蓝藻的现状及目前的主要治理方法

蓝藻的现状及目前的主要治理方法

摘要：最近几十年蓝藻水华在我国各大富营养化湖泊频繁爆发，形成藻灾。鉴于传统的打捞等治理手段的局限性，新兴的生物技术治理方法以其优越性而备受世人瞩目，渴望成为攻克蓝藻污染的最佳选择。文中从水华的爆发及危害、目前国内外主要的防治措施和研究方向以及蓝藻的生物工程等几个方面进行了论述，以希望能够寻求合理的治理方案。

关键词：富营养化蓝藻治理生物技术

国家重点治理的“三湖”由于水体富营养化造成的藻害日益严重，其他湖泊如东湖、西湖、洞庭湖、洪湖、鄱阳湖、洪泽湖等也不容乐观，甚至连藏在群山之中、很少点面污染源的千岛湖，也由于游人猛增而水体富营养化，已出现蓝藻大规模增生的趋势。从1998年开始，这种蓝藻泛滥成灾的危机频频出现，并呈迅速蔓延之势。从50年代以来，由于人口急剧增长，工业化和城市化进程加快，大大增加了氮、磷营养物质向水体的排放量，加剧了湖泊等水体富营养化程度，使水体生态环境向恶化方向演变，最终影响经济和社会可持续发展。所以，富营养化问题日益受到世界各国政府和社会各界的关注和重视。

中国是一个湖泊众多的国家，大于1平方公里的天然湖泊有2300余个，湖泊面积为70988平方公里，约占全国陆地面积的%，湖泊总储水量为7077多亿立方米。近年来，我国东部南部随着国民经济高速发展，环境污染控制相对滞后，不少水体负荷了超量氮、磷和其他有机污染等营养物，致使湖泊环境不断恶化。湖泊富营养化在中国已是一个突出的环境问题，所以预防治理蓝藻水华已成当务之急。

1 湖泊富营养化和水华的形成和危害

藻类和一些光合细菌能利用氮、磷等无机盐类通过光合作用合成有机质，称为光养型生物。富营养化缓流水体中的光养型生物，如蓝藻、绿藻等，通过光合作用以光能和无机物合成自身生长繁殖的有机物，并在短时间内集中大量繁殖，形成藻灾，即水华。

通常春夏秋湖泊中的主要藻类是蓝藻、绿藻。但在重富营养化的湖泊中，自春至夏蓝藻常成为唯一的优势水华种群，其中以微囊藻水华最为严重。蓝藻（cyanobacteria）是全球分布最广的水生、陆生古老光合生物。在富营养化的

水体中，当水面无风或微风、水温15~30℃、pH7~9、N:P≈15:1时，蓝藻水华最易爆发。

水华是水体富营养化状态下生态平衡破坏的集中体现，在我国以蓝藻水华最为常见。蓝藻（cyanophyta）也称蓝绿藻（blue-green algae）、蓝细菌（cyanobacteria），含有光合色素如叶绿素a和捕光色素藻胆蛋白，能进行放氧光合作用。蓝藻形态差异较大，已知有球状、杆状单细胞丝状聚合物（细胞链）两种形体。绝大多数蓝藻个体直径和宽度为3~10μm，当许多个个体聚集在一起，形成肉眼可见的群体。若生长茂盛，可使水体颜色随菌体颜色变化而变化，如滇池铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）在夏秋两季大量繁殖，形成水华，使水体变色。

蓝藻疯长是现代生产与生活导致生态环境的一不平衡状态，是在出现了水体严重营养化情况下又未能及时积极治理造成的。其根本原因是农业、工业、渔业、生活污水大量流入，使水体中氮、磷及有机物含量过高，促使各种浮游水生生物和藻类迅速生长繁殖。其结果是破坏了水资源环境，限制了人类对饮用、工业、农业和景观、娱乐等用水需要。湖泊中藻类短时间集中爆发，属单种生物畸形发展，引起生态平衡破坏，形成藻灾。

湖泊藻类死亡后不断向湖底沉积，不断地腐烂分解，也会消耗深层水体大量溶解氧，严重时可能使深层水体溶解氧消耗殆尽而呈厌氧状态，使得需氧生物难以生存，甚至导致水中鱼类大批窒息死亡、水产资源遭到破坏。这种厌氧状态，可以触发或者加速底泥积累的营养物质释放，造成水体营养物质的更高负荷，形成富营养化水体的恶性循环，这种水体腐化变质最终导致湖泊老化和衰亡。

蓝藻水化爆发时，水生生态系统的生态平衡受到扰乱，生物多样性遭到破坏，加速了湖泊功能退化。因此必须采取切实有效措施进行预防和综合治理，遏止蓝藻爆发，减缓湖泊富营养化进程，以使水质趋向好转。

2 国内外水化的主要防治措施和研究新趋势

在过去30年中，世界各国对防治水化提出了不少措施，其中典型例子是美国的华盛顿湖，污染了30年，治理历时26年，耗资数十亿。纵观过去30年中世界各国对水化防治措施，诸如废水脱氮去鳞、工业产品改进（禁止含洗涤剂的使用）、排水改道、疏浚底泥、湖水凝聚沉淀处理、稀释和溢流、底泥暴晒与干燥、深层排水、曝气循环、加大水深、湖底覆盖、土壤改良、化学杀藻、生物去

除、生态系统控制以及生物利用等方法。其基本指导思想是：尽量控制外源性（点源、面源）营养物质输入；削减内源性营养物质的负荷；水化爆发前后应急除藻抑藻。虽然某些方法在特定的条件下发挥了一定的作用，但是总的说来大多数措施往往旷日持久、耗资巨大、收效甚微，难以彻底解决湖泊水华问题，因此有必要探究快速、高效、经济的新型治理方法。基于现代生态环保理念，生物方法以逐渐得到认可，并成为主流的处理方法。上个世纪70年代有许多学者提出生物操纵法（biomanipulation），强调整个生态系统管理，从营养环节来控制水华，使水体中的营养物通过光合作用和食物链变成人类所需的最终产品（鱼、莲藕等）。

最近几年，澳大利亚和美国许多州利用标本兼治综合治理方式，开始实施流域保护（watershed protection approach），这是一种有效保护和重建水体生态系统以及保护人类健康策略。这种方法可以解决许多单个水体或污染源控制层面上不能完全解决的问题，把重点放在水体生态目标和质量目标的实现上，而不是把重点放在污染源的控制上。治理决策不但考虑到造成污染的传统的化学因子，还考虑到诸如景观、环境、水文、地质、水温等其他因素。

对于蓝藻办法十分严重的水域，为了达到标本兼治、综合治理的长期目标，针对湖体本身，主要采取两大工程：生物除藻工程和生物—生态复原工程。

第一步，实施生物除藻工程。使用对人类无害的高效除藻剂，阻抑藻类生长，改变藻类生长的水环境，遏制藻类疯长。

利用除藻剂应急杀藻、抑藻，这时除藻剂主要采取喷洒法。藻类在抑制环境中会逐渐发生回避效应，从而使水环境出现一种持续的抑藻状态。可供选择的除藻剂有硫酸铜、2,2—二溴—3—氮川丙酰胺（简称DBNPA）、有效微生物（effective microorganisms）菌制剂、“酶制剂（蓝藻酶制剂）”以及嗜藻体（藻类病毒）等。传统的除藻剂（如硫酸铜）不是效果不够理想，就是会产生二次污染。因此人们开始开发清洁高效的新型除藻剂，其中蓝藻酶制剂是当前最为引人注目的新型除藻剂。

在生物除藻剂中，“蓝藻酶制剂”是其中的佼佼者。“巴斯德研究所”环境保护组织中法、意、瑞士等国家的生物学教授们，综合各自多年的研究成果，联合研制成功了具有世界前沿科技水平的生物制剂“蓝藻酶制剂”，在水华生物技术治理领域产生了重大突破。“蓝藻酶制剂”生物产品有数十个配方，是经人工精选的良性菌种，加上利用30多种酶来催化，便组成了一个生物菌的复合制剂。因此