【摘 要】巢湖水體富營(yíng)養(yǎng)化日益嚴(yán)重，藻類數(shù)量大大增加。本文通過(guò)對(duì)種植水葫蘆與水花生的生物塘觀察與數(shù)據(jù)分析，結(jié)果表明水溫、停留時(shí)間、光照條件、進(jìn)水藻量等因素對(duì)水生植物凈化藻類的效果影響顯著，水葫蘆的凈化效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水花生。結(jié)果提示建立水生生物塘凈化水中藻類具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】水生生物塘；藻類；機(jī)理； 影響因素

藻類在富營(yíng)養(yǎng)化水體中大量繁殖后，形成大面積的“水華”和“赤潮”，消耗掉水體中溶解氧，使水生動(dòng)物窒息而死，給水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來(lái)?yè)p失；很多藻類能分泌藻毒素，使各種動(dòng)物中毒，并通過(guò)食物鏈傳遞，威脅人類的健康；另外，許多藻類會(huì)產(chǎn)生令人不愉快的氣味，如魚(yú)腥味、霉味和泥土味，藻類死亡后會(huì)釋放許多有毒的胺類和硫化類物質(zhì)，嚴(yán)重污染空氣，因此，認(rèn)識(shí)藻類的危害性，積極加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和防治是很有必要的。

巢湖是我國(guó)五大淡水湖之一，目前藻類污染比較嚴(yán)重，對(duì)兩岸漁業(yè)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都帶來(lái)了很大的危害，許多相關(guān)部門(mén)都做了大量工作來(lái)降低其污染。合肥供水集團(tuán)也于巢湖岸邊開(kāi)展了“水生生物塘處理巢湖水質(zhì)”的課題研究，即利用鳳眼蓮（水葫蘆）等水生植物來(lái)凈化巢湖水質(zhì)，抑制藻類生長(zhǎng)，并取得了良好的效果。本文就該課題的藻類試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，重點(diǎn)闡述了生物塘去除藻類的部分機(jī)理和進(jìn)水藻量、溫度、停留時(shí)間、光照強(qiáng)度等變化因素對(duì)去除藻類效果的影響。

1 試驗(yàn)地點(diǎn)、材料和方法

試驗(yàn)地點(diǎn)選在離巢湖岸邊約1 000m的四水廠內(nèi)，采用兩塘串聯(lián)的方式，塘體土質(zhì)，中間用木板半封閉式隔離，讓水流呈“S”型往復(fù)流過(guò)，塘深1.5 m，兩塘面積分別為1 760 m2（1號(hào)塘）和4 400 m2（2號(hào)塘），總?cè)萘考s9 200m3。進(jìn)水從進(jìn)四廠工藝的源水管道上引出，通過(guò)泵和控制閥調(diào)節(jié)控制流量。

試驗(yàn)材料選用了兩種水生植物：水葫蘆和水花生。其中1號(hào)塘種植水花生，2號(hào)塘種植水葫蘆（又名鳳眼蓮）。

藻類檢測(cè)方法依據(jù)EPA《水和廢水檢測(cè)方法》，每日現(xiàn)場(chǎng)觀察記錄，定點(diǎn)取樣檢測(cè)，為期1.5年。

2 水葫蘆與水花生除藻效率對(duì)比

受自然條件的限制，4月份種植的水葫蘆，水花生，到8月份才覆蓋了大半塘面。于是從8月開(kāi)始觀察檢測(cè)藻類， 持續(xù)到11月底，共4個(gè)月。12月份，天氣轉(zhuǎn)冷，兩種水生植物葉面枯萎，不再生長(zhǎng)，停止了檢測(cè)。通過(guò)對(duì)這4個(gè)月數(shù)據(jù)的來(lái)看，水葫蘆對(duì)藻類的去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水花生。

圖1 水葫蘆與水花生除藻率的對(duì)比圖

水花生對(duì)藻類基本無(wú)去除，甚至出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)。這主要是由于水葫蘆與水花生相比，生長(zhǎng)速度快，葉片茂盛，對(duì)營(yíng)養(yǎng)成分和陽(yáng)光的吸收比較充分，更利于抑制藻類生長(zhǎng)。另外，本試驗(yàn)中，進(jìn)水口位于水花生塘，由于受了源水加氯的影響，水花生生長(zhǎng)被抑制，不能布滿整個(gè)水面，藻類在中間空白處大量繁殖，往往造成水花生塘出水口處藻量大于進(jìn)水口處。

