巢湖蓝藻爆发治理现状及目标对策

通过考察、访问、查询等方式收集资料,综合分析治理巢湖消除蓝藻爆发的成效、存在的问题及原因,提出治理巢湖的目标和相应的技术集成措施。在治理成效方面:通过控制外源和清除内源污染,使入湖河道水质改善,巢湖水质提升,由劣Ⅴ类提升为Ⅴ类;水面蓝藻的堆积程度有所减轻。在存在问题方面:控制外源和内源污染的力度不够;巢湖现状水质距目标Ⅲ类要求仍有相当距离,蓝藻爆发仍很严重。治理目标:建议2025—2035年期间分水域消除巢湖蓝藻爆发。保障措施:深入推进河长制湖长制,把治理巢湖融入长江大保护战略中,加大科研力度,重新修编巢湖治理方案。创新治理巢湖技术集成思路:(1)治理富营养化:控源截污,提高污水处理能力和污水厂处理标准,积极治理工业、生活、规模畜禽养殖等点源污染和农业农村等面源污染;减少内源,主要是清除蓝藻和湖底淤泥。(2)除藻:全面打捞清除水面水体和水底的蓝藻。(3)恢复湿地:大规模恢复沿岸等水域湿地,以人工修复促进自然修复,使巢湖植被覆盖率由5%恢复至原来的25%~30%。研究分析表明,只有建立消除蓝藻爆发的目标,在分水域治理基础上将现有的控源、除藻、生态修复等各类技术进行集成创新,才能消除巢湖蓝藻爆发。

滇池蓝藻暴发治理思路与措施

滇池自20世纪80年代起至今年年蓝藻暴发,成为全国蓝藻严重暴发三大湖泊之一。近年滇池北部草海水污染严重但蓝藻暴发不严重或不暴发。经10多年治理,滇池水质有所改善、蓝藻暴发程度有所减轻。总体治理思路:把消除蓝藻暴发列入治理滇池目标,才能激发责任领导和科研人员的积极性或创造性;把提高污水厂处理标准放在控源首位;实行分区治理;深度彻底打捞消除蓝藻;大规模生态修复;取消使用微生物禁令。治理措施:控源截污;建设足量高标准的污水处理厂;封闭排污口;综合措施治理每条河道;分片消除蓝藻暴发;清淤;生态修复;"引江济滇"调水;把草海建成全国不全封闭小型湖泊治理典型,并保持蓝藻不暴发。

蓝藻生长对沉积物中Cd形态变化影响

随着全球气候不断上升,湖泊富营养化状态不断加剧,污染物质在沉积物,间隙水以及水生生物三相之间进行着不间断的交换,重金属污染物在这三相之间的地球化学行为对水环境和生态安全都有着极为重要的影响。本文研究了蓝藻水华爆发时太湖沉积物中重金属Cd的形态变化。研究发现铜绿微囊藻的生长改变了不同深度沉积物中的氧化还原电位,提高了Cd从沉积物内部向水体系中扩散的速率,加大了沉积物中可还原态以及酸溶态Cd的释放。

