藻類植物控制水體污染的研究

馬培健

摘要：近些年來，我國水體污染嚴重影響水資源質量，藻類植物具有重要的經濟價值，在控制水體污染方面也具有重要作用。

關鍵詞：藻類植物;水體污染;水資源

1藻類植物控制水體污染的應用研究

藻類植物可以用于對水體污染的監測，在水體污染控制方面還具有較大優勢，可以控制水體重金屬污染以及有機質污染等。

1.1 藻類植物對水體污染的監測

藻類植物能夠指示水環境質量。藻類生長是需要特定環境作為載體的，不同水環境中，其優勢藻類群落、藻類植物種類以及數量等均有所差異;當水體質量發生變化時，其中的藻類植物群落結構也會隨著發生適應性變化。所以可以通過觀察藻類植物情況監測水體污染[1]。

一般，沒有污染的水體中，藻類植物物種多樣性豐富，但生物量較小;水體污染時，藻類植物物種多樣性降低，生物量增加，少數幾種藻類快速聚集水面大量繁殖，淡水中的水華和海水中的赤潮就是水體有機質污染引發富營養化的指示?？梢灾甘舅w輕污染的藻類有小環藻、新月藻以及平板藻等;可以指示水體重污染的藻類有綠裸藻以及綠顫藻等。

1.2 藻類植物對在控制水體污染方面的優勢

藻類植物分布廣泛，在控制水體污染方面具有較大優勢，主要體現在以下幾個方面：首先是藻類植物具有吸附污染物的能力，對控制水體污染具有較大作用;其次是藻類植物對環境適應能力很強，對環境中的光照和養分要求相對較低，在污染的水體環境中能表現出頑強的生命力;第三是藻類植物體內的光合色素，能夠將無機物通過光合作用轉化成有機物，進行自養生活，在控制水體污染時，不需要其他生物提供養分和能量。

1.3藻類植物控制水體有機質污染的應用研究

水體中有機質污染主要是氮磷等污染，可以引起水體富營養化，藻類植物可以有效利用和吸附氮、磷等營養物質，從而控制水體無污染。在實際應用中，可以利用底棲藻類（如顫藻屬、綠球藻屬以及席藻屬等）以及柵藻、小球藻、水網藻等控制有機質污染[3]。之后還可以將藻類植物回收用作飼料以及肥料等[4]。

用藻類植物控制水體有機質污染，具有成本低，環保、沒有二次污染等優勢;其缺點是降解速度有時較慢，且大量藻類聚集會影響其生態及景觀功能，同時處理起來也較麻煩。

1.4藻類植物控制水體中重金屬污染的應用研究

水體中的重金屬（如鎘等）具有毒性，能夠影響藻類植物光合作用，不同濃度不同重金屬對藻類植物的影響不同，例如低濃度的鉛和鎘能夠增加藻類植物葉綠色含量，任何濃度的鉛都會降低其葉綠素含量。

有些藻類植物具有重金屬超富集能力，可以吸收和積累有害元素，甚至可以通過體內解毒等生理過程，最終將有害元素逐步降解和消除，在處理水體重金屬污染中具有重要作用，例如，四尾柵藻可以積累是外界濃度兩萬倍的稀土金屬元素釔（Y）和鈰（Ce），小球藻可以富集鎘（Cd）、鎳（Ni）等，剛毛藻可以吸附鎘（Cd）鉛（Pb）等。

藻類植物對重金屬的富集還會受溫度影響，例如，小球藻在20℃和45℃時，吸附重金屬能力最強。

1.5菌藻共生系統控制水體污染的應用研究

在遇到水體污染時，藻類植物與細菌會形成一套共生系統，共同控制水體污染。其主要應用包括高效藻類塘共生系統以及固定化菌藻共生系統等。

高效藻類塘共生系統是以為微生物創造更加優良的生長繁殖環境為目的，加強藻類增殖，使共生系統更為緊密，據孫家君等人研究發現，處理農村面源生活污水的高效塘最佳工藝為：溫度24～35℃，pH值為7.5，全曝光，光照強度4000Lux，藻類濃度為8×105個/mL[2]。該系統優點是塘淺且窄，有利于氧氣和二氧化碳濃度調節，促進藻類和細菌協作。

固定化菌藻共生系統是將選出的優勢藻類和細菌通過固定化技術，形成高效的共生控制水體污染系統，其優點主要為處理廢水效率很高;其缺點是共生系統發展到一定程度后，固定化載體容易漏出菌藻細胞等[3]。

2藻類植物控制水體污染的原理研究

2.1藻類植物控制水體重金屬污染的原理

有些藻類植物能夠富集重金屬元素，其原理是藻類細胞中氧化蛋白和脂質能夠抵抗重要金屬離子帶來的氧化損傷。水體出現重金屬污染時，藻類植物會做出胞外吸附和胞內富集的應對措施，其中吸附速度快，富集速度慢。藻類植物細胞壁一般為網狀結構，有磷酸根等官能團，帶負電，可以吸附重金屬離子并通過離子交換或配位與其結合，完成胞外吸附工作。進入藻類細胞的重金屬離子，會與細胞中結合蛋白（如金屬硫蛋白等）結合，同時跨膜轉運到液泡中，在液泡中富集。

2.2藻類植物控制水體有機質污染的原理

藻類植物在光合作用過程中，需要消耗氮、磷等營養物質合成復雜有機質，同時其光合器官在吸收可見光的過程中，會進行離子態、極性有機物（主要包括碳水化合物、氨基酸以及羧酸等）的新陳代謝，吸附水體中氮磷等有機質，從而控制水體污染。

2.3菌藻共生系統控制水體污染的原理研究

藻類植物可以通過光合作用釋放氧氣，水中的溶解氧濃度增加，促進水體中細菌的活動，細菌能夠使水體有機質得到加速分解，從而控制水體污染，有機質分解過程中產生二氧化碳，又可以被藻類植物通過光合作用吸收。從而形成了一個控制水體污染的良性循環系統[4]。

結論

水體污染是我國面臨的重要環境難題，控制水體污染的方法有很多，可以分成物理方法、化學方法以及生物方法等。其中，生物控制方法中，藻類植物由于其較好的凈化能力、適應環境能力以及能夠自養等優勢，在控制水體污染方面具有具有較大發展前景，目前，常用于控制重金屬及有機質污染，尤其藻類共生系統應用較多。

參考文獻：

[1]管鑫，溫志良，萬開.藻類在水環境保護中的利用[J].廣東化工，2011，38（06）：307-308.

[2]劉霞，杜桂森.藻類植物與水體富營養化控制[J].首都師范大學學報（自然科學版），2002（04）：56-59+63.

[3]劉琴. 關于藻類在水環境保護中的利用分析[J]. 環球人文地理， 2016（10）.

[4]孫家君，馬莉，李海翔，林華，姜彬慧.高效藻類塘處理農村面源污水的試驗研究[J].環境工程，2015，33（01）：67-71+104.

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