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綜合分析藍藻及藍藻水華的治理措施

發表時間:2018/8/29 22:37:54  
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藍藻水華是水體中的藍藻快速大量增殖形成肉眼可見的藍藻群體或者導致水體顏色發生變化的一種現象,嚴重時可在水體表面漂浮積聚形成一層綠色的藻席,甚至藻漿,藍藻水華發生的根源主要在于水體富集了過多的氮、磷等營養物質,是水體富營養化的另外一種表現形式。近年來,藍藻水華在養殖水體中呈現高發、頻發、暴發態勢。

從本質上講,藍藻水華是以藍藻為載體的物質和能量轉換的結果。在含營養物質豐富的水體中,有些藍藻常在夏季大量繁殖,并在水面形成一層藍綠色或并有腥臭味的浮沫,被稱為“水華”。

大規模的藍藻爆發,被稱為“綠潮”。中科院南京地理與湖泊研究所的孔繁翔研究員等在2007年對藍藻水華的形成機制進行了研究,提出了4階段的理論假設:即藍藻的生長與水華的形成可以分為休眠、復蘇、生長、上浮及聚集4個階段。

每個階段中,藍藻的生理特性及主導環境影響因子有所不同。在冬季,水華藍藻的休眠主要受低溫及黑暗環境所影響。春季的復蘇過程主要受湖泊沉積表面的溫度和溶解氧控制,而光合作用和細胞分裂所需要的物質與能量,決定水華在春季和夏季的生長狀況。

一旦有合適的氣象與水文條件,已在水體中積累的大量藍藻群體將上浮到水體表面積聚,形成可見的水華。水華的出現最根本的原因還是排入水體的污染物遠遠大于水體環境的自身容量。

形成水華的藍藻主要有微囊藻、魚腥藻、色球藻、螺旋藻、擬項圈藻、腔球藻、尖頭藻顫藻、裂面藻、膠鞘藻、束毛藻等十多個屬,其中微囊藻屬是分布最廣、最為常見的藍藻。

當微囊藻之類具假空泡的藍藻過量繁殖時,水的透明度極低,有光層變的很薄,藍藻長時間處于低光照下,假空泡形成很快使細胞迅速上升,以致內壓的升高尚來不及使假空泡破裂,藻體已升到光照過量的表層,形成斑狀浮渣,浮渣分解時散發腥臭味,夜間大量消耗水中溶解氧,容易使魚缺氧而死。而且藍藻死亡后產生羥氨或硫化氫,對水生動物有毒,破壞水體,降低水體的利用價值。

一、 藍藻水華的一般成因

1. 內因——藍藻生物學特性

藍藻對高溫、低光強和紫外線的適應,可以過量攝取無機碳和營養物質,低的氮磷比等因素都有利于藍藻生長。具體描述如下:

在池塘水域經過幾個月的養殖,水體浮游生物大量生產和能量的轉換,除硝酸鹽較為豐富之外,另外兩大營養鹽類磷酸鹽、硅酸鹽已消耗殆盡。

而藍藻類及少數細菌具有能夠利用空氣中游離氮的能力,致使藍綠藻體內積蓄較高量的蛋白氮物質,這一過程稱為生物的固氮作用,使硝酸鹽、氨氮的積累增添了來源,愈使喜歡高氮低磷的藍藻類獨具生長優勢。

在此季節藍藻類水華往往是用不了三五天時間就會蔓延以至覆蓋整個池塘水面。藻類群落中具有不被其他藻類可匹敵與抑制的能力,在環境適宜時往往會處于無節制的繁殖狀態。

2. 外因——藍藻大量繁殖的主要環境條件

湖泊中營養鹽含量增加,合適水文氣象條件:高溫、高光強、合適的小風速使藍藻上浮到水面,漂移、合適的風向促成湖濱與港灣的靜水堆積、水華形成。

水華形成:大量藍藻+水文氣象條件。

藍藻生長:藍藻+光照+溫度+合適環境。具體描述如下:

一是連續晴熱的高溫天氣,從藻相生態體系上看溫度是其主要影響因素,大多數藻類能在很大溫度范圍內生活,但最適宜生長溫度變幅較窄。一般來看,硅藻、金藻、黃藻適溫較低在14~18℃,綠藻較高為20~23℃,而藍藻更高,最喜歡生長在20~32℃的溫度階段。其中危害最大的微囊藻類在10~40℃都可生長,最適溫度為28~32℃。

