河流型水源地藻类季节性演替特征及控藻技术研究
目录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 控藻技术的研究现状 4
1.3 研究内容 5
1.4 研究目的与意义 5
2 实验准备 6
2.1 实验材料 6
2.2 实验流程 7
2.3 实验操作步骤 7
3 结果与分析 12
3.1 藻类特征分析 12
3.2 理化因子的测定 29
3.3 影响因素 37
结论与展望 41
致 谢 43
参 考 文 献 44
1 绪论
1.1 课题研究背景
我国的淡水资源原本就非常短缺，肆虐的藻华（水华）暴发[1]，又使这种短缺现象雪上加霜。加上我国是世界上蓝藻水华暴发最严重、分布最广泛且水华蓝藻种类最多的国家之一，近30 年来，频繁暴发的蓝藻水华导致局部水域水质严重恶化，生态灾害事件频发，危及供水安全。三湖( 太湖、滇池和巢湖) 更是时有大面积蓝藻水华发生，俨然已发展成为一种“生态灾害”[2]。
淮安市区饮用水主要是以洪泽湖为取水水源，二河是洪泽湖重要的出水口，是淮安市区、淮阴区，楚州区和涟水县近370多万人口的饮用水源。若二河暴发水华，将严重威胁人民群众的饮水安全。因此，面对日益恶化的水源地环境现状和更加严格的饮用水卫生标准，为保证人们生活用水安全，就需研究水源地藻类特征以防治水体富营养化[3]。
1.1.1 藻类的分类及简介
浮游植物是指在海水或淡水中能够适应悬浮生活的植物群落，易于在风和水流的作用下作被动运动。浮游植物包括所有生活在水中营浮游生活方式的微小植物，通常就指藻类[4]。藻类 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
包括蓝藻（Cyanophyceae）、绿藻（Chlorophyceae）、硅藻（Rhodophyceae）、裸藻（Euglenophyceae）、隐藻（Cryptophyceae）、甲藻（Pyrrophyceae）、黄藻（Xanthophyceae）和金藻（Chrysophyceae）八大门类。
自然界中许多蓝藻类群能产生一种甚至多种藻毒素，因此根据生物类群来判断蓝藻毒素种类是很困难的。产毒的蓝藻种类主要包括微囊藻 （microcystis）、鱼腥藻（Anabaena）、浮丝藻（Plankthotrix）、束丝藻（Aphanizomenon）、颤藻（Oscillatoria）、节球藻（Nodularia）、鞘丝藻（Lyngbya）和拟柱胞藻（Cylindrospermopsis），产生包括微囊藻毒素（microcystins，MC ）、节球藻毒素（nodularins）、石房蛤毒素（saxitoxins）、鱼腥藻毒素（anatoxins）、拟类毒素-a （s）（anatoxin-a（s））、拟柱胞藻毒素（cylindrospermopsin）和脂多糖内毒素（lipopolysaccharide）在内的众多毒素[5]，不同藻毒素的毒性结构和致毒机理也有所差异。众多毒素中，以微囊藻毒素最为常见。
蓝藻分布广泛，全球各大洲范围内有多达六十多个国家和地区报道过蓝藻水华的发生[6]，存在于蓝藻细胞中的微囊藻毒素，随着细胞的衰老、死亡或溶解会释放到水体中，因此全世界很多地区、国家的天然水体，甚至饮用水中都检测到了微囊藻毒素。
1.1.2 藻类生长的环境要素
藻类作为淡水湖泊中最主要的初级生产者，是物质和能量进入水生食物链的入口，其生存状况受到各种环境因素的制约和水文因子的影响[7]。这些环境因素可以分为生物因素捕食、竞争一、寄生等和非生物因素，如温度、辐射、压力、pH值、盐度、海流、营养盐等和微量营养盐(各种金属、维生素、激素等)[8]。影响藻类生长的水文因子一般有：①流速、水深、交换周期、停滞时间、水温、浊度等；②气象因子则包括光照、气温、风(风向、风速)、降雨、蒸发、降尘等，其中流速、光照、水温、气温、水量、水深、浊度等是与藻类生长有直接关系的因素，而降雨、风、蒸发、降尘、水量等与藻类的生长间接相关，如图 1-1 所示[7,9]。孔繁翔等人对藻类生长周期作出如下假设：在四季分明、扰动剧烈的大型浅水湖泊中，藻类生长可分为休眠、复苏、生物量增加、上浮积聚等四个主要阶段，在不同阶段中，藻类的理特征及其主导因子完全不同，见表 1-1。
图 1-1 水文和气象因子与藻类生长关系
表 1-1 藻类生长的主要阶段及主导影响因子
月份 生理阶段 生命现象特征 主要控制因子
11-2 衰亡、休眠 代谢基本停止 低温、黑暗
3-4 复苏 生理、生化活性缓慢恢复，群体形成 温度、营养盐
4-9 生物量增加 光合作用、细胞增殖 光合作用需要的能量与物质
