漁業水體有害藻類控制方法簡述

王雁平，高云霓，陳 晨，李金輝，李 瑞

(河南師范大學水產學院，河南省水產動物養殖工程技術研究中心，河南新鄉453007)

漁業水體有害藻類控制方法簡述

王雁平，高云霓，陳 晨，李金輝，李 瑞

(河南師范大學水產學院，河南省水產動物養殖工程技術研究中心，河南新鄉453007)

隨著水體富營養化和氣候變暖等環境問題的加劇，漁業水體藻華問題也日益突出。為了有效控制有害藻類生長繁殖，本文從物理、化學和生物控藻三個方面簡單介紹了目前主要的有害藻類控制技術，并提出今后有必要從技術集成和養殖模式的調整等方面加強漁業水體有害藻類控制，以期為漁業生態環境的保護和管理提供參考。

漁業環境；控藻；物理法；化學法；生物法

藻類是水生態系統中主要的初級生產者，是魚類等水產動物直接或間接的餌料，是漁業水體中溶解氧的主要來源，藻類群落結構在決定水域生產性能上具有重要意義。隨著我國水污染形勢的日益嚴峻，工業廢水、農業退水和生活污水的大量匯入，包括長江、黃河、海河、淮河等流域范圍內的漁業水庫和養殖源水均受到不同程度的污染[1]。其中，由于富營養化所導致的有害藻類水華問題日益凸顯。太湖富營養化嚴重的北部湖區，在藻型生態系統下頻繁發生藍藻水華，水質惡化，水生植物資源和銀魚、草魚、鲌魚等主要魚類資源銳減，魚類種群結構簡單化，群落多樣性下降[2]。有害藻類的大量繁殖對水生態環境的危害還表現在其分泌的有毒有害次生代謝產物會直接作用于水產動物，毒害水產動物的同時，會在其體內積累，最終危害人類健康。因此，加強漁業水體有害藻類控制是提高養殖產量，確保水產品質量安全的一個重要方面。本文結合文獻資料，從物理、化學和生物等方面分類總結水體有害藻類的控制方法，為各類型漁業生態環境管理提供參考。

1 物理方法

利用物理學原理控制有害藻類的方法主要包括機械除藻、過濾除藻、電場殺藻、超聲波抑藻、遮光技術、紫外殺藻、加快水體運動等。

1.1 機械除藻

利用機械收藻設備收集水面浮藻，經泵輸送到旋轉篩過濾器進行初步脫水，濃縮藻漿入集藻槽內存儲，達到從水體中分離藻的目的。研究發現，機械除藻試驗后，水中的葉綠素含量比除藻前下降60%-100%[3]。

1.2 過濾除藻

過濾除藻，包括直接過濾和慢濾池除藻兩種，該工藝的關鍵是控制濾速的快慢，有研究發現，當濾材厚度為800mm的條件下，隨著濾柱濾速的減小，出水濁度越低，藻類含量也越少，過濾周期就會延長。當濾速由5.0m/h降至0.4m/h時，出水的平均濁度由10NTU左右降低為5NTU左右，藻類平均個數由20×106個/L左右減少至5×106個/L以下，藻類平均去除率由60%左右增至90%以上，相應的過濾周期由24h增至72h[4]。這類方法適宜在養殖過程中定期處理換水用于回用或排放，需要配備一定的過濾裝置，處理量和污染負荷均不能太高。

1.3 電場殺藻

采用多磁路疊加設計制作的大功率高壓脈沖發生器，產生高壓脈沖電場，使細胞膜穿孔、溶化和降解，最終使細胞溶解。電場強度和脈沖功率是影響殺藻效果的主要因素。但高壓脈沖電場電壓過高，設備較難規模性放大。低壓低頻脈沖電場和低壓直流電場也可以殺滅水中有害藻類，且前者具有更好的滅藻效果[5]。電場除藻技術一次性投入成本較高，但效果較好，無毒副作用，可持久使用，適用于養殖源水和養殖廢水的處理。

1.4 超聲波控藻

超聲波技術是近年來發展起來的一門新型的環保技術，藻類在水體中的升降運動需要依靠細胞中的氣胞。超聲波在適當的頻率下作用于藻類，引起的沖擊波、射流、輻射壓等可使藻細胞壁破裂、細胞內物質流出而死亡，也可以破壞藻細胞的氣胞使之成為空化泡而破裂，以此除去有害藻類，平衡水環境生態。該法具有長期抑制和快速滅藻的優點[6]。原位操作需要考慮對魚類等水產動物的影響，適用于養殖源水和養殖廢水的處理。

