除藻与控藻技术

中国水利 ２００６．１７
Hale Waihona Puke 收稿日期： ２００６－ ０７－ ２０ 作者简介： 过龙根（ １９７４－ ） ， 男， 中国科学院水生生物研究所东湖湖泊生态系统试验站， 博士、助理研究员。 基金项目： 国家“十五”重大科技专项“太湖水源地水质改善技术”（ ２００２ＡＡ６０１０１１） 与中国科学院知识创新战 略 行 动 项 目“长 江 中 下 游 湖 泊 富 营 养化发生机制与控制对策（ ＫＺＣＸ１－ Ｓ Ｗ－ １２） 。
一、发展现状
１．物 理 法 目前， 物理法主要包括机械或人 工打捞、黏土絮凝和遮光技术等方 法。物理法表现得最为直接， 它直接 清除水体中的藻类， 不会产生二次污 染， 但是由于需要昂贵的费用， 因此 该方法只能局限于小水体或大水体 的局部水域。 机械除藻。图 １ 列出了在云南滇 池进行机械除藻的工艺流程图。通过 该方法， 在 ２００１ 年 ４ 月至 ２００２ 年 １１ 月的 ３５１ 天共处理富藻水 ４２６４８ ｍ３ ，折 合清除水华蓝藻干重为 ４６０． ８３ ｔ， 相当 于从试验区水体中去除了氮 ３７． ３３ ｔ、磷 ２． ７１ ｔ 、钾 ２． ４９ ｔ 及粗有机质 ２００． ３２ ｔ， 重 金 属 铅 ２． ２８９ ｋｇ、砷 ２． ２３ ｋｇ、汞 ２． ３ ｋｇ、镉 ０． ５１ ｋｇ。可见， 通过机械方法 清除水华蓝藻， 对控制蓝藻污染可以
（４） 高等植物克制藻类 植物之间存在对环境生长因子 （光 、肥 、水 等 ）的 竞 争 和 向 环 境 释 放 化 学物质对其他植物产生影响的相生 相克的两种相互作用。如荸荠属水 草、水葫芦、水花生、水 浮 莲 、满 江 红 、 紫萍和西洋菜以及凤眼莲， 对蓝藻、 绿藻和衣藻有抑制效应。 （５） 鱼类控藻 滤食性鱼类和杂食性鱼类能够 直接滤食藻类， 从而达到控藻的目 的 。基 于 武 汉 东 湖 蓝 藻 水 华 消 失 的 实 践和原位围隔试验， 促成了非经典生 物操纵理论的提出（ 图 ２） 。 该理论强调了滤食性鱼类鲢和鳙 对蓝藻的直接摄食导致蓝藻的下降。以 太湖梅梁湾约 １ｋｍ 的围栏水域为例， ２００５ 年初 １ 月放养白鲢鱼种 ２４７７５ ｋｇ 和花鲢鱼种 ８００５ ｋｇ， １２ 月捕获成鱼共 约 １４ 万 ｋｇ， 其中花鲢比例占 ３７．４％。通 过估算在蓝藻水华暴发高峰时期（８ 月） 鲢鳙对藻类的控制效果， 表明围网 中的鲢、鳙对微囊藻生物量的控制达 ３８％， 并可大幅度降低水体中的藻毒素 含量（ ＞５０％） 。此外， 通过推算， ２００５ 年 鲢鳙的投入∶产出＝１∶１．７５， 可见鲢鳙的 放养带来了显著的经济效益。目前该理 论在我国大多数富营养化湖泊藻类水 华的治理中得到广泛应用。
对藻类的控制来达到控藻的目的。
关键词： 除藻技术； 控藻技术； 水域生态系统
Ａｌｇａｅ ｒ ｅｍｏｖａｌ ａｎｄ ｃｏｎｔｒ ｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ／／Ｇｕｏ Ｌｏｎｇｇｅｎ
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ａ ｂｒｉｅｆ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｉｓ ｍａｄｅ ｏｎ ａｌｇａｅ ｒｅｍｏｖａｌ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎ ｅｕｔｒｏｐｈｉｃ ｌａｋｅｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．
理论前沿 ＣＨＩＮＡ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ
除藻与控藻技术
过龙根
（ 中国科学院水生生物研究所东湖湖泊生态系统试验站）