5-10 上浮、积聚 气囊与胶鞘 气象、水文条件
1.1.3 藻类繁殖产生的危害
富营养化的湖泊和水库中，因藻类的生长而引起的水污染已成为全球性困扰的问题。有关报道表明，中国很多湖泊中有毒水藻的增长已造成饮用水污染问题。近年来，我国饮用水源地的富营养化问题日趋严重，灾害性水华频发，直接威胁到城市供水安全。
（1）对水厂运行的不利影响
堵塞滤池：美国的Pakmer 教授研究了水中藻类对过滤效果的影响[10]，其规律为：当藻类数量<5×105个/L时，不会引起滤池堵塞;当藻类<5×106个/L时，滤池稍有堵塞现象;当藻类数量<2×106 个/L 时，滤池有明显堵塞现象;当藻数量>2×106个/L 时，滤池会严重堵塞。
药耗增加：藻类一般带负电，具有较高的稳定性，难于混凝；藻类使pH值增加，在此情况下，投加低分子的铝盐混凝剂难以产生高电荷的水解聚合物，影响藻类、浊质有效地脱稳，故加大了混凝剂的投加量。
（2）对水质的不利影响
藻类致臭：富营养化水体中致臭物质主要是由蓝藻纲、绿藻纲、硅藻纲等产生的。研究表明，藻类的数量不同时，产生的嗅味的种类也不同。通常一个藻类细胞产生土臭素的量为（1～4）×10-8μg /L ， 但当水环境条件发生改变， 即不适合藻类的健康生长时，藻类释放到环境中的土臭素为健康生长状况下的2~3 倍。
藻类产生藻毒素：据报道认为，世界范围内大约25%-70% [11] 的蓝藻可以产生毒素。产生毒素最主要的是铜绿微囊藻、水华鱼腥藻和水华束丝藻，其中微囊藻毒素是一类分布最广泛且与人类关系最为密切的七肽单环肝毒素，是强烈的肝脏肿瘤促进剂[12]。
（3）对管网水质的不利影响
穿透滤池进入管网的藻类以及残留在水中的生物可同化有机物（AOC）成为微生物繁殖的基质，促进细菌的生长，甚至可能在管网中生成较大的有机体，如线虫和海绵动物等，这些动物很难消除，严重时可堵塞水表、水龙头。藻类代谢产物在混凝过程中与混凝剂反应，降低处理效果，增加药剂用量，提高生产成本；生成的络合物又会导致管网腐蚀，细菌的再繁殖还会造成管网水质恶化，如水的浊度和色度上升、细菌总数增加等，并加速了配水系统的腐蚀和结垢，使管网服务年限缩短。
2 实验准备
2.1 实验材料
2.1.1 实验药品
1 绪论 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 控藻技术的研究现状 4
1.3 研究内容 5
1.4 研究目的与意义 5
2 实验准备 6
2.1 实验材料 6
2.2 实验流程 7
2.3 实验操作步骤 7
3 结果与分析 12
3.1 藻类特征分析 12
3.2 理化因子的测定 29
3.3 影响因素 37
结论与展望 41
致 谢 43
参 考 文 献 44
1 绪论
1.1 课题研究背景
我国的淡水资源原本就非常短缺，肆虐的藻华（水华）暴发[1]，又使这种短缺现象雪上加霜。加上我国是世界上蓝藻水华暴发最严重、分布最广泛且水华蓝藻种类最多的国家之一，近30 年来，频繁暴发的蓝藻水华导致局部水域水质严重恶化，生态灾害事件频发，危及供水安全。三湖( 太湖、滇池和巢湖) 更是时有大面积蓝藻水华发生，俨然已发展成为一种“生态灾害”[2]。
淮安市区饮用水主要是以洪泽湖为取水水源，二河是洪泽湖重要的出水口，是淮安市区、淮阴区，楚州区和涟水县近370多万人口的饮用水源。若二河暴发水华，将严重威胁人民群众的饮水安全。因此，面对日益恶化的水源地环境现状和更加严格的饮用水卫生标准，为保证人们生活用水安全，就需研究水源地藻类特征以防治水体富营养化[3]。
1.1.1 藻类的分类及简介
浮游植物是指在海水或淡水中能够适应悬浮生活的植物群落，易于在风和水流的作用下作被动运动。浮游植物包括所有生活在水中营浮游生活方式的微小植物，通常就指藻类[4]。藻类 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
包括蓝藻（Cyanophyceae）、绿藻（Chlorophyceae）、硅藻（Rhodophyceae）、裸藻（Euglenophyceae）、隐藻（Cryptophyceae）、甲藻（Pyrrophyceae）、黄藻（Xanthophyceae）和金藻（Chrysophyceae）八大门类。
