蓝藻水华与水体富营养化综合治理

44 中国农村水利水电·2014年第4期

文章编号：1007—2284(2014)04—0044—07

蓝藻水华与水体富营养化综合治理

黄 炜

(1．上海大学管理学院，上海200444；2．上海工程技术大学管理学院，上海201620)

摘要：给出了蓝藻水华及其综合治理的完整定义，紧密结合水体富营养化治理和蓝藻水华治理两个角度讨论蓝藻

水华治理问题。前一部分涵盖以控制点源面源污染为核心的陆上治理和以生态修复生态调控为核心的水系治理两个方

面，并分析了富营养化治理与蓝藻水华治理相辅相成的关系。在讨论蓝藻水华治理时，笔者在物理、化学、生物治理方法

以及资源化利用这几个方面列举了各种常见方法，着重讨论了其中实用性较强的诸多方法，分别阐述其原理以及应用案

例，并作分析和评价，给出应用建议或改进建议。国内外治理实践说明：没有一种单一的方法可以有效地治理蓝藻水华，

必须综合运用物理、化学、生物治理技术，综合采用中短期和长期治理策略才能有效控制当前的蓝藻水华问题并最终达

到基本消除之的目标。还讨论了综合治理案例，最后讨论了我国当前蓝藻水华治理工作中的一些不足以及治理工作的

经济效益分析。

关键词：蓝藻水华；综合治理；富营养化治理

中图分类号：X524 文献标识码：A

A Comprehensive Control of Cyanobacterial Blooms and Eutrophication

HUANG Wei

(1．School of Management，Shanghai University，Shanghai 200444，China；

2．School of Management，Shanghai University of Engineering Science，Shanghai 201620，China)

Abstract：This paper provided the definitions for cyanobacterial bloom and its comprehensive control，and combined closely eutrophi—

cation control and cyanobacterial bloom control to discuss management for the serious problem of cyanobacterial blooms．The former

part covers two components：land control with focus on control of point and non-point sources pollution；water system control with

focus on ecological regulation and restoration．These two components supplement each other．While discussing cyanobacterial bloom

contr01．I listed all kinds of common methods at the aspects of physical，chemical，and biological control methods and resources utili—

zation．Among these methods，I only discussed those with strong practicability，expatiated their principles and application cases，

provided analyses and evaluations，offered application suggestions or improvement suggestions for them．Domestic and international

practices prove that no single control method can effectively solve the problem of cyanobacterial blooms．Only by applying physical，

chemical，and biological control techniques and integrating short，medium，and long—term control strategies comprehensively，can we

effectively control the problem of cyanobacterial blooms and essentially eliminate it at last．This paper discusses the application cases

for comprehensive control，and some deficiencies in cyanobacterial bloom management in China，and economic analysis for cyanobac—

