蓝藻水华污染的危害及其控制

蓝藻水华污染的危害及其控制专业：环境科学目录前言简介蓝藻水华爆发的原因蓝藻水华污染的危害控制方法讨论与展望1.前言简介1.1引言2007年5月29日太湖蓝藻水华大规模暴发，引起无锡市200多万居民饮水危机,给工业和生活带来了巨大影响。自此，蓝藻水华事件开始被人们所熟知。目前，已成为国内主要的水污染问题之一。1.前言简介1.2蓝藻水华大量的氮、磷污染物，这就导致了水中营养物质不断增多，使得一些营养型物质生长旺盛，特别是蓝藻、红藻的数量爆发性生长，其他藻类则逐渐减少，藻类及一些浮游生物死亡后，被水体中的耗氧微生物不断分解，大量消耗了水体中的溶解氧，鱼虾类生水生生物因缺少氧气而不断出现死亡，其残体在腐烂过程，不但污染水质，同时又将其自身的氮、磷营养物质释放到水体中，供新一代的藻类生长所需，就这样处于不断的恶性循环中，致使蓝藻爆发。图1.蓝藻水华爆发机理图2.蓝藻水华爆发的原因2.1工业、生活污废水的大量排放。2.蓝藻水华爆发的原因2.2农业生产过程中，农药、氮磷化肥等随雨水冲刷进入水体。2.蓝藻水华爆发的原因2.3环境因素蓝藻水华多发生在夏季6-9月，温度、光照、PH、营养条件等各方面适宜，是蓝藻等藻类爆发性生长的黄金时期。3.蓝藻水华污染危害3.1对水产养殖的危害：蓝藻爆发性生长，覆盖水体表面，影响水体正常的溶解氧交换，致使鱼虾类大量死亡。3.蓝藻水华污染危害3.2对生态多样性的危害：侵占其他藻类物种的生存空间，致使物种多样性骤减。3.蓝藻水华污染危害3.3对人文景观的危害：水华蓝藻覆盖水体表面，厚厚一层还发出臭味，严重影响水域景观。3.蓝藻水华污染危害3.4对人及牲畜动物的危害：蓝藻细胞破裂，向水体中释放藻毒素，被人或牲畜动物接触、饮用而致使中毒，如皮肤过敏、肝中毒等，甚至会危及生命。4.控制方法蓝藻水华的控制方法分为两部分：一是源头治理，主要有：取缔化学重工企业、积极发展第三产业；提高污水排放标准，限制工业污废水的排放；完善污水处理设施，生活污废水达标排放；农业生产中，减少化肥农药的使用。二是末端治理，分为蓝藻控制方法及藻毒素的去除，其大体分为三类：物理法、化学法、生物法。4.1蓝藻的控制方法方法原理优点缺点物理控制方法人工和机械打捞根据风向、水流方向，分河段使用围栏进行截留、堆积，然后通过人工、机械打捞短期内快速有效费时费力，容易复发微滤法使用滤网直接滤去水体中大于或等于其孔径大小的藻类操作工艺简单，运行维护成本低对浊度、色度、有机物等去除效果不佳气浮法向水中通入大量高度分散的微细气泡,使其与藻细胞发生粘附作用而结合上浮至水面后除去除藻效率高，可达94%藻类残渣难以处理,气味较大超声波除藻利用超声波使藻类细胞壁破裂,破坏其胞内结构，使其死亡清洁、高效、速度快、对环境危害小能耗大;易导致溶解性藻毒素的释放4.1蓝藻的控制方法方法原理优点缺点化学法化学药剂法利用除藻剂、杀藻剂以及金属盐等，通过其氧化作用直接破坏藻类细胞，使其死亡除藻方法简单、省时省力、除藻效率高易对水域环境造成二次污染，影响水质及水生生物的生存压力强化混凝控藻外部加压，使蓝藻气囊破裂，蓝藻颗粒快速下沉，再进行混凝沉淀以达到除藻效果除藻效率高，可达99.5%易造成藻细胞的破裂，使溶解性藻毒素释放生物法鱼类控藻法蓝藻是鲢鱼、花白鲢等滤食性鱼类