自然界中许多蓝藻类群能产生一种甚至多种藻毒素，因此根据生物类群来判断蓝藻毒素种类是很困难的。产毒的蓝藻种类主要包括微囊藻 （microcystis）、鱼腥藻（Anabaena）、浮丝藻（Plankthotrix）、束丝藻（Aphanizomenon）、颤藻（Oscillatoria）、节球藻（Nodularia）、鞘丝藻（Lyngbya）和拟柱胞藻（Cylindrospermopsis），产生包括微囊藻毒素（microcystins，MC ）、节球藻毒素（nodularins）、石房蛤毒素（saxitoxins）、鱼腥藻毒素（anatoxins）、拟类毒素-a （s）（anatoxin-a（s））、拟柱胞藻毒素（cylindrospermopsin）和脂多糖内毒素（lipopolysaccharide）在内的众多毒素[5]，不同藻毒素的毒性结构和致毒机理也有所差异。众多毒素中，以微囊藻毒素最为常见。
蓝藻分布广泛，全球各大洲范围内有多达六十多个国家和地区报道过蓝藻水华的发生[6]，存在于蓝藻细胞中的微囊藻毒素，随着细胞的衰老、死亡或溶解会释放到水体中，因此全世界很多地区、国家的天然水体，甚至饮用水中都检测到了微囊藻毒素。
1.1.2 藻类生长的环境要素
藻类作为淡水湖泊中最主要的初级生产者，是物质和能量进入水生食物链的入口，其生存状况受到各种环境因素的制约和水文因子的影响[7]。这些环境因素可以分为生物因素捕食、竞争一、寄生等和非生物因素，如温度、辐射、压力、pH值、盐度、海流、营养盐等和微量营养盐(各种金属、维生素、激素等)[8]。影响藻类生长的水文因子一般有：①流速、水深、交换周期、停滞时间、水温、浊度等；②气象因子则包括光照、气温、风(风向、风速)、降雨、蒸发、降尘等，其中流速、光照、水温、气温、水量、水深、浊度等是与藻类生长有直接关系的因素，而降雨、风、蒸发、降尘、水量等与藻类的生长间接相关，如图 1-1 所示[7,9]。孔繁翔等人对藻类生长周期作出如下假设：在四季分明、扰动剧烈的大型浅水湖泊中，藻类生长可分为休眠、复苏、生物量增加、上浮积聚等四个主要阶段，在不同阶段中，藻类的理特征及其主导因子完全不同，见表 1-1。
图 1-1 水文和气象因子与藻类生长关系
表 1-1 藻类生长的主要阶段及主导影响因子
月份 生理阶段 生命现象特征 主要控制因子
11-2 衰亡、休眠 代谢基本停止 低温、黑暗
3-4 复苏 生理、生化活性缓慢恢复，群体形成 温度、营养盐
4-9 生物量增加 光合作用、细胞增殖 光合作用需要的能量与物质
5-10 上浮、积聚 气囊与胶鞘 气象、水文条件
1.1.3 藻类繁殖产生的危害
富营养化的湖泊和水库中，因藻类的生长而引起的水污染已成为全球性困扰的问题。有关报道表明，中国很多湖泊中有毒水藻的增长已造成饮用水污染问题。近年来，我国饮用水源地的富营养化问题日趋严重，灾害性水华频发，直接威胁到城市供水安全。
（1）对水厂运行的不利影响
堵塞滤池：美国的Pakmer 教授研究了水中藻类对过滤效果的影响[10]，其规律为：当藻类数量<5×105个/L时，不会引起滤池堵塞;当藻类<5×106个/L时，滤池稍有堵塞现象;当藻类数量<2×106 个/L 时，滤池有明显堵塞现象;当藻数量>2×106个/L 时，滤池会严重堵塞。
药耗增加：藻类一般带负电，具有较高的稳定性，难于混凝；藻类使pH值增加，在此情况下，投加低分子的铝盐混凝剂难以产生高电荷的水解聚合物，影响藻类、浊质有效地脱稳，故加大了混凝剂的投加量。
（2）对水质的不利影响
藻类致臭：富营养化水体中致臭物质主要是由蓝藻纲、绿藻纲、硅藻纲等产生的。研究表明，藻类的数量不同时，产生的嗅味的种类也不同。通常一个藻类细胞产生土臭素的量为（1～4）×10-8μg /L ， 但当水环境条件发生改变， 即不适合藻类的健康生长时，藻类释放到环境中的土臭素为健康生长状况下的2~3 倍。
藻类产生藻毒素：据报道认为，世界范围内大约25%-70% [11] 的蓝藻可以产生毒素。产生毒素最主要的是铜绿微囊藻、水华鱼腥藻和水华束丝藻，其中微囊藻毒素是一类分布最广泛且与人类关系最为密切的七肽单环肝毒素，是强烈的肝脏肿瘤促进剂[12]。
（3）对管网水质的不利影响
穿透滤池进入管网的藻类以及残留在水中的生物可同化有机物（AOC）成为微生物繁殖的基质，促进细菌的生长，甚至可能在管网中生成较大的有机体，如线虫和海绵动物等，这些动物很难消除，严重时可堵塞水表、水龙头。藻类代谢产物在混凝过程中与混凝剂反应，降低处理效果，增加药剂用量，提高生产成本；生成的络合物又会导致管网腐蚀，细菌的再繁殖还会造成管网水质恶化，如水的浊度和色度上升、细菌总数增加等，并加速了配水系统的腐蚀和结垢，使管网服务年限缩短。
2 实验准备
2.1 实验材料
2.1.1 实验药品
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