1、富營養(yǎng)化水體中藻類的脫除 姓 名：楊小會 學(xué) 號：0301070219 班 級：礦物0702 指導(dǎo)老師:盧毅屏2010年5月12日富營養(yǎng)化水體中藻類的脫除生物除藻技術(shù)（楊小會，中南大學(xué)資生院礦物070219）摘要：水體富營養(yǎng)化發(fā)生的主要原因是由于水體的氮磷負(fù)荷過高，超出水體自凈的能力，引起藻類的大量生長，使得水體穩(wěn)定的物質(zhì)能量循環(huán)遭到破壞，也損失了生物資源的多樣性，降低了水資源的使用價值。城市中的景觀水體會因富營養(yǎng)化污染而喪失旅游和城市休閑等娛樂功用。一些城市的景觀水面臨的問題是水體中浮游藻類大量生長，常常爆發(fā)“綠漆”狀藍(lán)綠藻水華。而且，藻類對水體的微污染影響到周圍生活居民的飲水安全，對人的健

2、康存在著潛在的威脅。為了更好的保護(hù)利用水資源，世界各國的專家學(xué)者積極展開了對富營養(yǎng)化的研究工作，目前對富營養(yǎng)化水的生物除藻及生物調(diào)控的研究已成為一個研究的前沿。關(guān)鍵詞：富營養(yǎng)化 氮磷 藻類 生物除藻1富營養(yǎng)化概述11 富營養(yǎng)化定義富營養(yǎng)化（feutrophication)一詞原用于描述植物營養(yǎng)物質(zhì)濃度增加對水生態(tài)系統(tǒng)的生物學(xué)效應(yīng)，意味著水生植物大量繁殖，藻類種類數(shù)減少，是水體生態(tài)系統(tǒng)衰老的一種表現(xiàn)。水體富營養(yǎng)化是指由于人類的活動，水體中營養(yǎng)鹽濃度增加，引起浮游植物過量生長和整個水體生態(tài)平衡的改變，因而造成的一種污染現(xiàn)象【1】。到20世紀(jì)中后期，當(dāng)富營養(yǎng)化及其影響成為人們關(guān)注的問題時，富營養(yǎng)化所

3、指的是人為富營養(yǎng)化，即由社會的城市化、植物營養(yǎng)物的工農(nóng)業(yè)利用及其廢棄物的排放等所引起的。目前，湖泊富營養(yǎng)化是專家學(xué)者研究的熱點(diǎn)。湖泊富營養(yǎng)化是人類社會活動對湖泊的影響導(dǎo)致的湖泊自然演變過程的濃縮受到人為活動的干擾，大量氮磷營養(yǎng)鹽排入湖泊、河流、水庫、海灣等封閉或半封閉的水體在其中積累，碰到合適的條件，藻類大量生長繁殖，水華爆發(fā)，初級生產(chǎn)力提高，藻類自身的呼吸作用以及藻類死亡后沉入水體分解過程需消耗大量的氧氣，導(dǎo)致水體缺氧，透明度下降，水質(zhì)惡化，其他的水生生物大量死亡。12 富營養(yǎng)化成因具體可以有以下幾個方面：(1)自然因素：水體自身的特征，如湖泊的面積、水體的深度，淺水湖泊的陽光穿透性好，水體

4、涵養(yǎng)豐富，溫度適宜，可以滿足藻類的生長繁殖；水體的循環(huán)周期太長；水體周圍的地質(zhì)環(huán)境；適宜的氣候條件等都可能成為水體富營養(yǎng)化的條件，一般來說靜水體的城市淺層湖泊比較容易生長水華【2】。(2)人為因素：地理特征的人為改變，可能為富營養(yǎng)化的產(chǎn)生創(chuàng)造條件。營養(yǎng)鹽負(fù)荷來源，a、生活污水，以洗滌污水、廁所用水為主，這些營養(yǎng)物將導(dǎo)致水生植物的過度繁殖。b、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，化學(xué)肥料、牲畜糞便、農(nóng)藥、除草劑等的使用。c、底泥中含有大量的營養(yǎng)鹽，且逐年積累。在風(fēng)浪作用下，水流速度的增加，底泥受攪拌而懸浮，營養(yǎng)物質(zhì)極易得到釋放，為藻類生長、繁殖提供有效的內(nèi)源供給。13 世界富營養(yǎng)化及我國現(xiàn)狀湖泊與水庫來自聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃部

