徐雨萌 蔣睿 馬婧倩 周青 甄樹聰

摘? ?要：為了研究微囊藻在BG11培養(yǎng)基、污水廠尾水和垃圾滲濾液中的生長(zhǎng)情況以及對(duì)其中N、P的去除效果，采用顯微鏡直接計(jì)數(shù)法計(jì)算銅綠微囊藻的密度，通過(guò)分光光度計(jì)法測(cè)定總氮、總磷和氨氮的濃度，進(jìn)行微囊藻實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)。在總氮和總磷濃度不同的三種培養(yǎng)基中，微囊藻在污水廠尾水中的生長(zhǎng)情況優(yōu)于在BG11培養(yǎng)基和垃圾滲濾液中的生長(zhǎng)，且微囊藻在污水廠尾水中對(duì)N、P的去除效果最好。在等氮磷濃度的三種培養(yǎng)基中，結(jié)果仍和上述類似。比較三種培養(yǎng)基中的氨氮濃度，三種培養(yǎng)基中的氨氮濃度不一致。從而可知氨氮濃度影響微囊藻的生長(zhǎng)和對(duì)N、P的去除效果。

關(guān)鍵詞：微囊藻? 總氮? 氨氮? 總磷? 去除效果

Abstract： In order to study the growth of Microcystis in BG11， sewage plant tail water and landfill leachate and the removal efficiency of Nitrogen and Phosphorus， the density of Microcystis was calculated by direct counting method under microscope， the concentrations of Total nitrogen， Total phosphorus and Ammonia nitrogen were determined by the spectrophotometry method， and the Microcystis was cultured in the laboratory. The growth of Microcystis in the effluent of wastewater treatment plant was better than that in BG11 and landfill leachate in the three different concentrations of Total nitrogen and Total phosphorus， the removal efficiency of Nitrogen and Phosphorus by Microcystis was the best. The results were similar in the three media with equal Nitrogen and Phosphorus concentrations. The concentrations of Ammonia nitrogen in three kinds of media were compared， and the concentrations of Ammonia nitrogen in three kinds of media were different. The results showed that the concentration of Ammonia nitrogen affected the growth of Microcystis and the removal of Nitrogen and Phosphorus.

Key Words： Microcystis; Total nitrogen; Total phosphorus; Ammonia nitrogen

近年來(lái)，我國(guó)水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題日益嚴(yán)重，從國(guó)內(nèi)較大湖泊如滇池、太湖及大明湖等與海灣如萊州灣的情況來(lái)看，頻發(fā)的水體富營(yíng)養(yǎng)問(wèn)題造成極大地危害[1-4]，引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因是水中氮磷含量超標(biāo)[5-6]，由于資金技術(shù)等原因，我國(guó)污水處理廠二級(jí)處理后大多無(wú)法達(dá)到正常的排放標(biāo)準(zhǔn)，利用微囊藻凈化污水是十分髙效的處理方式。微囊藻指在只有在顯微鏡下才能分辨其形態(tài)的藻類，能夠髙效利用光合作用。污水處理后回收的藻類可以進(jìn)行資源化利用。微囊藻有巨大的經(jīng)濟(jì)開發(fā)潛力，可應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)觀察在BG11培養(yǎng)基、污水廠尾水和垃圾滲濾液中微囊藻的生長(zhǎng)情況以及不同培養(yǎng)基中N、P濃度的變化，研究培養(yǎng)基中NH4+-N的濃度對(duì)微囊藻的生長(zhǎng)情況和N、P去除效果的影響，為微囊藻處理污水提供依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器

銅綠微囊藻（購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所）。磷酸二氫鉀，納氏試劑，硝酸鉀（均為分析純?cè)噭Ｗ贤夥止夤舛扔?jì)（北京普析通用儀器公司），顯微鏡（鳳凰光學(xué)股份有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

