摘要：随着城市缺水问题日益严重，景观水体使用再生水已经成为一种趋势。但是再生水往往氮、磷含量较高，导致许多景观水体出现富营养化现象。此类水体面积较小、条件比较单一，因而藻类的控制相对易于实现。近年来，不少景观水体中修建了人工喷泉、瀑布等设施，水流的冲击在很大程度上影响了水体的气体组成和pH，进而影响到藻类的生长。本文分析了水体pH和曝气方式对藻类生长的影响内容。
关键词：水体pH；曝气方式；藻类生长
蓝藻门和绿藻门生物是引起淡水水华的主要生物，微囊藻是湖泊优势种，其中以微囊藻造成的灾害尤甚，成为当今研究热点之一。虽然氮、磷等营养盐通常被认为是蓝藻水华形成的决定性因素，但是影响水华形成的环境因素决不仅限于此，水华的发展和形成应该是多种因素作用下的综合结果。
一、材料与方法
1.试验材料。试验用微囊藻，置于光照培养箱中保存，定期进行接种，保证试验使用。培养条件为：温度25℃，pH7．5～8．5，光暗周期14∶10，光照强度2500～3000lx。每天早晚各摇瓶1次。
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。
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。前者相当于模拟废水每天排放后，将被铜绿微囊藻调节的水体pH恢复初始状态的情形。为了便于比较分析，2组试验设置的pH水平相同，均为3、5、7、9、11和13。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pH计测定。
二、结果与分析
1.微囊藻生长情况。在调节试验开始1周内，每天调节pH为11的微囊藻生长较好，其他pH均不利于该藻生长。在开始阶段，pH5～9时微囊藻快速生长，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调控。在未调控pH试验组中，微囊藻生长情况比较特殊，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，微囊藻都没有彻底死亡，再过10d后（试验第20天），pH为9和11的处理得到较高的细胞数量，pH为7的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.水体pH变化。每天人为调节水体pH为设计值的试验中，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，说明微囊藻偏好碱性环境。随着试验时间延长，微囊藻对环境pH调节能力也会变化。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。未进行人工干预的试验中，水体pH变化的趋势和调控pH组的情况类似。在不干预时，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，而调控组的处理间差异较大。微囊藻具有对pH的适应和调控能力，2组试验均调整pH在7．3～9．4范围；结合微藻生长情况，可以将此范围作为适宜微囊藻生长的pH范围。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆总体上，对于pH5～11的水体，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调控能力明显减弱。
三、讨论
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，对强碱环境的调节能力大于强酸环境的；对pH5～11的环境有很高的调节力，使水体pH趋向7～9，本试验中调节后的pH实测值7.3～9.4。即使在强酸（pH =3）和强碱（pH =13）环境，微囊藻并未立即死亡，在1周时间内仍保持了一定的生物量。这说明水体pH不适宜时仍有发生水华的潜力，靠调节水体pH来控制水华是有一定风险的；在废水排放引起pH急剧变化的水域依然存在发生水华的可能。鉴于水中pH的变化趋势同两种微藻的藻细胞密度变化趋势相一致，在不同温度和光照强度组合条件下，藻细胞浓度达到最大值时，pH也达到相应峰值，因此将实验期间微藻藻细胞密度同对应pH值之间的相关性进行ANCOVA分析，发现pH上升和微囊藻的生长繁殖呈现出密切的相关性，呈正相线性关系。已有研究表明，当营养物质及其他条件适宜时，pH在8左右可促进微囊藻水华发生；当pH不利于藻类生长，藻类的自适应性使其可通过一系列生理生化反应调节水体pH值趋向适宜生长的偏碱性范围。在不同处理组水体pH在藻类生长过程中一直发生变化，总体表现出归一化趋势，各处理组的pH趋向8．6～9．9。本研究的结论与其基本一致。另一方面处于延迟期和对数生长期的微囊藻使培养液的pH 上升，从初始的7．2、8．0和8．8分别上升到最大值10．02、10．34和10．94；稳定期和衰亡期的微囊藻使培养液pH降低，初始值为8．8时，最终pH降至8.66。其增长幅度高于本研究结果。与满江红鱼腥藻和固氮鱼腥藻2种蓝藻相比，微囊藻对水体pH的适应和调节能力较强。在pH为5～9的环境中，满江红鱼腥藻和固氮鱼腥藻都可以正常生长，且生长的过程中还改变了生长环境的pH 值，酸性环境pH都发生上升，碱性环境的pH改变不大。而在pH 为3 和11 的环境中，2种藻的生长都受到抑制。适合螺旋藻突变株生长的pH为9．0～10．5；pH为9．5时胞内藻胆蛋白含量最高，稍高于本研究的微藻。在一定条件下，微囊藻对水体pH有调节至适宜水平的倾向和能力。对于多数试验处理，不管是每天调节pH，还是不调节pH，微囊藻均努力调节pH至较适宜生长范围，但是每天调节pH为一定值将降低其调控能力。比较试验中后期实测pH的结果，调节pH试验组结果一般稍高于不调节pH组的，说明此时微囊藻对水体pH的调节能力出现差异。水体持续保持某不适pH水平时，微囊藻的调节能力变弱了， 说明如果连续地废水排放等冲击将抑制微囊藻生长。本研究中微囊藻的生长较差，已有研究也显示了pH试验中有较长的延迟期，这可能和多种因素有关，但也说明pH影响铜绿微囊藻的生长。关于pH变动和浮游藻类生长的关系研究还需要开展更多的室内试验和现场调查。
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，不能作为预测藻生物量的指标，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，湖泊中的pH主要受CO2含量的控制；在微藻的生长期内，pH的变化随藻类细胞数量变化表现出一定规律。微藻生长对环境pH具有一定的调节能力水体中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（吴剑等，2009）。这说明不但pH影响藻类生长，而且藻类生长也会影响水体pH。
参考文献：
[1]《公害防止技术•水质篇》（日）公害防止技术和法规编委会，110-111.
[2]《水域的富营养化及防治对策》日本机械工业联合会.
[3]王鹤立，陈雷，程丽，等. 再生水回用于景观水体的水质标准探讨.中国给水排水，2015，17（12）：31～35
论文作者:程萍
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：水体论文; 生长论文; 藻类论文; 环境论文; 能力论文; 细胞论文; 数量论文; 《基层建设》2017年第14期论文;