譚文杰

(湖南省岳陽(yáng)市第一中學(xué) 414000)

人教版高中生物學(xué)教材(必修三)中提及由于人類的生產(chǎn)生活產(chǎn)生的污染物排入水體中，使水體富營(yíng)養(yǎng)化加劇，導(dǎo)致浮游藻類大量生長(zhǎng)繁殖，最終暴發(fā)水華或赤潮現(xiàn)象。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，東洞庭湖區(qū)局部水面也已經(jīng)暴發(fā)了藍(lán)藻水華[1]。為了增加學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)的興趣，結(jié)合岳陽(yáng)市地處于東洞庭湖的地理區(qū)位優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)水質(zhì)污染對(duì)藍(lán)藻的影響。實(shí)驗(yàn)用水取自東洞庭湖暴發(fā)藍(lán)藻水華的湖區(qū)，用磷酸二氫鉀(KH2PO4)和氯化銨(NH4Cl)配置成一定濃度的溶液來(lái)模擬污染物(營(yíng)養(yǎng)鹽)。用光學(xué)顯微鏡(10×40)對(duì)水中浮游藻類的數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù)(為降低難度，適宜高中階段學(xué)生開展，實(shí)驗(yàn)中只對(duì)優(yōu)勢(shì)種偽魚腥藻計(jì)數(shù))。由于該實(shí)驗(yàn)步驟相對(duì)較多，就運(yùn)用小組合作的方式展開，具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如下：

1 探究不同水質(zhì)污染物濃度對(duì)藍(lán)藻水華的影響

取洗凈烘干且規(guī)格一致的1000 mL錐形瓶3個(gè)，編為1、2、3號(hào)瓶。各加入250 mL取自洞庭湖混勻后的湖水(水體中偽魚腥藻數(shù)量為18.7×105個(gè)/L)，1號(hào)瓶中再加入250 mL蒸餾水，作為對(duì)照組；2號(hào)瓶中加入P和N元素濃度分別為0.1 mg/L與2.0 mg/L的磷酸二氫鉀與氯化銨混合溶液；3號(hào)瓶中加入P和N元素濃度分別為0.2 mg/L與4.0 mg/L的磷酸二氫鉀與氯化銨混合溶液(表1)。三個(gè)錐形瓶瓶口用牛皮紙封口并扎上若干小孔，放在25℃和光照條件為4000 Lx(接近湖面白天日照強(qiáng)度，光暗時(shí)間比為12∶12)的環(huán)境中培養(yǎng)20 d。

培養(yǎng)結(jié)束后用光學(xué)顯微鏡對(duì)各個(gè)錐形瓶中藍(lán)藻進(jìn)行計(jì)數(shù)，結(jié)果如表1所示：在相同的培養(yǎng)條件下，加入的污染物濃度越高，藍(lán)藻的生長(zhǎng)速度越快，可能暴發(fā)藍(lán)藻水華的可能性越大。

表1 不同污染濃度對(duì)藍(lán)藻生長(zhǎng)的影響

2 探究不同溫度條件對(duì)藍(lán)藻的影響

取洗凈烘干且規(guī)格一致的1000 mL錐形瓶4個(gè)，編為4、5、6和7號(hào)瓶。各加入250 mL取自洞庭湖混勻后的湖水，其中4號(hào)瓶和6號(hào)瓶中加入250 mL蒸餾水，作為對(duì)照組；5號(hào)瓶和7號(hào)瓶中加入250 mL P和N元素濃度分別為0.1 mg/L與2.0 mg/L的磷酸二氫鉀與氯化銨混合溶液(表2)。將4號(hào)瓶與5號(hào)瓶放置于10 ℃和光照條件為4000 Lx(光暗時(shí)間比為12∶12)的環(huán)境中培養(yǎng)20 d；將6號(hào)瓶與7號(hào)瓶放置于25 ℃和光照條件為4000 Lx(光暗時(shí)間比為12∶12)的環(huán)境中培養(yǎng)20 d，各瓶口均用牛皮紙封口并扎上若干小孔。培養(yǎng)結(jié)束后進(jìn)行計(jì)數(shù)(表2)。

結(jié)果表明，在溫度較低時(shí)，水體被污染后藍(lán)藻生長(zhǎng)的速度并不明顯，水華暴發(fā)的可能性相對(duì)較低；而溫度較高時(shí)，藍(lán)藻會(huì)大量生長(zhǎng)，暴發(fā)水華的可能性會(huì)大大增加。

表2 不同溫度條件下藍(lán)藻生長(zhǎng)情況對(duì)比

3 探究不同光照條件對(duì)藍(lán)藻的影響

取洗凈烘干且規(guī)格一致的1000 mL錐形瓶4個(gè)，編為8、9、10和11號(hào)瓶。各加入250 mL取自洞庭湖混勻后的湖水，其中8號(hào)瓶和10號(hào)瓶中加入250 mL蒸餾水，作為對(duì)照組；9號(hào)瓶和11號(hào)瓶中加入250 mL P和N元素濃度分別為0.1 mg/L與2.0 mg/L的磷酸二氫鉀與氯化銨混合溶液(表3)。將8號(hào)瓶與9號(hào)瓶放置于25℃和光照條件為2000 Lx(光暗時(shí)間比為12∶

12)的環(huán)境中培養(yǎng)20 d；將10號(hào)瓶與11號(hào)瓶放置于25℃和光照條件為4000 Lx(光暗時(shí)間比為12∶12)的環(huán)境中培養(yǎng)20 d，各瓶口均用牛皮紙封口并扎上若干小孔。培養(yǎng)結(jié)束后進(jìn)行計(jì)數(shù)(表3)。結(jié)果表明，光照強(qiáng)度對(duì)2000 Lx與4000 Lx對(duì)藍(lán)藻生長(zhǎng)情況影響并不太明顯，4000 Lx光照條件下藍(lán)藻生長(zhǎng)情況僅略快于2000 Lx，可能是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中2000 Lx的光照條件已經(jīng)接近飽和光照條件。

表3 不同光照條件下藍(lán)藻生長(zhǎng)情況對(duì)比

4 結(jié)論

通過(guò)以上三組實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：排入水體污染物濃度增加，將對(duì)水體中藍(lán)藻生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生明顯的促進(jìn)作用，直到導(dǎo)致藍(lán)藻水華的暴發(fā)，溫度是影響藍(lán)藻生長(zhǎng)和藍(lán)藻水華暴發(fā)的重要因子。因此，可證明受污染的湖泊水體之所以經(jīng)常在夏天暴發(fā)藍(lán)藻水華，就在于夏天溫度高、光照條件充足、有充足的營(yíng)養(yǎng)鹽(污染)的原因。