鄧莎 周鍵

摘 要：該文對藍藻水華的危害及目前主要的控制技術進行了綜述，分析了物理、化學、生物等控藻方法的主要機理和優(yōu)缺點，并對藍藻水華控制技術今后的研究方向進行了展望。

關鍵詞：藍藻水華;危害;物理控藻;化學控藻;生物控藻

中圖分類號 X524文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2020）18-0150-03

Research Advances in the Harm of Cyanobacteria Bloom and Its Main Control Technology

DENG Sha et al.

（Yunnan Appraisal Center for Ecological and Environmental Engineering，Kunming 650032，China）

Abstract：In this paper，the harm of cyanobacteria bloom and its main control technology are reviewed，the mechanisms and comparison of physical，chemical and biological methods are introduced，and several aspects that need to be further studied are put forward.

Key words：Cyanobacteria bloom;Harm;Physical method;Chemical method;Biological method

隨著社會經濟的發(fā)展，工業(yè)廢水、生活污水及農田徑流將大量的氮、磷帶入到水體中富集，導致水體富營養(yǎng)化。在合適的溫度等環(huán)境因素的影響下，水體中藍藻大量生長，形成了肉眼可見的藍藻水華，給水體生態(tài)環(huán)境造成了不利影響，產生了巨大的經濟損失，并直接或間接地影響了人類健康，已成為全世界普遍存在的主要環(huán)境問題之一。

1 藍藻水華的危害

1.1 影響水域生態(tài)環(huán)境，破壞水域生態(tài)景觀 藍藻水華暴發(fā)時，水體透明度降低，陽光無法照射到水下，影響水體中浮游植物等的光合作用，導致氧氣產生量降低，形成的水面覆蓋物阻礙水面溶氧，加之藍藻繁殖及死亡藻類分解消耗，進一步降低水體中溶解氧含量，致使水體中魚蝦等窒息。同時，由于不易消化，魚類不喜歡攝食藍藻[1]，形成優(yōu)勢種的藍藻抑制其他有益藻類生長，影響魚蝦等捕食者的進食，引起魚蝦等死亡。藻類大量死亡時產生的藍藻毒素、羥胺及硫化氫等有毒物質會危害水生生物生長，死亡藻類還會釋放大量的有機質，使水體pH值升高，刺激致病的化能異樣細菌滋生，水體持續(xù)惡化，形成惡性循環(huán)，原有群落關系遭到破壞，水域生態(tài)環(huán)境失衡，水體功能逐漸退化。藻類大量繁殖時散發(fā)腥臭味，水體顏色變綠，水面形成覆蓋物，死亡的水生生物漂浮其中，破壞了原有的生態(tài)景觀。

1.2 威脅人體健康，影響人類生產生活 藍藻會釋放多種生物毒素[2]，一些神經毒素會直接破壞和損傷組織，在數(shù)分鐘或數(shù)小時內發(fā)生不可逆的病理變化，如造成肝臟血腫、出血和壞死;一些藻毒素能生成“三致”物質，在動物或人體內累積從而致突變、致畸和致癌。部分生物毒素（如微囊藻毒素）化學性質穩(wěn)定，能耐高溫、耐酸堿[3]，間接通過食物鏈影響人類健康。暴發(fā)的藍藻水華和死亡的浮游生物還會造成水質下降，水體藻毒素升高，影響水廠處理效率，增加處理成本，導致供水水量和供水安全難以保障。藍藻覆蓋水面并產生腥臭味，從而影響水產養(yǎng)殖業(yè)、旅游業(yè)發(fā)展等。1996年，巴西經市政水處理廠處理后的水庫水配水至透析中心使用，因未發(fā)現(xiàn)藻毒素污染，導致血透析水污染，致死達60多人[4]。1999年，昆明世博會期間，滇池藍藻暴發(fā)水華覆蓋面積達到20km2，厚度達數(shù)10cm，嚴重影響生態(tài)景觀，并導致昆明市第三自來水廠停產。2007年6月，武漢蔡甸區(qū)藍藻暴導致漁場約10萬kg魚死亡，造成的直接經濟損失超過70萬元。2007年，貢湖取水口附近出現(xiàn)大規(guī)模藍藻暴發(fā)和湖泛，湖水變臭進而造成供水危機[5]。

