CN102010072A

CN102010072A - 利用水生植物化感作用抑制水华藻生长的方法

Info

Publication number: CN102010072A
Application number: CN 201010543597
Authority: CN
Inventors: 傅海燕; 柴天; 赵坤; 张明真; 侯明; 许鹏成
Original assignee: Xiamen University of Technology
Current assignee: Xiamen University of Technology
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2011-04-13

Abstract

本发明公开了一种利用水生植物化感作用抑制水华藻生长的方法，将一定量的水网藻投放到含有水华藻的富营养化水体中，水网藻在水华藻的诱导作用下释放出化感物质，该化感物质能够有效抑制水华藻的生长，此外，水网藻还有较强的氮磷去除能力，从而能从本质上降低水体富营养化程度，防治水华或赤潮，洁净水源，对水产养殖业，旅游生态环境，城市居民的饮用水安全及各种容易遭受藻类污染地区的工农业用水起到保护作用。

Description

利用水生植物化感作用抑制水华藻生长的方法

技术领域

本发明涉及一种除藻的方法，属于环境工程的技术领域，尤指一种利用水生植物化感作用抑制水华藻生长的方法。

背景技术

目前，富营养化水体中藻类的去除方法主要包括物理法、化学法和生物法。

一、物理法

物理法主要包括机械或人工打捞、黏土絮凝和遮光技术等方法。物理法直接清除水体中的藻类，不会产生二次污染，但是需要昂贵的费用，因此该方法只能限于小水体或大水体的局部水域。

1.机械捞藻法在大规模除藻行动的开始阶段或除藻前的准备阶段，适当捞藻清理水面是必要的，但如果作为主要的应急治理并不合理。因为水体中能捞取出的藻量微乎其微，与投入不成比例，使藻类的减少量少到可以忽略不计的程度，捞藻的速度远远比不上藻类的生长速度，并且需要花费大量人力物力，处理成本过高。

2.挖泥法挖泥搬走了湖底中部分污染物，似乎会使底部污染物总量有所减少，但实际上湖水中污染物浓度下降甚微，湖泊越大，污染物浓度下降越小。即使暂时略有下降，不久仍将会恢复。另外成本过高。

3.黏土除藻黏土是由许多种矿物质及杂质组成，来源充足，具有天然无毒、使用方便、成本低的特点，黏土能起到絮凝沉降的作用，将上层的藻类絮凝沉降带入池底。但该技术也是一种应急处理措施，不能防治浅水湖泊藻类的泛起、底泥的二次污染和来年水华的复发。

4.遮光技术主要是通过在湖面覆盖部分遮光板，控制全湖藻类的增殖，但该技术会影响其它植物的生长，并且对于大水体所需的成本太高。

5.曝气法在水深>5m的水库，可以装置曝气筒（或扬水筒）。实践显示，平均水深超过10m的，使用曝气筒（或扬水筒）控制藻类繁殖和嗅味有良好的效果；平均水深为5-10m的，蓝藻繁殖及嗅味得到控制，但不能控制绿藻及硅藻，特别硅藻明显繁殖；平均水深<5m的没有控制效果。大约每10万m³设置一个装置，投资及成本相当低，但是该法依然不能从根本上排除营养成分对藻类的刺激作用，而且曝气增氧设备要求动力大，耗能高，只对小水体比较有效。

6.超声波除藻超声波泛指频率在16kHz以上的声波，是一种弹性机械波，能在水中产生一系列接近于极端的条件，如超过重力加速度几万倍的质点加速度，空化泡破裂产生的瞬间高温和高压（4000K、500大气压）、急剧的放电，以及强烈的冲击波和射流等。由此衍生的二次波、辐射压、声捕捉、自由基、氧化剂等也可能较大程度地改变介质性质。超声波灭藻具有操作方便、高效、无污染或减少污染的特点。超声波除藻有一定的缺憾，其作用范围小，作用半径≤300m，作用时间长，有时长达几个月，对于爆发性藻类污染除藻效果不明显。

二、化学法

目前市场上流行的化学方法主要以次氯酸钠、硫酸铜等方法为主，化学法的时间效应比较快，但由于其对除微囊藻外的其它生物的副作用和能够加速释放藻毒素等缺点而受到限制。化学除藻法既不科学也不经济，它不可避免地将造成环境污染或破坏生态平衡。这些除藻剂的化学成分均为易溶性的铜化合物，或者螯合铜类物质, 这类化合物对鱼类水草等水族生物产生一定程度的伤害甚至导致死亡，并且有致癌作用，还会产生一些不可预测的不良后遗症。