teria contr01．

Key words：cyanobacterial bloom；comprehensive control；eutrophication control

收稿日期：2013—06—05

基金项目：2010年教育部“新世纪优秀人才支持计划”(NCET一10

0938)。

作者简介：黄炜(1972一)，男，博士，研究方向为水环境管理。E

mail：[e-mail]。

蓝藻是一种原始而古老的藻类原核生物，气温较高时(尤

其在夏季)容易在富营养化的湖泊、水库、河流中大量繁殖，在

适宜的气象与水文条件时上浮、漂移、聚集，有时在水面聚集成

一层蓝绿色而有腥臭味的浮沫，这被称为蓝藻水华。2000年以

来，太湖蓝藻水华的持续时间有所增加，3—12月都有发生[11；

近年来太湖蓝藻水华的发生频率和空间范围都大大增加[23；

万方数据

蓝藻水华与水体富营养化综合治理 黄 炜 45

2003年以来太湖蓝藻水华出现的次数不断增加，强度逐年增

强[3]。近年来滇池每年都会发生不同范围、不同程度的蓝藻水

华[4]。年年出现的夏末蓝藻水华也引起公众对波罗的海环境

状况的关注[5]。蓝藻水华近年又返回到伊利湖西部[6]。从淡

水到人海口的水华事件在美国和全球都呈上升趋势[7]。蓝藻

水华问题已成为国内外一个主要的环境问题。蓝藻水华带来

的危害主要表现为：阻隔空气与水中气体的交换，死亡后的蓝

藻因为分解而消耗溶解氧[8]，使水体中的溶解氧浓度迅速降

低，造成大量水生动物缺氧窒息死亡；遮蔽阳光，不利沉水植物

生长；严重影响水生生物的生存，破坏生态平衡，最终导致整个

水体生态系统的崩溃；释放藻毒素；破坏水质，堵塞给水处理系

统；影响景观，释放异味[1|。

总体而言，治理蓝藻水华不外乎对其生长环境及其自身的

生理特点、生长特性施加影响，从而抑制其生长优势和发展速

度。在蓝藻水华研究领域有一个基本共识，即蓝藻水华产生的

物质基础是水体富营养化p]。国际经济合作与发展组织将水

体中营养盐的增加导致藻类和水生植物的生产力增加、水质下

降等一系列变化的现象定义为湖泊富营养化[1…。“蓝藻水华

暴发是湖泊水体富营养化的一个重要表征或结果”，水体中的

营养物质是蓝藻水华暴发的重要条件[11I。控制营养盐输入能

显著减少有害藻华[9]。氮或磷是控制淡水藻类生长的最佳物

质之一。由于引起水华的很多藻类能够将空气中氮气转化为

氨，用于蛋白质合成，单纯控制水中氮的含量，难以控制水华泛

滥，因此目前治理水华主要控制排入天然水体的磷。对水体富

营养化的治理能从根源上治理蓝藻水华，它是治理蓝藻水华的

长效措施。治理蓝藻水华与治理水体富营养化在诸多措施方

面必然是相同的。面对众多的治理方法，在选择时除了考察其

科学性、可行性，还要衡量它们对环境、社会的影响及其成本有

效性，另外还要考虑其应用情况——例如受验证情况、应用案

例、适用范围。这也是本文取舍、详略的依据。

1 水体富营养化治理

为了治理富营养化，首先要控制污染源、减少排放，此项工

作须在全流域范围内进行。建立健全统一协调的流域水环境

管理体制，将允许排污总量逐级落实到省、市、县，并通过各行

政区河流控制断面的出境污染物浓度考核各行政区(太湖流域

水环境综合治理总体方案，2008年4月)。“应将面源控制与点

源控制相结合，湖外污染控制、截留与湖内治理相结合。”[1妇削

减污染、治理富营养化的方法有如下一些：①改变牺牲环境、发

展经济的增长方式，升级产业结构，从污染源头控制是最根本

的方法。应用先进生产技术，改进生产流程，大力发展循环经

济，提高资源利用率，减少污染物排放，加大对重污染工业企业

的整治。②推广绿色、有机、生态农业技术，加强化肥和农药的

管理力度，提高它们的使用效率，降低它们的使用量和排放强

度。推广生态养殖技术，减轻养殖业排污。提高农业、养殖业

的规模化、产业化水平。③在农村推广沼气应用，加强农村生

活垃圾和污水的处理。④共享、推广生态保护的最佳实践，加

强地区、产业(例如种植业、畜牧业、工业)、部门(例如环保、水

利、财政、发改委、建设部门)间的治污合作，加大全流域生态补

偿机制的实施力度。⑤对面广量大的面源污染(如农田污水和

农村生活污水)，湖滨湿地(滩地)和入湖河道堤岸湿地是拦截、

治理的有效方法。目前污水处理厂脱氮除磷效率低、成本高，

在污水处理厂附近建造人工湿地，将污水处理厂处理过的水引

入，由人工湿地加强处理，可提高脱氮除磷效率，降低运营成

本，提高水质。污水处理厂自身则需要增加化学除磷和过滤工

艺，提高污水除磷率。⑥大气降尘也是水体中磷的主要来源之

一。降低大气降尘的措施包括工业除尘、地面绿化等。

控制污染源、减少排放的效果是明显的。例如，由于未处

理污水的排入，华盛顿湖从20世纪20一60年代一直有蓝藻水

华，但1968年这种排放被禁止后蓝藻水华便减弱了。伊利湖

是一个更大的湖，绿色大型藻类刚毛藻曾大量生长、覆盖了西

部流域的大部分水域，直到污水处理改善以及20世纪80年代

早期洗涤剂磷酸盐禁令的发布才使有害水华显著减少L9]。但

仅仅控制外源营养盐并不总能解决浅水湖泊的富营养化问题，

也并不总能控制蓝藻水华，因此必须同时重视湖泊内部的营养

盐控制[1 2|。生态调水冲刷是减少和稀释湖泊中营养物质、也

是防治蓝藻水华的一种短期方法，但会对下游造成不利影响。

“对湖泊进行以水生植被恢复为核心的生态修复工作”则是一

项长效措施。“恢复湖泊生态系统结构和功能的完整性既是湖

