藻類植物控制水體污染的研究

馬培健

摘要：近些年來(lái)，我國(guó)水體污染嚴(yán)重影響水資源質(zhì)量，藻類植物具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在控制水體污染方面也具有重要作用。

關(guān)鍵詞：藻類植物;水體污染;水資源

1藻類植物控制水體污染的應(yīng)用研究

藻類植物可以用于對(duì)水體污染的監(jiān)測(cè)，在水體污染控制方面還具有較大優(yōu)勢(shì)，可以控制水體重金屬污染以及有機(jī)質(zhì)污染等。

1.1 藻類植物對(duì)水體污染的監(jiān)測(cè)

藻類植物能夠指示水環(huán)境質(zhì)量。藻類生長(zhǎng)是需要特定環(huán)境作為載體的，不同水環(huán)境中，其優(yōu)勢(shì)藻類群落、藻類植物種類以及數(shù)量等均有所差異;當(dāng)水體質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，其中的藻類植物群落結(jié)構(gòu)也會(huì)隨著發(fā)生適應(yīng)性變化。所以可以通過(guò)觀察藻類植物情況監(jiān)測(cè)水體污染[1]。

一般，沒(méi)有污染的水體中，藻類植物物種多樣性豐富，但生物量較小;水體污染時(shí)，藻類植物物種多樣性降低，生物量增加，少數(shù)幾種藻類快速聚集水面大量繁殖，淡水中的水華和海水中的赤潮就是水體有機(jī)質(zhì)污染引發(fā)富營(yíng)養(yǎng)化的指示?？梢灾甘舅w輕污染的藻類有小環(huán)藻、新月藻以及平板藻等;可以指示水體重污染的藻類有綠裸藻以及綠顫藻等。

1.2 藻類植物對(duì)在控制水體污染方面的優(yōu)勢(shì)

藻類植物分布廣泛，在控制水體污染方面具有較大優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先是藻類植物具有吸附污染物的能力，對(duì)控制水體污染具有較大作用;其次是藻類植物對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力很強(qiáng)，對(duì)環(huán)境中的光照和養(yǎng)分要求相對(duì)較低，在污染的水體環(huán)境中能表現(xiàn)出頑強(qiáng)的生命力;第三是藻類植物體內(nèi)的光合色素，能夠?qū)o(wú)機(jī)物通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化成有機(jī)物，進(jìn)行自養(yǎng)生活，在控制水體污染時(shí)，不需要其他生物提供養(yǎng)分和能量。

1.3藻類植物控制水體有機(jī)質(zhì)污染的應(yīng)用研究

水體中有機(jī)質(zhì)污染主要是氮磷等污染，可以引起水體富營(yíng)養(yǎng)化，藻類植物可以有效利用和吸附氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從而控制水體無(wú)污染。在實(shí)際應(yīng)用中，可以利用底棲藻類（如顫藻屬、綠球藻屬以及席藻屬等）以及柵藻、小球藻、水網(wǎng)藻等控制有機(jī)質(zhì)污染[3]。之后還可以將藻類植物回收用作飼料以及肥料等[4]。

用藻類植物控制水體有機(jī)質(zhì)污染，具有成本低，環(huán)保、沒(méi)有二次污染等優(yōu)勢(shì);其缺點(diǎn)是降解速度有時(shí)較慢，且大量藻類聚集會(huì)影響其生態(tài)及景觀功能，同時(shí)處理起來(lái)也較麻煩。

1.4藻類植物控制水體中重金屬污染的應(yīng)用研究

水體中的重金屬（如鎘等）具有毒性，能夠影響藻類植物光合作用，不同濃度不同重金屬對(duì)藻類植物的影響不同，例如低濃度的鉛和鎘能夠增加藻類植物葉綠色含量，任何濃度的鉛都會(huì)降低其葉綠素含量。

有些藻類植物具有重金屬超富集能力，可以吸收和積累有害元素，甚至可以通過(guò)體內(nèi)解毒等生理過(guò)程，最終將有害元素逐步降解和消除，在處理水體重金屬污染中具有重要作用，例如，四尾柵藻可以積累是外界濃度兩萬(wàn)倍的稀土金屬元素釔（Y）和鈰（Ce），小球藻可以富集鎘（Cd）、鎳（Ni）等，剛毛藻可以吸附鎘（Cd）鉛（Pb）等。