除用化学药剂除藻外，还可以用臭氧除藻。臭氧的氧化性极强，能很快杀死藻类。但臭氧极不稳定，极易分解，在水中停留时间短，且臭氧发生装置庞大、复杂，耗能高。臭氧只能作用于很小范围水体，不能作用于大范围水体。

三、生物法

生物除藻是利用培育的生物或培养、接种的生物的生命活动，对水中污染物进行转化、降解及转移作用, 从而使水体环境健康得到恢复的一种方法。用来除藻的生物主要有微生物、水生植物和水生动物等。

1.微生物絮凝剂除藻微生物絮凝剂是一种由微生物产生的具有絮凝功能的高分子有机物，主要有利用微生物细胞的絮凝剂、利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂和利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂三种类型。利用微生物本身或产生的多肽、酯类、糖蛋白、黏多糖、纤维素和核酸等作絮凝剂，可以对包括藻类在内的大多数微生物产生絮凝作用，并且对环境无二次污染。但是，如果投放的菌种稍有不当，就会引起其它生态污染。

2.水生植物法利用特定的水生植物对水中富营养物质的吸收、迁移、代谢作用抑制藻类的生长, 或是利用水生高等植物的化感抑制作用控制藻类的存在。常见的水生植物有: 香根草、水葫芦、荷花、菖蒲和芦苇等。但要控制水生植物的种植密度, 否则会过度繁殖, 适得其反。另外，采收与后续处理困难，推广存在难度。

3.水生动物法采用放养鲢鱼、鳙鱼等鱼系滤食性水生生物直接控制藻类水华的“生物操纵”法。这些滤食性水生生物可以吞食大量藻类和浮游生物, 使浮游生物量特别是藻类数量明显减少, 达到抑制水华的目的, 并可以通过鱼产量的途径削减水体中氮、磷等营养物质。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种利用水生植物化感作用抑制水华藻生长的方法，该方法能够有效抑制水华藻的生长，防治富营养化水体中出现水华或赤潮，洁净水源，对水产养殖业，旅游生态环境，城市居民的饮用水安全及各种容易遭受藻类污染地区的工农业用水起到保护作用。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种利用水生植物化感作用抑制水华藻生长的方法，将一定量的水网藻投放到含有水华藻的富营养化水体中，水网藻在水华藻的诱导作用下释放出化感物质，该化感物质能够有效抑制水华藻的生长。

所述水网藻投放比例以在每升水华藻液内至少投放2克的水网藻为宜。

所述的水华藻为铜绿微囊藻、小球藻、鱼腥藻、栅藻、颤藻、硅藻。

采用上述方案后，本发明利用水网藻抑藻，该方法与其它方法相比，具有以下优点：

1、水网藻对水华藻的抑制作用非常强，去除效率很高，抑制率最高达98%；

2、水网藻是一种常见的大型藻类，属绿藻门绿藻纲绿球藻目真性集结体亚目的网片状或网袋状绿藻，广泛分布于池塘沟渠等静水或水流缓慢的水体中，生长温度范围广，适应能力强，繁殖速度快，成本较低，另外水网藻呈网状，藻体较大，便于收获，不会因为水网藻过度繁殖而引起的后续处理困难问题；

3、某些化学方法通过投加除藻剂来达到除藻的目的，虽然有一定的除藻效果，但同时除藻剂会对生态环境产生不利影响，产生二次污染，而水网藻不存在这一缺点；

4、除可有效抑制水华藻生长外，水网藻还有较强的氮磷去除能力，从而能从本质上解决水体富营养化问题，对富营养化水体起到标本兼治的作用；

5、水网藻抑藻是通过水网藻释放某种化感抑藻物质来实现的，这种化感物质的释放与水体中藻类数量有关，在非爆发期藻细胞数量较少时，水网藻分泌的化感物质也相对较少，当藻类细胞数开始增加，有爆发的趋势时，水华藻就会诱导水网藻释放出大量的化感物质，从而将这种增长势头遏制，防止蓝藻爆发。

