漁業(yè)水體有害藻類控制方法簡(jiǎn)述

王雁平，高云霓，陳 晨，李金輝，李 瑞

(河南師范大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，河南省水產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，河南新鄉(xiāng)453007)

漁業(yè)水體有害藻類控制方法簡(jiǎn)述

王雁平，高云霓，陳 晨，李金輝，李 瑞

(河南師范大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，河南省水產(chǎn)動(dòng)物養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，河南新鄉(xiāng)453007)

隨著水體富營(yíng)養(yǎng)化和氣候變暖等環(huán)境問(wèn)題的加劇，漁業(yè)水體藻華問(wèn)題也日益突出。為了有效控制有害藻類生長(zhǎng)繁殖，本文從物理、化學(xué)和生物控藻三個(gè)方面簡(jiǎn)單介紹了目前主要的有害藻類控制技術(shù)，并提出今后有必要從技術(shù)集成和養(yǎng)殖模式的調(diào)整等方面加強(qiáng)漁業(yè)水體有害藻類控制，以期為漁業(yè)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和管理提供參考。

漁業(yè)環(huán)境；控藻；物理法；化學(xué)法；生物法

藻類是水生態(tài)系統(tǒng)中主要的初級(jí)生產(chǎn)者，是魚類等水產(chǎn)動(dòng)物直接或間接的餌料，是漁業(yè)水體中溶解氧的主要來(lái)源，藻類群落結(jié)構(gòu)在決定水域生產(chǎn)性能上具有重要意義。隨著我國(guó)水污染形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)退水和生活污水的大量匯入，包括長(zhǎng)江、黃河、海河、淮河等流域范圍內(nèi)的漁業(yè)水庫(kù)和養(yǎng)殖源水均受到不同程度的污染[1]。其中，由于富營(yíng)養(yǎng)化所導(dǎo)致的有害藻類水華問(wèn)題日益凸顯。太湖富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重的北部湖區(qū)，在藻型生態(tài)系統(tǒng)下頻繁發(fā)生藍(lán)藻水華，水質(zhì)惡化，水生植物資源和銀魚、草魚、鲌魚等主要魚類資源銳減，魚類種群結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，群落多樣性下降[2]。有害藻類的大量繁殖對(duì)水生態(tài)環(huán)境的危害還表現(xiàn)在其分泌的有毒有害次生代謝產(chǎn)物會(huì)直接作用于水產(chǎn)動(dòng)物，毒害水產(chǎn)動(dòng)物的同時(shí)，會(huì)在其體內(nèi)積累，最終危害人類健康。因此，加強(qiáng)漁業(yè)水體有害藻類控制是提高養(yǎng)殖產(chǎn)量，確保水產(chǎn)品質(zhì)量安全的一個(gè)重要方面。本文結(jié)合文獻(xiàn)資料，從物理、化學(xué)和生物等方面分類總結(jié)水體有害藻類的控制方法，為各類型漁業(yè)生態(tài)環(huán)境管理提供參考。

1 物理方法

利用物理學(xué)原理控制有害藻類的方法主要包括機(jī)械除藻、過(guò)濾除藻、電場(chǎng)殺藻、超聲波抑藻、遮光技術(shù)、紫外殺藻、加快水體運(yùn)動(dòng)等。

1.1 機(jī)械除藻

利用機(jī)械收藻設(shè)備收集水面浮藻，經(jīng)泵輸送到旋轉(zhuǎn)篩過(guò)濾器進(jìn)行初步脫水，濃縮藻漿入集藻槽內(nèi)存儲(chǔ)，達(dá)到從水體中分離藻的目的。研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)械除藻試驗(yàn)后，水中的葉綠素含量比除藻前下降60%-100%[3]。

