袁艷敏 劉福利 杜欣欣 梁洲瑞 汪文俊 孫修濤

極北海帶對氮、磷吸收和砷、鎘、鉛吸附的研究*

袁艷敏1,2劉福利2,3①杜欣欣4梁洲瑞2,3汪文俊2,3孫修濤2,3

(1. 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院 上海 201306；2. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海洋漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展重點實驗室青島 266071；3. 青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過程功能實驗室 青島 266071；4. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)海洋科學(xué)與工程學(xué)院 青島 266109)

極北海帶()分布于大西洋東北海域，有很高的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價值，有望成為我國海藻資源增值的對象。本研究通過分析極北海帶在不同溫度下對N、P營養(yǎng)鹽的吸收，以及對不同重金屬離子的吸附，研究其對富營養(yǎng)化和重金屬的去除能力。結(jié)果顯示，1)溫度為9℃~13℃時，極北海帶對N、P的吸收率均最高，其中72 h后其對P的吸收率達(dá)到了95%~98%，對氨氮的吸收率為96%，對硝酸氮的吸收率約為42%，表明其對N、P有顯著的去除作用。2)極北海帶對As5+的富集量為168.33 mg/kg，藻體表面和內(nèi)部As5+含量無顯著差異，分別占藻體As5+總量的55%和45%，As5+處理6 d后極北海帶的相對生長速率為–0.92%/d，極北海帶生長不正常。極北海帶對Cd2+的吸附量為15 mg/kg，且91%的Cd2+位于藻體表面，僅9%的Cd2+位于藻體內(nèi)部，相對生長速率為5.78%/d，說明其對極北海帶生長有抑制。極北海帶對Pb2+的吸附量為320 mg/kg，其中96.5%的Pb2+被吸附于藻體表面，3.5%的Pb2+位于藻體內(nèi)部，其相對生長速率為6.73%/d，表明Pb2+對極北海帶的生長無顯著影響。

極北海帶；富營養(yǎng)化；溫度；重金屬；生物修復(fù)

當(dāng)前，我國近海海水富營養(yǎng)化和重金屬污染問題日益嚴(yán)重，大型藻類是重要的初級生產(chǎn)者，具有吸收利用水體營養(yǎng)鹽和增加溶解氧、吸附重金屬離子的功能，可用于海洋生態(tài)系統(tǒng)富營養(yǎng)化和重金屬污染的生物修復(fù)。

海水中營養(yǎng)鹽存在的主要形式是氨氮、硝氮和活性磷，其中氨氮在動物養(yǎng)殖水體中含量較高(胡海燕等, 2003)，而硝氮是水體中無機(jī)氮的主要存在形式，且極易被藻類和植物利用，無機(jī)正磷酸鹽為大部分海藻的主要P源。海藻吸收N、P營養(yǎng)鹽已有不少研究 (韓婷婷等, 2018; 包杰等, 2008; Liu, 2016; 李恒等, 2013)。劉靜雯等(2001)研究了細(xì)基江蘺繁枝變型(var.)、孔石莼()和蜈蚣藻()在不同溫度和鹽度下對氨氮的吸收情況；徐智廣等(2011)以龍須菜()為材料，研究溫度、光照強(qiáng)度和硝氮濃度下龍須菜對無機(jī)磷吸收的影響。在海藻對各種重金屬去除效果方面，朱明等(2011)、 郭贛林等(2011)證實了滸苔()對重金屬Cu、Cd、Pb均有去除效果，可用于含Cu2+和Pb2+廢水的生物修復(fù)；黃鶴忠(2013)也發(fā)現(xiàn)江蘺對Cu、Cd、Ni、Pb等也有較好的去除效果。因此，開發(fā)新型經(jīng)濟(jì)海藻，用于去除N、P等富營養(yǎng)鹽和吸附重金屬離子，對當(dāng)前近海富營養(yǎng)化和重金屬污染的修復(fù)有重要參考依據(jù)。