2 藍藻水華主要控制技術

藍藻水華控制技術主要可分為物理法、化學法和生物法。

2.1 物理法 物理法控藻主要有機械法、氣浮法、遮光法、超聲波法、揚水曝氣法、黏土絮凝、稀釋沖刷等。機械法主要是利用陸上固定設備或移動吸藻船等機械設備對藍藻直接打撈，該方法主要適用于藍藻暴發(fā)后形成沿岸堆積或湖面聚集的區(qū)域，對于短時間內藍藻水華應急清除可以起到良好效果，去除藍藻的同時也可以降低內源氮、磷等污染物負荷[6]，但在風速大或湖水流動大的情況下效率低、能耗高、作用范圍有限，做不到標本兼治。

2.1.1 氣浮法 氣浮法除藻是通過水下通氣形成微細氣泡與藍藻黏附，從而利用浮力使藍藻浮上水面進而去除的方法。該方法具有較高的除藻效率，藻毒素釋放概率低，但所需設備復雜且投資大，主要用于水廠凈水，在湖庫水體藍藻控制中應用較少。湯鴻宵[7]等發(fā)明了一種船式氣浮除藻裝置及方法，利用溶氣式氣浮方法去除藍藻后將水直接排放回水體，但該方法覆蓋范圍小，適用于局部水域除藻。

2.1.2 遮光法 遮光法是通過遮擋射入水面的光線阻止藻類光合作用，以達到抑制藻類增殖的效果。該方法會對于水體景觀造成影響，且投入成本高，對其他需要靠光合作用生長的水生植物也會造成不利影響，可作為水源地控藻技術，但在湖庫控藻應用中較為少見。

2.1.3 超聲波法 超聲波法主要通過聲波振動等破壞藻類細胞或抑制細胞分裂以達到控藻目的，短時間的超聲波不會使藍藻細胞破裂釋放藻毒素，但超聲結束后細胞生長會快速恢復使其抑制細胞分裂作用大打折扣[8]。低強度超聲對藍藻有抑制作用，對浮游動物、魚類及沉水植物沒有明顯的抑制作用[9]。超聲波不會帶來化學污染和生物入侵，但能耗較高，在水體中容易衰減，應用上有一定的局限性。

2.1.4 揚水曝氣 揚水曝氣的原理是通過揚水筒底部壓縮氣彈使不同層水體垂直混合，水體表層藻類隨水體混合被驅趕至底層，因溫度變化和光照條件受到限制逐漸失去活性而消亡，同時由于造流揚水帶來的復氧效應使污染物濃度得到進一步降低[10]，抑制藻類生長。揚水曝氣見效慢，實際應用中受限于水體深度，10m以下淺水湖泊可能造成底泥擾動釋放污染物。

2.1.5 物理絮凝 物理絮凝主要通過投加物理絮凝劑使藍藻從水體中轉移到沉積物中，主要使用的是黏土絮凝劑，其來源充足，對環(huán)境影響較小，在深水湖泊去除水華有一定作用，但對于大多數(shù)淺水湖泊來說效率低，也不能防止藻類再次泛起和底泥二次污染[11]。

2.1.6 稀釋沖刷 稀釋沖刷主要通過引入新水將原水進行稀釋或沖刷，使水中營養(yǎng)鹽濃度降低不能滿足藍藻生長需求，從而防止水華產生。該方法對于大型水體來說需要新水量較大，難以達到足夠的強度。