1.2 過(guò)濾除藻

過(guò)濾除藻，包括直接過(guò)濾和慢濾池除藻兩種，該工藝的關(guān)鍵是控制濾速的快慢，有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)濾材厚度為800mm的條件下，隨著濾柱濾速的減小，出水濁度越低，藻類含量也越少，過(guò)濾周期就會(huì)延長(zhǎng)。當(dāng)濾速由5.0m/h降至0.4m/h時(shí)，出水的平均濁度由10NTU左右降低為5NTU左右，藻類平均個(gè)數(shù)由20×106個(gè)/L左右減少至5×106個(gè)/L以下，藻類平均去除率由60%左右增至90%以上，相應(yīng)的過(guò)濾周期由24h增至72h[4]。這類方法適宜在養(yǎng)殖過(guò)程中定期處理?yè)Q水用于回用或排放，需要配備一定的過(guò)濾裝置，處理量和污染負(fù)荷均不能太高。

1.3 電場(chǎng)殺藻

采用多磁路疊加設(shè)計(jì)制作的大功率高壓脈沖發(fā)生器，產(chǎn)生高壓脈沖電場(chǎng)，使細(xì)胞膜穿孔、溶化和降解，最終使細(xì)胞溶解。電場(chǎng)強(qiáng)度和脈沖功率是影響殺藻效果的主要因素。但高壓脈沖電場(chǎng)電壓過(guò)高，設(shè)備較難規(guī)模性放大。低壓低頻脈沖電場(chǎng)和低壓直流電場(chǎng)也可以殺滅水中有害藻類，且前者具有更好的滅藻效果[5]。電場(chǎng)除藻技術(shù)一次性投入成本較高，但效果較好，無(wú)毒副作用，可持久使用，適用于養(yǎng)殖源水和養(yǎng)殖廢水的處理。

1.4 超聲波控藻

超聲波技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一門新型的環(huán)保技術(shù)，藻類在水體中的升降運(yùn)動(dòng)需要依靠細(xì)胞中的氣胞。超聲波在適當(dāng)?shù)念l率下作用于藻類，引起的沖擊波、射流、輻射壓等可使藻細(xì)胞壁破裂、細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)流出而死亡，也可以破壞藻細(xì)胞的氣胞使之成為空化泡而破裂，以此除去有害藻類，平衡水環(huán)境生態(tài)。該法具有長(zhǎng)期抑制和快速滅藻的優(yōu)點(diǎn)[6]。原位操作需要考慮對(duì)魚類等水產(chǎn)動(dòng)物的影響，適用于養(yǎng)殖源水和養(yǎng)殖廢水的處理。

1.5 遮光技術(shù)

遮光法控制富營(yíng)養(yǎng)化漁業(yè)水體中的有害藻類，主要是通過(guò)光限制抑制藻類的光合作用，從而大幅削減有害藻類生物量。隨著遮光時(shí)間的延長(zhǎng)，藻類出現(xiàn)沉降現(xiàn)象；水越深，凈生產(chǎn)量越低，甚至?xí)_(dá)到負(fù)值。遮光處理對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的影響小。

1.6 紫外殺藻

紫外線殺藻，主要是利用紫外波對(duì)藻細(xì)胞內(nèi)生物大分子的破壞，如藻膽蛋白的變形和分解，影響藻細(xì)胞光合作用等生理功能，從而限制有害藻類過(guò)度生長(zhǎng)。紫外線劑量和照射時(shí)間是影響除藻率的主要因素。紫外線殺藻的同時(shí)，可以降解水中的微囊藻毒素。短波紫外線比長(zhǎng)波紫外線對(duì)藻毒素的降解更有利，光強(qiáng)越大、溫度越高，降解越快，有時(shí)需二氧化鈦催化[7]。目前采用的紫外殺藻裝置有原位浸沒式、獨(dú)立設(shè)備型等。原位方法需要排除紫外線對(duì)其他水產(chǎn)生物的影響，獨(dú)立的紫外殺藻裝置需要將含藻水泵入，處理量與設(shè)備的處理能力有關(guān)。

相比其他控藻技術(shù)，物理法表現(xiàn)得最為直接，能夠直接清除水體中的藻類，不產(chǎn)生二次污染，適用于藻華污染的應(yīng)急處理。但是，大多數(shù)物理方法都需要配備相應(yīng)的設(shè)備和裝置，同時(shí)需要一定的動(dòng)力系統(tǒng)，尤其是對(duì)大型水體而言成本高。

