不同洗滌廢水濃度和不同pH值對藻類生長的影響實驗設計

張世儀　陳學梅

摘 要 通過實驗室條件下設置不同濃度梯度的洗衣粉溶液（不同氮磷含量）和不同pH梯度溶液模擬不同水體環(huán)境，觀察不同水體環(huán)境中的藻類外觀的變化以及水質的變化，以及用血球計數板統(tǒng)計不同水體環(huán)境中活體藻類的數量，分析不同水體環(huán)境中藻類的生長情況。

關鍵詞 洗衣粉溶液 pH溶液 藻類生長 實驗設計

中圖分類號：X172 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.07.025

Experimental Design of Different Washing Wastewater Concentrations

and Different pH Values on Agal Growth

ZHANG Shiyi， CHEN Xuemei

（School of Life Sciences， Guangzhou University， Guangzhou， Guangdong 510006）

Abstract Under laboratory conditions by different concentration gradient washing powder solution （different nitrogen and phosphorus content） and different pH gradient solution to simulate different water environment， the observed changes in the water environment and water quality changes in the appearance of algae， and the number of living with a hemacytometer statistics of different water body environment of algae， analyze the algae growth in different water environment.

Keywords detergent solution； PH solution； agal growth； experimental design

1 實驗背景

江河湖泊、水庫等淡水環(huán)境中水華現象頻發(fā)產生的一系列嚴重的水環(huán)境問題已經成為當前環(huán)境污染治理的熱點問題之一。水華是由于藻類在溫度、光照、營養(yǎng)鹽、氮磷含量、pH等多諸多因素影響下迅速繁殖而造成的水體污染現象，通常造成水體出現水華現象的三種藻類包括萊茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）、綠球藻（Chlorococcum sp）、斜生柵藻（Scendesmus obliquus）。在日常生活中，由于洗滌劑廢水和工業(yè)廢水等沒有經過處理直接排入水體，造成水體氮磷含量升高以及水體pH值改變等而促使藻類大量繁殖，使得水中氧含量與營養(yǎng)物質含量等下降造成大量水生生物死亡腐敗，從而造成水體污染。通過實驗室條件下設置不同濃度梯度的洗衣粉溶液（不同氮磷含量）和不同pH梯度溶液模擬不同水體環(huán)境，觀察不同水體環(huán)境中的藻類外觀的變化以及水質的變化，以及用血球計數板統(tǒng)計不同水體環(huán)境中活體藻類的數量，分析不同水體環(huán)境中藻類的生長情況，為治理水華提出合理意見。

2 目的與要求

（1）掌握藻類的血球板計的使用方法以及計算藻類密度的方法，了解不同濃度溶液配置的方法原理和方法。

（2）了解影響藻類生長的環(huán)境因子，根據實驗結果以及查閱文獻提出治理水體污染的方法。

（3）培養(yǎng)科學探究精神以及實事求是的科學態(tài)度，形成團隊合作精神。

3 材料與用具

3.1 材料

富含藻類的湖水、蒸餾水。

3.2 用具

1000ml大燒杯；50ml量筒；10ml量筒；100ml燒杯；玻璃棒；汰漬洗衣粉；顯微鏡；血球板；電子天平；100ml容量瓶 。

3.3 藥品

Na2HPO4 ；檸檬酸。

4 活動過程

4.1 湖水的采集

富含藻類的水體可以是呈現綠色的湖水或池水。

4.2 不同洗衣粉濃度與pH值的溶液的配制

4.2.1 不同濃度洗衣粉溶液的配制

每個組分別用選取不同牌子的洗衣粉配制濃度溶液，配制不同濃度的洗衣粉溶液的方法如下：（1）電子天平稱取1.0g洗衣粉，倒入1000ml大燒杯，加蒸餾水1000ml，配制得1.0g/L洗衣粉溶液。（2）用量筒量取50ml1.0g/L的洗衣粉溶液，倒入100ml容量瓶，加入蒸餾定容到100ml，配置得0.5g/L洗衣粉溶液。（3）用10ml量筒量取10ml 1.0g/L的洗衣粉溶液，倒入100ml容量瓶，再加入蒸餾定容到100ml，配置得0.1g/L洗衣粉溶液。（4）用10ml量筒量取5ml 1.0g/L的洗衣粉溶液，倒入100ml容量瓶，再加入蒸餾定容到100ml，配置得0.05g/L洗衣粉溶液。（5）蒸餾水作為空白對照。