1.5 遮光技術

遮光法控制富營養化漁業水體中的有害藻類，主要是通過光限制抑制藻類的光合作用，從而大幅削減有害藻類生物量。隨著遮光時間的延長，藻類出現沉降現象；水越深，凈生產量越低，甚至會達到負值。遮光處理對營養鹽濃度的影響小。

1.6 紫外殺藻

紫外線殺藻，主要是利用紫外波對藻細胞內生物大分子的破壞，如藻膽蛋白的變形和分解，影響藻細胞光合作用等生理功能，從而限制有害藻類過度生長。紫外線劑量和照射時間是影響除藻率的主要因素。紫外線殺藻的同時，可以降解水中的微囊藻毒素。短波紫外線比長波紫外線對藻毒素的降解更有利，光強越大、溫度越高，降解越快，有時需二氧化鈦催化[7]。目前采用的紫外殺藻裝置有原位浸沒式、獨立設備型等。原位方法需要排除紫外線對其他水產生物的影響，獨立的紫外殺藻裝置需要將含藻水泵入，處理量與設備的處理能力有關。

相比其他控藻技術，物理法表現得最為直接，能夠直接清除水體中的藻類，不產生二次污染，適用于藻華污染的應急處理。但是，大多數物理方法都需要配備相應的設備和裝置，同時需要一定的動力系統，尤其是對大型水體而言成本高。

2 化學方法

化學方法就是利用化學物質對藻細胞膜、細胞器等結構和光合、呼吸、代謝等功能的毒理作用抑制藻類的生長繁殖，常用的化學方法有氧化法、非氧化法、綜合除藻法等。

2.1 氧化法

向水體中投加強氧化劑，利用氧化劑的強氧化性破壞細胞達到殺藻的效果。常用的氧化劑有高鐵酸鉀、高錳酸鉀、雙氧水、臭氧、鹵族元素等。

2.1.1 高鐵酸鉀

高鐵酸鉀預氧化除藻可以顯著降低腐殖酸對硫酸鋁混凝除藻的影響。適當降低pH值、延長氧化時間可提高高鐵酸價氧化除藻的效率[8]。

2.1.2 臭氧

臭氧對藻類具有較大的破壞作用。利用臭氧氧化，大部分的藻類細胞形態改變致使細胞膜破壞，細胞質外泄，還有相當一部分的藻類整個藻體被完全分解而引起藻類數量減少。臭氧對藻類細胞外部和內部結構都有很大的破壞作用。臭氧除藻需要專用的臭氧生產設備，在安裝和使用上有一定的技術要求，應用相對較少。

2.1.3 鹵族元素

鹵族元素具有很強的氧化性，就以氯為例。根據漁業水體不同的水質情況投加不同濃度的液氯，可以添加過量的氯，最后可依據水中生物對水質的要求進行脫氯。但是液氯除藻易產生消毒副產物，尤其是在含有腐殖質的水中，易生成鹵代烷烴等致癌物，危害生物健康。添加二氧化氯也可以有效除藻，賈瑞寶等的研究表明，隨著二氧化氯投加量的升高，藻類葉綠素a去除率顯著升高[9]。除此之外，次氯酸鹽、高氯酸鹽也有很強的抑藻效果。

2.2 非氧化法

2.2.1 銅類

硫酸銅作為一種廣譜而高效的滅藻劑在國內外被廣泛使用，它能與微生物蛋白質的半胱氨酸的巰基反應，使其鈍化，并可破壞某些藻類的細胞壁、細胞膜及內含物，使其滅活甚至解體，從而殺死漁業水體中的活體藻細胞。常用的除藻劑除了硫酸銅，還有無機銅，有機絡合銅，如三乙醇胺絡合銅，緩釋銅除藻劑等[10]。

2.2.2 絮凝劑

向水體中投放絮凝劑，絮凝劑與藻類反應使有害藻類沉積。絮凝劑的選擇與藻類的種類有關，不同的藻類選用的絮凝劑不同，同時絮凝劑的投加量也非常關鍵，投加的劑量需要根據水質的狀況和藻類繁殖的程度進行適當添加。常用的絮凝劑有三氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁、聚合氯化鋁、粘土等[11]。