藻類植物對(duì)重金屬的富集還會(huì)受溫度影響，例如，小球藻在20℃和45℃時(shí)，吸附重金屬能力最強(qiáng)。

1.5菌藻共生系統(tǒng)控制水體污染的應(yīng)用研究

在遇到水體污染時(shí)，藻類植物與細(xì)菌會(huì)形成一套共生系統(tǒng)，共同控制水體污染。其主要應(yīng)用包括高效藻類塘共生系統(tǒng)以及固定化菌藻共生系統(tǒng)等。

高效藻類塘共生系統(tǒng)是以為微生物創(chuàng)造更加優(yōu)良的生長(zhǎng)繁殖環(huán)境為目的，加強(qiáng)藻類增殖，使共生系統(tǒng)更為緊密，據(jù)孫家君等人研究發(fā)現(xiàn)，處理農(nóng)村面源生活污水的高效塘最佳工藝為：溫度24～35℃，pH值為7.5，全曝光，光照強(qiáng)度4000Lux，藻類濃度為8×105個(gè)/mL[2]。該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)是塘淺且窄，有利于氧氣和二氧化碳濃度調(diào)節(jié)，促進(jìn)藻類和細(xì)菌協(xié)作。

固定化菌藻共生系統(tǒng)是將選出的優(yōu)勢(shì)藻類和細(xì)菌通過(guò)固定化技術(shù)，形成高效的共生控制水體污染系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)主要為處理廢水效率很高;其缺點(diǎn)是共生系統(tǒng)發(fā)展到一定程度后，固定化載體容易漏出菌藻細(xì)胞等[3]。

2藻類植物控制水體污染的原理研究

2.1藻類植物控制水體重金屬污染的原理

有些藻類植物能夠富集重金屬元素，其原理是藻類細(xì)胞中氧化蛋白和脂質(zhì)能夠抵抗重要金屬離子帶來(lái)的氧化損傷。水體出現(xiàn)重金屬污染時(shí)，藻類植物會(huì)做出胞外吸附和胞內(nèi)富集的應(yīng)對(duì)措施，其中吸附速度快，富集速度慢。藻類植物細(xì)胞壁一般為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有磷酸根等官能團(tuán)，帶負(fù)電，可以吸附重金屬離子并通過(guò)離子交換或配位與其結(jié)合，完成胞外吸附工作。進(jìn)入藻類細(xì)胞的重金屬離子，會(huì)與細(xì)胞中結(jié)合蛋白（如金屬硫蛋白等）結(jié)合，同時(shí)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)到液泡中，在液泡中富集。

2.2藻類植物控制水體有機(jī)質(zhì)污染的原理

藻類植物在光合作用過(guò)程中，需要消耗氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成復(fù)雜有機(jī)質(zhì)，同時(shí)其光合器官在吸收可見(jiàn)光的過(guò)程中，會(huì)進(jìn)行離子態(tài)、極性有機(jī)物（主要包括碳水化合物、氨基酸以及羧酸等）的新陳代謝，吸附水體中氮磷等有機(jī)質(zhì)，從而控制水體污染。

2.3菌藻共生系統(tǒng)控制水體污染的原理研究

藻類植物可以通過(guò)光合作用釋放氧氣，水中的溶解氧濃度增加，促進(jìn)水體中細(xì)菌的活動(dòng)，細(xì)菌能夠使水體有機(jī)質(zhì)得到加速分解，從而控制水體污染，有機(jī)質(zhì)分解過(guò)程中產(chǎn)生二氧化碳，又可以被藻類植物通過(guò)光合作用吸收。從而形成了一個(gè)控制水體污染的良性循環(huán)系統(tǒng)[4]。

結(jié)論

水體污染是我國(guó)面臨的重要環(huán)境難題，控制水體污染的方法有很多，可以分成物理方法、化學(xué)方法以及生物方法等。其中，生物控制方法中，藻類植物由于其較好的凈化能力、適應(yīng)環(huán)境能力以及能夠自養(yǎng)等優(yōu)勢(shì)，在控制水體污染方面具有具有較大發(fā)展前景，目前，常用于控制重金屬及有機(jī)質(zhì)污染，尤其藻類共生系統(tǒng)應(yīng)用較多。

參考文獻(xiàn)：

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