蓝藻水华的拦截和陷阱捕获综合控藻技术研究

第２１卷Ｚ２期２０１２年１２月长江流域资源与环境ＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＢａｓｉｎＶｏｌ．２１Ｓｕｐｐ．２Ｄｅｃ．２０１２蓝藻水华的拦截和陷阱捕获综合控藻技术研究李敦海１，汪志聪１，２，秦红杰１，２，李印霞１，２，张浪１，２（１．中国科学院水生生物研究所，湖北武汉４３００７２；２．中国科学院大学，北京１０００４９）摘要：基于水文气象条件对巢湖蓝藻水华分布的影响，在西北岸万年埠的迎风岸湖段设置蓝藻水华拦截围隔和蓝藻水华捕获陷阱。通过连续监测，比较围隔内外蓝藻生物量和浮游植物多样性的差异，检测水华陷阱的蓝藻捕获效率，从而对蓝藻水华拦截和陷阱处置综合控藻技术的作用进行评估。结果表明：（１）陷阱设置在西半湖万年埠湖段是科学合理的，监测表明蓝藻水华生物量受风力和水流驱使主要聚集在沿岸带区域；（２）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％以上的蓝藻水华和５０％以上的Ｃｈｌａ浓度，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；（３）陷阱对微囊藻水华的聚集捕获效果显著，在适宜气象条件下聚集效率约为２ｋｇ／（ｍ２·ｄ）。这些研究结果说明该综合技术有很好的控藻效果，具有良好的应用前景。关键词：拦截；生物多样性；藻华控制；蓝藻水华；陷阱捕获中图分类号：Ｘ８３２文献标识码：Ａ文章编号：１００４－８２２７（２０１２）Ｚ２－００４５－０６由于人类经济影响的加剧，长江中下游的湖泊富营养化现象变得越来越严重，导致多数大型浅水湖泊发生严重的水华［１～３］。一些研究者认为，适宜的水温、营养盐、ｐＨ值和环境光照是导致水华快速增长的主要原因［４，５］，并在特定的水文气象条件下成群、上浮、聚集而在半封闭式湖湾中形成表面水华［６］。当用作娱乐和饮用的水源发生了富营养化后，水中的蓝藻水华对生态系统和人类的健康都有着极大的危害［７～９］，尤其是一些可产生藻毒素的蓝藻水华。目前国内外采用的水华蓝藻去除和控制技术主要有４类：（１）工程方法：如机械收获蓝藻水华移出水体［１０，１１］等，虽然治标不治本但可以用于应急控藻；（２）物理方法：如超声波除藻［１２］，但能耗大且没有从根本上抑制藻的活性，且散碎的群体在风浪搅动下再悬浮后的增殖能力更强；（３）生物方法：如在湖内种植高等沉水植物和挺水植物［１３，１４］，但水体透明度和底质厌氧状态未改善，成活率很低，虽然时效长但见效慢，受自然气候影响较大；（４）化学方法：例如传统的含铜杀藻剂［１５］杀藻、铁盐絮凝沉降［１６］、粘土絮凝沉降［１７，１８］、石灰脱氮剂［１９］等，但药剂用量大并易造成二次污染且透明度改善有限，使得化学除藻方法也难以推广。在大型富营养湖泊水华堆积严重的湖湾内，比较广泛使用的控藻技术主要还是对藻类生物量的机械收获。收藻船是较常用的藻类收获工具，其利用潜水泵将富藻水吸入船体内进行脱水收集藻泥。另外，岸基固定的蓝藻收获方法也较常见，即在蓝藻水华容易聚集的湖湾的湖岸上建立收藻站，对收集的富藻水利用振动斜筛和卧螺离心机等进行浓缩脱水［１０］，该技术在太湖和滇池中应用较多。上述机械收藻技术中，如果在湖湾构建柔性漂浮围栏和陷阱，依据湖湾中自然水体流场和风力驱动使大量蓝藻聚集于陷阱内，可以大大提高蓝藻水华的收获效率。将收集的富藻水通过絮凝沉降处理，清水还湖，则可以大幅降低除藻技术的成本，而且操作也相对简便。另外，利用围栏可以阻挡蓝藻水华，使湖湾内封闭区域的蓝藻水华污染大大降低，有利于生态系统恢复。巢湖西部是巢湖污染较严重的区域，主要水质指标长期劣于东半湖，水华严重暴发造成生境破坏，湖滨带生态退化严重。在巢湖西部近岸带蓝藻水华堆积区实施导流拦截和陷阱处置，可以为湖滨带的生态修复创造条件。收稿日期：２０１２－０７－０３；修回日期：２０１２－０８－０６基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（２００８ＺＸ０７１０３－００４－０１）作者简介：李敦海（１９７１～），男，河南省新县人，研究员，博士，主要从事藻类生物学、藻类环境生物学以及受损水生态系统的修复与重建研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｄｈ＠ｉｈｂ．ａｃ．ｃｎ１材料和方法１．１蓝藻水华拦截围隔和陷阱处置示意图水华拦截区和陷阱捕获区域布置如下图１。根据现场踏勘以及对现场历年资料的分析，选在合肥市滨湖新区万年埠湖滨带建立一个蓝藻围栏，围栏采用刚性和软性双层结构；在围隔之外设置蓝藻水华捕获陷阱，并采用机械方法对进入陷阱的蓝藻生物质进行收获处置；对少量进入围隔内以及围隔内水体自生的水华蓝藻，进行机械移动收获。在陷阱内外设置３个断面共１５个采样点（如图１），用于评估陷阱的藻类聚集效果，各个采样点的坐标经纬度如表１所示。图１水华陷阱和拦截设置的示意图及陷阱区采样点分布图Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃＤｉａｇｒａｍｏｆ