淺析水華的防治研究現(xiàn)狀

水體富營(yíng)養(yǎng)化和水華已成為一種世界性的公害[1]。在全球變化和人類活動(dòng)干擾下，致使水華藻類爆發(fā)性繁殖，導(dǎo)致水質(zhì)惡化、水體缺氧、生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，一些藻類產(chǎn)生的藻類毒素甚至可通過(guò)食物鏈危害人畜和水生生物，除此之外，水華的爆發(fā)嚴(yán)重影響城市供水和飲用水安全。近年來(lái)，我國(guó)水華頻頻爆發(fā)， 2005年夏季南京玄武湖首次發(fā)生大面積以微囊藻為主要優(yōu)勢(shì)種群的藍(lán)藻水華；2009年12月福建省龍巖市龍崆洞龍?zhí)逗l(fā)生佩氏擬多甲藻水華，不僅影響其景觀功能，也導(dǎo)致了其水域生態(tài)系統(tǒng)的嚴(yán)重破壞[2- 3]。此外，除我國(guó)其他包括太湖、漢江、巢湖、滇池等水域，許多養(yǎng)殖池塘也頻頻爆發(fā)水華，造成了不可估量的健康和財(cái)產(chǎn)損失[4- 5]。因此，正確有效的解決水華問(wèn)題，已經(jīng)成為漁業(yè)生產(chǎn)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的迫切需要。

1 水華

水華又叫水花、藻花，是指一定的營(yíng)養(yǎng)、氣候、水文條件和生物環(huán)境下，由于水體中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素過(guò)多，導(dǎo)致某些藻類異常增殖，使水體呈現(xiàn)明顯藻色并形成肉眼可見(jiàn)的藻類聚積體的現(xiàn)象。產(chǎn)生水華的主體為浮游植物，最為常見(jiàn)的有銅綠微囊藻、惠氏微囊藻、多甲藻屬、擬多甲藻屬、加盾多甲藻、佩氏擬多甲藻等，某些水華發(fā)生時(shí)常伴有綠藻、硅藻等伴生種類。其他常見(jiàn)的淡水水華種還包括飛燕角藻、裸甲藻、夜光藻等。

水華大面積暴發(fā)的影響因子較多，并且各因子間存在復(fù)雜的相互作用，因此無(wú)法明確誘發(fā)水華的直接原因或者說(shuō)主要因素。一般來(lái)說(shuō)，藻類水華的形成肯定要與外界環(huán)境因素和藻類本身生物學(xué)特點(diǎn)有關(guān)，如溫度、光照、營(yíng)養(yǎng)鹽類，其他生物等因子，將這些因子總結(jié)歸納，根本原因在于生態(tài)環(huán)境于人為作用所導(dǎo)致的氮磷等營(yíng)養(yǎng)鹽富集，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，致使藻類迅速繁殖產(chǎn)生水華。

2 水華的防治方法

目前，水華的防治方法主要有物理、化學(xué)、生物三個(gè)方面。

2.1物理方法

物理防治方法主要是通過(guò)機(jī)械改變或凈化水域生態(tài)系統(tǒng)，如控制營(yíng)養(yǎng)物的輸入、去除內(nèi)源性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、疏浚底泥、稀釋和沖刷、人工循環(huán)、消除滯水層、換水和調(diào)水、機(jī)械撈藻、氣浮除藻法、投加黏土等方法。

通過(guò)控制營(yíng)養(yǎng)物的輸入和機(jī)械撈藻來(lái)達(dá)到抑制藻類生長(zhǎng)的方法實(shí)施難度較大，成本高，且無(wú)法解決內(nèi)源性污染的問(wèn)題，如我國(guó)太湖、巢湖通過(guò)污水改道、截污除磷等凈化措施，仍無(wú)法有效治理水華[6]。疏浚底泥則是通過(guò)水利挖泥船設(shè)備，將水體底泥挖出去磷，此方法可去除底層高濃度營(yíng)養(yǎng)鹽，以控制藻類生長(zhǎng)，同時(shí)增加水庫(kù)、湖泊容積。換水和調(diào)水、稀釋和沖刷都是通過(guò)向湖庫(kù)中加入適量水來(lái)稀釋水磷濃度。

人工循環(huán)技術(shù)是通過(guò)向水體底部充氣，防止或消除溫躍層，使水層充分混合，防止水華暴發(fā)。目前此方法有提高水中溶氧、阻止底泥中磷的釋放、有利于浮游動(dòng)物的生長(zhǎng)繁殖等優(yōu)點(diǎn)，但是如果平均水深大于10m，則循環(huán)效果不甚理想[7]。

何維等試驗(yàn)研究表明，采用PAC以及FeCl3制得的復(fù)合絮凝劑可有效提高水中藻類的沉降效果，起到除藻作用[8]，另外，超聲波和紫外線同樣可有效的抑制藻類生長(zhǎng)[9]。

