水环境治理中藻华的危害及其防控技术

陈修康

广州市绿化有限公司

1 前言

在全球变暖的背景下，淡水水生生态系统的藻类水华越来越严重、暴发频率越来越高，对水体富营养化防治、生态系统保护与生态恢复产生负面作用，影响水环境污染治理的效果[1]。2015年《水污染防治行动计划》（简称"水十条"）、《城市黑臭水体整治工作指南》等政策，明确地提出了我国水环境治理的目标与要求，黑臭水体治理、水体生态系统修复、水生态保护等成为国内水环境治理的热点问题。然而，经外源截污、内源治理和生态修复后，水体中营养盐仍可能足以满足藻类对氮、磷等营养元素的需求，在适宜的气候条件、水动力环境条件下常出现浮游藻类水华、丝状绿藻暴发和附植藻类过度增殖等现象，导致水环境质量反复恶化、水生动植物群落结构异化，严重影响水体生态景观环境，给水环境生态治理带来极大的困扰。

2 水环境治理中藻华的危害

藻华是由于过量的氮、磷等营养元素输入，导致藻类过度增殖，大量消耗水体溶解氧，可能会产生难闻气味、藻毒素，导致鱼类等水生动物死亡，是淡水生态系统的主要生态环境问题之一。在水环境治理中，藻类水华期间大量藻细胞悬浮于水体或附着在水生植被上，降低水生植被对太阳辐射和营养元素的可获得性，并通过化感物质、藻毒素对水生动植物产生抑制或毒害作用，改变水生生态系统结构与功能，降低生态系统的稳定性，使得水生态环境治理效果反复不稳定，不利于水体生态系统的重建/营建/恢复和水生态环境质量的维持。

在水环境治理过程中，常见藻华藻属有微囊藻属、鱼腥藻属、浮丝藻属、拟柱孢藻属、实球藻属、裸藻属、沟链藻属、脆杆藻、水绵属、水网藻属、刚毛藻属、束丝藻属等。

2.1 对水生植物的影响

不同类型的藻华现象对水生植物（尤其是沉水植物）危害的方式与途径不尽相同。其中，浮游藻类在藻华期间藻密度大，甚至表面堆聚，影响沉水植被，加速转变为浊水态，最终浮游藻类占绝对优势[2]。大型丝状藻类附着生长，易在景观水体和沉水植被恢复后水体过度繁殖，通过化感作用、缠绕作用影响沉水植物的生理活动，导致沉水植物衰亡[2]。附植藻类附着在沉水植物的茎叶上，影响沉水植物对光照、营养盐的利用，抑制沉水植物的生长，甚至导致沉水植物衰亡。

2.2 对水生动物的影响

藻类消亡消耗大量DO，影响水生动物群落结构与组成，甚至导致水生动物受伤或死亡[3]。此外，微囊藻、鱼腥藻、拟柱孢藻、浮丝藻等有害藻华可能产生藻毒素，毒害水生动物，通过营养级威胁鸟类和人类健康安全。此外，大型丝状藻类水华形成“天罗地网”，缠绕、束缚水生动植物，致使水生动植物受伤甚至死亡。

2.3 对水质的影响

藻体死亡后堆积或沉底腐烂，消耗大量DO，促进营养厌氧释放，诱导形成藻源型黑臭水体，促使硫化物等异味物质释放，散发恶臭[4]。藻类生物降解后释放营养盐成为后续藻类大量繁殖的基础，易造成藻华与黑臭“轮番登场”现象，严重影响修复效果。长时间光照不足致使沉水植物消亡，藻类及水生动植物死亡后腐烂，加速水体耗氧和水体还原性物质溶出，在高温环境下极易引发局部水体黑臭。

3 藻华防控技术与应用现状

3.1 移除或灭杀藻类

3.1.1 藻类打捞

藻类打捞可以快速从富藻水中移除藻细胞，降低水中营养盐，减缓因藻华消亡对生态系统水环境、水生动植物的影响。合理打捞虽无法防止藻华的发生，但可有效地推迟其暴发，与其他技术结合广泛用于太湖、洱海、滇池、巢湖等大型水体。但其处理能力受限，投入高，无法根除藻华，尤其是打捞丝状藻类，会加快丝状绿藻增殖，易出现“捞不净、越捞越多”的现象。