銅綠微囊藻純種培養(yǎng)，A組：在TN=53.75mg/L、TP=9mg/L的BG11培養(yǎng)基，TN=8.69mg/L、TP=2.78mg/L污水廠尾水和TN=276.35mg/L、TP=147.24mg/L垃圾滲濾液三種培養(yǎng)基中培養(yǎng)，分別在第1、3、5、7、9、11、13、15天觀察微囊藻密度的變化以及測(cè)其總氮、總磷的濃度。B組：在TN=53.75mg/L、TP=9mg/L的BG11培養(yǎng)基、污水廠尾水和垃圾滲濾液三種培養(yǎng)基中培養(yǎng)。分別在第1、3、5、7、9、11、13、15天觀察微囊藻密度的變化以及測(cè)其總氮、氨氮、總磷的濃度。

1.2.2 接種

將銅綠微囊藻以5000r/min離心10min，并用無(wú)菌水洗滌兩次，然后再接入已滅菌的兩組培養(yǎng)基中，在光照5000lx和溫度25℃的環(huán)境中培養(yǎng)。初始藻密度約為1.46×106個(gè)/mL。

1.2.3 微囊藻的生長(zhǎng)曲線

用顯微鏡和血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)生長(zhǎng)時(shí)期培養(yǎng)液中的藻細(xì)胞密度，并繪制藻類生長(zhǎng)曲線。

1.2.4 培養(yǎng)基中總氮濃度變化測(cè)定

采用納氏試劑光度法，分別在220nm和275nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。得到的回歸方程為y=0.0872x+0.0011。

1.2.5 培養(yǎng)基中總磷濃度變化測(cè)定

采用鉬酸銨分光光度法，在700nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。得到的回歸方程為y=13.459x+0.0666。

1.2.6 培養(yǎng)基中氨氮濃度變化測(cè)定

水楊酸-次氯酸鹽光度法，在420nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度。得到的回歸方程為y=0.0547x+0.0023。

2? 結(jié)果與分析

2.1 以原水為培養(yǎng)基銅綠微囊藻生長(zhǎng)曲線和氮磷濃度變化情況

銅綠微囊藻均能在BG11培養(yǎng)基、污水廠尾水和垃圾滲濾液中生長(zhǎng)，且在污水廠尾水中微囊藻的生長(zhǎng)要顯著優(yōu)于在BG11培養(yǎng)基和垃圾滲濾液中的生長(zhǎng)（圖1）。

銅綠微囊藻在污水廠尾水中對(duì)N、P濃度的去除效果要高于對(duì)BG11培養(yǎng)基和垃圾滲濾液中N、P濃度的去除效果（表1、表2）。不同的藻類對(duì)TN、TP濃度的需求不同，如大扁藻生長(zhǎng)的前期對(duì)磷源的要求比較高，但過(guò)高的磷濃度不能使其以較快的速度增長(zhǎng)，后期需求較小[7]。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推知，TN和TP濃度影響著微囊藻的生長(zhǎng)情況，所以微囊藻在不同的培養(yǎng)基中對(duì)N、P的去除效果不同。有研究表明藻類對(duì)培養(yǎng)基中N、P的去效果與營(yíng)養(yǎng)鹽之間的比值有著重要的關(guān)系，尤其是氮磷比率，如四尾柵藻更適應(yīng)于高氮磷比的環(huán)境[8]。銅綠微囊藻在TN=8.69mg/L、TP=2.78mg/L污水廠尾水中的生長(zhǎng)條件與其他兩種培養(yǎng)基相比更為適宜。