5、署的一項(xiàng)水體富營養(yǎng)化調(diào)查結(jié)果表明：在全球范圍內(nèi)3040的湖泊和水庫遭受不同程度影響，各地區(qū)受影響的情況相差懸殊。在氣候干燥地區(qū)，水體富營養(yǎng)化相對嚴(yán)重。我國幅員遼闊，江河、湖泊和水庫眾多，這些不同類型的水體支持著各種生活和生產(chǎn)用水功能。近20年來，我國湖泊富營養(yǎng)化發(fā)展速度相當(dāng)快。多年來的調(diào)查結(jié)果表明，富營養(yǎng)化湖泊個數(shù)占調(diào)查湖泊的比例由20世紀(jì)70年代末至80年代后期4l發(fā)展到80年代后期61，至20世紀(jì)90年代后期又上升到77，我國湖泊富營養(yǎng)化的發(fā)展趨勢十分嚴(yán)竣。在26個國家重點(diǎn)湖泊中，水質(zhì)一般較差，低于地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-3838)V類標(biāo)準(zhǔn)，氮、磷污染較高，相當(dāng)部分湖泊都發(fā)生了“

6、水華”災(zāi)害“。1.4 富營養(yǎng)水體中藻類的危害（1）破壞水生生態(tài)系統(tǒng)。富營養(yǎng)水體中，生長著以藍(lán)藻、綠藻為優(yōu)勢種的大量水藻，這些水藻浮在水露上像一層“綠色油漆”， 使原有種群結(jié)構(gòu)被破壞，優(yōu)勢種群發(fā)生更替，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生顯著變化【3】。（2）影響水體溶解氧。富營養(yǎng)化水體的表面因?yàn)樵孱惖墓夂献饔?，溶解氧很高，甚至高達(dá)過飽和狀態(tài)。但是在湖泊的水體底層，由于表層藻類的密集成層，使得陽光難以穿透表層到達(dá)深處，陽光在透射的過程中，衰減率很大，水中的浮游藻類沒有充足的陽光，進(jìn)行微弱的光合作用，產(chǎn)生的氧氣量少。（3）影響供水水質(zhì)增加處理成本。富營養(yǎng)化的水庫、湖泊由于藻類大量繁殖引起的水質(zhì)惡化，會給水的凈

7、化處理帶來許多困難，進(jìn)而嚴(yán)重影響飲用水水質(zhì)。水中大量藻類露水生微生物的孳生繁殖使濾池堵塞，而且藻類產(chǎn)生的微量有機(jī)物使水帶有強(qiáng)烈異味，常規(guī)凈水工藝很難去除【4】藻類分泌出的有機(jī)物經(jīng)分解生成難以降解的腐殖酸即“三鹵甲烷前驅(qū)物”(THM的前驅(qū)物)。若用氯消毒即生成具有致癌、致畸和致突變作用的總?cè)u甲(TTHM)【5】使水質(zhì)更加惡化，不宜飲用。（4）危害人類健康。植物營養(yǎng)素氨氮，轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽是“三致物”亞硝酸胺的前體。藻類可釋放出劇毒物質(zhì)，如微囊毒藻。這類物質(zhì)毒害水生生物，污染飲用水進(jìn)入食物鏈造成人類中毒甚至死亡。2水體富營養(yǎng)化中藻類的去除生物除藻技術(shù)生物除藻技術(shù)是利用培育的生物或培養(yǎng)、接種的生物的

8、生命活動，對水中污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化、降解及轉(zhuǎn)移作用，從而使水體環(huán)境健康得到恢復(fù)的一種方法。目前很多供飲水水庫大多采用生物除藻技術(shù)。用來除藻的生物主要有微生物和水生植物。微生物作為除藻劑的主要原理是利用其和藻類爭奪水體中的營養(yǎng)，吸收、分解、轉(zhuǎn)化水體中的營養(yǎng)物質(zhì)，使水中的藻類由于得不到足夠的營養(yǎng)而無法繼續(xù)生長繁殖，以致死亡。越來越多的微生物繼續(xù)降解死亡的藻類，直至消滅，使水體變清，從而達(dá)到除藻及凈化水質(zhì)的目的。而在富營養(yǎng)化水體中種植水生植物除了有上述作用外，一部分水生植物自身還可以釋放化感物質(zhì)，抑制某些特定藻類的生長、繁殖，從而達(dá)到改善水體生態(tài)環(huán)境，凈化水質(zhì)，促進(jìn)魚類生長的目的。生物一生態(tài)水體修復(fù)技術(shù)

