水環(huán)境治理中藻華的危害及其防控技術(shù)

陳修康

廣州市綠化有限公司

1 前言

在全球變暖的背景下，淡水水生生態(tài)系統(tǒng)的藻類水華越來越嚴重、暴發(fā)頻率越來越高，對水體富營養(yǎng)化防治、生態(tài)系統(tǒng)保護與生態(tài)恢復產(chǎn)生負面作用，影響水環(huán)境污染治理的效果[1]。2015年《水污染防治行動計劃》（簡稱"水十條"）、《城市黑臭水體整治工作指南》等政策，明確地提出了我國水環(huán)境治理的目標與要求，黑臭水體治理、水體生態(tài)系統(tǒng)修復、水生態(tài)保護等成為國內(nèi)水環(huán)境治理的熱點問題。然而，經(jīng)外源截污、內(nèi)源治理和生態(tài)修復后，水體中營養(yǎng)鹽仍可能足以滿足藻類對氮、磷等營養(yǎng)元素的需求，在適宜的氣候條件、水動力環(huán)境條件下常出現(xiàn)浮游藻類水華、絲狀綠藻暴發(fā)和附植藻類過度增殖等現(xiàn)象，導致水環(huán)境質(zhì)量反復惡化、水生動植物群落結(jié)構(gòu)異化，嚴重影響水體生態(tài)景觀環(huán)境，給水環(huán)境生態(tài)治理帶來極大的困擾。

2 水環(huán)境治理中藻華的危害

藻華是由于過量的氮、磷等營養(yǎng)元素輸入，導致藻類過度增殖，大量消耗水體溶解氧，可能會產(chǎn)生難聞氣味、藻毒素，導致魚類等水生動物死亡，是淡水生態(tài)系統(tǒng)的主要生態(tài)環(huán)境問題之一。在水環(huán)境治理中，藻類水華期間大量藻細胞懸浮于水體或附著在水生植被上，降低水生植被對太陽輻射和營養(yǎng)元素的可獲得性，并通過化感物質(zhì)、藻毒素對水生動植物產(chǎn)生抑制或毒害作用，改變水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能，降低生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使得水生態(tài)環(huán)境治理效果反復不穩(wěn)定，不利于水體生態(tài)系統(tǒng)的重建/營建/恢復和水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的維持。

在水環(huán)境治理過程中，常見藻華藻屬有微囊藻屬、魚腥藻屬、浮絲藻屬、擬柱孢藻屬、實球藻屬、裸藻屬、溝鏈藻屬、脆桿藻、水綿屬、水網(wǎng)藻屬、剛毛藻屬、束絲藻屬等。

2.1 對水生植物的影響

不同類型的藻華現(xiàn)象對水生植物（尤其是沉水植物）危害的方式與途徑不盡相同。其中，浮游藻類在藻華期間藻密度大，甚至表面堆聚，影響沉水植被，加速轉(zhuǎn)變?yōu)闈崴畱B(tài)，最終浮游藻類占絕對優(yōu)勢[2]。大型絲狀藻類附著生長，易在景觀水體和沉水植被恢復后水體過度繁殖，通過化感作用、纏繞作用影響沉水植物的生理活動，導致沉水植物衰亡[2]。附植藻類附著在沉水植物的莖葉上，影響沉水植物對光照、營養(yǎng)鹽的利用，抑制沉水植物的生長，甚至導致沉水植物衰亡。

2.2 對水生動物的影響

藻類消亡消耗大量DO，影響水生動物群落結(jié)構(gòu)與組成，甚至導致水生動物受傷或死亡[3]。此外，微囊藻、魚腥藻、擬柱孢藻、浮絲藻等有害藻華可能產(chǎn)生藻毒素，毒害水生動物，通過營養(yǎng)級威脅鳥類和人類健康安全。此外，大型絲狀藻類水華形成“天羅地網(wǎng)”，纏繞、束縛水生動植物，致使水生動植物受傷甚至死亡。

2.3 對水質(zhì)的影響

藻體死亡后堆積或沉底腐爛，消耗大量DO，促進營養(yǎng)厭氧釋放，誘導形成藻源型黑臭水體，促使硫化物等異味物質(zhì)釋放，散發(fā)惡臭[4]。藻類生物降解后釋放營養(yǎng)鹽成為后續(xù)藻類大量繁殖的基礎(chǔ)，易造成藻華與黑臭“輪番登場”現(xiàn)象，嚴重影響修復效果。長時間光照不足致使沉水植物消亡，藻類及水生動植物死亡后腐爛，加速水體耗氧和水體還原性物質(zhì)溶出，在高溫環(huán)境下極易引發(fā)局部水體黑臭。

3 藻華防控技術(shù)與應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 移除或滅殺藻類

3.1.1 藻類打撈

藻類打撈可以快速從富藻水中移除藻細胞，降低水中營養(yǎng)鹽，減緩因藻華消亡對生態(tài)系統(tǒng)水環(huán)境、水生動植物的影響。合理打撈雖無法防止藻華的發(fā)生，但可有效地推遲其暴發(fā)，與其他技術(shù)結(jié)合廣泛用于太湖、洱海、滇池、巢湖等大型水體。但其處理能力受限，投入高，無法根除藻華，尤其是打撈絲狀藻類，會加快絲狀綠藻增殖，易出現(xiàn)“撈不凈、越撈越多”的現(xiàn)象。