極北海帶()屬于褐藻綱 (Phaeophyceae)、海帶目(Laminariales)、海帶科(Laminariaceae)、海帶屬()，廣泛分布于大西洋東北海域、底質(zhì)類型為巖礁的潮下帶，其自然分布海域南到葡萄牙北至挪威、俄羅斯(Kain, 1967、1971; Bekkby, 2009)。極北海帶藻體較大，藻體明顯分為葉(呈掌狀，完整藻體一般分叉形成30片葉)、柄和固著器，柄和葉的最大長度一般分別為1~3 m和1~2 m (Kain, 1971)。因此，多年生的極北海帶可為其他海洋生物提供索餌場、產(chǎn)卵場或棲息地，在維護(hù)多樣性、海洋生物修復(fù)等方面有重要價值，尤其是其極耐低光，光補(bǔ)償點可低至4.6 μmol/m2?s，適應(yīng)在較深的水域生長(梁洲瑞等, 2018)。當(dāng)前，我國正在積極推進(jìn)海洋牧場建設(shè)，海藻場是關(guān)鍵的組成部分，由于我國近海透明度普遍較低，投放的人工魚礁水層較深，由于光照限制很難增殖起規(guī)?；摹昂Ｔ迳帧?，而極北海帶的“個體大、多年生、耐低光”的三大特征，可作為構(gòu)建海藻場的優(yōu)良藻種。本研究以極北海帶為對象，分析其對N、P吸收和對砷、Cd2+、鉛吸附的能力，評價其在海洋生物修復(fù)方面的潛力，為近海生態(tài)環(huán)境修復(fù)和海洋牧場建設(shè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗所用極北海帶幼苗通過配子體克隆技術(shù)培育約3個月左右獲得，葉片長度約為5~10 cm，極北海帶配子體來源于法國布列塔尼半島海區(qū)。幼苗培養(yǎng)條件：溫度為11℃~13℃，光合有效照射度(Photosynthetically active radiation, PAR)為40~ 50 μmol/m2·s，光周期為12 L︰12 D，天然海水經(jīng)過濾、高壓滅菌冷卻后，作為培養(yǎng)液，添加營養(yǎng)鹽(PO43–-P: 0.4 mg/L, NO3–-N: 4 mg/L)。

1.2 實驗方法

1.2.1 極北海帶對N、P的吸收 實驗在1 L的玻璃瓶中進(jìn)行，分別在5℃、9℃、13℃和17℃下充氣培養(yǎng)，每個玻璃瓶中分別添加1 L培養(yǎng)液、PO43–-P (0.3 mg/L)、NO3–-N (3 mg/L)、NH4+-N (3 mg/L)、(1.00±0.05) g的極北海帶葉片，其他培養(yǎng)條件：光合有效照射度為40~ 50 μmol/(m2·s)，光周期為12 L︰12 D，每個溫度組3個平行。實驗開始后分別在0、24、48和72 h取水樣凍存，使用Nitrate Test in Seawater (Spectroquant, 德國)測定水樣中的NO3–-N，Ammonium Cell Test (Spectroquant,德國)測定水樣中的NH4+-N，Phosphate Test (Spectroquant, 德國)測定水樣中的PO43–-P，測定操作按照說明書進(jìn)行，計算各時間點水樣中營養(yǎng)鹽的百分含量，營養(yǎng)鹽百分含量=各時間點的營養(yǎng)鹽濃度×體積/(初始營養(yǎng)鹽濃度×體積)

