我国典型浅水湖泊蓝藻水华治理技术研究进展

第10卷 第8期 中 国 水 运 Vol.10 No.8 2010年 8月 China Water Transport August 2010

收稿日期：2010-05-17

作者简介：宋益峰（1978-），浙江海盐人，学士，上海市金山区水文站助理工程师，主要从事水环境监测与治理研究。

我国典型浅水湖泊蓝藻水华治理技术研究进展

宋益峰1

，兰 林2

，吴 江3

（1上海市金山区水文站，上海 201508；2江苏省水利厅，江苏 南京 210029；

3太仓市环境监测站，江苏 太仓 215400）

摘 要：蓝藻水华成为我国浅水湖泊的重大水环境问题。根据蓝藻水华的形成机制，采取相应控制技术减少其带来的影响具有重要的生态和环境意义。文中综述了目前我国典型浅水湖泊蓝藻水华治理中物理控制法、化学控制法、生物控制法的研究进展。

关键词：浅水湖泊；蓝藻水华；治理技术

中图分类号：X524 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2010）08-0154-02

一、前言

我国目前66%以上的湖泊、水库处于富营养化的水平，其中重富营养和超富营养的占22%，富营养化成为我国湖泊目前与今后相当长一段时期内的重大水环境问题[1]。与湖泊富营养化相伴随的一个普遍现象就是蓝藻水华[2]，蓝藻水华广泛地存在于淡水生态系统中并产生一系列严重的水环境问题[3]。蓝藻水华控制是世界性难题[4~6]，迄今采用的控制蓝藻水华的技术有几种：物理控制法、化学控制法和生物控制法。

二、蓝藻物理强化控制技术 1．机械除藻技术

机械除藻技术包括移动式富集湖面蓝藻“水华”技术、气浮捕集蓝藻“水华”技术。沈银武等[7]利用振动重力斜筛、旋振筛和卧螺离心脱水方法，在单机运行的条件下，在滇池于2001年4月和9月的145天中开机1,700h，共收获富藻水17,000m 3，折合干重为325t。试验区收获的蓝藻干粉经检测其平均总氮(N)为8.51％；总磷(P)为0.49％、总钾(K)0.70%和粗有机物43.47％。依此结果计算，相当于从试验区取出氮(N) 27.66 t、磷(P) 1.6t、钾(K ) 2.28 t 和粗有机物141.28t。有效降低了富营养化湖泊的氮、磷等水平和减轻或缓解了大量暴发的蓝藻生物量。

2．水动力控藻技术

吴张永等[8]对流体动力处理蓝藻技术进行了前期室内试验研究，发现实验条件下除藻率可达100%，且不会对水体造成二次污染。太湖在闾江口到马山岛之间马围长堤附近修建马山大桥，把大堤打通，沟通马山西的太湖与梅梁湖、贡湖、五里湖的水流，促使流入口袋的水流，从袋底顺利流入西太湖，促使湖水在夏季向西北部分流，冬季西太湖水流灌入两湖以冲洗滞水。如此可把两湖与西太湖整体形成循环水流，以使湖水通过自净、分流促使快速换水，抑制蓝藻暴发。

3．超声波控藻技术

超声波技术是近年来发展起来的一种新型的环境技术，被称为环境友好技术[9]，具有操作和控制容易，便于引进自动化操作手段，在处理中不引入其他化学物质，而且反应条件温和，反应速度快等优点。功率超声在水体中空化效应产

生的高压、冲击波、声流和剪切力能够有效破坏藻类的细胞结构，抑制叶绿素的合成，降低蓝藻细胞类囊体膜上藻胆蛋白和某些酶的活性。目前有研究将超声波技术应用于自然水体，通过超声短时间的辐照抑制水体中藻类的生长，从而达到控制水华爆发的目的[10]。

三、太湖蓝藻化学强化控制技术 1．湖底充气扬水筒技术

扬水筒技术，将积聚于表层的藻类驱赶至水库底层，由于光照极低以及温度骤降等原因，藻类失去活性而逐渐消亡，并能显著降低水库底层铁、锰浓度。在荷兰阿姆斯特丹Nieuwe Meer 水库中，扬水筒技术实施结果得到证明：其生物量降低为未处理前的1/20，藻类种群结构也由原先以蓝藻为主转变为硅藻、绿藻为主；此外整个水体中的溶解氧浓度可一直维持在5mg/l 左右，从而扩充了鱼类的生存空间。