藍藻的生長速度隨著水溫的升高而加快。在常溫條件下,一些有益的單細胞藻類生長速度并不比藍藻慢,只有當氣溫達到20℃以上,水溫25-35℃時,藍藻的生長速度才會比其他藻類快。所以受其它藻種的生長制約,藍藻并不可能在常溫條件下大規模暴發,只有進入高溫季節,藍藻的生長速度優勢才會體現出來。所以溫度是藍藻暴發的主要因素之一。

二是水體呈強堿性(pH值8.8~10),在我國北方地區,盛夏季節往往是干旱高溫持續數日,光照度極強,水體藻類光合作用極強,CO2消耗量最大,pH 值便急劇上升。

三是光照浮游植物生產的必要能源條件,故作為養殖戶要對光照的把握。

四是水體高氮低磷有機質含量較豐富。養殖水體富營養化的主要原因是營養物質、尤其是過量的溶解性營養鹽(NH3-N、NO3-N、NO2-N、PO4-P等)的積累。

養殖水體中氮、磷等營養鹽的來源有兩類

一是外源,主要是養殖過程中向水體輸入的廢物(未食的餌料、養殖對象的糞便和排泄物等)以及隨著水流進入養殖水體的農施化肥和家禽糞便等。

二是內源,指養殖水體的底泥在一定條件下向水體釋放的磷酸鹽而增加的水體中氮、磷含量。在養殖過程中,殘餌、糞便和排泄物不斷進入水體,一部分有機物直接溶解于水中,一部分由于重力的作用而沉積水底,不僅增加養殖水體中的營養鹽,而且增加底泥中的營養鹽,這是一個連續漸進過程。

加之夏季多干旱缺水,補充水量時常不足,強光、高溫、高堿度的水體狀態抑制了其他藻類的繁殖。而微囊藻正得其時,便得天獨厚地繁衍開來。

五是富營養化,進入養殖高峰期后,養殖水體中富營養化,養殖生物自身的排泄物對養殖水體也是一種污染。在過去我們往往忽略了養殖生物的自身污染。所以不經常換水的池塘中往往更容易暴發藍藻。如果藍藻沒有充分的營養也是很難生長的。

六是放養結構不合理,養殖水體中水生植物的排泄物、尸體以及其他腐殖質等,經過好氣細菌的再次分解,可間接為藻類的繁殖提供營養。如果放養結構不合理,吃食性魚與濾食性魚(比如白鰱)比例失調,高溫季節水質更新次數少,都會為浮游生物的大量繁殖提供方便。這些因素雖然不能直接造成養殖水體的富營養化,卻可以使養殖水體的水質發生根本性的轉變,為富營養化的形成提供了便利。

二、藍藻暴發的危害

1、消耗水體溶解氧

當養殖水體中的藍藻形成水華時,一方面嚴重抑制了浮游植物因光合作用所產生的氧氣,另一方面也阻隔了空氣中的氣氛進入養殖水體,因而導致養殖水體中溶解氧嚴重不足,長時間出現缺氧或者亞缺氧狀態,使養殖水體持續惡化,從而直接或間接的加劇事故的發生。

2、降低生物多樣性

當養殖水體中的藍藻形成絕對優勢種群時,藍藻的過度增殖加劇了養殖水體通風及光照條件的持續惡化,抑制了養殖水體中有益浮游生物的生長繁殖、阻礙了其它藻類的光合作用,使養殖水體中的絲狀藻類和浮游藻類等不能合成本身所需要的營養物質而死亡。

3、產生有毒有害物質

藍藻大量死亡時會產生藍藻毒素、大量羥胺及硫化氫等有毒有害物質嚴重敗壞養殖水體,直接危害養殖動物;另外死亡的藍藻釋放大量有機質,散發腥臭味,刺激了化能異養細菌的滋生,其中大部分化能異養細菌對水產養殖動物來說并不是有益菌,而是致病菌,從而進一步導致繼發感染細菌性疾病的發生。

三、藍藻水體的預防措施

正確把住發病季節及時做好預防工作。藍藻(微囊藻)喜生長在溫度較高(28~32℃)、堿性較高(pH值8~12.5)的水中。所以由藍藻大量繁殖引起的中毒發生在夏季及秋季。因此,預防工作主要措施要調節好水質,池水達到“肥、活、嫩、爽”。

經常灌注清水,不使池水有機質含量過高,注意池水的pH值(定期潑灑生石灰),改變池水的酸堿度和水溫,可抑制藍藻過量繁殖。高溫季節漁池盡可能每一個星期灌注清水40厘米深,每月、每畝、每米水深施用生石灰10-15公斤。以有機肥為主的漁池,應與磷肥一起腐爛發酵連汁潑灑,可提高肥效,并且也可達到改良水質目的。

