利用生物操縱技術控制藻類研究進展

吳 翔，吳正杰

(1．揚州大學 環境科學與工程學院，江蘇 揚州 225100；2.揚州大學 環境科學與工程學院，江蘇 揚州 225100)

1 水體富營養化及藍藻的危害

目前，因為社會的經濟發展，隨之而來的污染不可避免。而水體的富營養化就是水污染的一個典型現象，水體中氮、磷等元素含量富集而造成藻類的大量繁殖。藻類是湖泊生態系統中不可缺少的一環，所以藻類的過度繁殖會破壞湖泊生態系統的平衡。根據郭等[1]的研究中國許多湖泊都處于不同程度的富營養化狀態，如太湖、巢湖等藍藻經常爆發的湖泊。藍藻水華會對湖泊的生態功能造成嚴重危害，如水質惡化、湖泊退化等。另外城市景觀水體也是富營養化的重點區域，城市景觀水體由于大量污染物的外源輸入、水體流動性差以及水體自凈能力較差。一旦無法對其進行有效的管理控制，水體內的藻類大量生長，水體就會演變為黑臭水體。湖泊水體富營養化問題已經逐漸威脅到社會經濟生活的和諧發展，解決問題已刻不容緩。

2 生物法控制藍藻

目前控制藻類的措施無外乎限制水體營養鹽負荷、物理化學方法直接殺藻除藻以及生物法控制藻類。限制水體營養鹽的措施分為控制外源輸入和內源污染物控制，物理化學方法就包括物理微電解殺藻和化學藥劑法殺藻，生物法控制藻類則有微生物控藻、水生植物控藻以及水生動物控藻三種。而經過國內外專家這么多年對控制藻類問題的研究探索，發現生物法相較于其他方法對環境的污染更小，也更加經濟有效。本文主要介紹藻類生物防治中的經典生物操作和非經典生物操作技術。

2.1 生物操縱技術理論的產生

基于富營養化問題漸趨于嚴峻的形勢，而且在限制營養鹽、物理化學法除藻效果不太理想的情況下，一些學者提出了生物調控方法——生物操縱技術。生物操縱技術即通過人為調控的外加手段來控制湖泊水體中的生物群落結構，如減少植性魚類促使浮游動物的發展以此來控制浮游生物的數量，從而達到生物防治藻類的效果。

2.2 經典生物操縱

2.2.1 原理

劉等[2]認為調控兇猛魚和浮游生物食性魚的數量，從而減少對浮游動物的捕食，促進濾食效率高的植食性大型浮游動物的繁殖，浮游動物的增長加大了對浮游植物的捕食，這樣就可以抑制藻類生長。

2.2.2 生物操縱的分析

首先，因為浮游動物生命不長更新換代較快所以浮游動物不能有效地、持續地控制藍藻和絲狀藻，而且浮游動物對其他藻類的控制會促進藍藻和絲狀藻的生長和繁殖。其次，調控魚群結構使浮游動物得以急劇繁殖，導致在浮游動物死亡時水質變得更差。三是水體富營養化問題得不到根本解決，水體中仍存在氮磷營養物。最后，浮游動物大量生長繁殖，待其死亡后水質會惡化。綜上所述，經典的生物操縱方法適用于營養鹽濃度低、藻類體型小的水體。故經典生物操縱適用于湖泊營養鹽濃度較低且藻類體型較小的水體。

2.3 非經典生物操縱

2.3.1 非經典生物操作原理：

一些專家學者認為浮游動物(如枝角類)濾食只能濾食較小浮游生物，而鰱鳙魚濾食尺寸范圍更廣，能更有效的控制藻類生長，故認為鰱鳙魚可有效控制大型藍藻水華。

2.3.2 非經典生物操縱的應用

2.3.2.1 鰱鳙組合控藻

鰱魚和鳙魚可以濾食水中大量的浮游植物，而鰓耙的距離決定了鳙魚在過濾較大的藻類方面更有優勢，所以在水中放養鰱魚鳙魚可以有效的控制藍藻的生長和繁殖。

陳等[3]研究表明在淺水水域中，通常不適宜開展高密度鰱、鳙放養，密度以50 g / 為宜，以放養鰱為主，放養鳙為輔，鰱鳙比例為70∶30 左右，結合及時捕撈，能夠有效控制富營養化。在深水中，適當增加鰱魚和鳙魚的放養密度，控制效果會更好。鰱魚與鳙魚的配比對水質影響較大。鰱魚對磷的去除效果較好，而鳙魚對氮的去除效果較好。由于不同湖泊的生態環境不同，不能一概而論。我們應該根據當地的特點和具體問題的具體分析，制定合理可行的計劃，以達到更好的控制效果。