1.2.2 極北海帶對As5+、Cd2+、Pb2+離子的吸附 海藻吸附重金屬，一部分吸附在藻體表面，一般是可逆的，能與強(qiáng)絡(luò)合劑EDTA(乙二胺四乙酸)形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，進(jìn)而從藻體表面解吸附(雷鳴等, 2008)；一部分吸收進(jìn)藻體里，一般不可逆。基于上述理論，設(shè)置以下4個實驗。(1)每個瓶子稱量(2.00±0.05) g的極北海帶葉片(海帶大小均勻，長度5 cm×10 cm，選取的海帶假根盡量小)，記錄該重量數(shù)值。培養(yǎng)條件：1 L海水，溫度13℃，光照60 μmol/m2?s，硝酸氮3 mg/L，磷酸鹽0.3 mg/L。(2)對照組不加重金屬，處理組添加單一重金屬離子，分別加Cd2+0.1 mg/L，Pb2+0.5 mg/L，As5+0.5 mg/L，培養(yǎng)液中重金屬離子濃度以實際測定為主，每組均為3個重復(fù)。培養(yǎng)液中重金屬離子的最終濃度是按照第四類海水標(biāo)準(zhǔn)(GB3097-1997)重金屬離子濃度的10倍計算得到的。(3)實驗在GXZ智能光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行，各組在培養(yǎng)0、2、4、6 d后，取 25 ml海水保存。第4天取海水保存后，不更換培養(yǎng)液，但在瓶子中補(bǔ)充一定量(N 1 mg/L，P 0.1 mg/L)的營養(yǎng)鹽繼續(xù)培養(yǎng)海帶。(4)培養(yǎng)6 d后，分別把極北海帶取出，用蒸餾水沖洗3次。吸干極北海帶表面的水分，稱鮮重，記錄該重量數(shù)值，計算各處理條件下極北海帶6 d的相對生長速率。每組極北海帶分成2份(每份 1 g以上)。其中1份放進(jìn)0.1 mol/L的EDTA鈉鹽溶液中浸泡30 min，使表面的重金屬離子被吸附下來，然后用蒸餾水把極北海帶沖洗干凈，用來測定藻體內(nèi)重金屬離子的含量。另外1份不經(jīng)EDTA鈉鹽溶液的浸泡，用來測定藻體內(nèi)外重金屬離子的總量。將2份極北海帶分別包進(jìn)錫箔紙或離心管中，放入鼓風(fēng)干燥箱，60℃下烘干24 h或更長時間，直至恒重后分開保存在自封袋中待檢測。

相對生長率(RGR, %/d)采用以下公式計算：

RGR=[ln(t/0)/]×100%

式中，0為起始時的鮮重，t為d后的鮮重，為時間，本實驗為6 d。

水樣中重金屬含量的測定采用US EPA 200.7: 2001，藻體中As5+的測定采用GB 5009.11-2014第一法，Cd2+、Pb2+分別采用GB 5009.15-2014、GB 5009.12- 2010規(guī)定的方法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 18.0 數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)、Duncan多重比較，以<0.05 作為顯著性差異，使用Excel軟件繪制圖形。

2 實驗結(jié)果

2.1 不同溫度下極北海帶對N、P的吸收

如圖1a所示，溫度顯著影響極北海帶對P的吸收，其中，24 h時9℃、13℃、17℃培養(yǎng)液中P營養(yǎng)鹽含量顯著低于5℃(<0.05)，且13℃組的P含量顯著低于9℃組(<0.05)，其他組無顯著性差異(>0.05)。48 h和72 h時9℃、13℃組的P含量顯著低于5℃、17℃組(<0.05)，且17℃組顯著低于5℃組(<0.05)，9℃、13℃組的P含量無顯著性差異(>0.05)。各溫度組的P含量在48和72 h時無顯著性差異(>0.05)，但均顯著低于0和24 h(<0.05)?？偟膩碚f，溫度為9℃~13℃時，極北海帶對P的吸收率較高，達(dá)到了95%~98%。

如圖1b所示，同一時間點各溫度下硝酸氮含量均無顯著性差異(> 0.05)。各溫度組不同時間點的分析結(jié)果如下：溫度在5℃和9℃下各時間點間均有顯著性差異(<0.05)。溫度在13℃和17℃時，0 h時硝酸氮含量均顯著高于其他3個時間點(<0.05)，24 h時顯著高于72 h (<0.05)，其他各點間均無顯著性差異(>0.05)。溫度對極北海帶吸收硝酸氮無顯著性影響，相對而言，9℃~13℃為其適宜溫度，吸收率約為42%。