9、，是當(dāng)前水環(huán)境技術(shù)的研究熱點(diǎn)。在人們極力倡導(dǎo)食品安全的今天，在養(yǎng)殖水域或大型水庫、河流等水域利用生物除藻技術(shù)調(diào)控水質(zhì)，無疑是一種極具潛力的可持續(xù)發(fā)展的良好的生態(tài)模式，也是今后環(huán)境保護(hù)發(fā)展的必然趨勢。（1）微生物除藻技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀微生物除藻劑主要以光合細(xì)菌、芽孢桿菌、硝化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、放線菌、乳酸菌、酵母菌等微生物作為除藻劑。目前，國內(nèi)外開始采用存在于自然環(huán)境中的多種微生物菌株，經(jīng)誘變選育后培養(yǎng)形成混合菌制劑，利用其不同種屬間的生態(tài)學(xué)特性，使其應(yīng)用范圍更廣。有許多生物工程公司已大批量生產(chǎn)這種生物除藻劑，實(shí)際應(yīng)用也比較廣泛，尤其是許多大型飲用水供水水庫多使用此方法。梁近光等【10】在藻型富營養(yǎng)

10、化的湖泊水體中應(yīng)用有效微生物群菌劑的結(jié)果表明，有效微生物群對水體的透明度、葉綠素a含量的改善有明顯的效果，可有效抑制藻類的生長，在投入有效微生物群后，透明度迅速提高。王平等【11】系統(tǒng)地考察了有效微生物群(EM)處理藻型富營養(yǎng)化源水效果，結(jié)果表明，在容器中按EM：源水的體積比為1 10 000投加EM菌液并輔以低速間歇式曝氣處理89 d，藻類生物量得到明顯控制，水樣葉綠素a，TN，TP及CODcr去除率分別達(dá)9049 ，4525 ，5548及8237 ，出水水質(zhì)接近國家地表類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。韓士群等【12】利用固定化微生物(含有光合細(xì)菌、芽胞桿菌、硝化細(xì)菌以及反硝化細(xì)菌)對養(yǎng)殖水體中藻類和浮游動物的

11、種類、數(shù)量、生物量、水體氮素等理化環(huán)境的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，固定化微生物處理可以顯著降低水體的總氮、氨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量，其含量分別是對照的408 、365和459。但也有研究表明 J，投放EM初期對去除藍(lán)藻(尤其是優(yōu)勢種銅綠微囊藻)有一定效果，試驗(yàn)后期除藍(lán)藻效果逐漸消失。由此可見，微生物除藻方法應(yīng)用于水華發(fā)生的早期階段，除藻效果比較好；如果在富營養(yǎng)化嚴(yán)重的水域施用，雖能起到一定的降解作用，但是否可以達(dá)到預(yù)期效果，尤其像微囊藻等藍(lán)藻類，微生物除藻劑是否能吸收、降解和轉(zhuǎn)化其死亡后分解的有毒物質(zhì)，目前還未見有報道。因此，研究具有明顯除藻效果的微生物除藻劑，論證微生物除藻劑去除微囊藻毒素效果的

12、顯著性，是目前急需解決的問題。同時，使用微生物除藻劑對魚體體質(zhì)是否有影響，也有待于進(jìn)一步研究。（2） 化感作用除藻技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀化感作用的應(yīng)用原理是運(yùn)用植物和微生物能釋放化學(xué)物質(zhì)，促進(jìn)或抑制其他個體生長或繁殖的機(jī)理，即利用生物間存在的相生相克的現(xiàn)象，達(dá)到抑制某種藻類生長的目的，是一種自然的化學(xué)調(diào)控措施。目前化感作用在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用研究比較多，在除草劑、殺蟲劑、殺菌劑等方面取得了許多研究成果。在水產(chǎn)方面，已通過試驗(yàn)證實(shí)，香蒲、水盾草、金魚藻、眼子菜、石龍草、苦草、珊瑚藻等對特定藻類有化感作用，水花生、水浮蓮、滿江紅、紫萍、浮萍、西洋菜、水葫蘆、石菖蒲對藻類也有抑制作用。據(jù)鮮啟明【13】等研究發(fā)現(xiàn)，

