗前又在潔凈工作臺內(nèi)經(jīng)過了30 min的紫外線照射滅菌。實驗容器為100 mL三角瓶，培養(yǎng)量為25 mL，平行樣3個。實驗溫度為24 ℃，光照度為4 000 lx左右，每12 h光照與非光照循環(huán)進(jìn)行，搖瓶振蕩2次/d，實驗重復(fù)3次。
　　③吸附實驗。使蛋白核小球藻和斜生柵藻培養(yǎng)液的初始銅濃度均為50 μg/L，使月形藻培養(yǎng)液含銅分別為50、100和200 μg/L，對其進(jìn)行24、48、96、120和144 h的培養(yǎng)后，分別取樣測定培養(yǎng)液中銅的濃度和三種藻的生長情況。
　?、軐φ諏嶒?。用培養(yǎng)液分別配置50、100和200 μg/L的氯化銅溶液(不接種任何藻類)，在相同的條件下分別于24、48、96、120和144 h時取樣測定其銅的濃度作為對照實驗。
　　⑤藻生物量的測定。通過測定藻液的光密度(OD650 nm)來表示藻類的生長狀況，并測定OD650 nm與其干重的關(guān)系。
　?、奕芤褐秀~濃度的測定采用二乙氨基二硫代甲酸鈉萃取光度法^［4］。
　?、邤?shù)據(jù)處理方法。利用實驗得到的OD650nm與干重的關(guān)系計算每天藻類的干重以及對銅的吸附量，再根據(jù)《水生生物毒性實驗方法》所提供的方法計算藻類對銅的濃縮系數(shù)(BCF)^［3］。

2　結(jié)果與討論

2.1三種綠藻的OD650 nm與干重的關(guān)系
　　三種綠藻的OD650 nm與其干重的關(guān)系見表1。

表1　三種綠藻的OD650 nm與其干重的關(guān)系 蛋白核小球藻 斜生柵藻 月形藻 OD_{650 nm} 干重(mg/L) OD_{650 nm} 干重(mg/L) OD_{650 nm} 干重(mg/L) 0.095 30 0.05 26 0.05 24 0.185 58 0.097 56 0.099 53 0.313 108 0.155 90 0.147 74 0.396 134 0.205 111 0.195 96 　 　 0.254 164 0.245 123 　 　 　 　 0.298 148 注：OD_{650 nm}值用x表示，藻類干重用y表示。

　　對表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸，得到三種藻的OD_{650 nm}與干重的線性關(guān)系式。蛋白核小球藻為：y=343.46x-1.936；斜生柵藻為：y=617.97x-3.879；月形藻為：y=496.39x+0.676，3個方程的相關(guān)系數(shù)分別為0.998 1、0.984 4和0.999。
2.2　三種藻的吸附與生長情況
　　三種藻對各種濃度銅的吸附和其生長過程分別見圖1、2、3、和圖4。

　　　　　　　

　　由圖1可以看出，蛋白核小球藻在銅濃度為50 μg/L時，第1天處在生長延遲期，在該階段內(nèi)BCF上升較快，迅速達(dá)到一個峰值(72 560)；緊接著蛋白核小球藻的生長逐漸進(jìn)入對數(shù)期，一直延續(xù)到第4天左右，在該階段內(nèi)藻類生長迅速，新陳代謝旺盛，然而BCF卻有所下降并形成一個低谷；第4天后該藻類生長進(jìn)入穩(wěn)定期，BCF不斷回升，到第6天時達(dá)到105 530，甚至超過了第一個峰值72 560。圖2、3、4顯示出相類似結(jié)果，只是斜生柵藻在銅濃度為50 μg/L、月形藻在銅濃度為200 μg/L時，該濃度的銅對藻的毒性較大，從而使各生長期滯后，這樣6 d內(nèi)BCF的后期回升未表現(xiàn)出來。
　　有文獻(xiàn)報道^［5］，藻類對重金屬的吸附過程是一個動態(tài)過程，即藻類在對重金屬吸附的同時，也對已吸附的重金屬進(jìn)行解吸。主要原理是重金屬離子與藻細(xì)胞表面的含N、O、S的基團(tuán)相結(jié)合而被吸附^［6］，同時藻細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝，釋放出蛋白質(zhì)、脂肪等物質(zhì)，這樣吸附其上的金屬離子也同時被釋放了出來。實驗過程中，藻類處在生長延遲期時的細(xì)胞表面自由吸附點較多，故吸附能力較強，而此時細(xì)胞新陳代謝較弱，使得在該階段內(nèi)藻細(xì)胞的BCF上升較快；進(jìn)入生長對數(shù)期后，藻細(xì)胞生命活躍、新陳代謝較旺盛，在此階段會釋放出大量的蛋白質(zhì)、脂肪等，被吸附的銅離子也被解吸出來，使得該階段內(nèi)解吸過程占優(yōu)勢地位，BCF呈下降趨勢；藻類進(jìn)入生長穩(wěn)定期后，新陳代謝又逐漸變?nèi)?，解吸的銅量少于被吸附的量，此后BCF逐漸回升。在實驗中，由于銅對三種單細(xì)胞綠藻的毒性順序為斜生柵藻＞蛋白核小球藻＞月形藻^［7］，所以斜生柵藻的各個生長階段較蛋白核小球藻和月形藻延后，在6 d內(nèi)未能進(jìn)入生長的穩(wěn)定期，從而BCF的回升未顯示出來，在銅濃度為200 μg/L下的月形藻也由于同樣的原因在6 d內(nèi)未顯示出BCF的回升。這一研究結(jié)果將對實驗和工程應(yīng)用中準(zhǔn)確地確定反應(yīng)時間有一定幫助。

3　結(jié)論

　　蛋白核小球藻、斜生柵藻和月形藻在對數(shù)生長期對銅有很強的解吸能力，而在穩(wěn)定生長期的解吸能力變?nèi)酢?/p>

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　　作者簡介：吳之麗(1940-)，女，江蘇人，教授，主要從事污水生物處理方面的研究。
　　電　　話：(010)66359124　　13611168569
　　E-mail:21hope@263.net
　　收稿日期：2001-07-30