水库蓝藻生物控制技术

水库蓝藻生物控制技术

黎丽

茂名市名湖水库管理所525000

【摘要】文章主要分析了水库有害蓝藻生物的危害和蓝藻的控制技术研究进展，对缺陷及危害进行深入的研究和分析。控制技术

【关键词】水库；蓝藻；控制技术

1引言

目前，我国水环境形势非常严峻，其中水体富营养化导致的蓝藻水华持续大规模发生已经产生了许多不良影响。蓝藻水华的危害起因于巨大的藻华生物量、代谢产生藻类毒素及产生异味物质三个方面。严重的蓝藻会覆盖水面，阻止水体中的光合作用及其与大气的交换，使水中的溶解氧浓度迅速降低，造成水生生物死亡以及周边生态环境被破坏（景观和异味）。这些影响又进一步对周边城市的政治经济产生严重破坏。同时，蓝藻代谢产生的剧毒蓝藻毒素及难闻的异味物质，严重威胁着人类健康和饮用水安全。因此，如何有效地控制和去除水体中的蓝藻，让人们享有安全的淡水资源和健康的生态环境，是我国当前亟待解决的重大环境问题之一。对于蓝藻水华的控制，目前国际上开展的研究主要集中在以下两个方面：控藻和除藻。一般情况下，前者主要适用于水库和大型淡水水体，后者多见于饮用水处理工艺中。现就国内外已开展的控藻和除藻技术加以简单评述。图1某水库取样点图。

图1某水库取样点图

2水库蓝藻的控制技术研究进展（控藻）

目前国际上对于湖泊和水库水体中蓝藻水华控制的研究主要集中在以下两个方面：控制内源营养物质以间接控制蓝藻水华的发生及直接控制蓝藻的生物量。

2.1水柱中溶解态磷的含量是蓝藻水华发生的决定因素之一

众所周知，水柱中溶解态磷的含量是蓝藻水华发生的决定因素之一，通过沉淀的方法将水柱中溶解态的磷沉淀到底泥中贮存，在一定程度上可以控制蓝藻水华的发生。常用于水体中磷的沉淀剂主要包括硫酸铝、铁盐（硫酸铁、氯化铁等）、粘土及石灰石（Ca（OH）2、CaCO3）等。其中铁盐被认为是较好的磷沉淀剂，但铁盐的使用会显著降低水体的酸度，导致铁与磷形成的配合物的稳定性降低。石灰石多数是作为杀藻剂来固化、沉淀水柱中的磷而使用的。石灰石以其低廉的价格及较低的毒性（相比硫酸铜）被广泛应用于水柱中蓝藻的去除及磷的沉淀；但该沉淀剂需要较大的使用量，可能会改变水体的pH，因此存在一定的环境风险性。

2.2底泥疏浚和底泥中磷的固化

底泥沉积物是水环境中磷的主要贮存库，因此，当外源污染通道被有效阻断后，底泥将是水柱中溶解态磷的主要来源。底泥沉积物中铁与磷形成配合物的稳定性受氧化还原电位的影响。当夏季底泥界面缺氧时，底泥中的磷就会大量释放，给蓝藻水华的爆发提供有利的营养补给，因此，减少底泥中磷的释放从理论上讲对控制蓝藻水华的发生会起到很好的调节作用。目前，国际上常用底泥疏浚和底泥中磷的固化来减少磷的释放。但底泥疏浚成本太高，且挖出的底泥往往含有高含量的重金属及其他持久性有毒有机污染物（POPs），如何处理这些底泥也是非常棘手的问题。底泥中磷的固化主要采用固化剂（铁盐、粘土、碳酸钙等）和改变底泥氧化还原电位的方法（曝气、通氧气等方法）。总体来说，采用磷固化的方法成本很高，同时，在水体中使用化学固化剂可能会造成二次污染，并且处理后容易反弹。

2.3定期排放出均温层水

研究显示，富营养化水体中溶解态磷主要分布在贴近底泥的均温层中，因为在水华季节到来前，磷在缺氧条件下从底泥中向均温层释放，最终扩散到整个水

柱中。因而，在大型水库中可以通过定期排放出底部均温层高磷含量的库水来阻止底泥中释放出的磷对表层浮游植物磷营养的供给，从而控制水华的发生。该方

法虽成本低、无外源污染，但排出的含磷污水可能会对下游水资源产生不利影响。

2.4使用除藻剂

除藻剂特别是以硫酸铜为代表的杀藻物质被广泛用于水库、湖泊中蓝藻水华的控制。除藻剂通常被当作一种应急的方法使用，有很大的环境风险性。首先使用除藻剂后，由于蓝藻细胞的死亡，本来应该贮存于胞内的有害物质（毒素和异味物质等）将被释放到水体中。这些溶解态的毒素将很难通过后续的过滤等工序去除，这将大大增加饮用水处理的成本；其次，有毒的重金属铜可能会在底泥沉积物中大量富集，对环境造成新的危害；此外，多次使用除藻剂后，藻类会产生很强的抗性，因此，除藻剂的使用一定要适时、适量。

2.5改变水文条件

适时改变水文条件可以使蓝藻在与其他种类浮游植物的竞争中处于劣势，使无毒的浮游植物种群获得优势，从而有效地控制蓝藻水华[11]。但改变水文条件很多情况下需要消耗大量能源，才能获得显著效果。因此，此方法应用于大面积水体的控藻有一定局限性。