2.2 等氮磷濃度培養(yǎng)基銅綠微囊藻生長(zhǎng)曲線和氮磷濃度變化情況

污水廠尾水中的TN和TP濃度小于BG11培養(yǎng)基中的TN和TP濃度，所以向污水廠尾水中加硝酸鉀和磷酸二氫鉀，使污水廠尾中TN和TP濃度與BG11培養(yǎng)基中TN和TP濃度相同。垃圾滲濾液中的TN與TP濃度高于BG11培養(yǎng)基中的TN和TP濃度，所以先將垃圾滲濾液稀釋，使垃圾滲濾液中的TP濃度與BG11培養(yǎng)基中的TP濃度一致，再加入硝酸鉀使垃圾滲濾液中TN濃度與BG11培養(yǎng)基中TN濃度相同。銅綠微囊藻在B組實(shí)驗(yàn)中，藻細(xì)胞密度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，且在污水廠尾水和BG11培養(yǎng)基中培養(yǎng)的微囊藻在前期藻細(xì)胞密度差別較小，第7天時(shí)在污水廠尾水中微囊藻的生長(zhǎng)要顯著優(yōu)于在BG11培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)（圖2）。而在垃圾滲濾液中微囊藻的藻細(xì)胞密度與在污水廠尾水和BG11培養(yǎng)基中培養(yǎng)的微囊藻的藻細(xì)胞密度相差較大，微囊藻在垃圾滲濾液中并不利于生長(zhǎng)。

在測(cè)定15d內(nèi)微囊藻生長(zhǎng)情況的同時(shí)，記錄BG11培養(yǎng)基、污水廠尾水和垃圾滲濾液中總氮（表3）、總磷（表4）和氨氮（表5）的濃度。通過(guò)比較可知，在TN和TP濃度相同的情況下，NH4+-N濃度的不一致導(dǎo)致了微囊藻在這三種水體中生長(zhǎng)情況的不同。

根據(jù)表3，在原始TN濃度相同的條件下，BG11培養(yǎng)基中的TN濃度由初始的53.74mg/L降低到40.78mg/L。污水廠尾水中的TN濃度由初始的53.74mg/L降低到40.66mg/L。垃圾滲濾液中的TN濃度由初始的53.74mg/L降低到49.06mg/L。由數(shù)據(jù)分析，微囊藻更容易去除污水廠尾水中的TN，所以微囊藻在污水廠尾水中對(duì)TN的去除效果最好，其次是BG11培養(yǎng)基，在垃圾滲濾液中的去除效果最差。

根據(jù)表4，同上訴TN分析一致，微囊藻在污水廠尾水中對(duì)TP的去除效果最好，其次是BG11培養(yǎng)基，在垃圾滲濾液中的去除效果最差。

根據(jù)表5，在等氮磷濃度的條件下，NH4+-N濃度在BG11培養(yǎng)基中從1.89mg/L降低到1.46mg/L。在污水廠尾水中NH4+-N濃度從1.36mg/L降低到0.23mg/L。在垃圾滲濾液中NH4+-N濃度從10.98mg/L降低到9.22mg/L。通過(guò)數(shù)據(jù)比較可知，微囊藻對(duì)N、P的去除效果在初始氨氮濃度為1.36mg/L的污水廠尾水中最好，其次是初始氨氮濃度為1.89mg/L的BG11培養(yǎng)基中，最后是初始氨氮濃度為10.98mg/L的垃圾滲濾液中。

