藻类控制.doc

藻类对于人类的意义是十分巨大的。首先我国利用藻类作为食品，不但有悠久的历史，食用的种类和方法之多，也是世界闻名的。据初步统计，我国所产的大型食用藻类至少有50—60种。经常作为商品出售的食用藻类主要是海产藻类。其次藻类对于医学和农业也有很密切的关系。有的直接作为药用。最后以藻类为原料所制成的产品，特别是藻胶酸盐，已广泛应用于工业生产中。具有很大的经济价值以及研究价值。
但如今，藻类的迅速繁殖而导致的环境问题，如水体的富营养化，引起了社会各界人士的关注，研究人员都在积极寻找控制藻类的方法途径。
富营养是一种水体衰老的现象，是指湖泊、水库及河流水体氮磷营养盐富集。富营养化水体一旦形成，过高浓度的总氮、总磷会超过水体的自净能力，表现在营养盐特别是磷的含量增加促使水体中藻的种类及生物量的增加，这些水生生物成为水体的有机组成部分，在死后的腐烂过程中，营养元素又会释放水中，再次被生物利用，从而形成营养物质难以输出的循环过程。美国环保局评价标准估测，水体总磷浓度大于0.025mg/L，总氮大于1.2mg/ L，藻类叶绿素水平在0.01mg/L以上，透明度小于2.0m的情况下水体会发生富营养化。
富营养化造成水的透明度降低，阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用和氧气的释放，同时浮游生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧，使水中溶解氧严重不足，而水面植物的光合作用，则可能造成局部溶解氧的过饱和。溶解氧过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物(主要是鱼类)有害，造成鱼类大量死亡。

同时富营养化水中含有亚硝酸盐和硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，会中毒致病。水体富营养化，常导致水生生态系统紊乱，水生生物种类减少，多样性受到破坏。
为此藻类控制与去除的方法主要主要集中在物理方法、化学方法、生态方法三方面。
(一)物理方法。物理方法主要是基于法律法规的制约侧重控制内外源性营养物质的输入，结合外在干扰对水体实施人工爆气、截污引流、疏浚底泥等工程措施。
1机械方法
用机械方法收获湖库水中大量的藻类,可在短期内快速有效地去除湖水中的藻类,采用专用吸藻设备,利用重力振动、旋振和离心等方法收集富藻水,逐次浓缩、脱水后进行干燥,还可得到干藻粉。但该法往往要耗费大量劳力和能量,而且随着藻类生长,需要不断地收集。
2曝气法
藻类需依靠光合作用进行生长繁殖,但藻类生长会因水中光强度随水深逐步减弱而逐步减少。曝气法通过混合上下水体,将表层水体中的藻类迁移到下层,偏离其适宜生长环境,加速其死亡。但须注意混合强度必须能抵抗藻类上浮速度;同时水深要足够大,保证藻类在深水区有足够的停留时间。曝气法能耗高、适用于大型湖泊水库,对于中小型湖泊水库及短期水华行为经济性和实用性较差。

3活性炭吸附
低剂量的粉末活性炭对藻毒素的作用效果甚微,剂量提高后去除较好;而颗粒活性炭的去除毒素效果较好且用量较粉末活性炭要少。活性炭对藻毒素的吸附效果与其主孔径的分布状况直接相关,并且还会吸附部分耗氧量,且价格相对较高,在实际应用中并不广泛。
4膜分离技术
超滤是介于微滤和纳滤之间的一种过程,膜孔径范围为0.05μm至1nm。用超过滤法可去除水中98%的藻毒素,而反渗透法和纳滤的去除率更高。但是原水中的有机物会污染或堵塞膜,限制了膜技术的应用。而且由于膜分离技术成本高,发展中国家尚不宜推广。
实践表明开展的物理治理措施对整个湖泊、河流水体的干扰是破坏性的，虽然这种措施在短时间内改善了水质质量，搅动的水体在变清澈后污染物得以减少，但底泥中的营养盐得以释放并未从水体中输出，可以令暂时消失的优势藻类在条件适宜的情况下再次大量繁殖，反而给水环境带来更多的负面影响。
(二)化学处理。
化学方法主要是针对影响藻类生长的主要限制因素磷和氮，将超负荷的磷和氮以沉淀盐的形式进行堕化。
1硫酸铜
硫酸铜是研究和应用最早的杀藻剂。铜是重金属,进入细胞体后,会发生氧化反应破坏叶绿体等胞内物质,直接影响藻细胞的光合作用、呼吸作用和酶的活性,抑制藻类生长。但过量使用硫酸铜会导致水中铜离子含量超标,破坏水生态,最终危害人体健康。而且硫酸铜会破坏藻细胞,使细胞内大部分藻毒素渗入水体中,增加水体中藻毒素的背景浓度。