具体实施方式

本发明提供了一种新的生物除藻方法，该除藻方法是利用水网藻释放出某种化感物质来抑制藻类生长而实现的，具体方法是：将一定量的水网藻投放到含有水华藻的富营养化水体中，水网藻在水华藻的诱导作用下释放出化感物质，该化感物质能够有效抑制水华藻的生长，从而达到除藻的目的。所述的水华藻为铜绿微囊藻、小球藻、鱼腥藻、栅藻、颤藻、硅藻。下面以水华藻中具有典型代表的常见藻类——铜绿微囊藻和小球藻作为具体实例，对本发明进行详细说明。

实施例1：

实验在500mL锥形瓶中进行，将处于对数生长期的铜绿微囊藻接种到500mLBG11培养液（铜绿微囊藻最适培养基）中，使其初始藻液OD₆₈₀（680nm处吸光度，用以表示铜绿微囊藻的生物量）为0.1，再投入不同量的水网藻0.0g、0.5g、1.0g、1.5g、2.0g，共同培养10d后测定藻液OD₆₈₀、培养液中氮磷浓度，测定结果见表1、表2、表3。由表1可知，1.0g以上的水网藻对铜绿微囊藻都有较高的抑制率，最高达98%，铜绿微囊藻几乎全部死亡。由表2、3可知，水网藻具有较强的去氮除磷能力，2.0g水网藻去除氮磷能力最强，使培养中总氮总磷浓度分别降低了87.2 mg/L和4.48 mg/L。

表1 不同量水网藻对铜绿微囊藻的抑制作用

	0.0g	0.5g	1.0g	1.5g	2.0g
						初始藻液OD₆₈₀	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
10d后藻液OD₆₈₀	0.492	0.29	0.01	0.002	0.004
						抑制率	－	－	90%	98%	96%

表2培养液中总氮浓度变化

	0.0g	0.5g	1.0g	1.5g	2.0g
						初始总氮浓度（mg/L）	245.8	245.8	245.8	245.8	245.8

10d后总氮浓度（mg/L）	217.6	208.6	195.3	174.2	158.6
						降低量（mg/L）	28.2	37.2	50.5	71.6	87.2
去除率	11.5%	15.1%	20.5%	29.1%	35.5%

表3培养液中总磷浓度变化

	0.0g	0.5g	1.0g	1.5g	2.0g
						初始总磷浓度（mg/L）	5.51	5.51	5.51	5.51	5.51
10d后总磷浓度（mg/L）	4.26	3.38	3.01	2.11	1.03
						降低量（mg/L）	0.25	1.13	2.50	3.40	4.48
去除率	22.7%	38.7%	45.3%	61.7%	81.3%

实施例2：

将处于对数生长期的小球藻接种到500mLBG11培养液中，使其初始藻液OD₆₈₀为0.1，再投入不同量的水网藻0.0g、0.5g、1.0g、1.5g、2.0g，共同培养10d后测定藻液OD₆₈₀，测定结果见表4。由图4可知，1.0g以上的水网藻对小球藻都有较高的抑制率，最高达95%，证明水网藻对小球藻具有较强的抑制作用。

表4 不同量水网藻对小球藻的抑制作用

	0.0g	0.5g	1.0g	1.5g	2.0g
						初始藻液OD₆₈₀	0.1	0.1	0.1	0.1	0.1
10d后藻液OD₆₈₀	0.403	0.198	0.011	0.007	0.005
						抑制率	－	－	89%	93%	95%

通过上述实施例可知，水网藻对水华藻的抑制率与水网藻的投放浓度有关，当水网藻相对水华藻藻液的浓度为2 g/L或以上时，对水华藻具有较好的抑制作用。需要说明的是，当水网藻相对水华藻藻液的浓度小于2 g/L时，藻液的OD₆₈₀值可能不会下降甚至会上升，此时，水网藻对水华藻并非不具有抑制作用，而是抑制作用小于水华藻的生长速度，从而导致藻液的OD₆₈₀值上升。

Claims

1.一种利用水生植物化感作用抑制水华藻生长的方法，其特征在于：将一定量的水网藻投放到含有水华藻的富营养化水体中，水网藻在水华藻的诱导作用下释放出化感物质，该化感物质能够有效抑制水华藻的生长。

2.根据权利要求1所述的利用水生植物化感作用抑制水华藻生长的方法，其特征在于：所述水网藻投放比例以在每升水华藻液内至少投放2克的水网藻为宜。

3.根据权利要求1或2所述的利用水生植物化感作用抑制水华藻生长的方法，其特征在于：所述的水华藻为铜绿微囊藻、小球藻、鱼腥藻、栅藻、颤藻、硅藻。