蓝藻水华与水体富营养化

蓝藻是单细胞原核生物,又叫蓝绿藻、蓝细菌；大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣，因此又叫黏藻。在所有藻类生物中,蓝藻是最简单、最原始的一种。当水中蓝藻含量较少时，其以个体分散在水中，若遇到水温、富营养化、有机磷等适宜条件它们就会快速生长，发展到一定程度后就会产生群体效应，聚集后呈绿色油漆状覆盖于水面，称之为水华，水华会通过多种途径引起水体中溶解氧浓度下降，从而造成鱼虾等水生动物死亡，进而对水环境和水生生态系统造成危害。年，国际经济发展合作组织提出"水体富营养化是水体中营养物质(如氨氮、硝酸盐氮、尿素、磷酸盐等)增加,导致藻类和水生植物生产力增加，造成水质下降，使水的用途受到影响的现象。"蓝藻水华的研究者有一个基础的共识——蓝藻水华产生的基本条件是水体富营养化。

国内外防治蓝藻水华的技术

1物理防治方法

①机械清除：可以采用动力机械装置把水体中的蓝藻收集之后移出水体，或者用除藻机破碎蓝藻群体，控制蓝藻数量增殖。但是机械清除只适于小型湖泊突发事件的应急处理，对于大型湖泊其除藻的速度远远比不上藻类本身的生长速度，效益甚微。并且藻类被破坏细胞壁后会向水体释放大量的藻毒素，引起对水体的二次污染。

②活性碳吸附：活性碳具有数量较多的孔隙，对于水中的色、嗅、味有良好的改善效果。

③曝气增氧：水华发生时水体缺氧，通过曝气器破坏水体分层，增加溶解氧。具体的操作为利用空气加压设备向曝气池中送入空气，或者通过曝气器促进水的活跃性，形成水汽的混合液，提升水中的氧气含量。

④水动力学控制：向湖泊引入干净的水源，能够改善湖泊水体的流动性和降低水体污染物浓度。

⑤围隔拦截：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，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。该方法通过设计围隔拦截蓝藻，同时利用微囊藻的漂浮特性，根据水源区域中的风向、水流方向，在湖泊近岸处设置一定的区域，使微囊藻在所设定的区域中堆积，随后可采用机械的方法收获堆积的藻类。

⑥超声波抑藻杀藻：长期实践表明，适当频率和强度的超声波处理可以抑制藻类生长。同时，经超声处理后的水域中,氮、磷、总藻毒素和胞外藻毒素含量较之对照组水域均出现了下降的趋势，具有高效、迅速、简单、无二次污染等显著优点，但超声波除藻作用范围小难以大面积实施，一般作为湖泊应急治污的辅助措施，同其他技术手段集成应用。

2化学防治方法

①杀藻剂：使用化学杀藻剂对于对于抑制蓝藻或杀灭蓝藻是很重要的手段，但是现阶段所使用的杀藻剂对藻类选择性不高，在去除蓝藻水华的同时，也可能杀死了其他藻类和其他生物，污染了水体。因此，获得高选择性杀藻剂是当今化学杀藻剂研究的重要现实问题。

②盐类：硫酸铜杀藻快速高效，但是也会带来二次污染。

③强氧化剂：利用高锰酸钾的强氧化作用，在较高投量时对水的臭味有一定改善作用，但其存在着产物性质难以确定、锰离子可能超标等问题。臭氧是一种有效的除藻技术，但其极不稳定，易分解，且臭氧发生装置庞大、成本高，因此只能作用于小范围水体。

④絮凝剂：絮凝剂法是一种高效的除藻和净化水质的方法，通过使藻类等各种悬浮污染物絮凝后自然沉降来改善水质，且优质的絮凝剂能够保持藻类细胞壁完好，使其活性不变，可避免因细胞壁破裂而释放藻毒素，为探索更加高效实用的蓝藻水华应急控制技术，大理市洱海保护管理局和大理大学从仙人掌、芦荟、砂蒿子等不同植物中筛选出效果最好的辣木种子作为蓝藻除藻剂。研究发现辣木籽天然无毒、无副作用、易于降解并且研究表明辣木籽所含的主要净水活性组分为具有絮凝功能的水溶性蛋白。因此，研究者采用不同的方法提取辣木籽中的絮凝活性蛋白,并将其用于水质净化。

3.生物防治方法

生物方法除藻是利用生态系统食物链摄取的原理来控制或抑制水华。目前主要采用栽种生长快的水生高等植物、放养水生动物、生物栅和人工生物浮岛等措施。

水体富营养化治理策略

光线和温度、营养盐类的含量、水体在该水域的滞留时间、依靠藻类生存的浮游动物以及可以杀死藻类和浮游动物的有毒物质都对水体富营养化会起促进或抑制作用。为了治理水体富营养化，必须要对污染源进行控制。