蓝藻腐烂速度及其对藻水分离水质的影响研究

为了探明湖泊蓝藻在腐烂与藻水分离过程中污染物的释放及去除规律,研究了3种温度下蓝藻腐烂过程中叶绿素a衰减与污染物释放过程,以及混凝沉淀藻水分离工艺尾水水质。结果表明,蓝藻叶绿素a浓度在35℃下培养60 h快速下降78.1%,30℃下培养84 h下降68.0%,25℃下培养180 h下降67.0%,叶绿素a降解衰减过程符合一级反应动力学,25、30、35℃的反应速率常数分别为0.006、0.011、0.027 h-1。35℃时,蓝藻污染物24 h内快速释放,溶解性总有机碳(DOC)、COD、总溶解性氮(TDN)、总溶解性磷(TDP)平均释放速率分别为8.83、35.25、1.00、0.104 mg/(g·h)。30℃时,0~48 h污染物释放速度稍慢,之后加快,在84 h时接近最大释放量,DOC、COD、TDN、TDP平均释放速率分别为2.61、10.53、0.26、0.027 mg/(g·h)。25℃时,污染物释放表现出明显的3个阶段,第1阶段(0~48 h)为小幅释放期,释放量占总释放量的10%~30%;第2阶段(48~120 h)为平台期,污染物鲜有释放;第3阶段(120~180 h)为快速释放期,释放量占总释放量的70%~90%,该阶段DOC、COD、TDN、TDP平均释放速率分别为2.06、4.91、0.21、0.019 mg/(g·h)。蓝藻腐烂后DOC、COD、TDN、TDP最大释放量分别为220.9~228.8、789.9~1148.4、21.9~24.5、2.83~2.11 mg/g。混凝沉淀藻水分离工艺不能去除蓝藻腐烂释放的有机物和氮,但能够去除释放的大部分磷。

太湖蓝藻腐解过程对沉积物重金属迁移转化影响

为了探究太湖蓝藻腐解对水体、表层沉积物的理化性质和重金属迁移、形态的影响,本实验建立室内模拟装置进行研究分析。研究结果表明,沉积物的存在促进了蓝藻腐解的速率,蓝藻腐解过程也影响了上覆水中pH值和溶解氧(DO)条件,改变了表层沉积物的氧化还原电位和有机质含量。同时,上覆水体和表层沉积物理化性质的变化也进一步影响了重金属(Cr,Ni,Cu,Zn,As,Cd,Hg,Pb)在沉积物-水界面的迁移和化学形态变化,加大了沉积物的重金属污染程度,增加了潜在生态风险。

压力作用后的蓝藻在太湖中的生长控制机理

为了探明原位加压控制太湖蓝藻的效果和机理,实验研究了加压蓝藻在太湖中的垂直分布规律、生长衰亡趋势及沉淀稳定性。结果表明,0.7 MPa加压处理可使一定范围内的水体表面不再有蓝藻聚集,水体藻类叶绿素a平均浓度降低98%以上,加压后的蓝藻数量呈上少下多的竖向分布,且处于较低水平;经加压后的蓝藻沉淀至湖底无光区,无法进行光合作用生长繁殖,也无法大量生成新气囊而上浮至水体上层接受光照而繁殖,经过120 h左右失去活性而彻底衰亡。

蓝藻生长对水体理化性质及水体中Cd含量的影响

水体污染可分为有机污染和重金属污染、微生物污染等,但就目前我国的整体发展情况来看,重金属污染较为严重。根据生态风险评估,Cd的单项潜在生态风险指数最高,而蓝藻在水体富营养化研究中有着重要影响。因此研究了蓝藻水华爆发时太湖沉积物中重金属Cd在沉积物—水—蓝藻三相之间的迁移。结果表明在室内模拟条件下铜绿微囊藻生长使得上覆水和沉积物—水界面pH值和溶解氧显著升高,且上覆水Cd浓度升高。

微能耗双罐并联加压控制蓝藻生长技术研究

为了研究微能耗双罐并联加压控藻船的控藻效果和机理,采用现场围隔试验,研究了加压蓝藻在不同风浪作用下的垂向分布情况、不同水深的光合生产力。结果表明,围隔试验控藻率达到98.7%;加压蓝藻在静水和风浪条件下垂向分布均为表层少下层多,静水中大部分沉淀于水底,悬浮蓝藻只占24.6%,在0.8 m水深、25 cm风浪作用下表层蓝藻仅增加了1.2百分点,自然蓝藻呈上多下少的垂向分布。加压蓝藻和自然蓝藻光合生产力相当,沿太湖水深逐步减少。由于加压蓝藻与自然蓝藻垂向分布的差异,加压蓝藻在水体垂向平均生产量小于自然蓝藻。