2 化學(xué)方法

化學(xué)方法就是利用化學(xué)物質(zhì)對(duì)藻細(xì)胞膜、細(xì)胞器等結(jié)構(gòu)和光合、呼吸、代謝等功能的毒理作用抑制藻類的生長(zhǎng)繁殖，常用的化學(xué)方法有氧化法、非氧化法、綜合除藻法等。

2.1 氧化法

向水體中投加強(qiáng)氧化劑，利用氧化劑的強(qiáng)氧化性破壞細(xì)胞達(dá)到殺藻的效果。常用的氧化劑有高鐵酸鉀、高錳酸鉀、雙氧水、臭氧、鹵族元素等。

2.1.1 高鐵酸鉀

高鐵酸鉀預(yù)氧化除藻可以顯著降低腐殖酸對(duì)硫酸鋁混凝除藻的影響。適當(dāng)降低pH值、延長(zhǎng)氧化時(shí)間可提高高鐵酸價(jià)氧化除藻的效率[8]。

2.1.2 臭氧

臭氧對(duì)藻類具有較大的破壞作用。利用臭氧氧化，大部分的藻類細(xì)胞形態(tài)改變致使細(xì)胞膜破壞，細(xì)胞質(zhì)外泄，還有相當(dāng)一部分的藻類整個(gè)藻體被完全分解而引起藻類數(shù)量減少。臭氧對(duì)藻類細(xì)胞外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都有很大的破壞作用。臭氧除藻需要專用的臭氧生產(chǎn)設(shè)備，在安裝和使用上有一定的技術(shù)要求，應(yīng)用相對(duì)較少。

2.1.3 鹵族元素

鹵族元素具有很強(qiáng)的氧化性，就以氯為例。根據(jù)漁業(yè)水體不同的水質(zhì)情況投加不同濃度的液氯，可以添加過(guò)量的氯，最后可依據(jù)水中生物對(duì)水質(zhì)的要求進(jìn)行脫氯。但是液氯除藻易產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物，尤其是在含有腐殖質(zhì)的水中，易生成鹵代烷烴等致癌物，危害生物健康。添加二氧化氯也可以有效除藻，賈瑞寶等的研究表明，隨著二氧化氯投加量的升高，藻類葉綠素a去除率顯著升高[9]。除此之外，次氯酸鹽、高氯酸鹽也有很強(qiáng)的抑藻效果。

2.2 非氧化法

2.2.1 銅類

硫酸銅作為一種廣譜而高效的滅藻劑在國(guó)內(nèi)外被廣泛使用，它能與微生物蛋白質(zhì)的半胱氨酸的巰基反應(yīng)，使其鈍化，并可破壞某些藻類的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜及內(nèi)含物，使其滅活甚至解體，從而殺死漁業(yè)水體中的活體藻細(xì)胞。常用的除藻劑除了硫酸銅，還有無(wú)機(jī)銅，有機(jī)絡(luò)合銅，如三乙醇胺絡(luò)合銅，緩釋銅除藻劑等[10]。

2.2.2 絮凝劑

向水體中投放絮凝劑，絮凝劑與藻類反應(yīng)使有害藻類沉積。絮凝劑的選擇與藻類的種類有關(guān)，不同的藻類選用的絮凝劑不同，同時(shí)絮凝劑的投加量也非常關(guān)鍵，投加的劑量需要根據(jù)水質(zhì)的狀況和藻類繁殖的程度進(jìn)行適當(dāng)添加。常用的絮凝劑有三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁、聚合氯化鋁、粘土等[11]。