泊富营养化综合治理的目标，也是湖泊富营养化治理的重要手

段。”[11]恢复湖内水生植被既可以吸收水体中的营养盐，从而

降低内源负荷；又可以固定底泥，减弱水底水动力作用，有效减

轻内源营养盐释放[1引。大型水生植物还能为(食藻)浮游动物

提供栖息地，降低水滨(注：易发生水华处)水温，吸附营养

物‘1“。

当前关于湖泊富营养化的生态修复有以下两种途径：①在

藻型富营养化湖泊中大量种植高等水生植物，改造湖泊生态结

构[11|。研究者已筛选出对富营养化水体治理效果显著的多种

植物，如芦苇、香蒲、菖蒲、千屈菜和美人蕉等[15．18]。魏瑞霞等

人研究了应用植物浮床后唐山市南湖公园水体水质的变化情

况，证实了植物修复技术对富营养化水体的显著治理效果[1引。

但如果对大型水生植物的管理不到位，任其自生自灭，其大量

腐败仍会使水质恶化，因此必须适时(例如在秋季)将高等水生

植物从湖泊中移出并妥善处置，“从而保证湖泊治理工程的效

果和防止发生二次污染”[1“。为此须选择、种植有经济价值的

水生植物，提高其利用率。水生植物资源化综合利用目前“仅

仅局限于用作渔业初级青绿饲料和用作造纸、建材原料等方

面”L11I，例如江苏盐城某企业利用沿湖滩涂种植了0．23万hmz

芦苇，用造纸废水灌溉，每年可收割大量的芦苇用于造纸‘2…。

通过固体发酵生产蛋白饲料是利用水生植物的新途径。②在

草型富营养化湖泊中“大量收割水草，加大湖泊中氮磷等营养

物质向外转移，从而达到修复受损湖泊的目的班1“。控制湖泊

内部营养盐的重要方法还有以下一些。

疏浚底泥既能降低水体的营养盐负荷，又能去除沉淀的蓝

藻，还能增加水深。实施生态疏浚工程前应当考察底泥中营养

盐和蓝藻含量的季节变化特点，选择其含量较高的季节实施疏

浚，以便提高工程效率。例如“2003--2004年，太湖不同湖区采

样点底泥上覆水中的藻蓝素含量随时间的变化大致相同，在1

万方数据

46 蓝藻水华与水体富营养化综合治理 黄 炜

月达到最大值然后逐步下降。2003—2005年关于太湖梅梁湾

的调查显示：底泥表面的藻蓝素含量在每年的3、4月达到最大

值，随后呈下降趋势。”[21]清除底泥的工作可与肥田工作结合

起来，如果底泥不含藻毒素的话，它是肥田的好原料。考虑到

疏浚工程的巨大投资、对生态系统潜在的破坏性、底泥的后续

处理(如果含藻毒素的话)、在Finjasj6n案例(见2．4小节中的

讨论)中的低效性，笔者认为对疏浚方法应持谨慎态度，尽量避

免大范围的疏浚工程，可仅对重污染水域底泥进行生态疏浚，

从而减少对原有生态系统的影响和损害；对疏浚工程分阶段实

施，以便考察已实施工程的效果，及时改正实施中的不足之处；

提供过渡时间，让生态系统适应人为影响，重建生态平衡，从而

降低疏浚工程对生态系统的影响。实施疏浚时，采用挖掘方式

的主要缺点是营养盐会大量析出到水体中，蓝藻颗粒会漂移到

水体中；采用管道吸取方式的主要缺点是会加重后续的处理工

作，例如运输、脱水工作，因为吸取出的底泥含有更多的水。在

实施中对这一点要根据具体情况作权衡。

与疏浚具有异曲同工作用的方法是抽取下层滞水带的水，

此方法仅适用于有温跃层的湖泊、水库。底泥在厌氧条件时大

量释放磷等营养物，营养物因而在下层滞水带聚集。通过虹

吸、泵送或选择性放水(用于水库)，下层滞水带的水可能被先

抽掉。此方法的优点是成本相对较低。在美国、加拿大、芬兰、

德国和波兰的一系列湖泊中均有其成功案例[1 4I。如果周边有

湿地，将抽出的水先排入湿地进行净化处理，而不是直接排入

下游水道。将此方法与上层放水方法或调水稀释方法组合起

来就是湖库分层控制方法。

用凝聚剂(铝盐、铁盐和钙盐)使磷沉降和惰性化(指被络

合，不易释放)是一种有效的方法，一些凝聚剂还能固定藻类细

胞。在晚秋至早春水力停留时间较长时应用此法效果较好，因

为此时自由磷酸盐浓度最高。与传统杀藻剂相比，此方法的一

个优点是蓝藻细胞未被杀死或溶解，因此毒素亦未释放[1“。

凝聚剂与磷的络合物沉降水底亦能覆盖底泥，减少磷的释放。

另外还有微藻吸收清除技术等可用于富营养化治理。

关于湖泊生态调控治理的措施还有：①合理规划渔业生产

活动；②退田还湖；③在不影响防洪的前提下改善湖泊水动力

条件，例如改造大坝和水库以促进更畅通的水流[1“。

蓝藻水华治理与湖泊富营养化治理须同时进行，否则前者

的治理效果无法得到保证和巩固。“例如武汉东湖的蓝藻水华

在1985年消失后，东湖的富营养化水平并没有降低，而是呈现

加速升高趋势；小型藻类暴发，浮游植物生物量呈现上升趋势，

水质愈加恶化。”[11]这显然不利于蓝藻治理，例如东湖的蓝藻

水华在消失大约二十年后于最近几年再次出现。蓝藻水华是

湖泊对富营养化的一种反应机制，例如湖泊蓝藻水华的暴发能

促进湖泊中氮素浓度降低，即水华是富营养化的果，所以如果

只追求单纯地治理蓝藻水华而不同时治理富营养化——即治

标不治本，则水质问题将不能得到实质性的解决。从另一个角

度看，富营养化治理的重要目标之一是降低湖中藻类生物量，

把着眼点只放在营养物质削减方面而不关注蓝藻水华治理也

会导致富营养化治理的效果减弱。例如种植大型水生植物能

改善富营养化状况，但如果不配合以蓝藻水华治理，则占优势

的蓝藻群落会导致大型水生植物大量死亡，导致此治理富营养

化手段的失败。

2蓝藻水华治理

直接治理蓝藻水华的方法包括物理方法、化学方法和生物

方法，这是依据治理方法的特性所作的分类。

2．1物理方法