圖1c為相同營養(yǎng)鹽、不同溫度條件下培養(yǎng)液中氨氮含量的變化情況。同一溫度不同時間點間培養(yǎng)液中的氨氮含量均有顯著性差異(<0.05)。各時間點不同溫度下的分析結(jié)果如下：24 h時5℃培養(yǎng)液中氨氮含量顯著高于17℃(<0.05)，其他溫度間無顯著性差異(>0.05)。48 h時5℃下氨氮含量顯著高于其他 3個溫度(<0.05)，72 h時5℃和17℃氨氮含量顯著高于9℃、13℃(<0.05)，其他無顯著性差異(>0.05)。9℃~13℃為極北海帶吸收氨氮的適宜溫度，吸收率達(dá)到了96%。綜合圖1b和圖1c可知，同等條件下極北海帶優(yōu)先吸收利用氨氮。

圖1 不同溫度、不同時間下培養(yǎng)液中磷(a)、硝酸氮(b)、氨氮(c)的百分含量

2.2 極北海帶對As5+、Cd2+、Pb2+離子的吸附

As5+、Cd2+、Pb2+對極北海帶相對生長速率的影響如圖2所示，其中，As5+對極北海帶生長的抑制作用最顯著(<0.05)，處理6 d后，極北海帶的相對生長速率為–0.92%/d，質(zhì)量低于初始時的質(zhì)量，極北海帶在0.46 mg/L的As5+離子溶液中不能正常生長。0.06 mg/L Cd2+處理6 d后，極北海帶的相對生長速率為5.78%/d，顯著低于對照組7.59%/d(<0.05)，說明，此Cd2+對極北海帶生長有顯著的抑制作用。極北海帶在0.09 mg/L的Pb2+溶液中的相對生長速率為6.73%/d，此濃度的Pb2+溶液對極北海帶的生長無顯著影響(>0.05)。

圖2 As5+、Cd2+、Pb2+處理6 d后極北海帶的相對生長速率

不同字母表示差異性顯著，下同

Different letters denoted significant differences.The same as below

培養(yǎng)液和藻體As5+含量變化如圖3所示。圖3a為培養(yǎng)液中As5+含量變化，0 h時培養(yǎng)液中As5+含量顯著高于2 d(<0.05)，極北海帶在2 d內(nèi)對As5+進(jìn)行了較多的吸收，大量的As5+對極北海帶藻體造成了一定的損害，2 d后吸收效果不顯著(>0.05)，說明極北海帶對As5+的吸收在2 d接近飽和。圖3b為As5+在極北海帶藻體的含量分布，藻體表面吸附的As5+和藻體內(nèi)部吸收的As5+含量無顯著差異(>0.05)，分別占As5+總量的55%和45%。極北海帶在此濃度的As5+溶液中不能正常生長，As5+能對藻體造成傷害(圖2)。

培養(yǎng)液和藻體Cd2+含量變化如圖4所示，圖4a為培養(yǎng)液中Cd2+含量變化，0 h時培養(yǎng)液中Cd2+含量顯著高于2、4和6 d(<0.05)，且后3個時間點間無顯著性差異(>0.05)，說明極北海帶對Cd2+的吸收在2 d接近飽和。圖4b為極北海帶藻體內(nèi)外的Cd2+含量分布，其中，91%的Cd2+位于藻體表面，9%的Cd2+位于藻體內(nèi)部。極北海帶對Cd2+的吸附主要在2 d內(nèi)，且主要是通過物理吸附而存在于藻體表面，通過生物吸收進(jìn)入藻體內(nèi)部的量很少，但依然會顯著抑制極北海帶的正常生長(<0.05, 圖2)。

培養(yǎng)液和藻體Pb2+含量變化如圖5所示，圖5a為培養(yǎng)液Pb2+含量變化，其中，0 h時培養(yǎng)液Pb2+含量顯著高于6 d(<0.05)，其他各時間點間無顯著性差異(>0.05)，說明極北海帶對Pb2+的吸收不同于對As5+和Cd2+的吸收，其吸收過程相對平緩，而非2 d內(nèi)即接近吸收的飽和值。圖5b為Pb2+在極北海帶藻體的分布情況，其中，96.5%的Pb2+被吸附于藻體表面，3.5%的Pb2+位于極北海帶藻體內(nèi)部。培養(yǎng)液中的Pb2+主要被吸附在藻體表面，且在實驗階段內(nèi)吸附速率趨于穩(wěn)定持續(xù)，0.1 mg/L的Pb2+濃度對極北海帶的生長狀態(tài)影響不顯著(>0.05，圖2)。