广西速生桉种植区水库翻黑水形成原因初步探究

针对广西水库周围大量种植速生桉后,水库水质恶化现象,通过速生桉导致水体黑臭的室内模拟实验验证致黑臭物质之间的相互作用及其影响因素。通过设置桉树叶和非桉树叶在不同条件下的室内模拟实验,测定桉树叶和非桉树叶腐解过程中水体pH值,DO,Fe,Mn,硫化物,单宁酸以及DOC随时间的变化规律,结果表明桉树叶腐解过程中释放单宁酸,溶解性有机碳(DOC),Fe,Mn含量明显高于非桉树叶。水环境中硫化物主要来源于底泥,单宁酸、Fe、硫化物、Mn之间的相互作用导致水体黑臭。

缓释抑藻剂作用下胞外聚合物（EPS）对微囊藻毒素的影响

随着蓝藻水华的频繁爆发,基于化感作用的环境友好型抑藻剂逐渐成为人们关注的热点。藻类死亡后会向水体中释放藻毒素,危害人类健康,甚至导致人类死亡。研究了在缓释抑藻剂持续释放化感物质的条件下,铜绿微囊藻细胞分泌的胞外聚合物对于微囊藻毒素的影响。在抑藻剂的作用下,藻细胞会分泌出大量的EPS,主要体现在EPS中多糖含量的增加。在抑藻过程中,藻细胞胞内藻毒素(MC-LR)的含量显著增加,而释放到胞外的藻毒素含量反而减少,这是由于藻类分泌的EPS可以减少溶液中藻毒素的含量,EPS对溶液中藻毒素含量的减少率可达到90%以上。

水体中真菌的抑藻效果及抑藻机理

如何控制、预测水体富营养化与蓝藻水华暴发已成为全球性重要课题,针对近年来国内淡水水体的富营养状态越发严重的现象,通过测定铜绿微囊藻的一些生理活性指标等来探究真菌及其滤液的抑藻效果。结果表明,真菌具有良好的抑藻效果,且真菌是通过分泌抑藻活性物质的方式来抑藻的。同时借助扫描电子显微镜和三维荧光等方法推测真菌分泌的抑藻物质主要包括类蛋白质和紫外类腐殖质,其中,类蛋白质和紫外类腐殖质物质不具备耐高温性。

环境水体微囊藻毒素的光催化降解途径与机制研究

近年来,水体富营养化引起的蓝藻水华现象频繁发生,其最主要危害是产生和释放以微囊藻毒素(MC-LR)为主的多种藻毒素。由于MC-LR具有很强的毒性,且其在水体中很难被传统方法有效处理,因此如何有效去除MCLR是环境科学领域的一个难题。利用课题组之前通过水热法制得的可见光响应的Fe2O3/Bi2WO6复合光催化剂,考察了催化剂对MC-LR的吸附性能和光催化降解性能。通过氧化物种捕获试验分析了Fe2O3/Bi2WO6光催化过程中的主要活性物质是羟基自由基(·OH)和空穴(h+)。使用液相质谱联用仪(HPLC-ESI-MS)鉴定了MC-LR光催化降解过程中形成的9种主要中间产物。根据中间体的分子量,推测出中间体的结构,并提出了3种可能的降解途径。

水体中放线菌的抑藻效果及抑藻机理

针对目前蓝藻水华污染频发且治理困难的问题,本研究选取了水体中的放线菌作为研究对象,通过测定铜绿微囊藻的一些生理活性指标来探究其抑藻效果和抑藻机理。研究结果表明放线菌具有良好的抑藻效果,且浓度越高,抑藻效果越明显。当菌液浓度为500 ml/L时,其对于铜绿微囊藻的抑制率可达到68. 2%。同时借助扫描电子显微镜和三维荧光扫描等手段推测放线菌是通过直接攻击藻细胞和分泌抑藻物质这2种途径来达到抑藻的目的。