3 生物塘除藻機(jī)理的分析

通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)觀察和分析，證明生物塘（尤其是水葫蘆）去除藻類非常有效，特別是對(duì)巢湖水體中的優(yōu)勢(shì)藻屬——微囊藻的去除，一般可達(dá)80%以上，分析原因主要如下。

3.1 水生植物生長(zhǎng)繁殖速度快，能充分吸收水中的氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使藻類得不到充足的營(yíng)養(yǎng)成分而停止生長(zhǎng)；

3.2 水葫蘆的根須特別發(fā)達(dá)，長(zhǎng)度一般達(dá)到50cm以上，像一張密布的網(wǎng)，對(duì)藻類起很好的攔截、過(guò)濾和吸附作用；

3.3 水生植物特別是水葫蘆的葉片茂盛，能覆蓋整個(gè)水體表面，遮擋陽(yáng)光，使藻類無(wú)法進(jìn)行光合作用不能生長(zhǎng)；

3.4 pH值的變化也可以抑制藻類生長(zhǎng)，生物塘進(jìn)水pH值一般在7.50～9.00之間，而水葫蘆塘內(nèi)和出水口地方的pH值大部分在6.80～7.50之間。巢湖水以微囊藻為優(yōu)勢(shì)藻屬，其最適生長(zhǎng)pH值為8.00～9.50，在水葫蘆塘不適宜生長(zhǎng)。水花生塘內(nèi)pH值較高，不能通過(guò)這一途徑抑制藻類生長(zhǎng)。

3.5 水生植物可以通過(guò)各種方式向水體中釋放化感物質(zhì)抑制藻類的生長(zhǎng)[1]。抑藻化感物質(zhì)一般只特定性地抑制某些藻類的生長(zhǎng)，同時(shí)能在自然條件下降解，不會(huì)在生態(tài)系統(tǒng)中積累，安全性好[2]。

4 生物塘對(duì)不同藻種的凈化效果分析

在9月和10月之間，連續(xù)觀察26天，記錄下每日生物塘進(jìn)水和和出水的主要優(yōu)勢(shì)藻種數(shù)量，見(jiàn)表1。

發(fā)現(xiàn)生物塘對(duì)微囊藻、硅藻、柵藻、席藻均有凈化作用，其中微囊藻去除效果最好，高達(dá)90.76%，這與微囊藻是群體生長(zhǎng)，有膠被，顆粒較大有關(guān)，容易被水生植物的根系攔截。另外發(fā)現(xiàn)生物塘對(duì)小球藻不但沒(méi)有凈化作用，還促進(jìn)了生長(zhǎng)，分析原因是因?yàn)樯锾恋膒H值較低（見(jiàn)3.4），適宜小球藻生長(zhǎng)，導(dǎo)致數(shù)量增加。

5 影響生物塘去藻率的因素分析

5.1 水溫對(duì)凈化藻類效果的影響

圖3 水溫對(duì)應(yīng)的藻類去除率

水溫的變化會(huì)對(duì)藻類的去除效率產(chǎn)生一定的影響，通過(guò)對(duì)年生物塘的數(shù)據(jù)分析，得出圖3所示的水溫對(duì)應(yīng)藻類去除率。從圖3可以看出，水溫在28℃以上，生物塘凈化除藻效果最好，去除生物塘內(nèi)大部分藻類，高達(dá)80%以上；水溫在10～20℃范圍變化時(shí)，生物塘對(duì)藻類去除效果也較好，絕大部分能達(dá)到65%以上；但當(dāng)水溫低于10℃時(shí)，去除率就明顯下降了，在40%左右。這是由于植物最適生長(zhǎng)溫度在25～28℃，低于10℃時(shí)，則生長(zhǎng)活性降低，代謝明顯緩慢。通過(guò)長(zhǎng)期觀察發(fā)現(xiàn)，如果水溫再降低，低于0℃時(shí)則植物可能趨于死亡，葉片細(xì)胞被凍壞，組織液溶出，將會(huì)帶來(lái)二次污染。