圖3 不同時間下培養(yǎng)液As5+離子含量(a)和培養(yǎng)6 d后極北海帶藻體內(nèi)外As5+離子含量(b)

圖4 不同時間下培養(yǎng)液Cd2+含量(a)和培養(yǎng)6 d后極北海帶藻體內(nèi)外Cd2+含量(b)

3 討論

N、P等是大型海藻生長所必需的營養(yǎng)元素，影響海藻的生長和光合作用等生理活動(Lapointe, 1987)，溫度對海藻呼吸作用及光合作用有影響 (凌晶宇等, 2016; 姚海芹等, 2016)。本研究中，極北海帶在溫度為9℃~13℃時，對P、氨氮和硝酸氮的吸收率均最高；梁洲瑞等(2018)研究了不同溫度對極北海帶幼苗生長及光合特性的影響，證實在9℃~15℃時極北海帶幼苗的相對生長速率、光系統(tǒng)Ⅱ最大熒光產(chǎn)量(v/m)、光合作用和呼吸作用速率等均高于其他溫度，本研究中，極北海帶在溫度為9℃~13℃時具有最大的N、P營養(yǎng)吸收率，這說明9℃~15℃是極北海帶幼苗生長的最適溫度范圍。王翔宇等(2011)研究了6種大型海藻吸收N、P營養(yǎng)鹽的能力，其中，日本馬澤藻()對活性磷和氨氮的吸收率最高，分別為90.8%和98%，本研究中，適宜溫度范圍內(nèi)極北海帶對活性磷和氨氮的吸收率分別為95%~98%和96%，稍高于日本馬澤藻；而其對硝酸氮的吸收率較低(42%)，低于孔石莼(82%)和日本馬澤藻(76.9%)。

海帶對Cd2+、Pb2+、As5+等重金屬離子均有較好的富集作用，肖君等(2010)證實海帶對Cd2+、Pb2+的吸附量大于很多其他藻類吸附劑，可用于重金屬化水質(zhì)的改善。本研究中，極北海帶2、4和6 d對0.06 mg/L Cd2+的吸收率分別為26.0%、28.2%和30.5%；在2 d內(nèi)的吸附速率較高，吸附量較多，占總吸附量的85.2%，此后吸附速率減慢，吸附量也較少；極北海帶對Cd2+的富集量為15 mg/kg，富集后的Cd2+主要分布在極北海帶藻體表面，占吸附總量的91%。 0.1 mg/L Pb2+溶液中，極北海帶2、4和6 d的吸收率分別為13.8%、20.7%和31.0%，吸收速率較穩(wěn)定，藻體對Pb2+的富集量為320 mg/kg，被富集的Pb2+主要分布在藻體表面，占總吸附量的 96.5%。推測，極北海帶對Cd2+和Pb2+的富集主要是其細(xì)胞表面的吸附作用，相對而言，Cd2+和Pb2+對極北海帶生長的影響較小。海藻中砷大多以有機(jī)態(tài)存在，無機(jī)態(tài)砷含量較少，但在海水中，砷大多以有毒的砷鹽的形式存在(范曉等, 1997; Andreae, 1978)。聶新華等(2013)研究表明，威海市俚島和崮山海帶養(yǎng)殖區(qū)中的海帶對無機(jī)砷的富集量分別為0.20和0.24 mg/kg，遠(yuǎn)低于本研究中極北海帶對As5+的富集量(168.33 mg/kg)，其原因可能是本研究中的培養(yǎng)液砷濃度遠(yuǎn)高于自然海區(qū)的砷濃度。