2.6生物操纵调控

2.6.1增大摄食压力

在大型浅水型湖泊中，选择性地控制摄食浮游动物和鱼类的生物量有助于控制蓝藻水华的形成。减少鱼类对浮游动物的捕食压力后，浮游动物会大量繁殖并摄食浮游藻类，包括早期形成水华前蓝藻的小群体。因此，可以通过采用放养肉食性鱼类和建造障碍物为浮游动物营造人工避难所的办法来减少鱼类对浮游动物的摄食压力。另外，还可通过放养滤食性鱼类（鲢、鳙等）来直接增大对蓝藻水华的摄食压力，以达到控藻的目的。但有观点认为，鱼类及浮游动物摄食蓝藻水华后，大部分未被消化的蓝藻被排出后依然可以继续存活。此外，排泄物会增加水体中溶解性蓝藻毒素和异味物质的含量，从而导致水体的进一步恶化。

2.6.2种植水生植被

增强与蓝藻的营养竞争通过在湖滨或浅水型湖泊中种植水生植物来消减水体中氮磷污染物是近年来国际上常用的富营养化水体生态修复和蓝藻水华控制的常用方法，并且在很多国家取得了一定的效果。Reynold认为，通过生物操纵的方法来控制中等程度污染的水体可能会非常有效，但对于高度污染的湖泊，采用该方法后反弹的几率很大。

3饮用水处理工艺中蓝藻水华的去除技术研究进展（除藻）

与水源水体中蓝藻水华的控制策略相比，饮用水处理工艺中开展的除藻、杀藻工艺效果更为明显，饮用水中除藻技术的研究主要集中在以下几个方面。

3.1化学除藻技术

化学除藻法是国际上应用最广泛的除藻技术。这类技术是应用化学物质对藻类进行清除。目前常用的除藻剂有重金属除藻剂（如硫酸铜及铜离子络合物等）、氧化型除藻剂（如氯气、臭氧、二氧化氯、高锰酸钾、溴制剂等）。化学除藻剂的主要优点是使用简便、成本低；缺点是长期使用会使藻类产生抗性而失效，且存在潜在的健康隐患。

3.2工程除藻技术

工程除藻法是利用微生物过滤、声波、各种射线、电子线、电场等物理学方法对藻类进行杀灭或抑制的除藻技术]。工程除藻技术利用了生物体稳定的物理特性，因而这类方法可持久使用，且效果好、无污染；但应用这类技术需要专门的仪器设备，大大增加了水处理的成本。

3.3其他除藻技术

除了上述介绍的方法外，在饮用水处理工艺中还广泛采用河岸粘土滤床过滤和砂滤等方法去除水体中的蓝藻细胞。

4现有控藻、除藻技术存在的主要缺陷

根据以上对水源水中蓝藻水华的控制策略及饮用水处理技术中除藻方法的分析，可以发现，现有的控藻或除藻技术存在一些缺陷，主要体现在以下几点：加入外源物质（如除藻剂）不能从根本上解决问题，还会导致二次污染。因控藻或除藻策略的实施可能导致蓝藻水华细胞内有害代谢产物（毒素或异味）的释放，使水质短期内进一步恶化。引进外部物种进行生物操纵可能会导致外种入侵，给生态系统带来灾难。成本高，不宜推广到实际应用中。从理论上讲，在切断外源污染物进入和调控内源污染物的基础上，采用生物防治，特别是以生物操纵模式控藻的思路最为科学，但目前现有的生物操纵模式存在效率低、专一性差、见效慢、易造成水体中溶解毒素浓度升高等弊端，在实际生态调控中起到的作用非常有限。目前，研发新型、高效、安全的生物操纵模式来控制蓝藻水华的发生是国际上在该领域的主要发展趋势。

5控藻技术的环境安全性及研究方向

控藻后所带来的有毒物质释放、外种入侵、除藻剂引起的二次污染等生态及环境风险性是今后开展控藻研究必须考虑的因素之一；但是，目前国际上尚无系统的评价体系可以借鉴。我国是蓝藻水华污染十分严重的国家之一，控制水体富营养化和蓝藻水华的不断恶化是今后我国水资源保护领域相当长一段时间内面临的主要任务。在发展高效控藻、除藻技术的同时，亟待解决安全控藻问题。因此，控藻安全性评价技术是发展控藻策略的重要保障。

6结束语

针对本研究提出以下建议。国内关于溶藻细菌的应用还处于研究阶段，尤其是在水源水方面的应用，因其水质本身的要求更加严格，对溶藻细菌深入研究和应用开发需求更加迫切，由于时间和条件的限制，本研究工作尚不够彻底，建议以后可以从以下几个方面开展下一步的工作：将溶藻物质进一步分离纯化，提高物质的分离纯化效率。多选取其他地区的水库开展相关研究和应用。

参考文献：

[1]李燕，潘玮斌，杨丽丽．三株溶藻细菌胞外溶藻活性物质若干分离特性的研究．微生物学通报，2007，35（2）：171-177．

[2]王娟，孙海丽．饮用水源水中藻类繁殖的危害及处理[J]．西南给排水，2011，33：15．18．