2.2 化學(xué)方法

利用化學(xué)藥劑殺滅藻類是國(guó)內(nèi)外使用最多，也是最簡(jiǎn)單、成熟的殺藻技術(shù)。目前已經(jīng)合成和篩選出的殺藻劑有：松香胺類、鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽等無(wú)機(jī)物、有機(jī)酸、醛、酮 、三連氮衍生物等有機(jī)物，但無(wú)毒、高效、經(jīng)濟(jì)的殺藻劑仍處于開(kāi)發(fā)之中[7]。 常用的殺藻劑有CuSO4、KMnO4、液氯、ClO2和H2O2等 ， 目前應(yīng)用最廣泛的是CuSO4，且將黏土與CuSO4混合使用，既可減輕銅離子毒害作用，又可減少黏土使用量，調(diào)查顯示，氯制劑和氧化型制劑或?qū)⒈讳逯苿┓茄趸椭苿┤〈?/span>

化學(xué)殺藻劑的使用能夠比較迅速改善水質(zhì)，效果明顯，但長(zhǎng)期性使用，會(huì)引起化學(xué)物質(zhì)的積累，引起水體中毒，造成二次污染，破壞生態(tài)平衡。

2.3生物方法

2.3.1 微生物技術(shù)

微生物的分解能力強(qiáng)，與環(huán)境的相容性高等特點(diǎn)，有研究表明，微生物組合技術(shù)在治理水華方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，可加速水中物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化從而達(dá)到凈化的效果。任翱等通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，以光合細(xì)菌、硝化細(xì)菌、玉壘菌為主的微生物組合可有效降低水體氮磷、COD，對(duì)治理水體富營(yíng)養(yǎng)化是切實(shí)可行的[10]。此外，其他有效微生物群、菌劑，微生物復(fù)合體系（如光合菌、放線菌、酵母菌和乳酸菌）均可有效凈化水質(zhì)[11]。

2.3.2 水生植物的化感作用

近年來(lái)，水生植物的化感作用成為防治水體富營(yíng)養(yǎng)化和抑制藻類暴發(fā)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。研究表明，水生植物可分泌酸類、醇類、酯類、胺類、酚類等15類化感抑藻物質(zhì)，最常見(jiàn)的是低分子量有機(jī)酸、酚類和內(nèi)萜類化合物。這些物質(zhì)通過(guò)對(duì)浮游植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞，影響光合作用和呼吸作用，致使某些酶合成途徑受阻，最終導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)受阻，達(dá)到抑藻作用[12]。

目前，有研究報(bào)道化感物質(zhì)抑藻的水生植物約有三十余種，分布于沉水植物（苦草、馬來(lái)眼子菜、金魚(yú)藻科、輪藻科等）、浮水植物（浮萍、滿江紅、水花生、荇菜、睡蓮等）、挺水植物（蘆葦、蓮、石菖蒲等）、陸生植物（稻草、大麥秸稈），可用其治理的淡水水華藻類主要有藍(lán)藻、綠藻、金藻、紅藻、裸藻、硅藻等，主要方式為移植栽種植物、投放干燥物質(zhì)、從植物中提取化感物質(zhì)、人工合成化感物質(zhì)等四種[13- 16]。

由于化感物質(zhì)有選擇性、專一性、多樣性和復(fù)合效應(yīng)等復(fù)雜的作用特點(diǎn)，因此，其實(shí)施方式和濃度都需要嚴(yán)格控制，否則將會(huì)出現(xiàn)毒害作用或者引起水域的二次污染。

2.3.3 生物操縱

所謂生物操縱，是通過(guò)改變水體群落結(jié)構(gòu)來(lái)減少浮游植物的現(xiàn)存生物量，從而避免富營(yíng)養(yǎng)化的危害，達(dá)到改善水質(zhì)的目的。生物操縱在國(guó)外進(jìn)行了廣泛的試驗(yàn)，我國(guó)陳濟(jì)丁等利用浮游動(dòng)物來(lái)控制浮游植物的過(guò)量生長(zhǎng)，取得了很大突破，他的實(shí)驗(yàn)結(jié)論得出，大型蚤、蒙古裸腹藻和平突船卵蚤在達(dá)到和維持足夠密度時(shí)，可有效控制綠藻、硅藻、藍(lán)藻的生長(zhǎng)，達(dá)到改善水質(zhì)目的[17]。有學(xué)者實(shí)驗(yàn)得出，因羅非魚(yú)對(duì)藍(lán)藻的攝食能力強(qiáng)、消化率較高，因此放養(yǎng)羅非魚(yú)是控制藍(lán)藻水華的理想措施之一[18]。

總結(jié)：總之，對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體中的藻類水華的控制，首先仍要控制污染源，污染源的控制措施將是未來(lái)水體富營(yíng)養(yǎng)化治理的重點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)于處理應(yīng)急水華暴發(fā)問(wèn)題，物理方法和化學(xué)方法必不可少，但并不能從根本上解決水質(zhì)問(wèn)題。生物方法雖有綜合效益，但存在一定生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，如破壞生物多樣性等。截止到目前為止，沒(méi)有哪一種單純的方法能夠完全獲得成功，因此，多途徑相結(jié)合的治理方法仍是需要長(zhǎng)期研究的課題。