2．黏土除藻技术

黏土除藻华技术最早来源于絮凝原理，曾被作为在海洋赤潮暴发时的一种应急技术，取得了一定的效果。早在1997年，就有专家在国际权威科学期刊《自然》上撰文指出，使用黏土除藻可能是治理藻华的最有发展前途的方法。但由于絮凝除藻机理不清、黏土投量太大、藻华复发和二次污染等问题，许多将黏土除藻技术应用于淡水湖泊中清除藻华的尝试一直没有成功，其技术定位为应急措施。

潘纲等[11]通过改性黏土的快速除藻除浊作用启动并强化沉积物中的生物地球化学反应使其自动地进行长期连锁的健康修复过程，发展了既能快速消除水华又能长期治理湖泊富营养化的一系列改性黏土技术。通过对26种不同黏土与藻细胞之间多项絮凝性质的研究发现高效黏土絮凝除藻的黏土架桥网捕作用，根据上述科学发现在架桥网捕性能方面对黏土进行改性，结果改性后的黏土不仅特别适合于淡水藻华的清除，而且黏土的投入量也从国际先进的200mg/l，降到了10mg/l，除藻效率达到95％以上。这种环境友好的天然改性剂可以使各种原先不具有除藻能力的当地黏土/沉积物变成高效除藻剂。

3．化学除藻剂

第8期 宋益峰等：我国典型浅水湖泊蓝藻水华治理技术研究进展 155

传统的杀藻剂包括硫酸铜、明矾、漂白粉、石灰、聚合铝、铁盐等，近年来更多综合型除藻剂也投入使用。三爱公司在1999年滇池草海的应急治理中，采用天然抑藻材料(由天然作物提取)，加上一定的缓冲剂，制作成圣A-3缓冲综合型除藻剂，通过适当适量改变有害藻类生长环境中的电解状态，诱导蓝藻超常光合作用，加快代谢，导致细胞破裂而死亡，同时促进消耗磷和其他养分，达到有效控制蓝藻生长的目的。该药剂在1 km2的水面施用后，实验区内叶绿素含量从每立方米2500～3000mg/m2，下降到80～200mg/m2，去除率高达95％以上，水体的PH值稳定在7.3～8.0。和丽萍[12]在滇池外草海约为110km2的开放性水域内，利用化学杀藻剂BC-655开展了蓝藻清除试验，也取得了较好效果。

除藻剂的选择上应从今后水体和水生生态环境的要求考虑，绝不能选用一时有效但遗患无穷的金属盐类和有机药剂；应适应开放式水体在动态情况下的不利因素，药剂有效作用应有一个延时释放的功能，并在水底形成一个底泥营养物质缓释或封闭界面。

四、太湖蓝藻生物强化控制技术

1．生物操纵法

经典的生物操纵是1975年提出的，是通过改变捕食性鱼类的结构组成或多度来操纵植食性浮游动物群落的结构，促使滤食效率高的植食性大型浮游动物，特别是枝角类种群的发展，进而降低藻类的生物量，提高水体的透明度，改善水质。经典的生物操纵法虽其使用时间较长，但利用此法取得成功的大都属于小型水体，而在大型水体中应用时不成功的比例较高。

1999年，中科院水生所刘建康和谢平提出了非经典生物操纵法，即通过凶猛鱼类及放养滤食性鱼类（鲢鱼、鳙鱼）直接牧食蓝藻水华的生物操纵。在蓝藻水华暴发的富营养湖泊中，必须放养较高密度的鲢鱼、鳙鱼，才能达到控制蓝藻生产力、消除蓝藻水华的目的。非经典生物操纵最显著的优点是具有持久性。自上世纪60年代以来，鲢鱼、鳙鱼被广泛引种到世界各地，以控制藻类水华。近几年来，对非经典生物操纵法的研究越来越多，均肯定了滤食性鱼类对于藻类水华的控制效果。而滇池试验水域中，滤食性鱼类控藻技术正是其中的一项主要措施。