1. 降低水體pH值

可以采用有機酸和“降堿靈”類藥物降低池水pH值到7.0~7.5左右,降低pH值的過程應循序漸進,防止對水生動物造成較大的刺激。

2.調節池塘合適的氮、磷比。

作為養殖水體,其他因素多不便于控制,所以對氮、磷比的調節很重要。

1840年Liebig提出最低量律和耐性定律:闡明了植物生長所需的元素中供給量最少(與需要量相關最大)的元素決定植物的產量。

1925年Selford提出,一種生物能否生存,要依賴一種綜合的全部因子存在的環境,只要環境中的一項因子的量或質不足或過多,超過生物的忍耐程度,則該物種不能生存,甚至滅絕。

許多實驗研究提出,磷和氮等環境因子是制約藍藻生長的重要因素。藍藻的繁殖以營養細胞分裂為主,適合藍藻生長所需的氮磷比為7.2:1。池塘富營養化,有益藻類生長適應的氮、磷比不一定合適,可以調節池塘合適的氮、磷比,有效控制藍藻水華的發生。

合理施用氮肥,加大磷肥比例,避免池水含氮過高引起藍藻大量繁殖。過量施用氮肥,或氮、磷肥搭配不當,會造成水質老化,引起藍藻過量繁殖,造成中毒死魚。化肥養魚,一般條件下,尿素和過磷酸鈣的搭配比例:50公斤尿素搭配100~113公斤過磷酸鈣。

但高溫季節7、8、9 三個月,由于浮游生物繁殖旺盛,磷需要量隨之加大,加大磷肥用量,也對抑制藍藻過量繁殖有好處,即50公斤尿素配150公斤過磷酸鈣,特別是池塘和底層有機質比較多,加大磷肥用量尤為必要。

3. 降低池塘富營養化

可以通過施入有效溶解磷,利用池塘底質中的氮源,為生物所利用,從而逐步降低池塘富營養化。

四、藍藻水體的治理措施

1. 物理方法

① 徹底清塘消毒和加注不帶藍藻的新鮮水。

由于藍藻比其他藻類具有更強的競爭力,因此控制措施以預防為主、防重于治。徹底清塘消毒可有效殺滅藍藻,壓低基數,減少大規模發生的可能。避免隨加水帶入藍藻,對控制也有積極意義。

② 定期換鮮水。

對于含有較多藍藻的池塘,經常、大量地換新鮮水,可稀釋藍藻的濃度,同時也稀釋了藍藻分泌的毒物濃度,促進其他藻類的生長和保持整個生態系統的動態平衡,也可以帶來其他藻類,減少藍藻的種群優勢。

換注新水是養殖生產上用得較多的一種方法,但不能從根本上解決藍藻水華問題。常規的養殖水體換注新水可以暫時緩解水華所帶來的危害和負面影響,但換注新水畢竟不能從根本上改變藍藻水華所形成的生態種群結構,而且這種緩解是比較短期的,暫時的,非常有限,而對于早期的藍藻水華,換注新水可以起到一定的效果。

2. 化學方法

①銅制劑。

藍藻比其他藻類對銅離子更敏感,因此銅制劑常用作抑藻、殺藻劑傳統使用的銅制劑是晶體硫酸銅。硫酸銅的藥效持續時間短,受水質的堿度及水中的可溶性有機物、腐殖質及藻類自身釋放的多肽的影響,使用時需要連續施加。高濃度的銅離子會造成游游植物的大量死亡引起水體嚴重缺氧,過多過量的使用還會引起魚類的蓄積性中毒,造成肝、腎組織的損害影響魚體的生長。

故硫酸銅不能經常使用,且濃度應嚴格控制。為了減輕銅離子對水生動物的影響,將銅離子制成銅基化合物,銅與三乙醇胺形成毒性更小的化合物。銅離子從銅基化合物中緩慢釋放到水體中并維持一定濃度連續作用,抑制藍藻的生長和大量繁殖。目前采用絡合銅(絡合銅溶液)其毒性小,安全;pH 值影響??;水溶液澄清,透明;且劑量準確。

② 除草劑。

可供選的有西瑪三嗪、敵草隆、撲草凈等,它們作用的主要特點是抑制光合作用。西瑪三嗪能有效地抑制光合作用,能控制浮游生物而對魚類無害的安全濃度是0.5毫克/升,可有選擇地殺死藍藻。