2.2 化學法控藻 化學法主要是利用化學產品或者采用化學反應進行控藻，主要包括投加化學藥劑滅活、化學絮凝沉淀等?；瘜W藥劑主要有硫酸銅、高錳酸鉀、次氯酸鈉、臭氧、二氧化氯、過氧化氫、除草劑等，化學藥劑主要通過抑制藻類正常代謝快速殺滅藍藻，控制效果好。部分化學藥劑具有毒性，會對水體正常生態(tài)系統(tǒng)造成破壞，例如，銅離子生物富集易造成水體二次污染，氯化過程會生成有害副產物。除草劑對魚類的毒性小，但長期使用可能會使藻類產生抗性，造成效果下降。臭氧、過氧化氫對水體環(huán)境的副作用小，但臭氧運行成本高、難以推廣，過氧化氫自身容易氧化分解而只能用于短時間內除藻[12]?；瘜W絮凝主要通過化學反應絮凝使藍藻從水體中轉移到沉積物中，主要包括有機絮凝劑、無機絮凝劑、復合絮凝劑等。復合絮凝劑效果優(yōu)于單一絮凝劑。有機高分子絮凝劑控藻效果好，但大多成本較高。無機絮凝劑價格低、效果好，在污水處理中應用較多，但產生的沉降物較多，鋁鹽絮凝劑用于飲用水中可能對人體健康造成不良影響[13]。

2.3 生物法 生物法控藻主要利用的是水生動物、水生植物和微生物控藻。

2.3.1 水生動物法 水生動物法主要是通過改變群落結構，增加水生動物對藍藻的牧食從而控藻。用于控藻的主要是濾食性魚類鰱魚、鳙魚和雜食性魚類羅非魚，通過魚類攝食再進行成魚捕獲，降低水體中的藻類。但鰱魚、鳙魚對藍藻的消化不易破壞其細胞壁，其對藍藻的消化率很低，導致糞便中還存在大量未消化的具有生命力的藍藻[14]，再次釋放會造成二次污染。羅非魚消化可破壞藍藻細胞壁，陸開宏等[15]在寧波月湖等富營養(yǎng)化景觀水體中放養(yǎng)羅非魚試驗表明，羅非魚對水華藍藻有很強的攝食與消化能力，是控制藍藻水華的理想措施之一。另外，屈銘志、潘建林等[16，17]的研究表明，投放螺、貝等軟體動物也可以起到一定的控藻作用。橈足類、鏢水蚤等浮游動物的攝食對藍藻也有控制作用[18，19]，且具有生態(tài)友好、無污染、去除成本低等優(yōu)點，但在缺氧條件下難以運用。

2.3.2 水生植物法 水生植物法主要利用營養(yǎng)鹽競爭、化感物質抑制等原理進行控藻。水生植物光合作用能釋放氧氣，并與藻類競爭吸收水中營養(yǎng)鹽，漂浮水生植物還可以遮光，從而抑制藻類生長。部分水生植物還能分泌產生化感物質，如長鏈脂肪酸、酚酸以及萜類等，通過破壞藻細胞結構、影響光合作用、影響藻細胞呼吸作用、影響藻細胞酶活性、影響藻細胞內小分子物質的含量等機理控藻[20]。利用水生植物化感作用控藻的主要方式包括水生植物栽種分泌化感物質、植物秸稈投放腐敗釋放化感物質、植物提取或人工合成化感物質進行投放。植物栽種需要的生長周期長，秸稈投放對水體美觀不利，提取或合成化感物質成本較高，化感作用控藻已有研究主要在實驗室環(huán)境下開展，實際水體中的生態(tài)安全性還有待進一步研究。利用水生植物控藻要關注后期處置，凋亡衰敗的水生植物會釋放營養(yǎng)鹽并降低水中溶解氧。

2.3.3 微生物控藻 微生物控藻主要是利用病毒、原生動物、放線菌、真菌和細菌等控藻。細菌可通過直接作用或間接作用2種方式溶藻，放線菌主要通過分泌溶藻活性物質控藻，真菌除分泌抗生素類抑藻外還可寄生于藻細胞溶藻，原生動物主要通過攝食控制藻類密度，病毒控藻主要通過感染引起宿主細胞裂解[21]。微生物控藻目前大多在實驗階段，在實際水體中應用可能存在影響生態(tài)系統(tǒng)安全的風險，在眾多環(huán)境條件影響下的效用及長期效果還有待深入研究。

3 結語

物理法、化學法、生物法除藻各有優(yōu)缺點，具體技術選擇需根據(jù)湖庫水體情況及投資情況綜合考量。物理法、化學法在藍藻水華暴發(fā)時用于應急效果顯著，但投資大、長效性的不足。另外，化學法有造成二次污染和毒性殘留等風險。生物法控藻要結合水體實際進行生物篩選，謹防物種入侵對水生態(tài)造成破壞，微生物控藻實際應用還不足，環(huán)境安全性還有待進一步研究。如何提升多方法聯(lián)合控藻效果，兼顧效率和投資，實現(xiàn)控藻作用的長效性和控藻技術的安全性，還有待進一步研究。

參考文獻

[1]袁湖業(yè).淡水養(yǎng)殖中藍藻水華的危害及治理方法[J].養(yǎng)殖技術顧問，2012（7）：250-251.