2.3 綜合除藻劑

有一些藥品不僅具有殺藻的功能，還具有絮凝、凈化水體的作用。例如，環水-355號生化復合抑藻劑投放到漁業水體中可有效控制有害藻類的大量繁殖，并且安全可靠，有助于湖泊水生態恢復和部分有毒有機物的凈化。有時也可以采用多種藥劑混合使用來達到控藻的效果，例如，向水體中同時噴灑高錳酸鉀和硫酸鋁，高錳酸鉀可以起到氧化藻體的作用，而硫酸鋁能夠將氧化后的藻類絮凝沉降。采用多種藥劑共同作用比只用一種效果更好。

通過向漁業水體投放化學藥物控制有害藻類的生長繁殖。這種方法雖簡便易行、省時省力，但該方法并不能從根本上改善水質，相反，各種化學藥品在用量增加時，會產生副產物，引起漁業水體的二次污染。從而使水質環境形成惡性循環，嚴重影響生態系統結構和功能，甚至可能導致整個水生態系統的癱瘓。

3 生物方法

生物方法是通過其他生物控制有害藻類，恢復水環境的一種方法。用來除藻的生物主要有水生動植物和微生物。

3.1 水生動物

通過減少浮游動物捕食魚類，加快浮游動物繁殖，從而濾食浮游藻類，是一種經典的生物操縱方式。濾食性魚類和雜食性魚類能夠直接攝食藻類，從而達到控藻的目的，稱為非經典生物操縱。四大家魚中的濾食性魚類鰱和鳙能夠攝食藍藻，使得藍藻數量大幅下降，在一般的養殖池塘中，可采用混養或套養等方式，放養一部分鰱鳙，有效去除藻類改善水質。研究表明鰱鳙對微囊藻生物量的控制達38%，并可大幅度降低水體中的藻毒素[12]。可見鰱鳙與其他魚類的混養能夠有效控藻并能夠顯著提高經濟效益。

3.2 水生植物

3.2.1 競爭作用

在漁業水體中種植水生植物能夠與有害藻類競爭光、營養、空間，在資源限制的情況下降低藻類生長和繁殖速率。水生植物成功定植的水體，有害藻類數量和生物量會明顯降低[13]。

3.2.2 化感物質抑藻

水生植物化感作用抑藻是利用水體中水生植物產生的次生代謝物質(即化感物質)對水華藻類生長進行控制的技術。化感物質對藻類的抑制作用具有明顯的選擇性，只對特定藻類有明顯的抑制效果，例如孛萁屬水草中二十碳的三羥基環戊基脂肪酸和十八碳的三羥基環戊烯酮脂肪酸在高濃度條件下對藍藻的抑制效果最顯著。鳳眼蓮中N-苯基-1-萘胺、N-苯基-2-萘胺、亞油酸及亞油酸甘油酯、4a-甲基化固醇類物質等對藍藻有抑制效應。而且水生植物釋放的化感物質通常易于降解，不會在生態系統積累，生態安全性好[14]。

3.3 微生物

水體微生物抑藻分為兩大類，一類是微生物的修復作用，一類則是微生物對藻類的直接破壞作用。

3.3.1 微生物修復作用

微生物修復是一種利用微生物吸收、轉化、清除或降解環境污染物，實現環境凈化、生態效應恢復的生物措施。這種方法是利用自然界中微生物對污染物的生物代謝作用。通過微生物對漁業水體的修復有效去除污染物質，降低水體富營養化程度，從而使有害藻類的生長受到影響。

3.3.2 溶藻微生物

溶藻微生物包括溶藻細菌、放線菌、真菌、噬藻體和原生動物等。側孢芽孢桿菌可以抑制銅綠微囊藻的生長，使其葉綠素a的含量顯著下降，從而抑制其光合作用的活性，達到限制銅綠微囊藻細胞增殖的目的。這種抑制作用與側孢芽孢桿菌的含量成正比，初始接種的菌體濃度越高，抑制作用越強[15]。一種侵噬藍藻的病毒對藍藻的生長具有很強的抑制效應，藍藻在接種該病毒之后，數量明顯減少。

3.4 陸生植物

農作物秸稈的控藻潛力已廣泛研究并深入實踐，它能有效控制有害藻類生長，優化漁業水體中水生生物的組成結構。但是大麥稈的抑藻機理復雜，較為認可的是化學機理，即大麥稈在有氧降解過程中產生諸如酚類、酯類、蒽醌類活性物質，這些物質可有效抑制藍藻生長，這為農作物廢棄物資源化提供了一個很好的思路，目前在歐洲許多國家已研發多種基于秸稈的控藻產品[16]。