调水稀释或冲刷方法在国内外均获得成功应用。将此方

法用于水华预防和控制时要结合藻类增殖和营养物含量变化

的规律。Yang等人使用模拟模型计算形成水华的物种的生物

量和主要环境因素(尤其气温和水坝放水)之间的时间差。根

据后几天的气温预报设定水坝放水的(气温)临界值。预计使

用此方法可以减少开闸放水的次数并节约放水量[2 2I。

机械混合(曝气)或人工循环方法可破坏水体温跃层，从而

不利蓝藻水华的形成；可增氧，有利鱼类、底栖动物和高等水生

植物生长；还可破坏水底的厌氧环境，抑制底泥释放磷、氨等营

养物。用于抑制浮游植物生物量和蓝藻浮沫形成的机械混合

技术已在荷兰的很多深水湖(水深15 m以上)得到大规模的成

功测试，此技术在Nieuwe Meer湖[一个1．3 km2的小型深水

(平均水深18 m)富营养化湖]的应用最成功。1993年在此湖

湖底安装了吹泡曝气设备，通过大规模的现场试验、监测以及

水动力模型确定最佳曝气计划。由于表层混合层深度的增加，

此湖中的微囊藻生物量已显著减少[2 3|。曝气增氧设备要求动

力大、能耗高，因此较适合于小水体。使用此方法时，亦可用太

阳能、风能等能源替代电网输送的电能，使得此方法更具生态

可持续和环境友好的特点。

使用拦截、打捞方法。根据水域内风向和流向在水域内设

置一定的区域，用PVC围栏拦藻，使蓝藻在设定的区域内堆积

或使其避开重要水域，如水厂取水口和重要景点。建议采用活

动围栏设计，根据风向和流向增减围栏、改变围栏的布置；栏桩

是固定钉入湖底的，具备足够的抗风强度，栏桩个数具有足够

的冗余量——用于增加、调整围栏。可以使漂流的蓝藻聚集在

围栏的喇叭口形状的窄端，然后用吸藻器将蓝藻送至藻水分离

装置；再由藻泥机脱水制成藻泥，最后加工成生物有机肥[2“。

也可直接打捞蓝藻水华，该方法在短期内快速而有效，但往往

需要耗费大量的人力和物力。

在黏土絮凝除藻技术方面，经壳聚糖包覆改性后的海泡石

在投入量仅为11 mg／L时，30 min即可去除80％的铜绿微囊

藻细胞，2 h后的去除率达到90％。原来除藻能力相去甚远的

不同黏土(包括云母、石英和一般的黄土)被改性后，其絮凝除

藻能力均有大幅提高，达到相近水平[25,26]。潘纲等人通过对黏

土絮凝除藻的架桥网捕性能改性，可以使各种原先不具有除藻

能力的当地黏土或沉积物变成高效除藻剂，使改性后的黏土的

须投入量下降到10 mg／L，除藻效率达到95％以上[2引。与以

前的絮凝方法(无机化学絮凝剂、黏土的用量达到1 g／L)相比，

目前的方法已有很大改进。另外黏土亦能凝聚水体中的磷等

物质，还能用于人工湿地的废水处理口“。第1节中的凝聚剂和

这里的黏土除藻技术虽然有效，但其成本较高，另外还有随黏

土沉降的藻类分解后引起的二次污染问题和沉降物的后续处

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蓝藻水华与水体富营养化综合治理 黄 炜 47

理问题，因此它们较适合小水域，且一般被定位为应急措施。

关于沉降物的处理问题可以采用如下解决思路：不是把凝聚剂

或黏土洒在开放的水面，而是使用一种可在水中游弋的容器

(可以船牵引之)，把凝聚剂或黏土洒在此容器中，同时以传送

带或吸藻器收集沉降物或漂浮的蓝藻团块。只要设计适宜高

度或深度(如可调节则更佳)的容器，就可以在其游弋所到之处

将该处水柱中的营养物和／或蓝藻几乎全部处理到。但该方法

也有一个明显的缺点，就是耗费时间，因为凝聚、络合过程是需

要一定时间的。

其他物理方法还有人工降雨、超声波、放射线、电磁场、光

调节、过滤膜、活性炭吸附等，但成本高，不易普及使用，其中有

的方法还有二次污染问题——死亡蓝藻细胞的胞内物质的释

放引起的污染。机械混合和黏土凝絮方法也难以被应用于大

水域。

2．2化学方法

化学方法包括化学药剂法、电化学法、光化学降解法等措

施，其中最常用的是化学药剂法(后两种方法的应用尚不普

及)，它主要利用除草剂、杀藻剂以及金属盐等，通过氧化杀藻

或通过金属离子抑制藻类的正常代谢及金属离子的絮凝作用

来控制水华藻类的繁殖和除藻。常见的化学药剂包括无机除

藻剂：硫酸铜类、钾离子类、络合铜、硫酸亚铁、明矾、漂白粉、石

灰、聚合铝、La抖等稀有元素、臭氧等氧化剂；有机除藻剂：溴类

杀藻剂、胺类杀藻剂、除草剂、抗生素等[2…。其中很多媒介对

水体会造成一定污染。

赖氨酸在低浓度时能抑制铜绿微囊藻的生长，在高浓度时

能杀灭铜绿微囊藻，而且对其他藻类没有作用——此点既是优

点也是缺点，缺点是可能引起其他种类的藻类的大量生长。其

化(混)合物如赖氨酸铜、赖氨酸一丙二酸也具有相似的作

用[28,29]。Kaya等人在围隔实验中发现：用赖氨酸和丙二酸一

起处理时，铜绿微囊藻不再生长，随后大型植物成为优势

种[3…。赖氨酸是人和动物的必需氨基酸，在环境中容易降解，

对其他生物没有影响，而且生产它的技术成熟，成本不高，故有

望成为控制微囊藻水华的有效方法。苯丙氨酸可以抑制集胞

藻29108(Synechocystis sp．29108)的生长L31|。乳酸、柠檬酸、

谷氨酸和甘氨酸这4种有机物能抑制鱼腥藻7120(Anabaena

sp．7120)的生长[3 2I。1999年滇池草海的应急治理采用了圣A

一3缓冲综合型除藻剂，它通过改变有害藻类生长环境中的电

解状态，诱导蓝藻超常进行光合作用，使其加快代谢，导致其细

胞破裂而死亡，同时促进其消耗磷和其他养分，从而达到有效