綜上所述，極北海帶對N、P營養(yǎng)鹽具有較強(qiáng)的吸收能力，72 h對P的吸收率達(dá)到了95%~98%，對氨氮的吸收率為96%，對硝酸氮的吸收率約為42%，在一定程度上吸附As5+、Cd2+、Pb2+重金屬離子。同時，極北海帶還具有“多年生、個體大、耐低光”的特征，可形成“海底森林”，因此有望成為我國海洋藻場建設(shè)和生態(tài)修復(fù)的潛力藻種。

Andreae MO. Distribution and speciation of arsenic in natural waters and some marine algae. Deep-Sea Research, 1978, 25(4): 391–402

Bao J, Tian XL, Dong SL,. Effect of temperature, salinity and light intensity on nitrogen and phosphorus uptake by. Journal of Fishery Sciences of China, 2008, 15(2): 293–300 [包杰, 田相利, 董雙林, 等. 溫度、鹽度和光照強(qiáng)度對鼠尾藻氮、磷吸收的影響. 中國水產(chǎn)科學(xué), 2008, 15(2): 293–300]

Bekkby T, Rinde E, Erikstad L,. Spatial predictive distribution modelling of the kelp species. Ices Journal of Marine Science, 2009, 66(10): 2106–2115

Fan X, Sun B. Studies on chemical forms and metabolic mechanism of arsenic in seaweeds. Marine Sciences, 1997, 21(3): 30–33 [范曉, 孫飚. 海藻中砷的化學(xué)形態(tài)及代謝機(jī)制. 海洋科學(xué), 1997, 21(3): 30–33]

Guo GL, Zhu M, Xu JT,. Biosorption of Cu2+and Cd2+byand their physiological responses. Marine Environmental Science, 2011, 30(6): 850–837 [郭贛林, 朱明, 徐軍田, 等. 滸苔對重金屬Cu2+、Cd2+的生物吸附及其生理反應(yīng). 海洋環(huán)境科學(xué), 2011, 30(6): 850–852]

Han TT, Qi ZH, Huang HH,. Effects of enrichment with three nitrogen sources on growth and biochemical composition ofseedlings. Progress in Fishery Sciences, 2018, 39(4): 159–166 [韓婷婷, 齊占會, 黃洪輝, 等. 3種氮源加富對半葉馬尾藻幼苗生長和生化組成的影響. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2018, 39(4): 159–166]

Hu HY, Lu JW, Yang HS. Ecological function of macroalgae in fish culture system. Marine Sciences, 2003, 27(2): 19–21 [胡海燕, 盧繼武, 楊紅生. 大型藻類對海水魚類養(yǎng)殖水體的生態(tài)調(diào)控. 海洋科學(xué), 2003, 27(2): 19–21]

Huang HZ. The bioremoval of nitrogen, phosphorus, cadmium, chromium, copper and nickel byand its physiological and biochemical responses. Doctoral Dissertation of Yangzhou University, 2013 [黃鶴忠. 江蘺對N、P和重金屬Cd2+、Cr6+、Cu2+、Ni2+污染的去除效應(yīng)及其生理生化響應(yīng). 揚(yáng)州大學(xué)博士研究生學(xué)位論文, 2013]

Kain JM. Populations ofat various latitudes.Helgol?nder Wissenschaftliche Meeresuntersuchungen, 1967, 15(1–4): 489–499

Kain JM. Synopsis of biological data on. FAO Fisheries Synopsis No. 87, 1971

Lapointe BE. Phosphorus- and nitrogen-limited photosynthesis and growth of(Rhodophyceae) in the Florida Keys: An experimental field study. Marine Biology, 1987, 93(4): 561–568

Lei M, Tanaka M, Liao BH,. Treatment of heavy metals from wastewater containing EDTA with sulfide precipitation. Research of Environmental Sciences, 2008, 21(1): 150–154 [雷鳴, 田中干也, 廖柏寒, 等. 硫化物沉淀法處理含EDTA的重金屬廢水. 環(huán)境科學(xué)研究, 2008, 21(1): 150–154]

