“水质污染对蓝藻水华影响”的探究实验设计

谭文杰

(湖南省岳阳市第一中学 414000)

人教版高中生物学教材(必修三)中提及由于人类的生产生活产生的污染物排入水体中，使水体富营养化加剧，导致浮游藻类大量生长繁殖，最终暴发水华或赤潮现象。据文献报道，东洞庭湖区局部水面也已经暴发了蓝藻水华[1]。为了增加学生对学习生物学知识的兴趣，结合岳阳市地处于东洞庭湖的地理区位优势，设计实验来证实水质污染对蓝藻的影响。实验用水取自东洞庭湖暴发蓝藻水华的湖区，用磷酸二氢钾(KH2PO4)和氯化铵(NH4Cl)配置成一定浓度的溶液来模拟污染物(营养盐)。用光学显微镜(10×40)对水中浮游藻类的数量进行计数(为降低难度，适宜高中阶段学生开展，实验中只对优势种伪鱼腥藻计数)。由于该实验步骤相对较多，就运用小组合作的方式展开，具体实验设计如下：

1 探究不同水质污染物浓度对蓝藻水华的影响

取洗净烘干且规格一致的1000 mL锥形瓶3个，编为1、2、3号瓶。各加入250 mL取自洞庭湖混匀后的湖水(水体中伪鱼腥藻数量为18.7×105个/L)，1号瓶中再加入250 mL蒸馏水，作为对照组；2号瓶中加入P和N元素浓度分别为0.1 mg/L与2.0 mg/L的磷酸二氢钾与氯化铵混合溶液；3号瓶中加入P和N元素浓度分别为0.2 mg/L与4.0 mg/L的磷酸二氢钾与氯化铵混合溶液(表1)。三个锥形瓶瓶口用牛皮纸封口并扎上若干小孔，放在25℃和光照条件为4000 Lx(接近湖面白天日照强度，光暗时间比为12∶12)的环境中培养20 d。

培养结束后用光学显微镜对各个锥形瓶中蓝藻进行计数，结果如表1所示：在相同的培养条件下，加入的污染物浓度越高，蓝藻的生长速度越快，可能暴发蓝藻水华的可能性越大。

表1 不同污染浓度对蓝藻生长的影响

2 探究不同温度条件对蓝藻的影响

取洗净烘干且规格一致的1000 mL锥形瓶4个，编为4、5、6和7号瓶。各加入250 mL取自洞庭湖混匀后的湖水，其中4号瓶和6号瓶中加入250 mL蒸馏水，作为对照组；5号瓶和7号瓶中加入250 mL P和N元素浓度分别为0.1 mg/L与2.0 mg/L的磷酸二氢钾与氯化铵混合溶液(表2)。将4号瓶与5号瓶放置于10 ℃和光照条件为4000 Lx(光暗时间比为12∶12)的环境中培养20 d；将6号瓶与7号瓶放置于25 ℃和光照条件为4000 Lx(光暗时间比为12∶12)的环境中培养20 d，各瓶口均用牛皮纸封口并扎上若干小孔。培养结束后进行计数(表2)。

结果表明，在温度较低时，水体被污染后蓝藻生长的速度并不明显，水华暴发的可能性相对较低；而温度较高时，蓝藻会大量生长，暴发水华的可能性会大大增加。

表2 不同温度条件下蓝藻生长情况对比

3 探究不同光照条件对蓝藻的影响

取洗净烘干且规格一致的1000 mL锥形瓶4个，编为8、9、10和11号瓶。各加入250 mL取自洞庭湖混匀后的湖水，其中8号瓶和10号瓶中加入250 mL蒸馏水，作为对照组；9号瓶和11号瓶中加入250 mL P和N元素浓度分别为0.1 mg/L与2.0 mg/L的磷酸二氢钾与氯化铵混合溶液(表3)。将8号瓶与9号瓶放置于25℃和光照条件为2000 Lx(光暗时间比为12∶

12)的环境中培养20 d；将10号瓶与11号瓶放置于25℃和光照条件为4000 Lx(光暗时间比为12∶12)的环境中培养20 d，各瓶口均用牛皮纸封口并扎上若干小孔。培养结束后进行计数(表3)。结果表明，光照强度对2000 Lx与4000 Lx对蓝藻生长情况影响并不太明显，4000 Lx光照条件下蓝藻生长情况仅略快于2000 Lx，可能是实验设计中2000 Lx的光照条件已经接近饱和光照条件。

表3 不同光照条件下蓝藻生长情况对比

4 结论

通过以上三组实验得出结论：排入水体污染物浓度增加，将对水体中蓝藻生长繁殖产生明显的促进作用，直到导致蓝藻水华的暴发，温度是影响蓝藻生长和蓝藻水华暴发的重要因子。因此，可证明受污染的湖泊水体之所以经常在夏天暴发蓝藻水华，就在于夏天温度高、光照条件充足、有充足的营养盐(污染)的原因。