摘 要： 对我国富营养化湖泊藻类的去除和控制技术进行了简要的阐述， 针对目前使用的除藻与控藻方法， 提出
了适合我国富营养化湖泊藻类控制的可行方法。物理法和化学法是除藻技术的直接手段， 而生物法是通过生物
Ｆｅａｓｉｂｌｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ａｌｇａｅ ｔｈａｔ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ
ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ａｌｇａｅ ｒｅｍｏｖａｌ ａｎｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔ ｍｅａｎｓ ｉｎｃｌｕｄｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ，
遮 光 技 术 。主 要 是 通 过 在 湖 面 覆 盖部分遮光板， 控制了全湖藻类增 殖。采用塑料制浮板遮光， 覆盖面积 为水面的 ５０％～６０％。遮光一个月左右 微胞藻属消失， 湖水明澈透底。此外， ＣＯＤ 下 降 ５０％， ｐＨ 值 及 溶 解 氧 也 显 著 减少 ， 保 持 在 ４ｍｇ／Ｌ 以 上 。特 别 显 著的是水色和藻类的变化。
中图分类号： Ｘ１７１．４
文献标识码： Ａ
文章编号： １０００－ １１２３（ ２００６） １７－ ００３４－ ０３
随着人类活动对水域生态系统 的影响日益加剧， 蓝藻水华已成为 全球富营养化水体的表征， 由此导 致水质恶化， 生态系统的结构和功 能遭到破坏， 同时产生毒素， 对人类 和水生动物带来极大的危害。近年 来， 我国有害蓝藻水华频繁暴发。据 统 计 ， 我 国 ６０％的 湖 泊 呈 富 营 养 状 态， 并伴随着藻类水华的发生。而形 成藻类水华的优势种类为铜绿微囊 藻。大面积的藻类暴发， 严重破坏了 水生生态系统的平衡与稳定， 不仅 影响了水体景观， 影响了水产养殖 业的发展， 而且藻毒素已构成对人 类 生 存 环 境 的 威 胁 。自 ２０ 世纪 ６０ 年 代以来， 人们一直致力于研究控制 蓝藻水华技术， 一般来说， 物理法和 化学法是除藻技术的直接手段， 而 生物法是通过生物对藻类的控制来 达到控藻目的。
改性黏土技术使得黏土除藻在 淡水湖泊中的应用取得了显著效果。
潘纲等将改性黏土技术与生态技术 结合起来， 系统研究黏土凝聚除藻的 科学机理， 提出了既能快速消除水华 又能长期治理湖泊富营养化的一系 列 改性 黏 土 技 术 。研 究 了 ２６ 种 不 同 黏土与藻细胞之间的絮凝性质， 发现 高效黏土絮凝除藻不是通过传统的 静电吸附机理， 而是通过一种架桥网 捕作用， 就像蜘蛛网一样， 将藻细胞 粘网后共同沉入水底。因此， 他们在 架桥网捕性能方面对黏土进行改性。 结果改性后的黏土不仅特别适合于
ｂｕｔ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｍｅａｎｓ ｔｏ ａｐｐｌｙ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ ａｌｇａｅ ｃｏｎｔｒｏｌ．
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ａｌｇａｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ａｌｇａｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｂｏｄｙ
水 ３４
理论前沿 ＣＨＩＮＡ ＷＡＴＥＲ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ
急 处 理 。面 对 与 人 们 日 常 生 活 息 息 相 关的淡水资源， 许多将黏土除藻技术 应用于淡水湖泊中清除藻华的尝试， 都没有成功。此外， 即使黏土在淡水 中可以絮凝沉降水华， 但由于该技术 的定位是一种应急处理措施， 不能防 止浅水湖泊藻类的 泛起 、底 泥 的 二 次 污染和来年水华的复发， 因而仍然难 以在淡水湖泊中广泛使用， 关键问题 是治标不治本。
３．生物法 对藻类进行生物控制是指在较 短的时间内大量削减藻细胞的数目 或 防 止 藻 类 的 暴 发 性 增 长 为 目 的 。目 前， 应用生物控藻的技术主要有如下 几方面。 （１） 以藻制藻 通常选择水网藻， 隶属绿藻门， 体 长 可 达 ２ｍ， 鲜 黄 绿 色 ， 由于 其 生 长 繁殖快、吸收肥料 能 力 强 等 特 点 而 与 藻类水华生长竞争水体的营养 （ 氮 磷） ， 从而抑制藻类水华的发生。研究 表 明 ， 水 网 藻 对 水 体 氨 氮 、总 氮 和 总 磷的去除率均在 ７０％以上。 （２） 微生物絮凝剂除藻 微生物絮凝剂是一种由微生物 产生的具有絮凝功能的高分子有机 物， 主要有利用微生物细胞的絮凝 剂、利用微生物细 胞 壁 提取 物 的 絮 凝 剂和利用微生物细胞代谢产物的絮 凝 剂 三 种 类 型 。利 用 微 生 物 本 身 或 产 生 的 多 肽 、酯 类 、糖 蛋 白 、黏 多 糖 、纤 维素和核酸等作絮凝剂， 可以对包括 藻类在内的大多数微生物产生絮凝 作用， 并且对环境无二次污染。另外 水 体 恢 复 功 能 菌 （ ＲＢ） 、利 水 剂 、ＡＥＭ 菌、ＰＳＢ 光合菌等， 都有较好的除藻作 用。在滇池草海约 ８００ｍ 围栏水域的 现 场 实 验 中 ， 光 合 细 菌 （ ＰＳＢ） 净 水 剂 对叶绿素 ａ 去除率在 ７５％ 以上， 藻量 去除率在 ９０％以上， 平均透明度从 ０．３ ｍ 增加到 １．０６ ｍ， 具有操作简便， 无二 次污染产生等特点。此外， 还有关于使 用大麦秆控制水华藻类的报告。 （３） 生物控制试剂 潜在的生物控制试剂包括病毒、细 菌、真菌、放线菌和原生动物等， 主要通 过这些生物对藻类的裂解或摄食来达 到控制藻类的目的。如寄生在蓝藻个体
２．化学法 目前， 控制藻菌最行之有效的办 法就是使用杀菌灭藻剂。一般来说， 化 学法的时间效应比较快， 但由于其对 除微囊藻外的其他生物的副作用和能 够加速释放藻毒素等缺点而受到限 制。化学除藻剂一般分为氧化型和非 氧化型两大类。氧化型杀生剂主要为 卤素（ 主要是 Ｃｌ 和 Ｂｒ ， 其次是 Ｉ， 罕用 Ｆ） 及 其 化 合 物 和 Ｏ３， 还 有 高 锰 酸 钾 等。氧化型杀生剂中， 液氯使用最为普 遍，次 氯 酸 钠 、二 氯 或 三 氯 异 氰 脲 酸 亦 有使用。非氧化型杀生剂主要有无机 金属化合物及重金属制剂、有机金属 化 合 物 及 重 金 属 制 剂，铜 剂 、汞 剂 、锡 剂、铬酸盐、有机硫系、有机氯系（ 有机 卤系） 、季膦盐、异噻唑啉酮、五氯苯酚 盐、戊二醛、羟胺类和季铵盐类等。 然而， 化学除藻法既不科学也不 经济， 它不可避免地将造成环境污染 或 破 坏 生 态 平 衡 。这 些 除 藻 剂 的 化 学 成分均为易溶性的铜化合物， 或者螯 合铜类物质， 这类化合物对鱼类水草 等水族生物产生一定程度的伤害甚 至导致死亡， 并且有致癌作用， 还会 产 生 一 些 不 可 预 测 的 不 良 后 遗 症 。可
或群体的病毒能够裂解蓝藻， 而这一类 的病毒主要为肌病毒 科 （ Ｍｙｏｖｉｒｉｄａｅ） 、 Ｓｔｙｌｏｖｉｒｉｄａｅ 和 短 尾 病 毒 科 （ Ｐｏｄｏｖｉｒｉｄａｅ） ， 被人们致力于控藻藻类 水华。而细菌、真菌和放线菌这类生物 控制试剂主要是通过释放酶或胞外的 抗生素作用于蓝藻， 从而达到裂解藻类 的目的。此外， 一些原生动物种类（ 如变 形虫 Ａｍｏｅｂａｅ、纤毛虫 Ｃｉｌｉａｔｅｓ 和鞭毛 虫 Ｆｌａｇｅｌｌａｔｅｓ 等） 能够直接摄食蓝藻。