藍(lán)藻是個(gè)什么鬼

劉舒眉

摘 要：近年來江蘇太湖、云南滇池、安徽巢湖等倍受污染的內(nèi)陸湖泊水質(zhì)逐漸改觀，太湖從前些年的劣Ⅴ類水質(zhì)現(xiàn)在一般都控制在Ⅲ類水質(zhì)，但我們還是不能掉以輕心，因?yàn)樗{(lán)藻的結(jié)構(gòu)簡單，繁殖方式有兩類均為無性生殖，一為營養(yǎng)繁殖，包括細(xì)胞直接分裂（即裂殖）、群體破裂和絲狀體產(chǎn)生藻殖段等幾種方法，另一種為某些藍(lán)藻可產(chǎn)生內(nèi)生孢子或外生孢子等。本文從學(xué)生視角介紹原核生物藍(lán)藻，以及藍(lán)藻造成的水質(zhì)污染和處理措施，進(jìn)一步擴(kuò)展對(duì)藍(lán)藻資源化利用的思考。

關(guān)鍵詞：藍(lán)藻；水華污染；富營養(yǎng)化；固氮作用；藻毒素

中圖分類號(hào)：X321 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）02-0005-02

2015年我到江蘇工作的媽媽那里過暑假，周末去了著名的太湖黿頭渚。湖光山色，一派優(yōu)美的江南風(fēng)情，但是還未到湖邊，就聞到空氣中有一種腥臭味，走近水邊就發(fā)現(xiàn)水中有很多綠色的細(xì)小生物。原來這就是課本中講到的藍(lán)藻。也就是2007年太湖、2010年滇池、2011年巢湖爆發(fā)的水華污染事件的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

藍(lán)藻是個(gè)什么鬼？藍(lán)藻是原核生物，又叫藍(lán)綠藻藍(lán)細(xì)菌；大多數(shù)藍(lán)藻的細(xì)胞壁外面有膠質(zhì)衣，又叫粘藻。在藻類生物中，藍(lán)藻是最簡單、最原始的單細(xì)胞生物，所有的藍(lán)藻都是單細(xì)胞生物，如念珠藻。它們沒有細(xì)胞核，細(xì)胞中央有核物質(zhì)，通常呈顆粒狀或網(wǎng)狀，色素均勻的分布在細(xì)胞質(zhì)中。核物質(zhì)沒有核膜和核仁，具有核的功能，故稱為原核（或擬核）。藍(lán)藻中有環(huán)狀DNA質(zhì)粒，擔(dān)當(dāng)運(yùn)載體的作用。

隨后在我們船游太湖過程中，我仔細(xì)觀察，發(fā)現(xiàn)整個(gè)湖面的絕大部分區(qū)域均可見藍(lán)藻，水體綠色，尤其是湖畔，藍(lán)藻大量集聚，有腥臭氣味。夏季大量繁殖，在水面形成一層藍(lán)綠色而有惡臭味的浮沫，稱為“水華”。大規(guī)模的藍(lán)藻爆發(fā)，被稱為“綠潮”（和海洋發(fā)生的赤潮對(duì)應(yīng)）。綠潮引起水質(zhì)惡化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)耗盡水中氧氣造成魚類等各種水生生物的死亡。由于嚴(yán)重影響觀賞，我看到在靠近旅游景區(qū)的湖畔，使用漂浮帶將藍(lán)藻隔離在幾米到十米之外。水面漂浮帶可以有效隔離藍(lán)藻，可以看到在漂浮帶兩側(cè)的水質(zhì)明顯不同，但是并未從根本上解決水華污染問題。如圖1，圖2，圖3所示。

我在太湖黿頭渚一處湖邊，用礦泉水瓶取水樣帶回觀察。藍(lán)藻當(dāng)天均勻分布在水中，靜置兩天后，藍(lán)藻大量聚集在水面，但是一經(jīng)搖勻，又會(huì)均勻分布在水中。說明藍(lán)藻具有極強(qiáng)的生存能力。也就導(dǎo)致去除的難度增加。如圖4，圖5所示。

