藻类存在于所有水体中。它们是任何湖泊生态系统的重要组成部分。藻类浓度水平影响生态平衡。湖泊和水库中大量藻类大量繁殖,破坏自然平衡,降低水质。
如果任何一种藻类开始迅速生长,就会使其他生活在水中的生物窒息。水体变成绿色,有发霉的味道,饮用会很危险。最终,会导致淡水资源的缺乏,鱼类和其他水生生物的大量死亡。
故恢复健康的生态系统平衡需要有效地控制藻类的生长。
(一)是什么激发了藻类的生长?
藻类的生长有三种主要的繁殖形式:
1.浮游生物-单细胞微型藻类。它们可以在水中自由漂浮或形成群体。它们可以把水的颜色变成绿色、黄色、棕色或红色
2.丝状藻类-单细胞藻类,形成长毛状的垫子
3.大型植物-类似真正的植物,有类似的茎和叶
缓流、高温和过量的营养物质刺激了蓝藻的生长。在夏天当水温升高时,藻类可以生长得非常快。水库往往缺乏循环,水基本上不流动的。丰富的营养物质,如氮和磷,帮助藻类与其他水生生物竞争,造成大量的藻类繁殖。
阻止新的营养物质进入水体,并不能真正解决这个问题。湖库内生态系统的生长、死亡、腐烂、重力对流和富营养化过程使池塘和湖泊中的磷循环得以驱动。而农业等人类活动加速了富营养化,也会间接引起储存在底部沉积物中的营养物质的额外释放。它会导致生态系统发生不可逆转的变化
(二)藻类大量繁殖的危险
湖泊、池塘和水库中过量的蓝藻和绿藻会使水质恶化。它释放的毒素往往导致鱼类和家畜死亡。
人们可能会因为藻类污染而患病、瘫痪,甚至可能患上肝癌。如果这些水被用于饮用,就会危及整个供水系统。这些毒素和代谢物可以在水中溶解,常规净水处理并不能对其进行处理。它们的持续存在会导致健康问题、味道和气味问题。
(三)如何控制藻类?
藻类控制有助于防止其对环境、健康和安全的影响。可持续的藻类管理旨在减少营养物质流入水体。长时间的成功管控需要在政策和人类活动方面进行广泛而全面的改革与调控。因此,显著改善水质可能需要许多年的时间。
实时监测水质参数和藻类指标,有助于预防和预测藻类生长的风险。监测浮游植物的动态,如叶绿素 a,藻蓝蛋白,温度,DO,pH,浊度等预测藻华爆发风险。评估的依据是水体中藻类生物量浓度。
对水华的评价和预测有助于选择有效的预防方法。控制藻类的短期处理方法包括曝气、化学 / 生物添加剂或超声波技术。
为了处理和控制藻类的生长,目前常用的方法包括以下四种主要方法:
1. 化学防治
包括用各种化学添加剂处理水。明矾、镧或沉淀或固化离子化正磷酸盐的任何其他产物。用于治疗藻类的水生除草剂被称为除藻剂。它们通常是铜基化合物(例如硫酸铜、铜螯合物、化学内硫尔)。
化学品管制的好处
如果整个水体表面藻类都经过药物处理,效果很好。
化学品管制的缺点
除草剂价格昂贵,需要经常服用。它们必须小心使用,因为它们可能导致藻类细胞破裂。这会引发毒素释放到水中。藻类大量繁殖的快速衰退会使高浓度的藻毒素污染水体。这对鱼类和植物来说是危险的。藻类对湖泊的生态平衡有着重要的长期影响。它们不适用于大的水面。
2. 曝气
健康水平的溶解氧在池塘是至关重要的。氧气有助于分解水中正在腐烂的植物和其他营养物质。微生物有助于分解底部的淤泥。需氧细菌和厌氧细菌都有助于分解。
需氧分解需要持续供氧。当溶解氧浓度接近饱和水平时,它会加剧。好氧细菌分解的主要结果是二氧化碳。厌氧分解较慢。最终产物是有机化合物,如醇类和难闻的有机酸。
曝气的好处
曝气是一种环境友善再生水体的技术。它增加了水中的氧气含量。曝气系统可以帮助避免使用化学品,并创造一个健康的生态系统。它可以用于大型池塘。
曝气的缺点
高成本的维护和劳动力,密集的能源使用。曝气不能直接杀死藻类,所以并不总是有效的。它需要对整个水面进行处理。
3. 水体混合
混合水循环过程,以达到水库消除分层的目的。这个过程包括混合水体消除湖库分层结构。改变变温层、温跃层水循环过程通常用于控制藻类生长,使湖库整体进行水体垂直循环,目的是通过底层冷及缺氧的水体循环到表层,对藻类生长条件进行抑制。(水体分层及循环过程见下图)。
混合的好处
人工循环比使用化学品对环境的破坏更小。一般来说,在深层(平均深度15米)更有效。
混合的缺点
循环水流动的机械系统由于会收到磨损,需要较为严格的系统维护维持正常运行。这样的系统对藻华的影响是不稳定的。其对总蓝藻水平的影响是有争议的,在湖泊中混合整个水层实际上可能使得底层营养物质增加到表层,带来了额外的营养物质。这在短期内可能引发了藻类的进一步生长。但是从长期来看是可以实现削减的。
4. 超声波控制藻类
超声波是频率超过人类听力极限(22千赫)的声波。在特定的频率下,超声波可以帮助控制藻类的生长(视频)。蓝藻利用气泡来调节浮力和深度。白天,藻类在顶层进行光合作用。二氧化碳和溶解在水中的营养物质帮助它们产生氧气和多糖。到了晚上,蓝细菌细胞排空它们的液泡沉到底部。在那里,它们利用氧气和营养物质生产生物量。
超声波在水的顶层产生声音层。这影响了藻类的浮力。藻类细胞开始下沉到底部。在那里,没有足够的光,它们无法进行光合作用,最终死亡。必须使用特定的频率程序,以确保效率。选择是基于需要控制的藻类类型。藻类可以在同一个湖泊的季节适应。为了成功地长期控制藻类,必须定期调整超声波频率。
超声波控制藻类的优点
利用超声波控制藻类是一项已有多年历史的技术。对绿藻和蓝藻均有较好的杀灭效果。超声波是环境友善,对鱼类和植物无害。它可用于小型和大型湖泊。
超声波藻类控制的弊端
必须多点布设覆盖整个湖面。