Li H, Li MZ, Cao J,. Effects of temperature on nitrogen uptake and growth in several species of macroalgae. Progress in Fishery Sciences, 2013, 34(1): 159–165 [李恒, 李美真, 曹婧, 等. 溫度對幾種大型海藻硝氮吸收及其生長的影響. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2013, 34(1): 159–165]

Liang ZR, Liu FL, Yuan YM,. Effect of different temperatures on growth and photosynthetic characteristic ofyoung seedling. Marine sciences, 2018, 42(4): 71–78 [梁洲瑞, 劉福利, 袁艷敏, 等. 不同溫度對極北海帶幼苗生長及光合特性的影響. 海洋科學(xué), 2018, 42(4): 71–78]

Ling JY,Liang ZR, Wang FJ,. Effects of high temperature on the antioxidant enzymes and chlorophyll fluorescence parameters of. Progress in Fishery Sciences, 2016, 37(3): 120–125 [凌晶宇, 梁洲瑞, 王飛久, 等. 高溫對海帶()抗氧化酶及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2016, 37(3): 120–125]

Liu H, Fang W, Wang Q,. A comparative study of the nutrient uptake and growth capacities of seaweedsand. Journal of Applied Phycology, 2016, 28(5): 1–7

Liu JW, Dong SL, Ma S. Effects of temperature and salinity on growth ofvar,,and NH4-N uptake ofvar. Acta Oceanologica Sinica, 2001, 23(2): 109–116 [劉靜雯, 董雙林, 馬甡. 溫度和鹽度對幾種大型海藻生長率和NH4-N吸收的影響. 海洋學(xué)報, 2001, 23(2): 109–116]

Nie XH, Zhang XC, Liu ZY. Distribution characteristics and enrichment regularity of arsenic in kelp. Agro-Environment and Development, 2013, 30(4): 58–61 [聶新華, 張學(xué)超, 劉纘延. 海帶中砷的分布特征及富集規(guī)律研究. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報, 2013, 30(4): 58–61]

Wang XY, Zhan DM, Li MZ,. Preliminary studies on the nitrogen and phosphorus absorption capability of macroalgae. Progress in Fishery Sciences, 2011, 32(4): 67–71 [王翔宇, 詹冬梅, 李美真, 等. 大型海藻吸收氮磷營養(yǎng)鹽能力的初步研究. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2011, 32(4): 67–71]

Xiao J, Miyamoto C, Yu KF,. Biosorption of Cd2+, Pb2+onto. Environmental Chemistry, 2010, 29(2): 226–230 [肖君, 宮本周憲, 于克鋒, 等. 海帶對鎘、鉛的吸附作用及其機(jī)理. 環(huán)境化學(xué), 2010, 29(2): 226–230]

Xu ZG, Zou DH, Gao KS,. Effects of temperature, irradiance level and nitrate concentration on the uptake of inorganic phosphorus in(Rhodophyta). Journal of Fisheries of China, 2011, 35(7): 1023–1029 [徐智廣, 鄒定輝, 高坤山, 等. 不同溫度、光照強(qiáng)度和硝氮濃度下龍須菜對無機(jī)磷吸收的影響. 水產(chǎn)學(xué)報, 2011, 35(7): 1023–1029]

Yao HQ, Liang ZR, Liu FL,. Preliminary studies on the photosynthetic and respiration rate of young sporophyte of a new Saccharina variety “Haitian No.1” using liquid-phase oxygen measurement system. Progress in Fishery Sciences, 2016, 37(1): 140–147 [姚海芹, 梁洲瑞, 劉福利, 等. 利用液相氧電極技術(shù)研究“海天1號”海帶()幼孢子體光合及呼吸速率. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2016, 37(1): 140–147]

Zhu M, Guo GL, Liu ZP,. Bioabsorption of Pb2+and physiological responses in green alga. Fisheries Science, 2011, 30(11): 681–684 [朱明, 郭贛林, 劉兆普, 等. 滸苔對重金屬Pb2+的生物吸附及其生理反應(yīng). 水產(chǎn)科學(xué), 2011, 30(11): 681–684]