好奇的我去了圖書館，原來太湖藍(lán)藻水華污染是由于以下原因：

（1）環(huán)境條件適宜：藍(lán)藻水華多發(fā)生在夏季6-9月，有明顯季節(jié)性，受溫度、陽光、營養(yǎng)物質(zhì)的影響。在溫度在20℃以上、水體PH偏高、光照強(qiáng)且時(shí)間久的條件下，藍(lán)藻就會(huì)形成氣囊，浮出水面并且迅速繁殖，就形成藍(lán)藻水華的現(xiàn)象。

（2）流域周邊土壤化肥施放：作為魚米之鄉(xiāng)的太湖地區(qū)，周邊農(nóng)用地利用率很高，農(nóng)民的化肥施放知識(shí)過少且環(huán)保意識(shí)低，因而施肥量普遍較高，且施肥不均勻，一般來說前期（春夏季節(jié)）施肥量過大，后期施肥量少或不施肥。春夏過量施加的化肥進(jìn)入水系，加上溫度適宜，導(dǎo)致大量水生植物茂盛繁殖漂，加劇水體富營養(yǎng)化。

（3）周圍生活污水污染：在太湖周邊小城鎮(zhèn)的和農(nóng)村的生活污水幾乎不經(jīng)任何處理就排進(jìn)河道導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化。

（4）魚種放養(yǎng)不合理：富營養(yǎng)化的水體能促進(jìn)藍(lán)藻、銅綠微小魚藻、螺旋藻等大量繁殖。藍(lán)藻由于難以消化所以很多魚類都不吃，僅有少數(shù)幾種魚類可以采食。如果此時(shí)能采食藍(lán)藻的花白鰱魚、羅非魚等數(shù)量沒有或者很少，就無法有效控制藍(lán)藻的爆發(fā)。

（5）湖泊形態(tài)與水文特征：環(huán)太湖現(xiàn)有200多條入湖河流，但是太湖水的年換水量系數(shù)僅為1.3。這就使得入湖污染物排泄不暢，營養(yǎng)物質(zhì)在湖內(nèi)大量累積，為藍(lán)藻生長提供了充分的營養(yǎng)條件。

（6）上游河水工業(yè)污染：我們都知道華東是國內(nèi)最早發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)的地區(qū)，從上世紀(jì)二十年代開始就有國內(nèi)最早的的紡織業(yè)、機(jī)械加工業(yè)、化工制造業(yè)的工廠。改革開放后，地區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展更加迅猛。在產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，部分規(guī)模小、環(huán)保設(shè)施落后的污染型企業(yè)環(huán)境保護(hù)和污染治理并沒有跟上，有大量的污水未處理或處理不徹底直接流入湖中。隨著水流不斷集中，最終引發(fā)了太湖藍(lán)藻爆發(fā)的危機(jī)。

（7）惡性循環(huán)：水中溶解氧過低，造成水生動(dòng)物、植物老化死亡腐爛，進(jìn)一步加劇水體富營養(yǎng)化。

原來是諸多原因?qū)е绿w富營養(yǎng)化給了藍(lán)藻發(fā)展的空間，得以在適宜溫度下大量繁殖，才造成太湖游覽時(shí)看到的水華污染現(xiàn)象。

