藍藻危害與治理對策研究

鐘莉 易珊 彭如意

摘要：藍藻暴發(fā)或長期藻密度過高，對城市供水及湖庫生物多樣性造成不同程度威脅。通過綜述國內(nèi)外常見的藍藻暴發(fā)應(yīng)急處理技術(shù)，分析了各項技術(shù)的適用范圍、應(yīng)用效果和存在問題等;從持續(xù)控制藻類削減量大于其自然增長量的角度出發(fā)，針對藻華暴發(fā)前期、藻華暴發(fā)期和藻華暴發(fā)后期等不同階段，提出了針對性的應(yīng)急防控對策，以期為藍藻暴發(fā)的長效控制提供借鑒。

關(guān)鍵詞：藍藻暴發(fā);應(yīng)急處理;防控對策;

藍藻又稱藍細菌是地球上現(xiàn)存的一種最古老的植物類群，它分布廣泛，極易生存大多數(shù)種類藍藻生活在淡水中，喜歡含氮量高、有機物較多的堿性水體，也比較喜歡高溫，在這種適宜生存的環(huán)境中，藍藻繁殖速度快，逐步成為優(yōu)勢菌種，并在水面尼成一層數(shù)十厘米厚的藍綠色而有腥臭味的浮沫，稱為“水華"，大規(guī)模的藍藻爆發(fā)，被稱為“綠潮”在水華衰老期間，能將水巾溶解的氧耗盡，引起魚類和水生動物窒息死亡.更為嚴重的是、藍藻中有些種類還會產(chǎn)生毒素--微囊藻毒素（Microcystin.MC），大約50%的綠潮中含有大量MC ，同時藍藻分泌藻毒素抑制了其他藻類的生長。藍藻大量繁殖消耗了水中的溶解氧，改變了水體的色度和濁度，MC除了直接對魚類、人畜產(chǎn)生毒害之外，也是肝癌的重要誘因，性腺等器官病變從而引發(fā)一系列公共衛(wèi)生事件例如，1966年在巴西Caruaru地區(qū)由MC引發(fā)的中毒案例中52名患者死亡;江蘇、廈門地區(qū)曾出現(xiàn)原發(fā)性肝癌患者。

1藍藻應(yīng)急處理技術(shù)現(xiàn)狀

目前，常采用物理、生物和生化等除藻的技術(shù)集成進行藍藻應(yīng)急處理，改變了以往僅打撈水面藍藻的習慣，以期全面徹底地清除水面、水中、水底的藍藻，具體包括高壓除藻、超聲波、電催化、混凝氣浮法、改性粘土除藻、鎖磷劑、高效微生物制劑等。

1.1化學除藻劑

化學除藻劑，其原理主要是通過除藻劑抑制藻細胞活性，阻礙其生長繁殖，達到除藻的目的，具有快速、高效等優(yōu)點，可短時間內(nèi)控制藻類生長。

針對廣東省某湖藍藻暴發(fā)特征，生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境科學研究所選擇聚合氯化鋁作為應(yīng)急除藻劑，實驗確定最佳投藥量為20 mg/L，以此指導(dǎo)工程應(yīng)用，除藻劑平均用量為150g/m2。治理后連續(xù)觀察3d，藻類總量下降了90%，其他各項指標均達標，為藍藻水華事件應(yīng)急處置提供了有益借鑒，

苯扎溴銨是畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖中最常用的表面活性劑之一，也是迄今工業(yè)循環(huán)水處理常用的非氧化性殺菌滅藻劑之一，具有潔凈、殺菌、消毒和滅藻作用。

1.2改性粘土絮凝法

20世紀70年代，日本開展了粘土法治理赤潮的現(xiàn)場研究，該方法成本低、無污染，引起了國際上的重視，但絮凝效率低。針對天然粘土除藻的不足，研究者陸續(xù)提出了多種改進措施，即通過化學或物理的手段改變粘土顆粒（如硅藻土、紅土、膨潤土、蒙脫石等）的表面狀況，從而提高其吸附性能和殺藻效果。由于粘土礦物具有來源充足、天然無毒、使用方便、耗資少等優(yōu)點，且粘土通過各種改性后用量大大減少、絮凝效果提高，一些化學改性劑（如聚合氯化鋁、三氯化鐵、聚丙烯酰胺等）在結(jié)合粘土后用量也下降到安全范圍以內(nèi)，使得改性粘土逐漸被應(yīng)用到藻華應(yīng)急治理中，具有廣闊前景。

改性粘土技術(shù)是我國赤潮治理的國家標準方法（GB/T 30743-2014），被列入聯(lián)合國教科文組織APEC聯(lián)合編纂的"近岸有害赤潮監(jiān)測與管理對策一書，是目前國際上藻華應(yīng)急治理的主要推薦方法之一。中國科學院海洋研究所俞志明研究員團隊提出了粘土表面改性提高絮凝效率的表面改性理論，根據(jù)不同的功能側(cè)重研發(fā)了十幾種不同類別的改性粘土，4～10 t/km2改性粘土就可以消除藻類生物。