敵草隆、撲草凈抑制光合作用的效果也較好,對魚類的毒性較小。實驗結果表明,除藻劑可能在短時間內除抑藍藻,但不能從根本上解決湖泊富營養化問題。

③選擇性施肥。

低氮磷比,有利于藍藻進行固氮作用,高氮磷比則有利于綠藻繁殖。國外一些學者認為,氮磷比接近或等于1:20 能有效控制固氮藍藻的爆發。

④二氧化氯。

微囊藻、球囊藻施用藥后數量顯著減少。二氧化氯制劑具有較強的殺菌作用,并可增加養殖水體中的溶解氧。

3. 生物方法

① 放養一定數量的濾食性魚類。

雖然藍藻不易被消化,但由于其顆粒較大,更容易被濾食性魚類攝食到體內,在一定程度上延緩、阻礙了藍藻的生長。利用食物鏈,通過在水體中放養濾食性的魚類可以初步達到控制藍藻的目的。藍藻是鰱魚、花白鰱等濾食性魚類很好的天然餌料,為了形成一個良性的生物鏈,可供選擇的魚類有白鰱、花鰱、白鯽等。

實踐表明,尾重200克以上的白鰱對藍藻有明顯的抑制作用,每畝總量達到100公斤時,基本不會爆發藍藻。也有人在實驗中發現,以400尾/畝花白鰱密度的放養,就能夠對藍藻達到很好的控制效果。

②投放漂浮水生植物。

如浮萍,不但可以吸收水體的營養鹽和有機物,減少形成水華的風險,還可以通過漂浮的特性,隨藍藻一起在水面漂浮蓋住聚集的藍藻顆粒層,阻礙其生長,間接促進其他藻類生長。

大型飄浮水生植物和浮游植物都是養殖水體的初級生產者,二者在光照和營養之間存在競爭作用,大型飄浮水生植物還會分泌一些毒素,抑制其它浮游植物的生長。通過高等水生植物吸收水體中的氮、磷含量,抑制藍藻的大量繁殖,

③引種水生維管束植物。

維管束植物能有效吸收水體的營養鹽類,還有較強的凈化水質作用,但要防止植物大量死亡引起的“二次污染”。蘆葦、水辣蓼都是很好的選擇。

④ 施用對藍藻有特異性侵染、裂解的病毒、細菌(益生菌)、真菌等微生物。

選擇培養特異性的病毒、細菌、真菌。在漁業水體中,微生物尤其是細菌在水體水生生態系統中起著重要作用。細菌不僅是有機物的主要分解者,在物質循環中起著重要的作用,而且是水生動物和魚類的重要食物。

在富營養化水體中,腐生菌極易繁殖,危害水產動物,在藍藻暴發的水體,由于藍藻毒素影響,細菌生長受到抑制,因此在富營養化水體和藍藻水體,都不利于水生生物的生長。

在水體中投放一定量的有益菌(其微生物組臺以光合細菌、放線菌、酵母菌和乳酸菌為主),增加水體的益菌含量,能提高水體分解有機物的能力,促進水生生物的生長,形成細菌分解,生物吸收,水產動物生長的良性循環。

⑤ 引進或培養優良藻類。

引進某些對藍藻有拮抗作用的優良藻類抑制藍藻生長。調整水體的氮磷比也可以改善藻類的種群結構,磷氮比為2時,藍藻可以大量發生,當磷氮比提高到5 時,綠藻大量繁殖成為優勢種群。

利用水生物利用氮、磷元素進行代謝活動以去處水體中氮、磷營養物質??梢岳谩八W藻”的網片狀或網帶狀形藻來代謝,此藻繁殖迅速大量吸收水中氮磷,從而抑制了其他藻的生長,達到以藻治藻的目的。

⑥引進食藻原生動物。

許多藍藻是原生動物的良好食物源,藍藻的許多屬可為纖毛蟲類,鞭毛蟲類和變形蟲類所捕食。

原生動物作為控藻因子有以下優勢:

①原生動物取食范圍廣。已經分離到取食微囊藻、魚腥藻、束絲藻等滇池優勢藻種的原生動物。

②原生動物食量大。實驗室中觀測到,只要原生動物數目達到某一閥值,體系中的藻細胞會被迅速消耗殆盡。

③ 很多原生動物在食物耗盡時會形成包囊,過度食物缺乏期。當藻類重新增多時,包囊又會破壁復蘇成為食藻營養體。

④ 包囊結構具有很強的抗逆性,這種形式容易包裝和運輸。

⑤容易繁殖,原生動物可以利用有機培養基大量發酵培養。

4. 其他方法---變廢為寶

通過對藍藻進行資源化利用,化害為利,這是要重點考慮的問題。實際上,藍藻是巨大的資源庫。藍藻含有豐富的維生素、多種微量元素、重要氨基酸、碳水化合物和酵素,含有60%的植物蛋白,這些蛋白經過藍藻的分解,更容易被人體吸收。藍藻的蛋白質含量比任何一種食物都要高。