那么現(xiàn)在有什么措施來控制住這個(gè)污染環(huán)境的藍(lán)藻呢？

（1）及時(shí)打撈：在夏季高溫水華容易形成的情況下，在水中將水華打撈另做利用。

（2）補(bǔ)放合適魚種；在湖水中以每M2水面補(bǔ)放4500g左右花白鰱魚種1400-1800尾。即可防止水華又能增加魚產(chǎn)量。

（3）底泥疏浚：以專業(yè)疏浚隊(duì)伍為主，機(jī)械清淤，在疏浚時(shí)，以表中層淤泥的疏浚為主，以維持湖底淤積量不增加。

（4）污水處理：污水集中處理設(shè)施同步配套建設(shè)除磷脫氮設(shè)施，開展除磷脫氮深度處理，控制帶入湖中的磷、氮等污染物。

通過上述措施的實(shí)施，近年來江蘇太湖、云南滇池、安徽巢湖等倍受污染的內(nèi)陸湖泊水質(zhì)逐漸改觀，太湖從前些年的劣Ⅴ類水質(zhì)現(xiàn)在一般都控制在Ⅲ類水質(zhì)，但我們還是不能掉以輕心，因?yàn)樗{(lán)藻的結(jié)構(gòu)簡單，繁殖方式有兩類均為無性生殖，一為營養(yǎng)繁殖，包括細(xì)胞直接分裂（即裂殖）、群體破裂和絲狀體產(chǎn)生藻殖段等幾種方法，另一種為某些藍(lán)藻可產(chǎn)生內(nèi)生孢子或外生孢子等。目前尚未發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻有真正的有性生殖。

藍(lán)藻這么麻煩，我們可不可以變廢為寶，加以利用呢？

（1）藍(lán)藻的特性分析。1）藍(lán)藻是一大類古老的、無鞭毛、含葉綠素a、能進(jìn)行光合作用、革蘭氏陰性的原核微生物。它們不含有葉綠體，但含有類囊體，豐富的色素（葉綠素a、類胡蘿卜素、藻膽素）均在類囊體上。其中銅綠微囊藻、水華魚腥藻和變異魚腥藻等含有豐富的營養(yǎng)成分，氨基酸含量比其他藻類都高。2）固氮作用。具有異形胞的藍(lán)藻能在有氧條件下固氮，如魚腥藻屬和連珠藻屬的藍(lán)藻；而有些不具異形胞的藍(lán)藻只能在無氧條件下固氮。

（2）藍(lán)藻的擴(kuò)展應(yīng)用。1）作為水體富營養(yǎng)化的指標(biāo)菌：能否通過實(shí)驗(yàn)尋找一定藍(lán)藻數(shù)量指標(biāo)作為水質(zhì)的質(zhì)量判斷依據(jù)，快速確定需要檢測(cè)的水體的水質(zhì)。2）作為魚類家畜餌料：藍(lán)藻含有植物蛋白、多糖等豐富營養(yǎng)成分可以加工成飼料。但在藍(lán)藻中，有些種類（如微囊藻）還會(huì)產(chǎn)生微囊藻毒素（microcystins，簡稱MCs），要注意加工方法，考慮藍(lán)藻細(xì)胞破壁以利于消化吸收，同時(shí)去除微囊藻毒素，并與其他類型飼料配合使用，改善藍(lán)藻適口性和營養(yǎng)結(jié)構(gòu)。3）作為土壤有機(jī)肥：利用藍(lán)藻具有固氮作用，能將空氣中的N2還原為NH4+，可以作為有機(jī)肥改良土壤。日本在治理富營養(yǎng)化的湖泊，就采用此類措施，將藻類作為有機(jī)肥料，其肥效優(yōu)于一般化肥，氮、磷、鉀含量均高于豆餅、紫云英等植物性有機(jī)肥料，且不含對(duì)作物及人體有害的重金屬，使用后不會(huì)污染土壤。4）改造地外星球環(huán)境：進(jìn)一步加深思考，藍(lán)藻是最早的光合放氧生物，在地球上已經(jīng)生存了30多億年。對(duì)地球表面從無氧的大氣環(huán)境變?yōu)橛醒醐h(huán)境起了巨大的作用。作為地球初期改善環(huán)境的主要力量，能否推廣到改善地外星球的生存環(huán)境。例如科學(xué)界計(jì)劃中可以進(jìn)行移民的火星，區(qū)域內(nèi)試驗(yàn)逐漸推廣。也許我們可以改造出第二個(gè)地球真正實(shí)現(xiàn)星際移民的夢(mèng)想。

看吧！藍(lán)藻就是這樣一種讓人愛恨交加的奇特生物，也許它不起眼，但是說不定在不久的將來，科學(xué)家們會(huì)利用它創(chuàng)造出更多更大的價(jià)值。

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