控制蓝藻生长的目的。该药剂经中国环境分析测试中心测试

并通过卫生检疫，被证明无毒、无害。在l km2的水面施用后，

实验区内叶绿素含量从2 500 3 000 mg／m3下降到80～200

rag／m3，去除率高达95％以上[3引。日本研制出一种化学药品

利凡诺，用其1 mg／L的浓度就能抑制藻类的运动，3～5 mg／L

能迅速使藻类缩成球形、凝聚沉淀，随后崩解，灭杀效果明显。

利凡诺在光照下容易分解，不会造成水体二次污染[3 4|。但杀

灭蓝藻会引起蓝藻细胞内物质(例如藻毒素)的释放，因此这些

化学物质的最佳使用时机应当是蓝藻密度不大时，即比较适合

于蓝藻水华预防，例如用于其生长季的初期。化学方法还有一

个缺陷，通常其只有短期效果，因为随着来水，化学物质被不断

稀释，另外，化合物在水生环境中本来就会降解、损耗¨“。相

对于这些化学物质，大麦秸秆和稻草则相当于“缓释剂”。

英国水生植物管理中心使用大麦秸秆控制藻类，此方法克

服了除草剂等化学物质的诸多问题。当大麦秸秆被放到水中

时它开始分解，释放出抑制藻类生长的化学物质。分解的秸秆

对高等植物没有任何影响。对密集藻类的生长的抑制使得显

花植物(大型植物)在曾被藻类主宰的水体中重新生存下来。

在使用了秸秆的几个浅水湖中，藻类被高等植物取代，后者抑

制了前者的后续生长，因此无须继续使用秸秆。此应用已在各

种各样的情况中和全球许多国家经过检验，且已被证明在多数

情况中非常成功，尚未被发现有不良副作用。它为从花园池塘

到大型水库、溪流、河流和湖泊提供了一个低成本的、环境可接

受的控藻方法[】4，35]。使用此方法的一些注意事项如下：①秸秆

每年须被使用两次，最好在早春藻类还未生长之前以及秋天使

用，以发挥预防作用并减少藻毒素释放；②秸秆须松散，这样水

才能容易通过；③在静水或极端缓流水体中大麦秸秆的最小有

效量大约是10 g／m2；④在河中应当将大量的秸秆(捆成捆或以

网装之)以一定间隔沿河岸排列，间隔不超过100 m。⑤秸秆应

当由浮床或浮架支撑，以免沉入水面之下超过1 m，以确保有

氧条件[J43；⑥如果秸秆开始散发臭味，须被拿走[3 5。。

化学治理方法存在媒介使用量大、大水域应用有一定难度

等不足，杀藻剂还会导致藻毒素大量溶出、污染水源。

2．3生物方法

物理、化学方法的应用可为生物方法的应用创造有利的环

境。生物控藻方法的原理包括寄生、分鳃、竞争营养物和El照、

释放化感物质、捕食等。

我们可使用噬藻体(溶藻病毒)、溶藻细菌、溶藻真菌、原生

动物和放线菌5类微生物溶解吞噬蓝藻。微生物制剂控藻方

法适合在水华发生初期使用，能在短期内控制藻类生物量[1川，

并减少二次污染。还可向水体投加复合微生物——可从食品

提取这种微生物。它们在利用和转化水中氮、磷及有机污染物

的过程中大量繁殖，从而形成微生物一浮游生物～鱼类这一食

物链为体系的微生态系统，从而抑制藻类生长13…。使用微生

物方法应考虑其对生态系统的安全风险，尤其二次污染问题。

一些高等水生植物不仅与浮游植物竞争营养物质，其分泌

产生的植化相克(M-种克生)物质亦能抑制浮游植物生长r-11]，

它们两者在生长过程中还竞争Et照。例如水剑叶释放的植化

相克物质能抑制有毒和无毒的微囊藻、斜生栅藻的生长[21,36]。

再如水葫芦与蓝藻竞争水中氮磷等营养元素，其根系分泌的N

一苯基一2萘胺等生化物质抑制了藻类的生长[3“。水葫芦的

根系发达，长达30～60 cm，根系丛中的生物对藻类有吞噬作

用。在密云水库水葫芦养殖区，试验水体的总磷和总氮浓度低

于对照水体的相应浓度，降幅分别达4％o～6％和10％～12％，

说明水葫芦从水体中吸收了一部分磷和氮元素[3 8|。水葫芦在

长江流域的生长期长达200 d以上，能更多地吸收水中的营养

盐。近年来有水葫芦被炼制成生物柴油的资源化利用的报道

(http：／／news．chemnet．com／item／2012—02—01／1617728．html)；

水葫芦还可被用于生产饲料和有机肥；可作为沼气池的生物质

万方数据

48 蓝藻水华与水体富营养化综合治理 黄 炜

能源，沼渣、液均是优质有机肥[39]。

云南省生态农业研究所培植的巨紫根水葫芦具有克制藻

类的化感作用，可以治理水污染。巨紫根水葫芦的根系很发

达，平均长70 cm左右，有的甚至超过1 m，在长达一年的时间

里不腐烂、不发臭。巨紫根水葫芦不仅能快速吸附多种蓝藻、

营养盐及部分工业重金属等；还能增加水中溶氧，抑制蓝藻生

长；其根是做纤维板的原材料[3…。在太湖马山檀溪湾湖畔水

域培育放养巨紫根水葫芦一个多月后，原来每升达到5亿个蓝

藻的湖水的能见度就达到了1．5 m。2010年10月，在无锡惠

山镇龙头河投放巨紫根水葫芦20多天后，水质明显改善；半年

后再投放其他水生植物与动物，水体形成一个自然生态系统，

达到了优于三类水质的标准。还有一个案例，太湖华藏浜的藻

生物量原来为每升16 954万个，投放巨紫根水葫芦21 d后，藻

类数量降到每升243万个，去除率达98．5％，总氮、总磷等其他

指标均达到三类水质标准(“人工操控化学生态法”治理太湖蓝

藻，http：／／www．thmz．com／c0123／c0158／2011／10／2011—10—

261016254．html)。

对藻类有抑制作用的水生植物还有五刺金鱼藻、狐尾藻、

黑藻、浮萍、菱角、眼子菜、菹草、苦草、红线草、香蒲、芦苇[27,40]