3.1.2 絮凝除藻

投放有机、无机混凝剂和天然混凝剂，利用电中和、吸附架桥机理，将藻类聚集后沉降去除[5]，同时吸附营养盐。常用混凝剂有：无机混凝剂（如铝盐、铁盐、钙盐和天然矿物质等）、高分子絮凝剂（如壳聚糖、聚丙烯酰胺类等），黏土、改性黏土、铁盐等最常用。但絮凝除藻存在使用量大、二次污染、搅拌难、易泛起，影响治理效果，常用于藻华应急。

3.1.3 杀藻剂灭藻

使用氧化剂（H2O2、O3、氯化物等）、除藻剂（硫酸铜、异噻唑啉酮等）、抗生素等直接灭杀藻细胞，是现阶段见效快、效果好、操作简单的应急技术[7]。然而，杀藻剂不是藻类专杀剂，会对微生物、动植物造成损害，进而导致生态系统的失衡与退化。长期投用某些非氧化类药剂，藻类易产生抗药性。

3.2 营养盐控制

藻华是因为水体中氮、磷等营养盐过量，导致藻类过度增殖而形成的生态灾害现象，影响水生生态系统的生态安全。在水生态环境污染治理中，通过外源污染、内源污染释放控制和水体营养盐去除，控制藻类对营养元素的可获得性，是水生态系统恢复的关键措施和前提。其中，外源污染治理是以流域为目标，通过水源涵养与水土流失防治、污染源系统治理、生态净化等清水产流措施[9]，削减进入水体的营养量；内源污染防治主要是通过底泥疏浚、底泥覆盖、营养盐钝化、生态修复等措施，降低沉积物再悬浮、厌氧释放等方式进入水体的营养量；水体营养盐去除则是通过投加膨润土、Phoslock®、改性黏土矿物等，加速营养盐沉降并锁在底泥中，降低水中氮、磷的可获得性，以达到藻华的防治。

3.3 生态修复/恢复

生态修复/恢复是根据生物操纵、营养竞争、上行下行、相生相克等理论修复水生植被和食物网达到藻华的防治，主要包括大型水生植物修复/恢复、生物操纵和微生物投放。

3.3.1 水生植被修复

水生植被主要通过以下方式进行藻华防控：①营养竞争、遮光和化感作用，抑制水华藻类过度增殖；②根系固定和输氧，降低沉积物再悬浮和厌氧释放，减少内源污染释放；③为水生动植物提供附着基质和栖息地，提高生物多样性，降低藻华潜势。水生植被修复宜适时适地采用多种乡土植物，避免生物入侵和基因污染，提升生态系统多样性。

3.3.2 水生动物调控

通过生物操纵（经典或非经典生物操纵）增加水体浮游动物或滤食性动物（如鱼类、螺蚌等）的藻类牧食量，以缓解、延迟，甚至是防治藻华。经典生物操纵是放养凶猛捕食鱼类（如鳜鱼、鲈鱼等），减少浮游动物食性鱼类，增加浮游动物对藻类的牧食，降低藻华潜势，常用于野生杂鱼较少、轻污染的水体。非经典生物操纵直接放养鲢、鳙等滤食性水生动物，滤食浮游藻类，降低藻类密度。在实施生物操纵之前，应移除罗非鱼、雀鳝等入侵物种，以降低水生动物群落调控失败的风险。

3.3.3 微生物恢复

在河湖治理中，投放细菌、原生动物、病毒、真菌等微生物或激活本土微生物，利用微生物的絮凝、竞争、溶藻等作用直接降低藻细胞密度、抑制藻细胞增殖。微生物是生态系统碎屑食物链的关键，可降解或富集大部分物质。

3.4 水动力调控

通过水力调度、机械造流、水力循环等措施，改变水动力条件，以防止优势藻群在单一流场中快速增殖，引导优势藻类转换，实现对藻华防控、降低藻华潜势。孙昕等[12]通过利用扬水曝气系统，垂直混合破坏水体分层，改变局部流场，有效降低了金盆水库的藻密度。其中，水环境治理过程中补水活水、景观水体造流、曝气等措施间接用于藻华控制。在采用水动力调控防治藻华时，应对藻类群落进行定期监测，全面了解水生系统中藻类的演变规律，以优化调控方案。

4 结语

在水环境治理中，藻华反复暴发，导致水质恶化、生物群落异化，困扰水环境治理。藻华治理是系统工程，以污染防控和生态安全为前提，根据藻相监测，宜采用组合技术进行动态防控。

（1）以截污减排控制营养输入为核心，辅之以生态恢复进行系统优化，提升系统稳定性和抵抗力。

（2）落实藻类动态监控。

（3）水动力调控为主，无污染、生态安全的物理化学措施为辅。