不同洗滌廢水濃度和不同pH值對(duì)藻類生長的影響實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

張世儀　陳學(xué)梅

摘 要 通過實(shí)驗(yàn)室條件下設(shè)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(zhì)的變化，以及用血球計(jì)數(shù)板統(tǒng)計(jì)不同水體環(huán)境中活體藻類的數(shù)量，分析不同水體環(huán)境中藻類的生長情況。

關(guān)鍵詞 洗衣粉溶液 pH溶液 藻類生長 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：X172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(shí)驗(yàn)背景

江河湖泊、水庫等淡水環(huán)境中水華現(xiàn)象頻發(fā)產(chǎn)生的一系列嚴(yán)重的水環(huán)境問題已經(jīng)成為當(dāng)前環(huán)境污染治理的熱點(diǎn)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(xiàn)象，通常造成水體出現(xiàn)水華現(xiàn)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(jīng)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(zhì)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(shí)驗(yàn)室條件下設(shè)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(zhì)的變化，以及用血球計(jì)數(shù)板統(tǒng)計(jì)不同水體環(huán)境中活體藻類的數(shù)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(jì)的使用方法以及計(jì)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(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及查閱文獻(xiàn)提出治理水體污染的方法。

（3）培養(yǎng)科學(xué)探究精神以及實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，形成團(tuán)隊(duì)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(dòng)過程

4.1 湖水的采集

富含藻類的水體可以是呈現(xiàn)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(gè)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(duì)照。

4.2.2 不同pH值溶液的配制

經(jīng)過計(jì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(biāo)簽的100ml燒杯中，加入80ml湖水混合，放在光照通風(fēng)的陽臺(tái)連續(xù)培養(yǎng)5天，每天觀察統(tǒng)計(jì)一次。

4.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

血球板計(jì)算藻類活細(xì)胞數(shù)量：用吸管充分吹打溶液形成藻類細(xì)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(jì)數(shù)板在顯微鏡10倍目鏡下觀察計(jì)算藻類活細(xì)胞數(shù)量，并填表做記錄（表2，表3）。

4.5 結(jié)果預(yù)測與分析

以大組為單位討論分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，匯報(bào)各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及查閱的資料提出合理治理水華的方案。

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以總結(jié)出以下幾個(gè)結(jié)論：

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

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

（3）水體的pH對(duì)藻類生長也有明顯影響，在pH范圍為4.0～6.0范圍內(nèi)藻類數(shù)量增長較明顯，尤其在pH等于6.0，表現(xiàn)為顯微鏡下觀察到藻類繁殖出大量新個(gè)體，充分吹打后的藻類細(xì)胞懸濁液綠色明顯，沒有異味，靜置時(shí)上清液不渾濁，藻類細(xì)胞沉淀更多。推測與pH為6.0（偏弱酸性）的溶液促進(jìn)了水體中數(shù)量占優(yōu)的綠球藻的生長，使得藻類總數(shù)量增長率更高。偏弱堿性的水體會(huì)抑制藻類增長，體現(xiàn)為單位時(shí)間單位面積視野統(tǒng)計(jì)的藻類細(xì)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(shù)量持續(xù)上升，在第4天開始，藻類數(shù)量開始下降，總?cè)好芏乳_始降低。這表明，在生存空間以及營養(yǎng)物質(zhì)有限的情況下，個(gè)體數(shù)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(fù)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(zhuǎn)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(zhì)，在一定程度上抑制藻類增長。

（3）調(diào)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(dòng)建議

本實(shí)驗(yàn)適合于高二年級(jí)學(xué)生開展。

通過分組實(shí)驗(yàn)的形式進(jìn)行，組內(nèi)成員明確分工，完成濃度計(jì)算、不同溶液配制，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，觀察現(xiàn)象，分析結(jié)果等實(shí)驗(yàn)任務(wù)。藻類活細(xì)胞數(shù)量的統(tǒng)計(jì)方法有許多，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)后提出創(chuàng)新想法；結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)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(xué)梅