Study on the Assimilation of Nitrogen and Phosphorus and on the Sorption of Heavy Metals in

YUAN Yanmin1,2, LIU Fuli2,3①, DU Xinxin4, LIANG Zhourui2,3, WANG Wenjun2,3, SUN Xiutao2,3

(1. College of Fisheries and Life Science, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306; 2. Yellow Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences,Key Laboratory of Sustainable Development of Marine Fisheries, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Qingdao 266071; 3. Laboratory for Marine Fisheries Science and Food Production Processes, Pilot National Laboratory for Marine Science and Technology (Qingdao), Qingdao 266071; 4. College of Marine Science and Engineering, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109)

a is an economically and ecologically important kelp. It can grow lushly in the subtidal zone and from the seaweed forest, playing a significant ecological function. In this study, the absorption rates of nitrogen and phosphorus ofwas determined at different temperatures (5℃, 9℃, 13℃, 17℃), as well as relative growth rate (RGR) and accumulation of selected heavy metal ions (arsenic ions As5+, cadmium ions Cd2+, lead ions Pb2+), aiming to evaluate whetheris a potentially feasible candidate species for marine bioremediation. The main results are as follows: (1) the experimental specimens illustrated maximum absorption rates of nitrogen and phosphorus at 9℃~13℃ after 72 h. The maximum absorption rates of phosphorus, ammonia nitrogen and nitrogen nitrate were 95%~98%, 96% and 42% respectively, indicating that the removal of nitrogen nitrate, ammonia nitrogen, and phosphorus byfrom seawater is significant. (2) The total arsenic ions content accumulated in thewas 168.33 mg/kg, there was no significant difference between the surface (55%) and inner (45%) of the algae; the relative growth rate was –0.92%/d whenwere treated with arsenic ions for 6 days. The total cadmium ions content accumulated inwas 15 mg/kg, and the surface content (91%) was significantly higher compared to the inner content (9%); the relative growth rate of those individuals who were treated with Cd2+enriched solution for 6 days was 5.78%/d (lower than the control). The total lead ion content accumulated in thewas 320 mg/kg. The surface concentration (96.5%) was significantly higher compared to that of the inner concentration (3.5%) of the algae; the relative growth rate of those individuals who were treated in Pb2+enriched solution for 6 days was 6.73%/d, which had no significant difference with control condition. The results suggestedcould be an ideal candidate in marine bioremediation.

; Eutrophication; Temperature; Heavy metal ions; Bioremediation

S917.3

A

2095-9869(2020)03-0025-07

10.19663/j.issn2095-9869.20190311002

劉福利，副研究員，E-mail: liufl@ysfri.ac.cn

2019-03-11,

2019-04-01

* 青島市民生科技計劃項目(17-3-3-65-nsh)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系藻類體系離岸式養(yǎng)殖崗位專項(CARS-50)和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)國際合作交流項目“一帶一路”熱帶國家水產(chǎn)養(yǎng)殖科技創(chuàng)新合作共同資助[This work was supported by Qingdao Science and Technology Project of People′s Livelihood(17-3-3-65-nsh), China Agriculture Research System(CARS-50), and Projects of International Exchange and Cooperation in Agriculture, Ministry of Agriculture and Rural Affairs of China, Technology and Innovation Cooperation in Aquaculture with Tropical Countries Along the Belt and Road]. 袁艷敏，E-mail: yuanym2991@163.com

http://www.yykxjz.cn/

袁艷敏, 劉福利, 杜欣欣, 梁洲瑞, 汪文俊, 孫修濤. 極北海帶對氮、磷吸收和砷、鎘、鉛吸附的研究. 漁業(yè)科學(xué)進(jìn)展, 2020, 41(3): 25–31

Yuan YM, Liu FL, Du XX, Liang ZR, Wang WJ, Sun XT. Study on the assimilation of nitrogen and phosphorus and on the sorption of heavy metals in. Progress in Fishery Sciences, 2020, 41(3): 25–31

LIU Fuli, E-mail: liufl@ysfri.ac.cn

(編輯 馬璀艷)