2．水生植物控藻技术

水生植物与藻类生长的相互关系中，既有竞争光和营养的一面，也有相生相克的关系，其中包括藻类分泌物对植物的影响，或植物分泌物对藻类的影响。马为民等[13]以金鱼藻、水毛莫和哥伦比亚萍为材料，研究了这三种水生高等植物对铜绿微囊藻的影响作用，发现不同水生植物和不同浓度的种植水对铜绿微囊藻的影响是不同的。此外还包括克藻植物－浮叶植物的培育技术。

3．微生物控藻技术

微生物控藻方法之一是向水体投放氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌，以降解水中的氨氮和有机物，使藻类缺乏生长所需的氮元素，从而抑制藻类的异常生长；方法之二是向水体投加复合微生物，这些微生物大多是自身繁殖或从食品中提取的高效微生物群体，可利用水中氮、磷及有机污染物，它们在转化有机物的过程中得到大量繁殖，从而形成微生物—浮游生物—鱼类这一食物链为体系的微生态系统，以达到抑制藻类生长的目的。

五、总结与展望

应该注意到，各种蓝藻强化控制技术都有自身的缺点：物理方法在治理结果上作用微薄，花费大量人力物力，影响景观。使用化学杀藻剂有一定生态学风险，直接威胁鱼类和浮游动物的生存，而且使用量大，大水面施工有一定难度，难以达到标本兼治的目的，因此投放化学制剂治理蓝藻，主要是用于蓝藻大面积突然性爆发，进行临时的水面应急处理方法。生物控制技术虽然效果很好而且也最持久，但见效较慢，稍有不慎很容易引起湖泊生态系统的变化。因此，在实际应用中，应在基本搞清水体发生富营养化和蓝藻水华的主要原因和作用机制的基础上，从生态系统角度，针对太湖水体的具体问题和不同阶段，有针对性地采取综合措施才能取得明显效果。

参考文献

[1] 黄漪平. 太湖水环境及其污染控制[M]. 北京: 科学出版

社, 2001.

[2] Oliver R L, Ganf G G. Freshwater blooms, In: Whitton, B. A.

and M. Pottseds. The Ecology of Cyanobacteria[M]. The Netherlands: Kluwer Academic Publishers, 2000, 149-194. [3] Pouris S. A Fatal Microcystin Intoxication in Haemodialysis

Unit in Caruaru[J]. Brazil Lancet. 1998, 352(2): 21-26.

[4] 刘健康. 高级水生生物学[M]. 科学出版社, 1999.

[5] 孔繁翔, 高 光. 大型浅水富营养化湖泊中蓝藻水华形成

机理的思考[J]. 生态学报, 2005, 25(3): 589-595.

[6] 秦伯强. 长江中下游浅水湖泊富营养化发生机制与控制

途径初探[J]. 湖泊科学, 2002, 14: 193-202.

[7] 沈银武, 刘永定, 吴国樵等. 富营养湖泊滇池水华蓝藻的

机械清除[J]. 水生生物学报, 2004, 28(2): 131-136.

[8] 吴张永，袁子荣，王强，郑华文，唐向阳. 用流体动力技

术治理蓝藻水华的研究[J]. 机床与液压, 2003, 2: 186-187.

[9] Lee T. J., Nakano K., Matsumara M. A novel strategy for algael

bloom control by ultrasonic irradiation[J]. Water Sci. Technol., 2002, 46(6-7): 207-215.

[10] Nakano K., Lee T. F., Matsumara M. In situ algel bloom

control by the integration of ultrasonic radiation and jet circulation to flushing[J]. Environ. Sci. Technol., 2001, 35(24): 4941-4946.

[11] 潘纲, 张明明, 闫海等. 黏土絮凝沉降铜绿微囊藻的动

力学及其作用机理[J]. 环境科学, 2003, 24(5): 1-10. [12] 和丽萍. 利用化学杀藻剂控制滇池蓝藻水华研究[J]. 云

南环境科学, 2001, 20(2): 43-44.

[13] 马为民, 孙莉, 钱志萍. 三种高等水生植物对铜绿微囊

藻生长的影响[J]. 上海师范大学学报(自然科学版), 2003, 32(1): 101-102