2.3.2.2 鰱鳙鲴組合系統控藻

對投放鰱鳙魚也存在著一些爭論，一些反對者認為鰱鳙魚對事食物的消化降解能力較弱，無法有效緩解水體富營養化，并且無法對攝食的藍藻有效消化，藍藻活細胞直接排出體外而導致在一些淺水體中藍藻仍然爆發。

針對劉等[4]這一觀點提出加入鲴魚，由于鲴魚主要生活在鰱鳙魚的下層，而且鲴魚可以攝食鰱鳙魚的糞便。因此,鲴魚可以和鰱鳙魚互相補充、協同合作。這樣不僅提高了養魚收益,還有利于水體治理。

因此根據鲴魚攝食特性和鰱鳙攝食藍藻存在的排泄糞便污染問題，鰱鳙鲴三者組合對藍藻水華的控制作用具有相當優勢。首先，鲴魚可以攝食上層以藻為食的鰱鳙糞便，降低了藻類活性。其次提高了對藍藻的消化率，減少了水體糞便沉積。

2.3.2.3 魚類、底棲動物、水生植物不同組合系統控藻

河蚌和螺類主要以水生生物和有機碎屑為食，對水質凈化有積極影響。植物是水生生態系統的生產者，是水生生態系統的主要能量來源，在生態平衡中起著重要的作用。水生植物對退化和破壞的水生生態系統尤為重要。高等水生植物與浮游植物爭奪營養、光等環境因素來抑制藻類生長，從而保護浮游動物和魚類的生存。

2.3.2.4 水體放養魚類的影響

綜上所述，放養魚類對控制藻類以及凈化水質有著積極作用。但是，我們不能顧此失彼的盲目追求放養魚類，我們應該著眼于實際環境來考慮放養魚類對當地土著魚種的影響、對大型水生植物的影響以及對浮游動物的影響。湖泊是一個完整的生態系統，環環相扣，牽一發而動全身，所以我們應該以著眼全局的眼光來進行治理。

2.3.3 非經典生物操縱的局限性

非經典生物操縱可以有效控制藍藻,但對于解決湖泊富營養化的問題還是力有不逮。而且非經典操縱技術的應用存在著一些局限性:

(1)該項技術不太適合在大型湖泊實施，因為大型湖泊水量非常大、水域面積也極廣。如果想要按照非經典操縱技術理論投放魚群，所需要投放的魚群數量幾乎是難以想象的，其所要花費的人力物力也是難以接受的。

(2)根據劉等[5]研究表明由于大型湖泊水域面積極其寬廣，而且藍藻也不是全水域無差別爆發，所以面對這樣流域面積寬廣、藍藻分布不均的情況，我們無法根據藍藻分布情況來進行魚類種群密度的操縱。甚至于在某些藍藻大量爆發的區域，由于藍藻的覆蓋堆積而使水體內陽光、溶解氧以及藻類釋放藻毒素等條件導致的水體嚴重惡化，可能使投放的魚群大量死亡。

(3)雖然放養魚類對控制藻類以及凈化水質有著積極作用。但是，我們不能顧此失彼的盲目追求放養魚類，我們應該著眼于實際環境來考慮放養魚類對當地土著魚種的影響、對大型水生植物的影響以及對浮游動物的影響。湖泊是一個完整的生態系統，環環相扣，牽一發而動全身，所以我們應該以著眼全局的眼光來進行治理。

3 生物操縱技術的思考及展望

我們都知道湖泊的富營養化問題并不是控制藍藻就可以解決的，藍藻爆發只是湖泊富營養化的一個表征現象，本質原因還是湖泊氮磷元素的過度富集。生物操縱技術無論經典操縱、非經典操縱以及水生動物、水生植物各種不同組合都只是控制湖泊在富營養化問題影響下的藍藻爆發情況，但對于控制所有藻類以及解決湖泊富營養化問題還是很難做到的。我們需要理性看待生物操縱技術，找準該技術的定位、確定該技術的控制對象和合適的控制手段來達到它應發揮的效果。

每個湖泊水體生態系統都有自己的獨特性，而且生態系統中各個種群組成也不完全相同，因此不同湖泊應根據自己的特性采取不同的組合技術并重點采取措施[6]。

單一的措施都有其局限性，我們可以針對每一種措施的局限性，對多種措施進行組合來更好的達到目的，如鰱鳙控藻可以有效控制藍藻水華，但無法有效解決水體富營養化，恢復水生植被。我們可以嘗試先局部水域進行鰱鳙控藻，而后對去除藍藻區域進行水生植被的修復，改善其水質條件，恢復局部生態系統，以達到水體修復的目的。