[2]謝平.藍藻水華及其次生危害[J].水生態(tài)學雜志，2015（4）：1-13.

[3]Zhang Dawen，Xie Ping，Chen Jun.Effects of temperature on the stability of microcystins in muscle of fish and its consequences for food safety[J].Bull Environ Contam Toxicol，2010（84）：202-207.

[4]Shideh Pouria，A de Andrade，J Barbosa，et al.Fatal microcystin intoxication in haemodialysis unit in Caruaru，Brazil[J].Lancet，1998（352）：21-26.

[5]王惠，朱喜.太湖藍藻打撈和資源化利用的實踐與思考[J].江蘇水利，2009（7）：35-37.

[6]沈銀武，劉永定，吳國樵，等.富營養(yǎng)湖泊滇池水華藍藻的機械清除[J].水生生物學報，2004（2）：131-136.

[7]湯鴻霄，郭瑾瓏，王毅力.一種船式氣浮除藻裝置及方法[P].中國：CN1143826C，2004-3-31.

[8]Chi yong Ahn，Myung hwan Park，Seung hyun Joung，et al.Growth inhibition of cyanobacteria by ultrasonic radiation：Laboratory and enclosure studies[J].Environmental Science & Technology，2003（13）：3031-3037.

[9]儲昭升，龐燕，鄭朔芳，等.超聲波控藻及對水生生態(tài)安全的影響[J].環(huán)境科學學報，2008（7）：1335-1339.

[10]陳雪初，孔海南，李春杰.富營養(yǎng)化湖庫水源地原位控藻技術研究進展[J].水資源保護，2008（2）：10-13.

[11]胡利靜，肖艷翼，蔣新益，等.淡水藍藻控制方法的概述[J].水產養(yǎng)殖，2015（2）：6-11.

[12]王壽兵，徐紫然，張潔.大型湖庫富營養(yǎng)化藍藻水華防控技術發(fā)展述評[J].水資源保護，2016（4）：88-99.

[13]付軍，閆海，王東升，等.聚鋁及其加載黏土礦物高效絮凝沉降銅綠微囊藻的研究[J].環(huán)境污染治理技術與設備，2006（6）：76-79.

[14]陳少蓮，劉肖芳，胡傳林，等.論鰱、鳙對微囊藻的消化利用[J].水生生物學報，1990（1）：49-59.

[15]陸開宏，金春華，王揚才.羅非魚對藍藻的攝食消化及對富營養(yǎng)化水體水華的控制[J].水產學報，2005（6）：811-818.

[16]屈銘志，屈云芳，任文偉，等.銅銹環(huán)棱螺控制微囊藻水華的機理研究[J].復旦學報（自然科學版），2010（3）：301-308.

[17]潘建林，徐在寬，唐建清，等.湖泊大型貝類控藻與凈化水質的研究[J].海洋湖沼通報，2007（2）：69-78.

[18]Pablo Urrutia Cordero，Mattias Ekvall，Lars Anders Hansson.Responses of cyanobacteria to herbivorous zooplankton across predator regimes：who mows the bloom？[J].Freshwater Biology，2015（5）：960-972.

[19]Pablo Urrutia Cordero，Mattias Ekvall，Lars Anders Hansson.Controlling harmful cyanobacteria：taxa-specific responses of cyanobacteria to grazing by large-bodied Daphnia in a biomanipulation scenario[J].PloS One，2016（4）.

[20]洪喻，胡洪營.水生植物化感抑藻作用研究與應用[J].科學通報，2009（3）：287-293.

[21]陳莉婷，左俊，陶思依，等.利用微生物控制藍藻研究進展[J].武漢大學學報（理學版），2019（4）：401-410. （責編：張宏民）