不同洗涤废水浓度和不同pH值对藻类生长的影响实验设计

张世仪　陈学梅

摘 要 通过实验室条件下设置不同浓度梯度的洗衣粉溶液（不同氮磷含量）和不同pH梯度溶液模拟不同水体环境，观察不同水体环境中的藻类外观的变化以及水质的变化，以及用血球计数板统计不同水体环境中活体藻类的数量，分析不同水体环境中藻类的生长情况。

关键词 洗衣粉溶液 pH溶液 藻类生长 实验设计

中图分类号：X172 文献标识码：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 实验背景

江河湖泊、水库等淡水环境中水华现象频发产生的一系列严重的水环境问题已经成为当前环境污染治理的热点问题之一。水华是由于藻类在温度、光照、营养盐、氮磷含量、pH等多诸多因素影响下迅速繁殖而造成的水体污染现象，通常造成水体出现水华现象的三种藻类包括莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）、绿球藻（Chlorococcum sp）、斜生栅藻（Scendesmus obliquus）。在日常生活中，由于洗涤剂废水和工业废水等没有经过处理直接排入水体，造成水体氮磷含量升高以及水体pH值改变等而促使藻类大量繁殖，使得水中氧含量与营养物质含量等下降造成大量水生生物死亡腐败，从而造成水体污染。通过实验室条件下设置不同浓度梯度的洗衣粉溶液（不同氮磷含量）和不同pH梯度溶液模拟不同水体环境，观察不同水体环境中的藻类外观的变化以及水质的变化，以及用血球计数板统计不同水体环境中活体藻类的数量，分析不同水体环境中藻类的生长情况，为治理水华提出合理意见。

2 目的与要求

（1）掌握藻类的血球板计的使用方法以及计算藻类密度的方法，了解不同浓度溶液配置的方法原理和方法。

（2）了解影响藻类生长的环境因子，根据实验结果以及查阅文献提出治理水体污染的方法。

（3）培养科学探究精神以及实事求是的科学态度，形成团队合作精神。

3 材料与用具

3.1 材料

富含藻类的湖水、蒸馏水。

3.2 用具

1000ml大烧杯；50ml量筒；10ml量筒；100ml烧杯；玻璃棒；汰渍洗衣粉；显微镜；血球板；电子天平；100ml容量瓶 。

3.3 药品

Na2HPO4 ；柠檬酸。

4 活动过程

4.1 湖水的采集

富含藻类的水体可以是呈现绿色的湖水或池水。

4.2 不同洗衣粉浓度与pH值的溶液的配制

4.2.1 不同浓度洗衣粉溶液的配制

每个组分别用选取不同牌子的洗衣粉配制浓度溶液，配制不同浓度的洗衣粉溶液的方法如下：（1）电子天平称取1.0g洗衣粉，倒入1000ml大烧杯，加蒸馏水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，加入蒸馏定容到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，再加入蒸馏定容到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，再加入蒸馏定容到100ml，配置得0.05g/L洗衣粉溶液。（5）蒸馏水作为空白对照。

4.2.2 不同pH值溶液的配制

经过计算，电子天平称取2.82g Na2HPO4，加入适量的蒸馏水在烧杯中溶解，转移到100ml容量瓶，加入蒸馏水定容到100ml，配制得到0.2mol/L Na2HPO4溶液；称取1.92g柠檬酸，加入适量的蒸馏水在烧杯中溶解，轉移到100ml容量瓶，加入蒸馏水定容到100ml，配制得到0.1mol/L 柠檬酸溶液。再按照表1配方配制不同pH的溶液。

4.3 培养与观察

分别量取不同洗衣粉浓度溶液或者pH溶液20ml倒入贴好标签的100ml烧杯中，加入80ml湖水混合，放在光照通风的阳台连续培养5天，每天观察统计一次。

4.4 数据统计

血球板计算藻类活细胞数量：用吸管充分吹打溶液形成藻类细胞悬浊液，量取1ml悬浊液入烧杯后加入9ml蒸馏水稀释10倍。用血球计数板在顯微镜10倍目镜下观察计算藻类活细胞数量，并填表做记录（表2，表3）。

4.5 结果预测与分析

以大组为单位讨论分析实验数据，汇报各组实验结果，并根据实验结果以及查阅的资料提出合理治理水华的方案。

根据预实验结果，可以总结出以下几个结论：

（1）低浓度洗衣粉溶液能够明显促进藻类生长，在浓度范围为0.05g/L到0.1g/L内增长效果最明显，体现为充分吹打后的藻类细胞悬浊液绿色更深，没有异味，静置时上清液不浑浊，藻类细胞沉淀更多，显微镜下观察到藻类繁殖产生许多新个体，单位面积视野统计的藻类细胞数量增加明显。

（2）高浓度的洗衣粉溶液会是藻类细胞死亡，在0.5g/L到1.0g/L浓度范围内，随着浓度高，变化更明显。体现为显微镜下观察到有藻类细胞失绿破裂死亡，单位面积视野统计的藻类细胞数量更少。水质变黄有腥味，静置时上清液较浑浊，沉淀失绿腐烂。

（3）水体的pH对藻类生长也有明显影响，在pH范围为4.0～6.0范围内藻类数量增长较明显，尤其在pH等于6.0，表现为显微镜下观察到藻类繁殖出大量新个体，充分吹打后的藻类细胞悬浊液绿色明显，没有异味，静置时上清液不浑浊，藻类细胞沉淀更多。推测与pH为6.0（偏弱酸性）的溶液促进了水体中数量占优的绿球藻的生长，使得藻类总数量增长率更高。偏弱碱性的水体会抑制藻类增长，体现为单位时间单位面积视野统计的藻类细胞少。

（4）从种群密度角度看，藻类生长曲线在1-3天呈上升趋势，藻类数量持续上升，在第4天开始，藻类数量开始下降，总群密度开始降低。这表明，在生存空间以及营养物质有限的情况下，个体数量不可能无限增长。

4.6 合理建议

（1）疏浚底泥一方面可以降低水体氮磷营养盐的负荷，一方面可以除去沉淀的藻类，降低藻类种群密度。

（2）可以通过在水体周边种植适量的高等水生植物，如芦苇、菖蒲、千屈菜等转移水中富集的氮磷营养盐，不但可以与藻类竞争营养盐，还可以分泌植化相克的物质，在一定程度上抑制藻类增长。

（3）调水稀释或者冲刷的方法，适度改变水体中的pH，从而降低藻类增长率。

5 活动建议

本实验适合于高二年级学生开展。

通过分组实验的形式进行，组内成员明确分工，完成浓度计算、不同溶液配制，统计数据，观察现象，分析结果等实验任务。藻类活细胞数量的统计方法有许多，让学生在实验后提出创新想法；结合实验结论以及查阅资料，提出在环境因子方面的合理治理水华的方法措施。

*通讯作者：陈学梅