治理方法有如下几种：

①采用现代化生产模式，提高资源利用率，对排放不达标、污染严重的企业加大打击和监管力度。

②控制农药和化肥的使用量，坚决贯彻执行绿色健康、持续生态的农业方针。

③对整个流域生态实施完整的管理体制，减少污染，同时各个管理部门之间协同合作，互相监督，为治理水体富营养化尽最大贡献。总之，水体的"富营养化"是随着工业、农业生产的高速发展和人们的生活、生产活动而产生的一种新的有机污染现象,有很多新问题正等待着我们去探索和分析。

蓝藻水华及水体富营养化综合治理机制

治理蓝藻水华问题的根本在于对其生长条件以及生理性能等方面进行有效抑制,以此来有效降低其繁殖速度。根据相关调查研究表明,造成蓝藻水华最根本的基础就是水体富营养化。通过对全国22个大型湖泊进行实证分析，将叶绿素a、总氮、总磷、化学需氧量、浑浊度五个水质因子确定为影响水体富营养化的主要影响因子。所以想要有效解决蓝藻水华问题就一定要从根本上治理好水体富营养化。

水华的资源化利用

①生物新能源

能源是人类于世界中发展不可或缺的基础,但在当前，人口增长速度过快，科技发展过快，对能源的需求越来越高,能源紧张已经成为一个世界性难题。若是能够将打捞出的藻类加以处理，使之转化为可以利用的能源物质，变废为宝，既能解决藻类水华带来的生态灾害，又可以缓解资源紧张问题,一举双得。前人发现，绿藻是一种高效的放氢藻株，在一定的条件下可以大量释放氢气，作为能源物质。水华蓝藻群体的光合效率非常高，其培养的周期较短，容易培养，其本身的油含量较大，可以用来生产生物柴油，拥有广阔的应用前景。此外，微囊藻光合作用还可以吸收二氧化碳，有利于缓解全球气候变化。在国外，最早发现藻类的资源化利用价值的国家是美国。美国非常重视利用微囊藻生产生物柴油，尤其是在年后，藻类群体的资源化利用更是掀起了研究狂潮。美国开发出了海洋工程微藻,微藻的脂肪含量可以高达60%以上。

②生产饲料

目前，利用水华蓝藻群体生产饲料相关的研究较少，主要是应用于制造肥料。其原因主要是水华蓝藻尤其是微囊藻，能够产生藻毒素，可以对生物甚至是人类健康造成危害，假如没有经过去毒素处理，或者处理不干净，被家畜取食以后，很可能富集在体内，通过食物链从而严重影响人类的健康。经研究发现，微囊藻干物质中含有54%～63%的蛋白质，如果可以加以合理应用，可以很大程度上带来经济上的收益。进行脱毒后的藻类应用于生产饲料，生产的饲料队生物进行喂食后，对生物及人类的具体影响还有待进一步探讨。

③制备肥料

富营养程度的加重增加了藻类水华的频发爆发,而氮磷等营养物质是藻类生长发育过程中必不可少的物质。水华蓝藻群体中含有大量的氮磷元素和有机物,因此,将水花蓝藻应用于生产肥料的前景具有十分宽广的发展背景。

1）堆肥

由于水华蓝藻中部分藻类可以产生藻毒素，在其生长发育过程中会从其生存的环境中吸收重金属等物质，然后富集在自身体内。假如直接投入生产肥料，可能会对作物、植物带来严重危害，重金属还可以富集在土壤中,短时间内难以消除，对人类的健康带来严重危害。

近年来，经过专家得不断探索发现，将水华蓝藻进行堆肥可以将大部分的藻毒素去除，堆肥可以直接应用于作物、植物，作物中的藻毒素含量低于饮用水藻毒素的含量标准，不会对人类的健康造成危害。研究发现，在堆肥过程中，添加麦麸，将含水量调节至55%左右，其中的C/N为25的时候,微囊藻毒素讲解速率达到最大,降解率可高达90%以上。但在堆肥过程中存在一定的问题，其中有一个问题是在堆肥过程中大量的氮素会流失，任云研究发现，可以利用氮素固定剂或者损失抑制剂来解决堆肥过程中氮素损失的问题，或者利用高温堆肥，将堆肥的温度控制一定的范围内，则可有效的减少损失。其中，氮素损失抑制剂中添加过磷酸钙，可以提高微囊藻毒素MC-RR和MC-LR的去除率。如果能够研究出一种可以将藻毒素含量控制在最低，且生产量较大，能够综合不同方法的优点，进行整合，那么，将水华蓝藻应用于生产肥料指日可待。

2）沼肥

沼化是目前水华蓝藻资源化利用研究最多的方法。水华蓝藻中含有藻毒素和重金属离子，不能直接进行沼化，目前大部分研究人员