等。除了化感作用，其中一些植物的叶子还能遮蔽藻类需要的

阳光。我国的许多湖泊的富营养化水平很高，因此水生植被方

法的效果会受到影响[11|。另外，使用此方法时需要将治理蓝

藻水华的大型水生植物适时移出被治理河、湖，并对其进行资

源化利用，才能避免二次污染。

以浮游动物、底栖类动物和鱼类控制浮游植物，这种生物

调控方法根据食物链上的关系改变生物群落的结构，增加对蓝

藻的牧食压力。其中“自上而下调控”(也被称为经典生物操

纵)方法通过增加湖泊中肉食性鱼类或捕捞方法来减少食浮游

动物或食底栖动物的鱼类，这使得大型浮游动物如潘类的丰度

得以增加，进而用它们的牧食能力来控制藻类[1妇；也能增加食

藻类的底栖动物；还能减少食底栖动物的鱼类对底泥的搅动。

春季里，在鱼类生物量较低的一些中度或富营养化池塘与湖泊

中，当浮游动物生物量上升后，浮游植物生物量减少，水体清

澈，一个典型的例子是欧洲的Constance湖[41|。关于Meuse河

比利时段的观察表明：在浮游动物的生物量及其摄食率增加后

的两周内，浮游植物生物量明显减少[4 2|。德国Schohsee湖的

透明度的提高与浮游动物的捕食率的提高正相关。这些例子

都表明：“浮游动物的摄食是浮游植物的生物量减少或维持较

低水平的重要原因，浮游动物的摄食在减轻水华程度方面起着

重要作用”[21|。通过此法取得成功的大多属于小型水体，而在

大型水体中应用时不成功的比例较高[1“”]，这可能是由于肉食

性鱼类的放养密度在大型水体中难以达到较高值的缘故。另

外，原生动物通过牧食在减少浮游植物方面也起着重要作

用‘1“。

“自下而上调控”(也被称为非经典生物操纵)则通过滤食

性鱼类(尤其食浮游植物的鱼类)对蓝藻的摄食来控制蓝藻生

物量。例如在武汉东湖通过鲢鱼、鳙鱼的放养而清除了蓝藻水

华；还可在围隔中投放、悬挂滤食性的螺、蚌等软体动物，使之

大量滤食水体中的藻类[11I。为了证实了鲢、鳙养殖密度的上

升是导致武汉东湖1985年以后蓝藻水华消失的原因，谢平等

人于1989、1990、1992和2000年用围隔方法进行实验，放养

鲢、鳙直接控制蓝藻水华。实验证明：在养鱼的围隔里蓝藻减

少，而在围隔外面未养鱼的水体中蓝藻生长得很好；在已经出

现蓝藻的围隔里引进鲢、鳙，引进i0～20 d后水华即全部消失；

浮游动物在东湖不能控制蓝藻水华，鲢和鳙养殖密度上升是导

致东湖蓝藻水华消失的根本原因[4…。Kajak等人在波兰War—

niak湖中放养鲢鱼(密度为30～90 g／m3)，也使蓝藻总量大大

减少L4“。除了牧食作用，食物链的作用也有助于减少蓝藻。

根据生物链上的互动规律，由于鲢鳙摄食浮游生物，水中的氮

磷元素也会相应减少，例如“每产出1 k花白鲢将从水中带走

29．4 g氮、1．5 g磷、118．6 g碳”[4 5|，从而进一步遏制藻类的生

长。由于鲢鳙容易消化新生的蓝藻，所以春季放养的效果会

更好。

由于多数水华蓝藻都会形成群落，其中微囊藻的群落较

大，因而浮游动物对其捕食效果有限，小型浮游动物和原生动

物尤其如此[1“。与浮游动物相比，植食性鱼类对浮游植物(特

别是丝状藻类和微囊藻等大型藻类)的摄食压力更大，例如鲢

鱼和鳙鱼在适当的放养密度时能有效遏止微囊藻水华[4 6|。将

经典和非经典生物操纵结合起来使用则既能有效减少小型藻

类又能有效减少大型藻类。在暴发蓝藻水华的富营养湖泊中

必须放养较高密度的鲢、鳙鱼才能达到消除蓝藻水华的目的。

只要水体中鲢、鳙鱼的密度达到46～50 g／m3就能有效地遏制

蓝藻水华[4 5I，但在大型湖泊中较难达到这样的放养密度。自

20世纪60年代以来，鲢、鳙鱼被广泛介绍到世界各地以控制藻

类水华。非经典生物操纵最显著的优点是其持久性。近几年

来关于非经典生物操纵法的研究越来越多，它们均肯定了滤食

性鱼类对于藻类水华的控制效果[3 3|。在实践方面，从前两年

苏州政府部门组织的阳澄湖大规模放养(包括鱼苗、蟹苗和螺

蛳)的情况看，蓝藻不见了踪影，水质得到了改善(中国环境报，

2011—10—17．http：／／、^兀_哪．cenews．com．cn／xwzx／st／qt／

2011lO／t20111014—706835．html)。另外罗非鱼也是控制蓝藻

的有效品种。

收割捕捞高等大型水生植物、鱼、蟹、蚌、螺较容易，这能发

挥它们转移、输出水体中营养物的优势；资源化利用也比较容

易。生物调控在蓝藻水华治理和富营养化治理中已显示出明

显的效果，且具有长期效果，费用也较低；但也有见效较慢、使

用不当可能引起湖泊生态系统的变化等缺点。

2．4蓝藻水华综合治理

上面讨论的各种治理方法一方面各有优缺点，另一方面不