3.1.2 絮凝除藻

投放有機、無機混凝劑和天然混凝劑，利用電中和、吸附架橋機理，將藻類聚集后沉降去除[5]，同時吸附營養(yǎng)鹽。常用混凝劑有：無機混凝劑（如鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽和天然礦物質(zhì)等）、高分子絮凝劑（如殼聚糖、聚丙烯酰胺類等），黏土、改性黏土、鐵鹽等最常用。但絮凝除藻存在使用量大、二次污染、攪拌難、易泛起，影響治理效果，常用于藻華應(yīng)急。

3.1.3 殺藻劑滅藻

使用氧化劑（H2O2、O3、氯化物等）、除藻劑（硫酸銅、異噻唑啉酮等）、抗生素等直接滅殺藻細胞，是現(xiàn)階段見效快、效果好、操作簡單的應(yīng)急技術(shù)[7]。然而，殺藻劑不是藻類專殺劑，會對微生物、動植物造成損害，進而導致生態(tài)系統(tǒng)的失衡與退化。長期投用某些非氧化類藥劑，藻類易產(chǎn)生抗藥性。

3.2 營養(yǎng)鹽控制

藻華是因為水體中氮、磷等營養(yǎng)鹽過量，導致藻類過度增殖而形成的生態(tài)災(zāi)害現(xiàn)象，影響水生生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全。在水生態(tài)環(huán)境污染治理中，通過外源污染、內(nèi)源污染釋放控制和水體營養(yǎng)鹽去除，控制藻類對營養(yǎng)元素的可獲得性，是水生態(tài)系統(tǒng)恢復的關(guān)鍵措施和前提。其中，外源污染治理是以流域為目標，通過水源涵養(yǎng)與水土流失防治、污染源系統(tǒng)治理、生態(tài)凈化等清水產(chǎn)流措施[9]，削減進入水體的營養(yǎng)量；內(nèi)源污染防治主要是通過底泥疏浚、底泥覆蓋、營養(yǎng)鹽鈍化、生態(tài)修復等措施，降低沉積物再懸浮、厭氧釋放等方式進入水體的營養(yǎng)量；水體營養(yǎng)鹽去除則是通過投加膨潤土、Phoslock?、改性黏土礦物等，加速營養(yǎng)鹽沉降并鎖在底泥中，降低水中氮、磷的可獲得性，以達到藻華的防治。

3.3 生態(tài)修復/恢復

生態(tài)修復/恢復是根據(jù)生物操縱、營養(yǎng)競爭、上行下行、相生相克等理論修復水生植被和食物網(wǎng)達到藻華的防治，主要包括大型水生植物修復/恢復、生物操縱和微生物投放。

3.3.1 水生植被修復

水生植被主要通過以下方式進行藻華防控：①營養(yǎng)競爭、遮光和化感作用，抑制水華藻類過度增殖；②根系固定和輸氧，降低沉積物再懸浮和厭氧釋放，減少內(nèi)源污染釋放；③為水生動植物提供附著基質(zhì)和棲息地，提高生物多樣性，降低藻華潛勢。水生植被修復宜適時適地采用多種鄉(xiāng)土植物，避免生物入侵和基因污染，提升生態(tài)系統(tǒng)多樣性。

3.3.2 水生動物調(diào)控

通過生物操縱（經(jīng)典或非經(jīng)典生物操縱）增加水體浮游動物或濾食性動物（如魚類、螺蚌等）的藻類牧食量，以緩解、延遲，甚至是防治藻華。經(jīng)典生物操縱是放養(yǎng)兇猛捕食魚類（如鱖魚、鱸魚等），減少浮游動物食性魚類，增加浮游動物對藻類的牧食，降低藻華潛勢，常用于野生雜魚較少、輕污染的水體。非經(jīng)典生物操縱直接放養(yǎng)鰱、鳙等濾食性水生動物，濾食浮游藻類，降低藻類密度。在實施生物操縱之前，應(yīng)移除羅非魚、雀鱔等入侵物種，以降低水生動物群落調(diào)控失敗的風險。

3.3.3 微生物恢復

在河湖治理中，投放細菌、原生動物、病毒、真菌等微生物或激活本土微生物，利用微生物的絮凝、競爭、溶藻等作用直接降低藻細胞密度、抑制藻細胞增殖。微生物是生態(tài)系統(tǒng)碎屑食物鏈的關(guān)鍵，可降解或富集大部分物質(zhì)。

3.4 水動力調(diào)控

通過水力調(diào)度、機械造流、水力循環(huán)等措施，改變水動力條件，以防止優(yōu)勢藻群在單一流場中快速增殖，引導優(yōu)勢藻類轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)對藻華防控、降低藻華潛勢。孫昕等[12]通過利用揚水曝氣系統(tǒng)，垂直混合破壞水體分層，改變局部流場，有效降低了金盆水庫的藻密度。其中，水環(huán)境治理過程中補水活水、景觀水體造流、曝氣等措施間接用于藻華控制。在采用水動力調(diào)控防治藻華時，應(yīng)對藻類群落進行定期監(jiān)測，全面了解水生系統(tǒng)中藻類的演變規(guī)律，以優(yōu)化調(diào)控方案。

4 結(jié)語

在水環(huán)境治理中，藻華反復暴發(fā)，導致水質(zhì)惡化、生物群落異化，困擾水環(huán)境治理。藻華治理是系統(tǒng)工程，以污染防控和生態(tài)安全為前提，根據(jù)藻相監(jiān)測，宜采用組合技術(shù)進行動態(tài)防控。

（1）以截污減排控制營養(yǎng)輸入為核心，輔之以生態(tài)恢復進行系統(tǒng)優(yōu)化，提升系統(tǒng)穩(wěn)定性和抵抗力。

（2）落實藻類動態(tài)監(jiān)控。

（3）水動力調(diào)控為主，無污染、生態(tài)安全的物理化學措施為輔。