蓝藻治理的生态工程策略

何丹沈聪陈飞沈哲

浙江环湖生态建设有限公司

摘要：蓝藻分布很广,在淡水和海水中,潮湿、干旱的土壤和岩石上,树干和树叶,以及温泉、冰雪,甚至在盐卤池、岩石缝等处都可生存,有些（如穿钙藻类）还可穿入钙质岩石或钙质皮壳中,具有极大的适应性。蓝藻暴发也称“水华暴发”,广义上也称“水华”蓝藻的治理需要从根源治理和日常维护两个方面着手。

关键词：蓝藻治理；生态工程；优化策略

中图分类号：F407

文献标识码：A

引言

蓝藻的暴发是富营养化水体在较高温度时,以蓝藻为主的藻类因大量增殖而在较短时间内浮于水面或聚集于水体上层形成一层藻密度较高且面积较大的蓝藻层的现象。在风的作用下,聚集于下风处蓝藻群的藻密度更高。蓝藻暴发后,死亡时常散发出腥臭味,且呈蓝白色。蓝藻会引起水质恶化,严重时耗尽水中氧气而造成鱼类的死亡。更为严重的是,蓝藻中有些种类（如微囊藻）还会产生微囊藻毒素（MCs）,大约50%的绿潮中含有大量MCs。MCs除了直接对鱼类、人畜产生毒害之外,也是肝癌的重要诱因。同时,蓝藻水华的暴发还会导致湖泊生态系统受损和饮用水的安全风险,因此对湖泊内蓝藻水华的防控必不可少。

1蓝藻的特征及处理现状

蓝藻由单细胞组成，细胞中有气泡核，当漂浮在水面的蓝藻群体聚集到一定程度便形成水华。近年来，水体富营养化加剧的背景下，藻类水华问题越来越普遍，无论是河流、湖泊、海洋，甚至部分水库都频繁发生藻类水华。蓝藻具有光合效率高、增殖能力强的特点，并逐渐由无毒藻向产毒藻演替，导致水质下降，甚至引发水危机及危害人类健康。蓝藻打捞已经成为富营养化湖泊控制与管理最直接、最环保和非常有效的手段，可大幅度减少水体中氮、磷等营养盐负荷。以太湖为例，每年蓝藻打捞量都在百万吨以上。藻泥产量逐年增加，藻泥堆放已产生一系列问题：若露天堆放，藻泥腐烂后产生藻毒素释放和强烈恶臭，对周边环境影响巨大；如封闭存放，则需消耗大量人力、物力及土地，且藻泥腐烂发酵后产生沼气，在封闭环境内存在巨大的安全隐患。由此可见，亟需探索蓝藻资源化利用新途径。

目前，蓝藻的利用方式主要有：有用物质提取（蓝藻素、藻蓝蛋白）、生产生物柴油、好氧堆肥以及厌氧发酵产沼气等，其中，蓝藻与有机废弃物混合厌氧发酵制取沼气是实现无害化和能源化的重要途径。由于蓝藻降解过程中可产生多种次生代谢产物，其中蓝藻毒素可对人类引用水安全造成危害。因此，在蓝藻利用过程中，首要考虑的是藻毒素去除或降解问题。通过厌氧消化技术可以稀释藻毒素并促进其降解，研究表明，蓝藻厌氧消化后藻毒素的去除率高达９９．５％，能够有效降低安全健康风险。虽然蓝藻中易降解有机质含量高，尤其是蛋白质含量可以达到５０％～７０％，但是藻类的物质组成和季节差异比较明显，在实际应用中，要根据物料的具体性质进一步优化蓝藻和其他有机废弃物的配比，采用相应的强化技术提高厌氧发酵产气率，仍需要更深入的研究。

2蓝藻治理的生态工程策略

2.1开展蓝藻巡查并进行人工打捞

蓝藻巡查包括船只蓝藻巡查、人工岸线蓝藻巡查及无人机侦察。环保督察期间,每天安排专班对蓝藻可能暴发的区域进行环湖巡查,对于施工面积较大或距离岸边较远的区域补充船只检查;巡查发现蓝藻水华堆积及藻源性异味物质集中发生地点后,及时拍照并上报。蓝藻巡查监测频次为每天2次（9：00,12：00—15：30）;局部蓝藻易发区域宜加密巡查,巡查监测频次不低于每天3次。对于施工区域水面堆积的蓝藻,优先采用人工打捞方式,可采用油毡布拖行、无纺布或密网打捞的方式。及时去除堆积区域内的现存蓝藻,保证施工区域水面清洁。