藍藻還含有脂肪酸、亞麻酸、脂質、核酸、維生素B 群、維生素C、E 和植物元素,如葫蘿卜素、葉綠素和藻藍素(能抑制癌細胞增長)??梢岳盟{藻制作食物,營養十分豐富。海藻提供了一個科技經濟透視比任何農作物都要大的潛在天然生物柴油原材料。藍藻經過光合作用從太陽、水和二氧化碳中獲得能源,可以快速繁殖和每日采收。

不同品種可以提供不同比例的油、碳水化合物和蛋白。藍藻中提取的油可以轉變為生物柴油,剩余的生物質可以轉化為沼氣和飼料等。目前,棕櫚油生產生物柴油轉化比例占其重量的20%,而藍藻轉化比例能達到50%。通過人工及時打撈迅速生長的藻類,進行人工水體凈化,也是養殖水體富營養化防治的一種措施。及時打撈換水法可以稀釋藍藻的濃度。

五、藍藻水體的綜合治理

治理藍藻僅使用一種方法有時效果不是很理想。如化學方法治理,雖然見效快,但往往會造成二次污染,而且藍藻容易再次大量繁殖。如用生物方法治理,雖然不會造成二次污染,但生物治理想獲得理想的效果較慢。如果將上述方法綜合利用的話,既能較快的殺滅藍藻,又能使藍藻不再大量繁殖,同時還不會造成二次污染,獲得了比較滿意的結果。

綜合治理的措施可以分為下列適當使用一些化學藥物如銅鹽、鐵鹽、鋁鹽等除藻,也可用黏土絮凝法殺滅藍藻,即利用黏土對藻細胞的凝聚作用,吸附池面上的藍藻沉入池底,而藍藻是靠光合作用進行生長繁殖的浮游生物,一旦沉入池底就無法繼續生存,且死亡后的藍藻并未對湖水造成二次污染。

結果證明,用這種方法來應急治理藍藻的污染,效果明顯,治理后,微囊藻的數量平均減少了28%。還可以用一種通過天然材料提取的生物酶,誘導藍藻進行超常光合作用,從而加快其新陳代謝,超量消耗其自身養分,最后致其死亡,藍藻祛除率達13%以上。

經常定期地向藍藻大量繁殖的水域注入不含藍藻的水源,引進一些生物物種如魚類等控制藍藻再次大量繁殖。2000—2003年期間,中科院水生生物研究所在滇池進行了養殖白鰱和花鰱魚治理藍藻的實驗,結果是1條1 公斤左右的白鰱魚1個月能吃掉2 公斤藍藻,同樣大小的1 條花鰱魚,1個月能消耗3.66公斤藍藻。(中國西南漁業網備注:此處花鰱比白鰱消耗還多,可能因藍藻粒徑相對較大,花鰱可能濾食不過,也會吞進肚中,但因食性不同可能會原物排出,起不到消耗藍藻的作申)經3年治理,示范區內的水中藍藻含量降低了2/3。藍藻污染和防治問題已是世界性的問題。

總而言之,不管采取什么措施,關鍵要在養殖水體中建立一個良性的生態平衡系統。在一個養殖水體中許多的有益微生物例如芽孢桿菌,它們是鰱魚很好的天然餌料,鰱魚能直接利用這些有益微生物,氮、磷是是微生物和藻類的餌料,而微生物和藻類又是花白鰱的餌料,花白鰱和其它養殖動物的排泄物又可以分解出氮、磷,這樣整個養殖水體的生物鏈比較穩定,物質流、能量流和信息流能夠形成良性循環。

當整個養殖水體中的菌相、藻相、養殖動物和各種有機物質之間達到一種相對動態平衡時,藍藻不容易大規模暴發。雖然通過生物的方法在理論上能夠解決藍藻暴發的問題,但畢竟在高密度養殖水體中建立一個動態生態平衡系統難度較大,且見效不快,因此如何與傳統方法有機結合以取得更實際的控制效果,還有待于今后進一步深入研究。

(文章來源:水產E線  內容經"水花魚"修改并配圖)

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