4.2.2 不同pH值溶液的配制

經過計算，電子天平稱取2.82g Na2HPO4，加入適量的蒸餾水在燒杯中溶解，轉移到100ml容量瓶，加入蒸餾水定容到100ml，配制得到0.2mol/L Na2HPO4溶液；稱取1.92g檸檬酸，加入適量的蒸餾水在燒杯中溶解，轉移到100ml容量瓶，加入蒸餾水定容到100ml，配制得到0.1mol/L 檸檬酸溶液。再按照表1配方配制不同pH的溶液。

4.3 培養(yǎng)與觀察

分別量取不同洗衣粉濃度溶液或者pH溶液20ml倒入貼好標簽的100ml燒杯中，加入80ml湖水混合，放在光照通風的陽臺連續(xù)培養(yǎng)5天，每天觀察統(tǒng)計一次。

4.4 數據統(tǒng)計

血球板計算藻類活細胞數量：用吸管充分吹打溶液形成藻類細胞懸濁液，量取1ml懸濁液入燒杯后加入9ml蒸餾水稀釋10倍。用血球計數板在顯微鏡10倍目鏡下觀察計算藻類活細胞數量，并填表做記錄（表2，表3）。

4.5 結果預測與分析

以大組為單位討論分析實驗數據，匯報各組實驗結果，并根據實驗結果以及查閱的資料提出合理治理水華的方案。

根據預實驗結果，可以總結出以下幾個結論：

（1）低濃度洗衣粉溶液能夠明顯促進藻類生長，在濃度范圍為0.05g/L到0.1g/L內增長效果最明顯，體現為充分吹打后的藻類細胞懸濁液綠色更深，沒有異味，靜置時上清液不渾濁，藻類細胞沉淀更多，顯微鏡下觀察到藻類繁殖產生許多新個體，單位面積視野統(tǒng)計的藻類細胞數量增加明顯。

（2）高濃度的洗衣粉溶液會是藻類細胞死亡，在0.5g/L到1.0g/L濃度范圍內，隨著濃度高，變化更明顯。體現為顯微鏡下觀察到有藻類細胞失綠破裂死亡，單位面積視野統(tǒng)計的藻類細胞數量更少。水質變黃有腥味，靜置時上清液較渾濁，沉淀失綠腐爛。

（3）水體的pH對藻類生長也有明顯影響，在pH范圍為4.0～6.0范圍內藻類數量增長較明顯，尤其在pH等于6.0，表現為顯微鏡下觀察到藻類繁殖出大量新個體，充分吹打后的藻類細胞懸濁液綠色明顯，沒有異味，靜置時上清液不渾濁，藻類細胞沉淀更多。推測與pH為6.0（偏弱酸性）的溶液促進了水體中數量占優(yōu)的綠球藻的生長，使得藻類總數量增長率更高。偏弱堿性的水體會抑制藻類增長，體現為單位時間單位面積視野統(tǒng)計的藻類細胞少。

（4）從種群密度角度看，藻類生長曲線在1-3天呈上升趨勢，藻類數量持續(xù)上升，在第4天開始，藻類數量開始下降，總群密度開始降低。這表明，在生存空間以及營養(yǎng)物質有限的情況下，個體數量不可能無限增長。

4.6 合理建議

（1）疏浚底泥一方面可以降低水體氮磷營養(yǎng)鹽的負荷，一方面可以除去沉淀的藻類，降低藻類種群密度。

（2）可以通過在水體周邊種植適量的高等水生植物，如蘆葦、菖蒲、千屈菜等轉移水中富集的氮磷營養(yǎng)鹽，不但可以與藻類競爭營養(yǎng)鹽，還可以分泌植化相克的物質，在一定程度上抑制藻類增長。

（3）調水稀釋或者沖刷的方法，適度改變水體中的pH，從而降低藻類增長率。

5 活動建議

本實驗適合于高二年級學生開展。

通過分組實驗的形式進行，組內成員明確分工，完成濃度計算、不同溶液配制，統(tǒng)計數據，觀察現象，分析結果等實驗任務。藻類活細胞數量的統(tǒng)計方法有許多，讓學生在實驗后提出創(chuàng)新想法；結合實驗結論以及查閱資料，提出在環(huán)境因子方面的合理治理水華的方法措施。

*通訊作者：陳學梅