湖泊蓝藻资源化再利用技术研究进展概要

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1、湖泊蓝藻资源化再利用技术研究进展1.研究背景1.1蓝藻简介蓝藻又称蓝绿藻，又称为蓝绿藻，是由于光合作用形成的颜色得名，是广泛出现在世界各地的主要藻种，在淡水中生长的蓝藻在水体表面聚集形成水华，或者集中在表面形成蓝绿色的浮藻群[1]，称蓝细菌，属于原核生物。蓝藻目前，人们对多数蓝藻种类还缺乏基本的研究，对有害有毒蓝藻的研究相对较多。蓝藻是原核生物中最原始、最古老的藻类植物，出现在距今35亿年~33亿年前。作为原核生物，蓝藻没有细胞核，具有真核生物中进行光合作用的主要色素叶绿素a，并在光合作用中释放出氧气。现在已知有1500多种，分布遍及世界各地，能够适应不同的环境，特别

2、是对高温、高盐有很强的适应性。蓝藻偏好中性和碱性水体，部分种类具有气囊，总气囊的体积占整个细胞的2%~20%,可自主调节在水体中的垂直位置，这就是它们能够在湖泊产生趋表聚集的最主要的原因。蓝藻形态各异，但是以球形单细胞和丝状藻体为主，多数蓝藻种类以多个细胞被无色透明的胶鞘包裹聚集，形成形态各异的不定形群体。蓝藻的细胞繁殖是简单的无性分裂。微囊藻是我国湖泊最常发生的水华蓝藻种类。其群体常由几十个、数百个甚至上千个单个细胞组成。蓝藻对于光的利用能力非常强。一般高等植物的光能利用率通常是5%~6%，而蓝藻的光能利用率高达18%，光合效率达43%，是一般农作物的3倍和1.4倍

3、以上。因此，对蓝藻进行深入研究将提供很有价值的资料，具有重要的意义。而蓝藻体内含有特殊的藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白等营养物质，还具有广阔的市场和发展前景。1.2我国湖泊富营养化现状及危害湖泊是陆地表面具有一定规模的天然洼地的蓄水体系，是湖盆、湖水以及水中物质组合而成的自然综合体。我国是一个多湖泊的国家，约有2万多个湖泊，占世界天然湖泊的1/10，大于1km2的天然湖泊就有2300余个，总面积为71787km，约占全国总面积的8%左右[1]。湖泊是重要的国土资源，它不仅为人类提供饮用水源，而且在农业灌溉、工业生产、水产养殖、航运交通、水力发电、健身游乐、调节气候、改善区域生态

4、环境等许多方面都有重要作用。然而近年来，随着我国工农业的迅猛发展以及城市化进程的加快，工业废水、生活污水、农业灌溉废水中污染物排放量日益增加，同时，湖泊资源开发活动加剧，人们环保意识淡薄，湖泊富营养化问题日益突出。湖泊富营养化是指水体接纳过量的氮、磷等营养性物质[总氮(TN)达0.2mg/L，总磷(TP)达0.02mg/L]，使水体中藻类以及其他水生生物异常过度繁殖，水体透明度和溶解氧下降，造成水质恶化，使水域生态和水功能受到阻碍和破坏，严重的甚至发生水华，给水资源的利用造成破坏，给湖泊水环境及其生态系统带来严重后果的过程。1991年：122个湖泊中，51%富营养化；

5、2005年：133个湖泊中，88.6%富营养化。目前我国大约有66%以上的湖泊、水库处于富营养化的状况。其中，重富营养化和超富营养化的占到22%以上，而这一趋势仍在加剧。湖泊的富营养化问题在很大程度上是由于人类活动造成的，如低水平的制造业产生的工业废水，现代化农业生产中大量流失的农药、化肥，未经处理的城镇生活污水，高密度水产养殖遗留的剩余饵料，以及航运、旅游等水上活动产生的一些污染物等等，都造成了富营养物质大量输入湖泊。湖泊生态系统本身是有一定的自净能力的，如水草、芦苇、沉水植物、湖畔湿地等都是天然的净化器。而现在由于人类对湖泊的围垦，湖泊沿岸的水利工程等破坏了湖泊的

6、自净系统，从而造成营养源的输出途径减少，营养物质大量过剩，最终形成富营养化。湖泊水体的富营养化，造成的一个突出问题就是引发蓝藻水华[16,17]的暴发。蓝藻是水中的浮游植物，当水中的氮、磷等营养盐浓度大量增加后，为其快速繁殖提供了有利的条件，加上适度的温度光照等条件，形成蓝藻暴发性生长，漂浮在水面上，从而形成水华。大量的蓝藻水华堆积死亡后，还会分解产生对人体及水体生态系统有害的藻毒素。研究表明，大规模的河湖蓝藻水华暴发，将造成饮用水源污染，河湖生态遭到严重破坏，水资源的利用效率降低，以及巨大的经济损失。同时，蓝藻毒素将影响公众的健康生活，造成水环境安全隐患。湖泊富营养

7、化主要有以下几种危害[2];（1）使水体变得腥臭难闻在富营养状态的水体中生长着很多藻类，其中蓝藻门的束丝藻属和鱼腥藻属会散发出类似猪圈中令人难闻的臭味，而土腥素及硫醇、吲哚、胺类、酮类等厌氧菌的次生代谢产物，则使水体散发出土腥味、霉腐味、鱼腥味等臭味。这种腥臭，一旦向湖泊四周的空气扩散，将直接影响、干扰人们的正常生活，给人以不舒适的感觉。（2）降低水体的透明度在富营养水体中，生长着以蓝藻、绿藻为优势种类的大量水藻。这些水藻浮在湖水表面，形成一层“绿色浮渣”，使水的透明度下降到0.2m，湖水感官性状大大下降。我国五大淡水湖之一的巢湖，每年都形成以铜绿微