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河湖蓝藻成因和治理小科普

花匠小妙招
2024-12-27 09:19

一、蓝藻基本情况

蓝藻是藻类生物，又叫蓝绿藻，是所有藻类生物中最简单、最原始的一种，在地球上已存在 33 亿年，是地球上出现最早、分布最广、适应性最强的光合自养生物。蓝藻在自然界中广泛分布，主要在淡水中生长，成为淡水中重要的浮游植物，其细胞直径多在4-6.5μm。大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣，蓝藻细胞通过细胞外胶质衣互相连接形成的直径在40-1000μm蓝藻多细胞群体，这些蓝藻多细胞群体在温暖的季节里大量繁殖后并依托“伪空泡”从水中快速上浮至水表面，在水流及风生流的作用下在局部湖区聚集形成一层蓝绿色而有腥臭味的浮沫，称为“蓝藻水华”。尤其是富营养化问题严重的湖泊蓝藻问题尤其明显，近年来太湖、巢湖、滇池、洱海等国内重点湖库都出现过蓝藻暴发现象，是典型的湖泊病。此外，水体流动性较差的河、湖周边地区蓝藻问题也比较多，包括像北京的护城河、北海、水库等也都存在蓝藻问题。值得一提的是并不是所有的蓝藻都是有害的，比如螺旋藻、念珠藻是鱼、虾等生物的天然饵料。

蓝藻产生的原因主要有两点：一是水体富营养化严重，氮、磷元素大量存在且比例失衡。由于蓝藻天生有固定氮源的功能，繁殖过程中不需要氮源，只要有磷源就能快速的繁殖，而磷元素容易被底泥吸附，故磷是水体中蓝藻生长的限制因素，当蓝藻在磷源充足的水体中可能出现“疯长”的状况。二是适宜的生长环境。蓝藻喜高温、强光、多静止的淡水环境, 水质要求通常为Ⅲ类-Ⅴ类。当水温高达25-35℃、光线过强时即达到了蓝藻生长的最佳环境，所以一般在夏季的7、8月份是蓝藻爆发的季节。在春天水温较低，蓝藻爆发的概率小。进入夏季，当出现天气晴朗、无风、光线强的气候，在相对静止的湖泊、水库等水体就可能出现蓝藻问题。而对于流速较快的河道，虽然水体严重富营养化，但由于水体是流动的，几乎看不到蓝藻，即使有也不会形成大规模爆发问题。

蓝藻的生命周期一般为30天，整个生命周期可分三个阶段：生长期、高峰期、老化期，各持续10天。生长期为蓝藻的生长初期，这个时期特征不明显。高峰期蓝藻数量急剧升多，水面会呈鲜亮的绿色或有油漆状膜出现，水的透明度极低，处在这个时期的蓝藻生命力最为旺盛。老化期水色有些发黑，同时水的颜色不再显现鲜亮的绿色，在有风或者开增氧机的情况下，水体表面有些发暗（这是与蓝藻高峰期的最大区别），同时下风口处也是有绿色油漆状油膜。这个时期水体蓝藻含量极高，这个阶段已非常难处理，同时水生动物也很难存活下来。若未及时打捞，蓝藻最终会发白发臭，进而腐败变为陈藻，还会产生“湖泛”，届时细胞内营养物质会大量外泄，水体COD值可高达数千毫克/升，氨氮值高达数百毫克/升，若不及时处理将会对水质及环境带来负面影响。

二、青浦基本情况

受太湖水质影响，我区淀山湖每年入夏都会出现蓝藻现象，主要发生期为6月至9月，其中7月中旬至9月中旬为盛发期，平均每年出现60余天。受岸线地形和夏季风向影响通常在10个区域形成堆积。早在上世纪90年代，淀山湖便已有蓝藻记录。2007年淀山湖出现过蓝藻问题爆发。

通过调取淀山湖沿线12个水质监测点2015年至2018年期间三年水质数据分析，与蓝藻密切相关的总磷、总氮、叶绿素三项指标均持续改善。其中总磷的水质指标由V类提升至Ⅳ类标准，相比于2015年改善率达到36.1%；总氮的水质指标虽然仍处于劣V类水平，但其浓度指标从3.77 mg/L下降至2.59mg/L，相比于2015年改善率达到31.3%；叶绿素指标持续降低，年均浓度从11.4 mg/m3下降至7.4 mg/m3，相比于2015年改善率达到35.1%。除总磷、总氮外其余水质指标均已达到Ⅲ类，虽然水质逐年趋好，但仍然处于蓝藻适宜生长的水质区间。

三、当前蓝藻治理防控技术

当前国内外蓝藻治理总的来说有灭藻、捞藻、控藻等方式。

灭藻技术主要是利用物理、化学或生物等方法在水体中直接消灭蓝藻或抑制蓝藻生长繁殖，所用的方法有投加絮凝剂或有絮凝作用的改性粘土、石灰、硫酸铜、微生物和食藻鱼类等。该方法简便、易行、技术要求低，对低浓度藻水有一定效果，但会造成水体的二次污染，一般仅适用于小型封闭水体蓝藻水华偶尔发生的一次性处理。在治理中、大型湖泊蓝藻大规模爆发方面鲜有使用。至于投放鲢、鳙鱼等食藻性鱼类，主要归属于水产养殖方面的行为目的，尽管食藻鱼能削减一些蓝藻生物量，但要让鱼类按照人类的主观意愿在限定的时间、限定的水域内并达到相当数量规模地去控制和防治蓝藻聚集污染是做不到的，也没有实践方面的成功案例。

捞藻技术主要是通过挡藻技术对蓝藻先进行导流富集，人工形成蓝藻高浓度富集区，再通过机械或人工手段，对高浓度蓝藻藻浆（浓度~0.5%）进行打捞，并输送到藻水分离系统进行浓缩脱水，再对脱水后产出的蓝藻藻泥进行无害化处置。比如在太湖、巢湖、滇池和洱海广泛使用该技术。该方法主要是通过打捞的方式从水体中提取大量的氮磷污染物，减轻水体富营养化程度。

控藻技术主要是考虑到蓝藻生长周期快，容易形成生长优势，突然性的大规模爆发腐烂后会散发恶臭污染水质，传统的打捞处理方式在面临大规模蓝藻爆发时，往往会面临窘境，处理速度跟不上。基于此背景研发应用，从主流技术以被动“打捞——藻水分离——藻泥处置”的技术路线升级发展到治理与预防兼备，既可用于蓝藻大规模爆发的应急处理又可主动预防，抑制蓝藻大面积扩展暴发。蓝藻加压控藻技术一方面是利用藻细胞在0.5~0.7MPa压力下，蓝藻群体囊团分散、细胞内伪空泡（气囊）被压扁，失去上浮能力，藻颗粒下沉至湖底，不能在水体表面聚集及进行光合作用，进而丧失繁殖能力自然死亡，降低蓝藻的繁殖基数。另一方面水体流动性较好的水域，蓝藻爆发的可能性是极低的，通过增加水动力也可以达到控制蓝藻爆发的目的。控藻技术就是利用以上技术原理，通过外部施加压力方式破坏蓝藻藻细胞本身特有的气囊等内部结构，使藻细胞破裂，排入自然水体后，由于水流、船舶的扰动，使得的蓝藻单细胞颗粒悬浮于水体，生物活性降低，沉入水体后自然消亡，以及对水体进行充氧、增加水体流动性等措施来达到控藻蓝藻爆发的目的。

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