2.3 微囊藻生長(zhǎng)差原因分析

微囊藻在原始的三種培養(yǎng)基中培養(yǎng)，生長(zhǎng)情況由高到低依次為：污水廠尾水、BG11培養(yǎng)基、垃圾滲濾液。將原始的三種培養(yǎng)基調(diào)整到等氮磷濃度后，生長(zhǎng)情況由高到低依次仍為：污水廠尾水、BG11培養(yǎng)基、垃圾滲濾液。在原始的三種培養(yǎng)基中，比較N/P，污水廠尾水的N/P=3.13，BG11培養(yǎng)基中N/P=5.97，垃圾滲濾液中N/P=1.88。根據(jù)研究所知，N/P=300～3時(shí)微囊藻的生長(zhǎng)曲線擬合系數(shù)呈現(xiàn)出隨氮磷比下降微囊藻生長(zhǎng)更迅速的趨勢(shì)[9-11]。當(dāng)N/P=6～3時(shí)，微囊藻的細(xì)胞密度隨N/P的減小而增大，當(dāng)N/P小于3時(shí)，微囊藻的細(xì)胞密度隨N/P的減小而減小，所以不同的N/P影響微囊藻在不同培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況。在等氮磷濃度的三種培養(yǎng)基中，由于初始N/P都為5.97，所以N/P不再是微囊藻生長(zhǎng)差異的原因。通過(guò)圖2可知，微囊藻在三種培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況與圖1中原始的三種培養(yǎng)基的生長(zhǎng)情況類似，考慮是否是其他形態(tài)的氮磷濃度影響了微囊藻的生長(zhǎng)情況。根據(jù)表5，污水廠尾水中的氨氮濃度為1.36mg/L，BG11培養(yǎng)基中的氨氮濃度為1.89mg/L，垃圾滲濾液中的氨氮濃度為10.98mg/L，三種培養(yǎng)基中的氨氮濃度不同，微囊藻在這三種培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)情況也不相同。綜上所述，N/P影響微囊藻的生長(zhǎng)情況，不同形態(tài)的氮磷濃度如氨氮濃度同樣也影響著微囊藻的生長(zhǎng)情況。

3? 結(jié)語(yǔ)

本文采用污水廠尾水、BG11和垃圾滲濾液作為培養(yǎng)基，按原液和調(diào)整氮磷濃度方式分別作為培養(yǎng)基進(jìn)行微囊藻的培養(yǎng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，藻在普適培養(yǎng)基BG11中并不如污水廠尾水中生長(zhǎng)的好，因此，針對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體藻類大量繁殖普遍關(guān)注的水體中氮磷濃度的問(wèn)題，還應(yīng)關(guān)注排入水體的水的來(lái)源和性質(zhì)，才能更好地控制藻類水華。

參考文獻(xiàn)

[1] 張麗霞.城鎮(zhèn)污水廠污泥處理處置技術(shù)的研究進(jìn)展[J].中國(guó)非金屬礦工業(yè)導(dǎo)刊，2019（3）：56-59.

[2] 陳慶榮，林長(zhǎng)順.氮、磷對(duì)青島大扁藻生長(zhǎng)的影響初探[J].農(nóng)民致富之友，2017（8）：63-64，182.

[3] 龔文娟.淺議城市環(huán)境工程污水治理[J].當(dāng)代化工研究，2016（9）：72-73.

[4] 王小強(qiáng).城市污水處理可持續(xù)發(fā)展工藝選型和技改方法初探[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（17）：23.

[5] 黃世鎮(zhèn).城市污水監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)探討[J].江西建材，2016（9）：89，92.

[6] 孟順龍，王菁，裘麗萍，等.氮磷質(zhì)量濃度對(duì)普通小球藻和魚腥藻生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)的影響[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2015，24（4）：658-664.

[7] 劉蓮，周小玉，趙良杰，等.比率對(duì)兩種藍(lán)藻和兩種綠藻生長(zhǎng)的影響[J].上海海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，23（04）：573-581.

[8] 張桐雨，唐選盼，李洪武，等.小球藻和雙眉藻對(duì)蝦塘養(yǎng)殖廢水氮、磷的去除效果[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，40（18）：169-171，185.

[9] 許海，朱廣偉，秦伯強(qiáng)，等.氮磷比對(duì)水華藍(lán)藻優(yōu)勢(shì)形成的影響[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2011，31（10）：1676-1683.

[10]張利平，夏軍，胡志芳.中國(guó)水資源狀況與水資源安全問(wèn)題分析[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2009，18（2）：116-120.

[11]萬(wàn)蕾，朱偉，趙聯(lián)芳.氮磷對(duì)微囊藻和柵藻生長(zhǎng)及競(jìng)爭(zhēng)的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2007（6）：1230-1235.