很好的天然饵料对环境影响小，除藻效果好稳定性差，对群体性蓝藻去除效果不佳微生物控藻某些微生物能够释放对藻类有害的物质或者促进食藻生物的繁殖,从而杀灭水体中的藻类清洁、对环境影响小机理及中间产物研究不透彻，耗时长4.1蓝藻的控制方法4.2藻毒素的去除方法方法原理优点缺点物理法活性炭吸附法活性炭纤维经中90%以上为微孔，使它在吸附微囊藻毒素的同时也吸附水体中的微生物，被吸附的微生物能够在一定程度上降解藻毒素而使其被去除吸附容量大、吸附解吸速度快，去除率可达99%生产过程较复杂，价格较高，不适合大规模使用膜滤法有微滤和超滤（0.01-1μm）、反渗透和纳滤（1-10nm）这四种技术去除藻毒素效果好造价昂贵，技术要求高，系统运行不稳定生物法微生物降解微生物能够破坏蓝藻肝毒素结构中Adda基团的共轭双键,使环状结构转化成线性结构,进一步降解成短肽,从而使藻毒素毒性降低或消失简单、安全、成本低、环境影响小微生物生长环境苛刻，耗时长4.2藻毒素的去除方法方法原理优点缺点化学法化学药剂氧化法要包括氯化氧化法、高锰酸钾氧化法、臭氧氧化法以及Fenton试剂氧化法在去除藻毒素的同时，还能够达到去除异味及消毒效果易产生中间副产物，造成二次污染光降解与光催化氧化法紫外线照射时，TiO2会表面生成羟基自由基等强氧化活性基团，能够破坏蓝藻肝毒素Adda基团的共轭双键,使藻毒素的毒性降低或消失高效、快速、清洁、最终产物低毒或无毒性，技术要求高,成本高,无紫外线照射时则失效电化学降解发生电子反应，生产自由基再破坏藻毒素中Adda基团的共轭双键来降低毒性的间接降解高效、快速，去除率最高可达98%，具有非常好的应用前景能耗高，5.讨论与展望5.1讨论综上对蓝藻及藻毒素的各去除方法比较发现，其都或多或少的存在着许多的局限性。就控藻方法中，人工或机械打捞在蓝藻爆发期虽然可以在一定程度上减少蓝藻蔓延，但是对于一些大的水域，这就显得捉襟见肘，而且费时费力；微滤、气浮这两种方法还只适合处理小河段水域，大规模使用还不大现实；超声波除藻、化学控藻都是非常快捷、有效的，可以在蓝藻水华爆发初期及时杀死藻细胞，抑制其爆发性生长，但是藻细胞的破裂，大量藻毒素分散于水体，易造成二次毒素污染；综上比较，其生物控藻法就比较清洁，操作简单，除藻效果也比较好，但见效周期长，系统不稳定也是其局限性。对藻毒素去除方法中，光催化氧化法、微生物降解法都是比较好的方法，具有非常好的应用前景。5.讨论与展望5.2展望①重点研究如何改进单个独立处理工艺，发挥每一种工艺的优势，减少其处理工艺的局限性，为后续处理带来方便。②不管是蓝藻控制还是藻毒素去除，这都是一个连续的过程，如何将多种工艺进行组合，争取效益最大化，是未来研究的重中之重。③藻毒素去除技术中，TiO2光催化氧化技术是比较高效、清洁的，但TiO2的负载一直是一个难题，希望今后重点研究TiO2负载技术，以方便对TiO2粉体的回收。同时如何提高太阳能的利用率也是我们未来研究的重点方向。④以上这些处理技术如膜滤法、生物膜法、电化学降解法等，还都属于实验阶段，如何运用到实际应用中，也是我们亟待解决的问题。⑤最后，希望政府部门能够加大监管力度，提高法律壁垒，健全工业、农业、生活污废水的净化处理设施，面对蓝藻水华爆发、藻毒素中毒等突发事件，能够制定及时有效的应对措施。