能独立地、完全有效地治理蓝藻水华，但如果把它们有效地综

合起来使用则能较好地治理蓝藻水华。蓝藻水华综合治理是

指根据被治理水体或水域的实际情况(例如富营养化特征和程

度、水华蓝藻的种类、以往暴发特征和强度、气象特征、水文特

征、水生态环境特征)，在基本搞清水体发生富营养化和暴发蓝

藻水华的主要原因和形成机理的基础上，综合选用富营养化治

理的有效措施以及物理、化学和生物治理的实用方法，并配合

以合适的资源化利用后续处理措施，统筹考虑中短期治理目标

和长期治理目标，确保较少的环境遗留问题，以较低的成本对

万方数据

蓝藻水华与水体富营养化综合治理 黄 炜 49

蓝藻水华进行治理。

下面是蓝藻水华综合治理的一个案例，它说明了治理过程

中综合应用多种治理方法的必要性。Finjasj6n湖是瑞典的一

个富营养化浅水湖泊，面积1 i00 hm2。在20世纪40年代水

华蓝藻在夏季开始占据优势。1949年，为减缓营养盐的输入，

在FinjasjOn湖附近建立了第一家城市污水处理厂，但蓝藻水华

并没有因此而得到控制，因为依然有大量的外源营养输入。尽

管在1977年重建污水处理厂，使总磷入湖量降低到每年5 t，

但依然没有改善湖泊的蓝藻水华状况。后来经研究发现：这个

湖泊大约60％的湖区被厚约3 m的底泥覆盖，累积的内源污染

物的释放是造成外源污染物截留没有起作用的重要原因。自

1987年起实施大规模的底泥疏浚工程，5年后25％的底泥被清

除，但磷依然从剩余的底泥中释放出来，疏浚工程被迫停止。

1992年，开始实施新的治理方案，即外源营养输入控制和食物

网调控相结合的措施，并在湖泊沿岸和城市污水处理厂之间建

立湿地，进一步减缓营养输入。1992年年初，在Finjasibn湖的

鱼类中90％～95％的为鲤科鱼类，为调整鱼类组成，于1992—

1994年实施拖网捕鱼。到1994年年底，湖中肉食性鱼类和草

食性鱼类比例基本达到1：1；浮游动物的组成也因此发生明显

变化，摄食藻类的浮游动物的生物量出现了高峰；这些导致浮

游植物种群结构的变化，微囊藻的优势减弱。1994年和1995

年，由于浮游植物生物量的显著降低以及浮游植物种群结构的

根本性改变，湖泊水体透明度开始增加；由于浮游植物总量减

少，沉积量也开始减少，使得内源营养的释放量开始减少。水

质得以改善，富营养化问题逐步得以解决。这又促进了伊乐

藻、狐尾藻和菹草等水生植物的生长，湖面鸟类数量也开始增

加，进而促进湖泊生态系统恢复并朝着健康生态方向发展[21I。

关于美国Apopka湖的蓝藻水华和富营养化的综合治理工

作包括制定佛罗里达州Apopka湖法案和地表水改善和管理法

案；购买农场，减少排污；切断85％的入湖总磷；建造人工湿地；

使用生物操纵方法，捕获砂囊鲥，减少其对底泥的搅动，减少其

对浮游动物的捕食压力，增加浮游动物对藻类的捕食；在湖内

种植水生植物；增加水位变动幅度，从而有利沿岸水生植物种

子萌发。在荷兰也没有单独使用一种技术就十分有效的情况，

因此总是需要使用一些方法的组合[2…。

2．5蓝藻的资源化利用

有效地、大规模地利用蓝藻本身就是治理蓝藻的一种方

法，而且打捞的蓝藻也需要妥善处理，掩埋是一种被动的、难以

持续的方法，而有效的资源化利用则是一种积极的处理方法，

不仅能消化大量的蓝藻，而且还能产生经济效益。“蓝藻本身

就是一种资源，利用该资源是我们要考虑的内容。蓝藻在生长

过程中可以产生氢，而氢气是未来的一个清洁能源。”[1“。蓝

藻可用于沼气发电，例如无锡两家企业的两个大型蓝藻沼气发

电项目有效解决了蓝藻资源化利用问题，2010年这两个项目的

日处理能力达200 t藻泥[4 7|。蓝藻可用于生产有机肥，肥效与

碳酸氢氨相似。蓝藻含氮量高达lO％左右，含磷量也近1％。

用1 m3蓝藻可生产4 k氮，相当于8 kg尿素；加上生产沼气

的收益，综合利用1 m3蓝藻的总收入可达50元。江苏省农科

院已成功将蓝藻制成优质生物肥料，可以很好地取代化肥[4 8I。

巢湖沿岸农民早在20世纪60年代就有捞取湖靛作为肥料的

习惯，只是采集、沤制、运输方法落后，劳动强度大，后来逐渐无

人问津了。如果用新工艺、新技术采集运输，把蓝藻作为肥料

开发的效益是可观的，同时削减氮、磷的效果也是明显的L4 9c。

然而在利用蓝藻生产饲料或沤肥之前需要对含藻毒素的蓝藻

进行处理，例如使用氯、二氧化氯、臭氧破坏、氧化藻毒素。

3讨论

我们应当按流域的角度治理湖泊，从立法的高度管理湖

泊，对防治技术与科学管理并重，综合使用法律、行政、经济、市

场手段做好蓝藻水华治理的各项基础工作和辅助工作。加强