2.2水生态修复工程

水生态修复工程主要包括水生态示范区工程、水生植被修复工程、水生动物群落构建工程和立体生态平台建设工程。其中,水生态示范区工程建设面积26200m2;水生植被修复工程中沉水植被修复3.2km2,挺水植被修复20.33万m2,浮叶植物修复19.90万m2;水生动物群落构建工程中投放滤食性、碎屑食性、食鱼性鱼类鱼苗787.5t,投放底栖动物螺和蚌类34t;立体生态平台工程建设面积17500m2。

2.3日常维护中蓝藻的治理措施

2021年8月,东湖多个区域蓝藻大面积暴发。蓝藻暴发区域水色呈绿色,叶绿素含量较高,水体透明度差。东湖虽然经过多年的持续治理,水质及营养化情况有所好转,但受富营养化趋势未得以根本好转及内源负荷持续释放等因素影响,水质出现反复波动的现象。本项目包含雨水湿地及雨水排口生态化改造、水生态修复等涉水工程,在工程实施初期易受蓝藻水华影响。通过初步了解,该区域存在多个排口,特别是暴雨时节,会出现大量的生活污水流入,导致整个区域面源污染严重。经过现场取样分析发现：总磷接近上限值,化学需氧量（COD）和总氮（TN）均超标,以地表V类为标准,属于劣V类水质;主要表现为水体富营养化,藻类严重暴发。东湖为武汉市风景名胜,人流量较大,部分区域位于省政府附近。湖面蓝藻暴发严重,水体发绿,严重影响美观以及东湖形象。为及时掌握蓝藻暴发情況,快速响应并采取合理措施,降低蓝藻水华对本项目的不利影响,维护良好的工程形象,针对项目施工区域蓝藻水华问题,拟选定区域进行短期应急维护治理,以藻类暴发防控和透明度提升为主要治理目标。

2.4开展生物除藻

（1）针对待治理区域的实际监测情况,通过投加BioEcosysA1Plus生物除藻剂进行生物杀藻。该产品为生物类杀藻剂,直接作用于藻类细胞壁,可以较快杀灭藻类,在短期内抑制藻类暴发蔓延,以达到藻类实时防控及透明度短时大幅提升的效果。（2）根据以往项目蓝藻暴发治理经验,除藻剂投放时间以选择连续晴天为宜,防止因雨天而导致效果打折扣。小面积水域药剂投放可采用人工泼洒的方式,大面积投放建议采用机械喷洒,以节省人工、提高效率。同时需要准备300～500L的塑料桶、冲锋艇或者其他船只。（3）菌剂使用方法。液体菌剂的使用,宜采用直接加水稀释的方法,一般稀释比例为10～20倍,确保治理湖面喷洒均匀。

2.5根据蓝藻暴发周期确定合理的治理方案

一般每年春末为蓝藻的首次暴发期,并且经持续暴发期、衰退期、休眠期、复苏期,如此周而复始。若没有人为的强力干预、治理,蓝藻每年的暴发趋势将越来越严重。监理人员在监理过程中,一定要认真审查蓝藻预防方案及方案的可行性和针对性。同时,监理过程中一定要时刻注意水质监测报告结果,根据水质监测报告中的水质情况,选择最合适的微生物制剂;严格审查微生物制剂的安全性,是否符合农业部第2045号公告公布的《饲料添加剂品种目录（2013）》以及水产养殖常用的安全菌剂（硝化细菌、反硝化细菌、氨化细菌、EM菌等）要求的范围。

结束语

蓝藻水华暴发的成因极其复杂,主要因素有种源及生境2类,而蓝藻种源是其暴发的根本原因。蓝藻暴发必须具备的3类生态环境包括：（1）气象地理和水文水动力,主要是水温、光照,水深、透明度、出入湖水量、流速、换水次数、气温、降雨、风和湖泊形状等;（2）营养物质,主要是氮、磷以及其他常量元素和微量元素;（3）生物的种间竞争,生物主要包括水中藻类、动物、植物和微生物与蓝藻的竞争。管理人员应该对项目应对蓝藻预警及处理措施进行跟踪、督促落实,检查预警记录,在处理过程中务必把控好生物絮凝剂的用量,以及对于施工单位的湖面打捞及维护的频率进行督促监督。

参考文献

［1］钱远中，连红民，陈泽文．两种除藻剂联合使用治理水华的研究［J］．广东化工，2018，45（17）：53－55．

［2］胡晓花．电、磁、超声复合作用于水处理方面的应用研究［D］．济南：山东大学，2006．

［3］赵志红，李亚妮，廖婧璇．洱海蓝藻水华应急控制措施及机械除藻效果初探［J］．环境科学导刊，2018，37（2）：33－35．