2高锰酸钾
KMnO4的氧化性能提高藻类灭活率;还原生成的水合二氧化锰会沉积在藻细胞表面提高比重改善其沉降性能;水合二氧化锰还能嵌入有机物内部并以桥联作用促进颗粒间的聚合,从而通过强化混凝提高对藻类去除率。投加KMnO4对碱性水的除藻效果优于中性或酸性水。但是在应用KMnO4投加过程须注意色度和锰超标问题。
3二氧化氯
ClO2在水中以中性分子存在,快速扩散到藻细胞表面,与半胱氨酸的巯基(-SH)反应,使以巯基为活性点的酶钝化,迅速控制藻类蛋白质合成。ClO2必须在使用地点制造,在一定程度上限制了其应用,而其过量的副产物亚氯酸盐会引起人体溶水性贫血症,使用时应注意使用标准和监管标准。
4高铁酸盐
高铁酸盐能够破坏藻类细胞表面结构,刺激胞体向周围介质中释放胞内物质这些胞内物质具有大分子结构,在混凝过程中能起到助凝作用。另外,高铁酸盐分解后产生的氢氧化铁胶体能够吸附并沉淀到藻细胞表面,降低藻细胞稳定性。因此,高铁酸盐对水中藻类的去除是氧化和絮凝协同作用的结果。但高纯度固体高铁酸盐制备工艺条件苛刻,生产成本昂贵;而液体高铁酸钾生产成本虽然较低,但其在水溶液中稳定性差作为水处理高效药剂受到制约。

5臭氧
臭氧氧化能力强,反应速度快,分子态O3可以扩散至藻细胞内部,破坏细胞器官机能,灭活藻类;而分解产生的羟基自由基、新生态氧原子等二次氧化基团活性极强,作用于藻细胞的表面,杀灭藻类。
O3工艺存在设备和基建投资大、运行
管理费用高、溴酸盐生成等缺陷。而O3杀灭藻类释放出的胞内有机物作为消毒副产物前体物的重要组成部分,含量随氧化接触时间增长,会有不同程度增加,增加后续消毒工艺风险。
6高锰酸盐复合药剂(PPC)
PPC以KMnO4为主剂,与多种辅剂组合制成复合剂,药剂间协同作用能够促进有利于除污染中间价态介稳产物的形成。处理含藻水时,可破坏藻类有机胶质层,使氧化剂易于透过细胞壁扩散,破坏细胞内酶系统。而在强化混凝中,其将覆盖在浑浊物颗粒表面的有机物氧化降解,使颗粒物和藻细胞便于絮凝。PPC在杀藻过程具有包括氧化、助凝、吸附和强化共沉降等多重功效,其中间产物新生态水合二氧化锰还具有吸附核心的功效。
采用投加化学物质的治理方法实质上是将水中溶解性的营养元素转移到河床底层，并将活动性较强的元素物质转化成较稳定的化合物。这种方法的确达到了净化水质的目的，但积累于水体底泥中的营养盐在长期的地质活动中仍具有很强的富营养潜力。
(三) 生物一生态学方法

生物一生态学方法是指利用水生动植物的生命活动规律及特点，将水体中的藻类、氮磷营养元素转移到动植物体中，从而实现营养物的迁移、降解及输出，进而达到净化水质的目的。
1.种植植物。
高等水生植物可显著提高水体透明度，净化富营养化水体。可以根据不同的气候条件和污染物的性质选栽水生植物，形成带状植缓冲带，构成人工湿地生态系统。当入湖污水缓慢流经此区时，污染物质则被水生植物吸收，经过植物直接吸收和转化，使重金属分子、营养物质得到降解或吸收，达到净化污水目的。带状植被区不但是水生禽鸟类良好的栖息地，有益于生态平衡，而且还可以成为一道风景。同时，挺水植物能够起到防浪护堤的作用。水生植物收割后经处理可作为燃料、饲料，或经发酵产沼气等。
2.养殖鱼类。
利用生态系统食物链摄取原理和生物的相生相克关系，以改变水体的生物群落结构，改善富营养化水体状况。形成“营养盐一浮游植物一浮游动物一鱼类”的良性食物链。其方法使用的关键是如何选择能吞噬藻类的鱼类，并进行群落和数量的合理确定。
3.投加微生物菌剂。
高效微生物光合细菌、硝化细菌、复合细菌等在处理富营养化湖泊水体中得到了很好应用。已经人工选育培养出高浓度的有效微生物菌群，并在景观水体修复及渔业养殖中被应用。生物修复除藻剂是目前世界上最先进的生物修复除藻产品，包含了能适合处理富营养化水体的十几种活性微生物和相应的酶，对水体中的水生生物以及人类等不产生危害及副作用。其作用原理是微生物进入水体后被迅速激活，并与水中藻类竞争营养源，从而使藻类因缺乏营养而死亡，沉入水底。微生物还能继续降解死亡藻类，直至将其消灭，使水体变清。

生物技术在于合理运用了生物间的生物学关系，这种方法往往成本消耗较低，避免了投加外来物质所产生的对水体生物的副毒害作用，并且治理效果能够维持较长时间，具有稳定性、安全性。常用的防治措施包括:放养滤食性鱼类取食藻类，栽种高等维管束植物以吸收高浓度营养盐与藻类竞争，或是高等水生植物的抑藻效应等。
技术的选择需根据实地的情况，以及效果经费等因素，选出最适方法进行控制治理。

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