浅论富营养化湖泊除藻技术

环境科学与园林绿化23BIOTECHWORLD生物技术世界生物技术世界湖泊是地球水资源的重要载体和生态环境的基本要素。我国湖泊众多,以占地1km2以上共有湖泊759个,总面积达91019km2,占国土面积的0.95%。进入21世纪后,我国湖泊富营养化呈现高速发展,对全国130余个湖泊的调查表明,富营养化和中富营养化湖泊已达到88.6%,39个代表性水库中,达富营养化程度的有12座,占30%。导致湖泊富营养化的原因主要有:一是氮磷营养物大量排入水体,破坏原有的生态平衡,引起藻类大量繁殖、水中溶解氧急剧下降,导致鱼类等浮游生物缺氧死亡及水质恶化。二是大量的营养物质进入水体,破坏湖泊水体的水化学平衡,从而为水华藻类的疯长提供适宜生长环境,当湖水氮磷对藻类生长已达到饱和情况下,碳可能成为限制性因子。1富营养化成灾机理研究进展1.1富营养化湖泊微囊藻毒素研究进展蓝藻水华暴发是水体富营养化的一个突出表现。在湖泊水体中,蓝藻快速大量繁殖,会形成肉眼可见的蓝藻群体并导致水体颜色发生变化,严重时可在水面漂浮积聚形成绿色的藻席甚至藻浆,这种现象称之为蓝藻水华。蓝藻水华暴发所引发的各种衍生物污染,特别是微囊藻毒素(MC)污染已对水质、水生生态系统的安全和人类健康造成严重威胁,并成为一个重大水环境问题。(1)藻毒素污染现状天然水体水华暴发时,水体中的藻毒素含量至多只有0.1-10ug/L,但短时间内若发生大量蓝藻衰亡,就会导致水体藻毒素达到较高浓度1800ug/L,无疑会对水生生态系统,人类健康造成潜在危害。在对某些城市自来水厂出水样品的检测结果表明,所检水样中均含有MC;部分水样中MC的最大浓度接近甚至超过1ug/L的安全限值。对经常接触蓝藻水华的巢湖渔民血液样本分析结果显示,他们血清中的微囊藻毒素(MC)的平均含量为0.39ng/mL。(2)微囊藻毒素(MC)的化学结构微囊藻毒素(MC)其化学成分为一种单环七肽化合物,并含有多种MC变体。迄今已发现的MC变体高达70余种。其中,MC-LR、MC-RR和MC-YR是目前发现存在最为普遍、毒性较大、含量较高的三种变体。(3)迁移转化水环境中光照强度、温度、pH值、溶解氧、营养盐浓度、可溶性有机质及其他水生生物的生命活动等,纯MC在日光照射下是稳定的,溶于蒸馏水的MC-LR在太阳光或日光灯下照射26天,仍有86%以上的MC-LR稳定存在。环境因素均会影响MC在水体中的迁移转化。(4)对水生生物的致毒机制具有明显的嗜肝性和肝毒性,会促进肝癌的发生,还与肝坏死以及肝内出血有密切关系。是极强的蛋白磷酸酶抑制剂。可能通过他感作用与产生毒素的藻类和其他藻类发生相互作用,对水生植物种类的多样性产生影响,从而帮助蓝藻获得竞争优势,直至形成水华。1.2富营养化湖泊藻华衍生物氨氮研究进展在蓝藻水华暴发成灾的过程中,除了产生藻毒素外,还产生多种次级代谢产物和分解的衍生物(如氨氮、异味物质、亚硝酸盐等),其中氨氮的污染最为严重。(1)氨氮对沉水植物的影响沉水植物是水生生态系统中重要的建群种,虽然氨氮是沉水植物生长需要的重要营养物质,但高浓度的氨氮会产生氨害,能抑制沉水植物的光合作用、引起氧化应激,并导致体内的碳、氮代谢不平衡,从而导致一些富营养化湖泊沉水植被的恢复受阻。(2)氨氮对鱼类的影响水体中氨以非离子形态(NH3)和离子形态(NH4+)两种形式存在,其中非离子氨对鱼类具有强烈的毒害作用。2富营养化湖泊除藻技术研究进展目前富营养化湖泊除藻技术分为物理、化学、生物和生态方法四大类。物理方法有机械捕捞、过滤、气浮除藻;化学方法有投加化学药剂杀藻、絮凝剂沉藻;生物方法有放养食藻性的鱼类、培养高积累的植物吸收水体中的营养物质以抑制藻类的生长;生态方法有生态浮岛技术、微生物控藻和植物浸出液的他感作用抑藻以及利用调整鱼群结构、保护大型牧食性浮游动物达到控藻的生物调控。2.1絮凝除藻黏土絮凝除藻由于其独特的优点而被广泛采用。黏土来源广泛、无毒、播撒简单、处理费用低、不会带来二次污染,尤其是除藻速度快而被应用于突然暴发水华的应急除藻。为了改变施加量过大问题,人们纷纷对黏土进行改性,以期减少其施用量。(1)无机改性黏土在黏土中引入聚羟基氯化铝(PACS)改性方法,不但能将去除效率提高20倍,还能将高岭土用量由原来的2g/L降至0.1g/L。(2)表面活性剂改性黏土吉米奇表面活性剂用量为2mg/L时就能够几乎100%的灭杀赤潮藻,改性后的两种黏土——有机高岭土和膨润土在改性剂用量固定的条件下,黏土用量与改性剂用量比例在14左右时,对赤潮藻的去除效果最好,此种改性黏土对赤潮藻的去除效果是改性剂对赤潮藻的灭杀作用和改性黏土对赤潮藻的絮凝沉降作用的总和。(3)壳聚糖对黏土进行改性研究表明,黏土表面壳聚糖的架桥网捕作用和电中和作用能有效起到凝聚除藻