2.3 綜合除藻劑

有一些藥品不僅具有殺藻的功能，還具有絮凝、凈化水體的作用。例如，環(huán)水-355號(hào)生化復(fù)合抑藻劑投放到漁業(yè)水體中可有效控制有害藻類的大量繁殖，并且安全可靠，有助于湖泊水生態(tài)恢復(fù)和部分有毒有機(jī)物的凈化。有時(shí)也可以采用多種藥劑混合使用來(lái)達(dá)到控藻的效果，例如，向水體中同時(shí)噴灑高錳酸鉀和硫酸鋁，高錳酸鉀可以起到氧化藻體的作用，而硫酸鋁能夠?qū)⒀趸蟮脑孱愋跄两怠２捎枚喾N藥劑共同作用比只用一種效果更好。

通過(guò)向漁業(yè)水體投放化學(xué)藥物控制有害藻類的生長(zhǎng)繁殖。這種方法雖簡(jiǎn)便易行、省時(shí)省力，但該方法并不能從根本上改善水質(zhì)，相反，各種化學(xué)藥品在用量增加時(shí)，會(huì)產(chǎn)生副產(chǎn)物，引起漁業(yè)水體的二次污染。從而使水質(zhì)環(huán)境形成惡性循環(huán)，嚴(yán)重影響生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能，甚至可能導(dǎo)致整個(gè)水生態(tài)系統(tǒng)的癱瘓。

3 生物方法

生物方法是通過(guò)其他生物控制有害藻類，恢復(fù)水環(huán)境的一種方法。用來(lái)除藻的生物主要有水生動(dòng)植物和微生物。

3.1 水生動(dòng)物

通過(guò)減少浮游動(dòng)物捕食魚類，加快浮游動(dòng)物繁殖，從而濾食浮游藻類，是一種經(jīng)典的生物操縱方式。濾食性魚類和雜食性魚類能夠直接攝食藻類，從而達(dá)到控藻的目的，稱為非經(jīng)典生物操縱。四大家魚中的濾食性魚類鰱和鳙能夠攝食藍(lán)藻，使得藍(lán)藻數(shù)量大幅下降，在一般的養(yǎng)殖池塘中，可采用混養(yǎng)或套養(yǎng)等方式，放養(yǎng)一部分鰱鳙，有效去除藻類改善水質(zhì)。研究表明鰱鳙對(duì)微囊藻生物量的控制達(dá)38%，并可大幅度降低水體中的藻毒素[12]?？梢婗桏c其他魚類的混養(yǎng)能夠有效控藻并能夠顯著提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 水生植物

3.2.1 競(jìng)爭(zhēng)作用

在漁業(yè)水體中種植水生植物能夠與有害藻類競(jìng)爭(zhēng)光、營(yíng)養(yǎng)、空間，在資源限制的情況下降低藻類生長(zhǎng)和繁殖速率。水生植物成功定植的水體，有害藻類數(shù)量和生物量會(huì)明顯降低[13]。

3.2.2 化感物質(zhì)抑藻

水生植物化感作用抑藻是利用水體中水生植物產(chǎn)生的次生代謝物質(zhì)(即化感物質(zhì))對(duì)水華藻類生長(zhǎng)進(jìn)行控制的技術(shù)。化感物質(zhì)對(duì)藻類的抑制作用具有明顯的選擇性，只對(duì)特定藻類有明顯的抑制效果，例如孛萁屬水草中二十碳的三羥基環(huán)戊基脂肪酸和十八碳的三羥基環(huán)戊烯酮脂肪酸在高濃度條件下對(duì)藍(lán)藻的抑制效果最顯著。鳳眼蓮中N-苯基-1-萘胺、N-苯基-2-萘胺、亞油酸及亞油酸甘油酯、4a-甲基化固醇類物質(zhì)等對(duì)藍(lán)藻有抑制效應(yīng)。而且水生植物釋放的化感物質(zhì)通常易于降解，不會(huì)在生態(tài)系統(tǒng)積累，生態(tài)安全性好[14]。