5.2 停留時(shí)間對(duì)凈化藻類效果的影響

關(guān)于停留時(shí)間對(duì)藻類去除效果的影響，本文主要分析了水溫大于10℃的期間的生物塘去除效果。

從圖4可以看出，隨著停留時(shí)間的增長(zhǎng)，生物塘對(duì)藻類的去除率總體上是逐漸遞增的，但是，由于生物塘外在環(huán)境條件不易控制，容易受到光照時(shí)間和強(qiáng)度，氣溫的升降、進(jìn)水藻類數(shù)量多少等變化因素影響，實(shí)際情況下，藻類的去除率并不能?chē)?yán)格按照停留時(shí)間的遞增而增加。圖4顯示：當(dāng)源水停留時(shí)間在生物塘內(nèi)保持在停留時(shí)間在30h以上，去除率在70%以上（除極端惡劣環(huán)境條件的影響）；停時(shí)間在20h以上，對(duì)藻類的去除率也能達(dá)到50%以上，這是由于水葫蘆根系龐大茂盛，具有的較好攔截過(guò)濾作用，當(dāng)含有高藻的源水緩慢流經(jīng)生物塘?xí)r，很大一部分藻被攔截過(guò)濾了。另外，在試驗(yàn)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)停留時(shí)間過(guò)短的話，水流太急，可能會(huì)導(dǎo)致黏附在根系藻類、泥沙和腐殖質(zhì)等物質(zhì)被沖刷下來(lái)，使水質(zhì)惡化，所以，綜合考慮實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中的效果，停留時(shí)間最好在30h以上。

圖4 停留時(shí)間對(duì)應(yīng)的藻類去除類

5.3 光照條件對(duì)凈化藻類效果的影響

從表1可以看到生物塘晴天比陰雨天除藻效率好，這是由于植物生長(zhǎng)需要陽(yáng)光進(jìn)行光合作用，合成碳水化合物，才能繼續(xù)生長(zhǎng)。水葫蘆是喜光性植物，在晴天光照比較充足的條件下，新陳代謝快，生長(zhǎng)繁殖速度也快，對(duì)藻類抑制好。因此，陰雨天氣要適當(dāng)延長(zhǎng)停留時(shí)間才能保證生物塘的凈化效率。

表2 光照條件與凈化效率

5.4 進(jìn)水藻量對(duì)去除率的影響

水葫蘆的根系非常發(fā)達(dá)，像一張密布的網(wǎng)，流經(jīng)生物塘內(nèi)的藻絕大部分都被攔截過(guò)濾下來(lái)，隨著進(jìn)水藻量的增加，生物塘這種強(qiáng)過(guò)濾作用更能體現(xiàn)出來(lái)。

從表2看到，隨著進(jìn)水藻量的增加，生物塘的去除率也呈遞增趨勢(shì)，進(jìn)水藻量大于500萬(wàn)個(gè)/L，去除率一般就可以達(dá)到70%以上；低于500萬(wàn)個(gè)/L，去除效果反而表現(xiàn)不明顯。 巢湖水中的藻類數(shù)量均在500萬(wàn)個(gè)/L以上，夏秋季是藻類暴發(fā)時(shí)期，藻量較多，這個(gè)時(shí)候陽(yáng)光也比較強(qiáng)烈，因此，利用水生生物塘處理巢湖水藻類非常有效。

表3 進(jìn)水藻量與去除率

6 結(jié)論

分析結(jié)果表明，水生生物塘處理巢湖水藻類非常有效，特別是對(duì)微囊藻的去除。水生植物通過(guò)的根須攔截過(guò)濾作用、葉片的遮光作用、吸收競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)成分、分泌化感物質(zhì)、塘內(nèi)pH值的變化等方式來(lái)抑制藻類生長(zhǎng)、降低出水的藻量，效果非常明顯，水葫蘆的凈化藻類效果遠(yuǎn)高于水花生。當(dāng)然，生物塘凈化藻類的機(jī)理遠(yuǎn)不止這些，目前尚不完全明了，不能全部分析出，還有待于進(jìn)一步的探求和發(fā)現(xiàn)。

在凈化過(guò)程中，水溫、停留時(shí)間、光照時(shí)間、進(jìn)水藻量等變化因素在很大程度上影響著生物塘去除藻類的效果，通過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)的得出，一般在水溫10℃以上，光照條件良好（晴天），停留時(shí)間在30h以上，源水藻量在500萬(wàn)個(gè)/L以上的條件下，選擇生物塘凈化藻類的方式效果比較明顯。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

許霞，女，32歲，大學(xué)本科，中級(jí)工程師，現(xiàn)就職于國(guó)家水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)合肥監(jiān)測(cè)站，安徽省合肥供水集團(tuán)水質(zhì)檢測(cè)中心。