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以藻控藻治理蓝藻水华

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蓝藻水华影响河湖水库水质、饮用水安全和居民健康,欧保环境从蓝藻繁殖的机理、蓝藻的生理特性以及外部环境的驱动因素,构建“以藻控藻、以藻治藻”的蓝藻治理新途径。

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微生态治理技术

创新微生态治理技术以藻控藻原位治理蓝藻

蓝藻分布十分广泛,遍及世界各地,但大多数(约75%)淡水产,少数海产;有些蓝藻可生活在60~85℃的温泉中;有些种类和菌、苔藓、蕨类和裸子植物共生;有些还可穿入钙质岩石或介壳中(如穿钙藻类)或土壤深层中(如土壤蓝藻)。


1、蓝藻与蓝藻水华

蓝藻又称蓝细菌、蓝绿藻,是地球上已知最古老的光合自养生物,已知蓝藻约2000种,多为淡水藻类。常见的形成水华的蓝藻包括微囊藻、鱼腥藻、束丝藻、拟柱胞藻、节球藻、浮丝藻和束毛藻等。

2、蓝藻水华暴发机制

蓝藻水华暴发机制仍没有被完全揭示。目前蓝藻水华暴发主要归结于水华蓝藻自身生理特性和外部环境驱动因素的共同作用。


蓝藻治理


3蓝藻的生理特性

3.1固氮作用

蓝藻与其他浮游植物相比,固氮蓝藻在氮含量受限的环境中更有竞争力,占据优势地位。

3.2CO2浓缩能力

蓝藻细胞可以通过不同的方式组合碳吸收系统来调节固碳速率,从而适应环境中无机碳的变化,使藻细胞在低碳环境中仍能有效利用碳源。

3.3浮力调节能力

浮力调节能力有利于蓝藻与其他浮游生物竞争光照、营养盐等。蓝藻水华的产生会消耗局部营养物质,阻挡阳光照射和CO2扩散,抑制水中其他生物生长,使水华蓝藻在环境中占据有利生态位。

3.4低光强适应能力

阳光进入水体会被水中一些颗粒物和有机质吸收、散射,水中生产者的光合作用因此受到限制。与其他浮游植物相比,蓝藻细胞内除了含有叶绿素、类胡萝卜素两种主要色素外,还含有藻蓝素、藻红素、别藻蓝素等色素,捕光光谱更宽,在低光强下能充分捕捉利用光源,对低光强有较强适应能力。

3.5抗捕食能力

蓝藻细胞壁外的胶质鞘结构能抵抗噬菌体侵噬,防止藻细胞被过度捕食。微囊藻细胞的胶质鞘可包被多个细胞,使藻细胞以群体的形式存在,对单个细胞起到一定保护作用。鱼腥藻、微囊藻、节球藻等部分水华蓝藻产生藻毒素等有毒代谢产物,能抑制蓝藻的竞争者和捕食者。

3.6蓝藻休眠体

蓝藻休眠体是蓝藻应对不利环境的一种自我保护策略。当环境不利于蓝藻生长时,藻细胞就会以休眠体的形式沉入沉积物中;当环境条件改善后,休眠体会复苏。在冬季以休眠体的形式沉入水底越冬,成为次年蓝藻暴发的种源。


蓝藻治理


4外部环境的重要驱动因素

除蓝藻自身独特的生理特性外,营养物质、温度、光照、水文气象、矿物质会等外部环境条件也是蓝藻水华形成的重要驱动因素。

4.1营养物质

控制湖泊蓝藻暴发的NP阈值分别是争议中的0.5mg/L和0.02mg/L。该控磷还是控氮尚有争议,与优质植物、藻型和氮磷比有关。

4.2温度

蓝藻的最佳生长温度为25-35℃,此外,温度变化还改变水体物理特性,水温强垂直分层、减少垂直混合,促进蓝藻水华扩展。

4.3光照

蓝藻光合速率随光强增大而加快,达到光饱和点后不再增加,但光强过强会损伤光合色素从而抑制光合速率。蓝藻细胞中含有的色素种类比一般浮游植物多,能捕获更宽范围的可见光,在光照较暗的环境中也有竞争优势。

4.4水文、气象条件

水文条件可通过改变水交换率、水力停留时间、营养盐分布等影响藻类的生长迁移及群落结构。水体透明度高,能为水中藻类生长繁殖提供适宜的光照。适度的水流扰动可促进藻细胞能量代谢和养分吸收,利于藻类生长。水流速度过快,水体内部循环加剧产生的高剪切应力会破坏藻细胞形态,抑制藻类生长降雨强度直接影响河流径流,改变河流水动力条件,影响河流养分和污染物输送、转移,扰乱藻类生长分布。强降雨会加剧营养物质流失,暂时抑制蓝藻水华;但降雨之后若温度和水力停留时间适宜,营养物质流向的下游水体可能会暴发蓝藻水华。风场也会改变水动力条件,影响营养物质的释放混合以及蓝藻的迁移分布。一般来说,蓝藻水华向下风向聚集,水华面积与风速有关,高强度风浪可防止藻类聚集,降低水华发生的可能性。近年来,全球气候变化导致气温和CO2上升可能对水体富营养化和蓝藻水华产生不利影响。


蓝藻水华影响河湖水库水质、饮用水安全和居民健康,欧保环境从蓝藻繁殖的机理、蓝藻的生理特性以及外部环境的驱动因素,构建“以藻控藻、以藻治藻”的蓝藻治理新途径。夏秋季节,NH4+-N的再生满足了38-58%以微囊藻为主的蓝藻水华潜在NH4+-N需求,基于此从菌藻共生的系统中强化除氮,抑制藻类繁殖。



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