另外，陸生生態系統中許多植物，包括菊科、銀杏葉和中藥材，均被提取出多種活性抑藻物質，為植物源控藻制劑的研發和應用提供了寶貴的資源。

4 展望

為了最大化發揮漁業水體的功能，有效預防和控制有害生物尤其是水華藻類的大規模暴發，一方面需要進一步從生態、安全、高效等角度研發新技術和改進現有技術；另一方面需要針對不同類型漁業水體，從生態環境的全局出發，配套相應設施，構建新型養殖模式，集成綜合多種技術，從根源上消除藻華發生的可能性，實現漁業資源的最大化利用和漁業產業的可持續發展。

[1]中華人民共和國環境保護部.2014中國環境狀況公報[R].北京:中國環境科學出版社,2015,1-63.

[2]毛志剛,谷孝鴻,曾慶飛,等.太湖漁業資源現狀（2009-2010年）及與水體富營養化關系淺析.湖泊科學,2011,23(6):967-973.

[3]陳靜,郭慧光,張濤,等.世博會期間滇池草海藍藻清除應急措施[J].環境科學研究,1999,12(5):13-15.

[4]李貴霞,劉艷芳,張自力,等.楊埕水庫水的直接過濾除藻中試試驗研究[J].環境污染與治理,2013,35(3): 75-78.

[5]熊彩蕾.低壓低頻脈沖電場-臭氧協同滅藻的研究[D].武漢:武漢理工大學,2009.

[6]趙超,于寧樓,馬萬里,等.超聲波技術抑藻效果的研究[J].中國農學通報,2010,26(22):413-417.

[7]樊杰.紫外線預處理城市給水高藻水的試驗研究[D].華中科技大學,2005

[8]馬軍,劉偉,盛力,等.腐殖酸對高鐵酸鉀預氧化除藻效果的影響[J].中國給水排水,2000,16(9):5-8.

[9]賈瑞寶,李力,李世俊,等.二氧化氯強化處理含藻水庫水研究.中國給水排水,2003,19(13):93-95.

[10]尹平河,趙玲,李坤平,等.緩釋銅離子法去除海洋原甲藻赤潮生物的研究.環境科學,2000,21(5):12-16.

[11]龔春明.幾種混凝劑的除藻效果比較[J].海峽科學, 2014,5:14-15.

[12]謝平.鰱、鳙與藻類水華控制[M].北京:科學出版社,2003.

[13]馬劍敏,成水平,賀鋒,等.武漢月湖水生植被重建的實踐與啟示.水生生物學報,2009,33(2):222-229.

[14]吳振斌,張甬元,劉碧云,等.大型水生植物對藻類的化感作用[M].北京:科學出版社,2016.

[15]王瓊,瞿建宏,張騫月,等.側孢芽孢桿菌的抑藻效應及對養殖水體中藍藻水華的生態防控[J].生物災害科學,2013,36(1):61-65.

[16]吳為中，芮克儉，劉永.大麥稈控藻研究進展[J].生態環境,2005,14(6):972-975.

Brief review on controlmeasures of harm ful algae in fishery water bodies

Wang Yan-ping,Gao Yun-ni,Chen chen,Li Jin-hui,Li Rui
(College of Fisheries,Engineering Technology Research Center of Henan Province for Aquatic Animal Cultivation,Henan Normal University,Xinxiang 453007,Henan,China)

With the aggravation of environmental problems including water eutrophication and climate warming,fishery water bodies are often faced with harmful algal problems.To control the growth and reproduction of harm algae,main control technology was reviewed briefly from physical,chemical and biological aspects.Meanwhile,technology integration and breeding adjustment were proposed to enhance harmful algal control in fishery water bodies,which would be helpful for ecological environmental protection and managementof fisheries.

fishery environment;algal control;physicalmethod;chemicalmethod;biologicalmethod

河南省重點科技攻關項目（152102210289）；河南省高等學校重點科研項目（15A240001）；河南師范大學大學生創新創業訓練項目（20150046）

王雁平（1996-），女，漢族，河南南陽人，水產養殖專業本科生

高云霓，E-mail:gaoyn@htu.cn