3.3 微生物

水體微生物抑藻分為兩大類，一類是微生物的修復(fù)作用，一類則是微生物對(duì)藻類的直接破壞作用。

3.3.1 微生物修復(fù)作用

微生物修復(fù)是一種利用微生物吸收、轉(zhuǎn)化、清除或降解環(huán)境污染物，實(shí)現(xiàn)環(huán)境凈化、生態(tài)效應(yīng)恢復(fù)的生物措施。這種方法是利用自然界中微生物對(duì)污染物的生物代謝作用。通過(guò)微生物對(duì)漁業(yè)水體的修復(fù)有效去除污染物質(zhì)，降低水體富營(yíng)養(yǎng)化程度，從而使有害藻類的生長(zhǎng)受到影響。

3.3.2 溶藻微生物

溶藻微生物包括溶藻細(xì)菌、放線菌、真菌、噬藻體和原生動(dòng)物等。側(cè)孢芽孢桿菌可以抑制銅綠微囊藻的生長(zhǎng)，使其葉綠素a的含量顯著下降，從而抑制其光合作用的活性，達(dá)到限制銅綠微囊藻細(xì)胞增殖的目的。這種抑制作用與側(cè)孢芽孢桿菌的含量成正比，初始接種的菌體濃度越高，抑制作用越強(qiáng)[15]。一種侵噬藍(lán)藻的病毒對(duì)藍(lán)藻的生長(zhǎng)具有很強(qiáng)的抑制效應(yīng)，藍(lán)藻在接種該病毒之后，數(shù)量明顯減少。

3.4 陸生植物

農(nóng)作物秸稈的控藻潛力已廣泛研究并深入實(shí)踐，它能有效控制有害藻類生長(zhǎng)，優(yōu)化漁業(yè)水體中水生生物的組成結(jié)構(gòu)。但是大麥稈的抑藻機(jī)理復(fù)雜，較為認(rèn)可的是化學(xué)機(jī)理，即大麥稈在有氧降解過(guò)程中產(chǎn)生諸如酚類、酯類、蒽醌類活性物質(zhì)，這些物質(zhì)可有效抑制藍(lán)藻生長(zhǎng)，這為農(nóng)作物廢棄物資源化提供了一個(gè)很好的思路，目前在歐洲許多國(guó)家已研發(fā)多種基于秸稈的控藻產(chǎn)品[16]。

另外，陸生生態(tài)系統(tǒng)中許多植物，包括菊科、銀杏葉和中藥材，均被提取出多種活性抑藻物質(zhì)，為植物源控藻制劑的研發(fā)和應(yīng)用提供了寶貴的資源。

4 展望

為了最大化發(fā)揮漁業(yè)水體的功能，有效預(yù)防和控制有害生物尤其是水華藻類的大規(guī)模暴發(fā)，一方面需要進(jìn)一步從生態(tài)、安全、高效等角度研發(fā)新技術(shù)和改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)；另一方面需要針對(duì)不同類型漁業(yè)水體，從生態(tài)環(huán)境的全局出發(fā)，配套相應(yīng)設(shè)施，構(gòu)建新型養(yǎng)殖模式，集成綜合多種技術(shù)，從根源上消除藻華發(fā)生的可能性，實(shí)現(xiàn)漁業(yè)資源的最大化利用和漁業(yè)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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Brief review on controlmeasures of harm ful algae in fishery water bodies

Wang Yan-ping,Gao Yun-ni,Chen chen,Li Jin-hui,Li Rui
(College of Fisheries,Engineering Technology Research Center of Henan Province for Aquatic Animal Cultivation,Henan Normal University,Xinxiang 453007,Henan,China)

With the aggravation of environmental problems including water eutrophication and climate warming,fishery water bodies are often faced with harmful algal problems.To control the growth and reproduction of harm algae,main control technology was reviewed briefly from physical,chemical and biological aspects.Meanwhile,technology integration and breeding adjustment were proposed to enhance harmful algal control in fishery water bodies,which would be helpful for ecological environmental protection and managementof fisheries.

fishery environment;algal control;physicalmethod;chemicalmethod;biologicalmethod

河南省重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目（152102210289）；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目（15A240001）；河南師范大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（20150046）

王雁平（1996-），女，漢族，河南南陽(yáng)人，水產(chǎn)養(yǎng)殖專業(yè)本科生

高云霓，E-mail:gaoyn@htu.cn