1.3機械除藻

氣浮法通常與絮凝劑聯(lián)合使用。主要利用微氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的微氣泡作用，水體在微氣泡的作用下不斷上升，由于氣水混合物和液體之間的不平衡，產(chǎn)生了一個垂直向上的浮力，上浮過程中，微氣泡會附著在藻類懸浮物上，將大量藻顆粒和懸浮物顆粒帶到水面，并依靠這些氣泡支撐維持，有利于通過人工或設(shè)備進行表面打撈清除。

超聲波除藻技術(shù)，被認為是一種相對安全的除藻技術(shù)。在超聲波除藻過程中，超聲波的頻率、聲強度和輻射時間（頻次）等因素都會直接影響到除藻效果。相關(guān)研究指出，20-50 k Hz和100 ～150 kH z組的抑制效果明顯優(yōu)于60～100 KH2頻段，培養(yǎng)7d后20～50 k Hz組藻密度增長值更是降低了31.3%10]，水中常見的微囊藻、魚腥藻的最佳抑制工況在20～80 kHz間。在實際處理時，低頻低強度、多頻次間歇性的超聲處理被認為是控藻和抑制藻類生長的一個有效的方法，但其使藻類細胞喪失活性的同時，也可能釋放大量藻毒素。

2藻華長效防控對策

根據(jù)藻類的生長特性，藍藻水華不可能是瞬時的"暴發(fā)"，其本質(zhì)也是一個逐漸發(fā)展的過程，即在不同藍藻數(shù)量范圍或藍藻暴發(fā)程度下選擇最有效、最經(jīng)濟的治理措施。

2.1藻華暴發(fā)前期

冬春季節(jié)交替，隨著氣溫回升，富營養(yǎng)化水體尤其是有機質(zhì)豐富水體藍藻生長速率逐漸提升，水體開始出現(xiàn)混濁。這個時期藍藻主要通過缺氧、搶奪碳源等間接手段影響藻類多樣性或影響大型水生生物的消化系統(tǒng)。這個時期以預(yù)防為主，重點防控措施包括兩個方面

1）微生物制劑+循環(huán)造流，促進水中有益藻類/微生物生長、抑制藍藻生長，將逐漸產(chǎn)生的有機質(zhì)分解，減少水體有機質(zhì)的積累。2）超聲波控藻，超聲波對于藻類聚集具有一定的抑制效果，可選擇性地去除一些藍藻，并能降解藍藻毒素，但降低整體藻類水平的能力有限。

2.2藻華暴發(fā)期

這個階段藻類生命力旺盛，藍藻大量出現(xiàn)，水面會呈鮮亮的綠色，尤其下風口逐漸聚集油漆狀膜，水的透明度極低。一般的微生物制劑在此時沒有任何效果。這個時期以快速打撈清除為主，重點防控措施包括兩個方面：

1）化學絮凝劑、改性粘土，包括單獨使用化學試劑（聚合氯化鋁、苯扎溴銨等），或利用化學試劑改性粘土（中科院海洋研究所）。

2）氣浮+打撈、磁性絮凝+打撈、移動式過濾（生物過濾）等，在目前市場上已有設(shè)備的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同水體大小、不同藻華程度等，研制或定制不同型號（參數(shù)）設(shè)備，從經(jīng)濟性、可操作性、運行效果、維護費用、可推廣程度等方面評價設(shè)備的綜合效益。

2.3藻華暴發(fā)后期

藻華后期包括兩種情況，一是在藻華暴發(fā)期間未能及時處理，隨著藻體大量死亡和耗氧降解，水體將逐漸發(fā)黑發(fā)臭，此時僅通過藻華應(yīng)急處理措施難以實現(xiàn)水體恢復(fù)，第二種，在藻華暴發(fā)期間采取相應(yīng)措施進行處理后，需采取必要措施防止二次污染或藻華再次暴發(fā)。重點針對第二種情況，這個時期以維護為主，重點防控措施包括兩個方面：

1）生態(tài)清淤技術(shù)或抑制種源藻類復(fù)蘇生長的污染底泥生態(tài)覆蓋技術(shù)，防止死亡的藻類在底部厭氧反應(yīng)而產(chǎn)生有害物質(zhì)。

2）藍藻暴發(fā)后，隨著藍藻細胞的破裂或衰老，水體可能出現(xiàn)藻毒素濃度的峰值，如何高效去除藻毒素及其代謝產(chǎn)物是當前熱點問題之一。雖然物理法和化學法能夠去除藻毒素，但生物降解法效率更高，而微生物種類的差別造成其生物降解原理或效率存在差異性，因此，仍需加深研究。

3結(jié)語

藍藻防控有多種方式，打撈清除藍藻是大幅度削減藍藻數(shù)量、清除藍藻暴發(fā)的主要措施之一。打撈清除藍藻指的是一系列工作，包括（1）藍藻控制，在藍藻發(fā)生聚集時，對藍藻進行有效的控制：（2）藍藻打撈，對集聚濃稠的藍藻不間斷地實施物理、化學等措施，減少藍藻數(shù)量（3）藍藻處置，藻水分離和無害化、資源化利用等，防止藍藻二次污染。以大規(guī)模打撈為主的清除藍藻措施，可以直接削減藍藻數(shù)量、減輕藍藻暴發(fā)程度和削減內(nèi)源，可調(diào)整藻類結(jié)構(gòu)和降低藍藻在藻類中的比重。

參考文獻：

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