蓝藻预测、预警和预防治理，将蓝藻水华消灭在发生之前；在水

华发生时做好应急工作；在水华发生后加大控制力度，减轻其

危害程度，控制其危害范围。向社会尤其可能发生水华的湖泊

河流沿岸的群众和单位做好宣传、警示工作。宣传工作包括关

于蓝藻水华的危害、产生原因、治理方法等方面的知识普及，还

有保护水源、减少排污等方面的教育；警示是关于即将发生的

水华的通告以及应对措施等。

目前在我国蓝藻水华治理工作中的一些问题中有两个值

得我们关注，“即缺少正式的公众参与机制和信息沟通渠道”。

来自公众的监督声音不强，这是一个值得加强的力量。“应当

在制度建设方面促进公众参与，并为公众参与提供便利[5…。”

例如可以筹集治理基金，奖励、补助沿湖群众捞取蓝藻作为肥

料和利用湖滩种植芦苇、茭草等水生植物，并且谁种、谁管、谁

有。如果调动了沿湖千家万户群众的积极性，对遏制湖泊富营

养化和控制蓝藻水华将起到重大作用[4…。由于部门分割等原

因，有关管理机构“与其他相关部门之间的协商合作机制不够

健全，没有正式的信息交流渠道，常常造成工作重复和矛

盾”[5…。应建立跨部门、跨地区的监测信息共享体系，以利全

面掌握蓝藻情况和科学决策。应建立有效的信息共享与披露

机制，无偿、广泛地向社会提供有关详细信息；而不是如某些部

门当前的拒绝向外界提供相关信息的做法，这种做法不利于社

会监督。

蓝藻水华治理工作必然涉及相关的经济效益评估，这方面

的评估工作须全面充分地统计、分析蓝藻水华和富营养化问题

带来的各种危害和损失，同时统计、分析治理蓝藻水华和富营

养化问题带来的价值以及治理成本。这些内容包括中短期和

长期的，包括直接的和间接的，包括定量的和定性的。然后通

过对上述损失和价值的比较向有关部门和公众展示治理的价

值和意义，此比较结果也可作为有关部门的决策依据——是否

治理、治理到何种程度以及投入多少资金和人力。

4结 语

应当把治理蓝藻水华与治理水体富营养化紧密结合起来。

国内外治理实践说明没有一种单一的方法可以有效地治理蓝

藻水华，必须综合运用物理、化学、生物治理技术，综合采用中

短期和长期治理策略才能有效控制当前的蓝藻水华问题并最

终达到基本消除之的目标。要同时削减陆上点源和面源污染

以及水系内污染存量，采取经济发展和环境保护并重的思维，

万方数据

50 蓝藻水华与水体富营养化综合治理 黄炜

采用新技术，调整、升级产业结构，调整并恢复健康的生态系

统。落实治理工作的后续处理，采用资源化利用治理技术，避

免二次污染，变废为宝，减少不良次生效应。加强全流域联合

治理，加强信息披露和共享，为全民参与提供便利和各种制度

保障。 口

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万方数据

54 鄂尔多斯市水环境质量评价和水功能区管理研究 焦瑞 刘华琳徐晓民

从图1及表5中可以看出，海流兔河乌审旗开发利用区和

黑岱沟准格尔旗缓冲区综合水质标识指数最大，按鄂尔多斯水

功能区管理目标要求，水质不达标。其他河流水质达标，且无

定河巴图湾开发利用区、西柳沟达拉特旗开发利用区、罕台川

达拉特旗开发利用区、大沟准格尔旗开发利用区和乌兰木伦河

伊金霍洛旗开发利用区4条河流的综合水质级别优于水功能

区管理目标。

4结语

(1)水质标识指数法是目前一种全新的水质评价方法，其

特点是能够定性和定量对水环境质量进行评价，其不会因个别

水质指标较差就否定整体水环境质量，能够合理评价水环境质

量，对水功能区管理奠定了一定基础，可以对一条河流不同断

面水质和不同河流水质进行评价分析，评价结果不仅可以能够

说明水质的达标情况，还能够反映本地区在水功能区管理和水

环境整治中取得的成效。

(2)鄂尔多斯16条典型河流综合水质评价表明，影响鄂尔

多斯典型河流水质的主要污染物包括溶解氧、高锰酸盐指数、

化学耗氧量、氨氮、总磷和总氮6项指标。其中，两条河流水质

不达标，其他河流的水质达标，且有4条河流的综合水质级别

优于水功能区管理目标。 口

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蓝藻水华与水体富营养化综合治理

作者： 黄炜， HUANG Wei

作者单位： 上海大学管理学院,上海200444;上海工程技术大学管理学院,上海201620

刊名： 中国农村水利水电

英文刊名： China Rural Water and Hydropower

年，卷(期)： 2014(4)





本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgncslsd201404012.aspx