13、金魚藻和微齒眼子菜對銅綠微囊藻均有明顯的克藻效應(yīng)，且金魚藻的克藻效果比微齒眼子菜更好，并進(jìn)一步證實(shí)2種植物混生培養(yǎng)時抑藻效果要強(qiáng)于金魚藻。同時有研究表明【14】 ，金魚藻、苦草和伊樂藻3類沉水植物對水體水質(zhì)均有良好的凈化效果，可有效地去除水體中的N、P類植物營養(yǎng)物。清華大學(xué)在國際上首次從大型挺水植物蘆葦中分離鑒定出化感物質(zhì)2一甲基乙酰乙酸乙酯，對銅綠微囊藻具有很強(qiáng)的化感抑制作用，半效應(yīng)質(zhì)量濃度值為065 mgL【15】 。況琪軍等研究表明，著生剛毛藻對富營養(yǎng)化湖水中氮(N)和磷(P)的凈化效果明顯，對水華藻類生長也有很強(qiáng)的抑制能力，尤其對水華微囊藻生長的抑制率達(dá)到9963 ，處理后湖水的藻類生

14、長潛力較原湖水下降了4017。利用化感作用控制藻類生長繁殖是一種極具潛力的可持續(xù)發(fā)展的控制措施，化感植物在今后的環(huán)境治理和生態(tài)修復(fù)過程中必將發(fā)揮極大的作用。目前，化感作用在自然水體中的應(yīng)用研究比較少，迄今為止也只有大麥秸桿在自然水域中應(yīng)用成功的范例，即利用大麥秸桿直接投入水中控制藻類的生長繁殖，這種方法經(jīng)過大范圍測試，證明在大多數(shù)情況下是成功的，而且沒有副作用。但利用化感作用抑制有害藻類的研究目前仍處于起步階段，目前所發(fā)現(xiàn)的化感植物可以提取的化感物質(zhì)量比較低，當(dāng)前研究的重點(diǎn)應(yīng)該是化感植物的選擇以及對實(shí)際水體的作用效果。把化感物質(zhì)開發(fā)成高效專一的除藻劑，真正應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐是今后化感作用應(yīng)用發(fā)展的

15、主要趨勢。化感物質(zhì)的產(chǎn)生、釋放及作用機(jī)制的研究目前仍是一個薄弱環(huán)節(jié)，有待進(jìn)一步探討。3 總結(jié)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在鰱、鳙魚達(dá)到一定養(yǎng)殖密度的水體，藍(lán)綠藻水華發(fā)生的機(jī)率相對較少，所以魚類養(yǎng)殖模式也是治理富營養(yǎng)化的一條途徑。鰱、鳙魚吃藍(lán)藻是很多水產(chǎn)養(yǎng)殖專家都認(rèn)同的事實(shí)。中國科學(xué)院謝平博士認(rèn)為，太湖水華的大量產(chǎn)生是因?yàn)?0世紀(jì)60年代環(huán)湖大堤和閘壩的建設(shè)阻隔了太湖和長江間的交通，讓原本可以游進(jìn)太湖的鰱魚數(shù)量減少。食物鏈上掉下一環(huán)，藍(lán)藻缺乏生態(tài)上的天敵，瘋長只是時間問題。2005年雖然投放了1次鰱魚苗，但相對于太湖廣闊的面積來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，利用養(yǎng)殖模式治理富營養(yǎng)化實(shí)際是建立和保持生態(tài)系統(tǒng)的平衡，是對生態(tài)

16、系統(tǒng)的修復(fù)和維護(hù)，對富營養(yǎng)化狀態(tài)的治理作用也是顯而易見的。無論是何種除藻技術(shù)的應(yīng)用，都應(yīng)根據(jù)地理自然環(huán)境因地施用?；瘜W(xué)技術(shù)效果明顯、快速，但會對環(huán)境造成污染，不提倡使用。物理技術(shù)也具有一定效果，不會對環(huán)境造成污染，但相對費(fèi)用較高，目前在供水水庫使用的比較普遍。生物技術(shù)中，微生物技術(shù)目前在很多水庫水質(zhì)處理中應(yīng)用很多，在大型湖泊中推廣此方法也具有可行性。而化感作用除藻技術(shù)可應(yīng)用于任何水體，但對于施用水體有局限性，因?yàn)榛凶饔眯Ч漠a(chǎn)生與化感植物的密度有關(guān)，達(dá)不到一定的覆蓋范圍就起不到應(yīng)有的效果；覆蓋范圍過大會使水體透光率過低影響其它生物的生長。因此，選擇一種或幾種化感物質(zhì)含量高的植物，提純化感物質(zhì)

17、是今后化感研究的主要方向。參考文獻(xiàn)：【1】Xie P and Liu J K。Studies on the influences ofplantivorous fishes(silver and bighead carp)on the“water bloom”in a shallow，eutrphication Chinese lake(the Donghu Lake)using enclosure method， Anunuat Report of FEBLfor1991International Academic publishers，BeOing，2l-24【2】汪常青，吳永紅，劉劍彤，

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