探究蓝藻水华与水体富营养化共同治理策略

发表时间:2019/4/22   来源:《中国西部科技》2019年第4期   作者:杜韦 刘德稳
[导读] 蓝藻水华近年大肆出现,受到了社会各界的广泛关注。蓝藻水华呈绿色油漆状盖于水面会遮挡光线进入水体,减少水生植物的光合作用并且阻隔空气与水中气体进行交换,促使水中生物无法存活,破坏水中的生态平衡。此外,作为饮用水取水源,蓝藻水华的大面积爆发,无情地制造了公共饮水危机,对人们的生活造成诸多不良影响。针对此问题,许多专家学者投身其中,发现蓝藻水华与水体富营养化联系密切。本文主要针对两者共同治理策略进行分析
  西南林业大学土木工程学院
  前言
  蓝藻是单细胞原核生物,又叫蓝绿藻、蓝细菌;大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣,因此又叫黏藻。在所有藻类生物中,蓝藻是最简单、最原始的一种【1】。当水中蓝藻含量较少时,其以个体分散在水中,若遇到水温、富营养化、有机磷等适宜条件【2】它们就会快速生长,发展到一定程度后就会产生群体效应,聚集后呈绿色油漆状覆盖于水面,称之为水华, 水华会通过多种途径引起水体中溶解氧浓度下降, 从而造成鱼虾等水生动物死亡, 进而对水环境和水生生态系统造成危害【3】。1982年, 国际经济发展合作组织提出"水体富营养化是水体中营养物质 (如氨氮、硝酸盐氮、尿素、磷酸盐等) 增加, 导致藻类和水生植物生产力增加, 造成水质下降, 使水的用途受到影响的现象。"【4】蓝藻水华的研究者有一个基础的共识--蓝藻水华产生的基本条件是水体富营养化。
  一、国内外防治蓝藻水华的技术
  1.物理防治方法①机械清除:可以采用动力机械装置把水体中的蓝藻收集之后移出水体,或者用除藻机破碎蓝藻群体,控制蓝藻数量增殖。但是机械清除只适于小型湖泊突发事件的应急处理,对于大型湖泊其除藻的速度远远比不上藻类本身的生长速度,效益甚微。并且藻类被破坏细胞壁后会向水体释放大量的藻毒素,引起对水体的二次污染。②活性碳吸附:活性碳具有数量较多的孔隙,对于水中的色、嗅、味有良好的改善效果。③曝气增氧:水华发生时水体缺氧,通过曝气器破坏水体分层,增加溶解氧。具体的操作为利用空气加压设备向曝气池中送入空气, 或者通过曝气器促进水的活跃性, 形成水汽的混合液, 提升水中的氧气含量【5】。④水动力学控制:向湖泊引入干净的水源,能够改善湖泊水体的流动性和降低水体污染物浓度。⑤围隔拦截:水华拦截围隔对蓝藻水华有很好的拦截效果, 在水华暴发期间蓝藻围栏可以拦截50%以上的蓝藻水华, 水华拦截区围隔内的生物多样性指数显著高于拦截围栏之外的水域【6】。该方法通过设计围隔拦截蓝藻,同时利用微囊藻的漂浮特性,根据水源区域中的风向、水流方向,在湖泊近岸处设置一定的区域,使微囊藻在所设定的区域中堆积,随后可采用机械的方法收获堆积的藻类。⑥超声波抑藻杀藻:长期实践表明,适当频率和强度的超声波处理可以抑制藻类生长。同时,经超声处理后的水域中, 氮、磷、总藻毒素和胞外藻毒素含量较之对照组水域均出现了下降的趋势【7】,具有高效、迅速、简单、无二次污染等显著优点,但超声波除藻作用范围小难以大面积实施,一般作为湖泊应急治污的辅助措施,同其他技术手段集成应用。
  2.化学防治方法
  ①杀藻剂:使用化学杀藻剂对于对于抑制蓝藻或杀灭蓝藻是很重要的手段,但是现阶段所使用的杀藻剂对藻类选择性不高,在去除蓝藻水华的同时,也可能杀死了其他藻类和其他生物,污染了水体。因此,获得高选择性杀藻剂是当今化学杀藻剂研究的重要现实问题。②盐类:硫酸铜杀藻快速高效,但是也会带来二次污染【8】。③强氧化剂:利用高锰酸钾的强氧化作用,在较高投量时对水的臭味有一定改善作用,但其存在着产物性质难以确定、锰离子可能超标等问题。臭氧是一种有效的除藻技术,但其极不稳定,易分解,且臭氧发生装置庞大、成本高,因此只能作用于小范围水体。④絮凝剂:絮凝剂法是一种高效的除藻和净化水质的方法,通过使藻类等各种悬浮污染物絮凝后自然沉降来改善水质,且优质的絮凝剂能够保持藻类细胞壁完好,使其活性不变,可避免因细胞壁破裂而释放藻毒素,为探索更加高效实用的蓝藻水华应急控制技术,大理市洱海保护管理局和大理大学从仙人掌、芦荟、砂蒿子等不同植物中筛选出效果最好的辣木种子作为蓝藻除藻剂。研究发现辣木籽天然无毒、无副作用、易于降解并且研究表明辣木籽所含的主要净水活性组分为具有絮凝功能的水溶性蛋白【9】。 因此, 研究者采用不同的方法提取辣木籽中的絮凝活性蛋白, 并将其用于水质净化。
  3.生物防治方法
  生物方法除藻是利用生态系统食物链摄取的原理来控制或抑制水华。目前主要采用栽种生长快的水生高等植物【10】、放养水生动物【11】、生物栅【12】和人工生物浮岛【13】等措施。


  二、水体富营养化治理策略
   光线和温度、 营养盐类的含量、水体在该水域的滞留时间、依靠藻类生存的浮游动物以及可以杀死藻类和浮游动物的有毒物质都对水体富营养化会起促进或抑制作用【14】。为了治理水体富营养化,必须要对污染源进行控制。治理方法有如下几种①采用现代化生产模式,提高资源利用率,对排放不达标、污染严重的企业加大打击和监管力度。②控制农药和化肥的使用量,坚决贯彻执行绿色健康、持续生态的农业方针。③对整个流域生态实施完整的管理体制,减少污染,同时各个管理部门之间协同合作,互相监督,为治理水体富营养化尽最大贡献。总之,水体的"富营养化"是随着工业、农业生产的高速发展和人们的生活、生产活动而产生的一种新的有机污染现象, 有很多新问题正等待着我们去探索和分析。
  三、蓝藻水华及水体富营养化综合治理机制
  治理蓝藻水华问题的根本在于对其生长条件以及生理性能等方面进行有效抑制, 以此来有效降低其繁殖速度。根据相关调查研究表明, 造成蓝藻水华最根本的基础就是水体富营养化。通过对全国22个大型湖泊进行实证分析【15】,将叶绿素a、总氮、总磷、化学需氧量、浑浊度五个水质因子确定为影响水体富营养化的主要影响因子。所以想要有效解决蓝藻水华问题就一定要从根本上治理好水体富营养化。
  四、结语
  日常的治理中,应将治理蓝藻水华与水体富营养化一起处理。许多的治理实践表明,采用单一方法并不能高效、快速的对水华进行控制。治理水体营养化以及蓝藻水华要从污染源头方面入手, 相关产业之间要共同协作,用物理、化学、生物多种治理方向、通过采用先进的技术结合才能有效、长期的对蓝藻水华和水体富营养化进行控制和消除从而促进生态环境平衡、稳定。
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