桉树种植区水库秋冬季“翻黑水”形成机理研究

近年来广西桉树种植区水库在秋冬季会出现"翻黑水"现象,其形成机理尚未十分明确。通过添加硫化物、单宁酸及Fe^(3+),Mn^(2+)模拟水库实际情况,探究水库泛黑现象的原因,并考察pH值、温度和离子强度对体系中单宁酸及Fe^(3+),Mn^(2+)相互作用的影响。结果表明:水库泛黑现象与单宁酸、硫化物和Fe^(3+),Mn^(2+)相互作用形成的黑色络合物有关;pH值增大和温度升高均有利于金属离子的络合反应,而离子强度则对络合反应的影响比较小;红外谱图表明络合物主要由单宁酸的酚羟基与Fe^(3+)和Mn^(2+)发生螯合作用形成的。

环境友好型植物源化感物质高效抑藻技术研究与应用示范

项目选定3种陆生菊科植物,分离鉴定出具有高效抑藻活性的化感物质,采用不同缓释载体和包合工艺对抑藻活性组分进行包埋固定,制备了2种新型植物源复合化感抑藻剂;评估了在水动力与环境因子联合作用下复合化感抑藻剂的蓝藻抑制效能;阐明了复合化感抑藻剂对蓝藻细胞的抑制作用机理以及藻毒素产生和释放机制。项目研发的新型植物源复合化感抑藻剂,具有缓释、吸附絮凝和高效抑藻功能,解决了常规化感物质抑藻过程中易稀释流失、抑藻效率低、有效时间短等问题。

驱气混凝沉淀法对含藻超饱和溶解氧水的处理效果

针对含藻超饱和溶解氧水混凝沉淀效果差的问题,研究了鼓风曝气驱赶超饱和溶解氧的能力,考察了曝气驱气混凝沉淀法对含藻超饱和溶解氧水的处理效果。结果表明,藻类光合作用产生的超饱和溶解氧在絮凝剂表面凝聚成气泡,为絮体提供浮力,影响絮体的沉淀效果,甚至上浮形成浮渣;鼓风曝气法能较好地驱赶超饱和溶解氧,水深越浅则驱赶速度越快,当曝气量为9 L/min、水深为1.5~3 m时,曝气驱赶超饱和溶解氧的能力为2.71~1.22 mg/L(以单位体积标准空气驱赶的超饱和溶解氧量计)。含藻超饱和溶解氧水源水经曝气后再混凝沉淀,出水水质大幅度提高,当水源水的溶解氧饱和度分别为156.8%、131.4%、102.7%时,出水浊度分别为12.40、5.85、3.76 NTU,COD_(Mn)去除率分别达到18.2%、29.3%、40.4%,叶绿素a去除率分别达到15.0%、45.5%、54.9%。

湖泊连通河道蓝藻通量自动监测方法

湖库中蓝藻细胞一旦形成表层颗粒细胞团形式的水华,就会具有较强的漂移扩散能力,并能对水体景观形成明显影响,成为河湖环境管理的重点关注对象。如何快速高效监测蓝藻颗粒的迁移通量,已成为湖库连通河道水质管理的技术难点。为满足蓝藻水华较重湖泊连通河道蓝藻通量实时监控需求,以太湖梅梁湾连通河道—梁溪河为例,于2019年6—8月蓝藻水华季节,监测了景宜桥断面蓝藻空间分布且逐日监测叶绿素a浓度,并结合岸基式水质和蓝藻自动监测系统,构建了人工监测蓝藻通量与自动监测参数之间的换算关系,开发了梁溪河蓝藻通量的高频自动监测方法并分析了影响因素。结果表明,在U型断面的流通河道中,景宜桥断面的蓝藻在空间分布上呈表层高、底层低、滨岸带略高的特征,近岸表层采样的自动监测系统获得的水体叶绿素a浓度比整个河道断面平均值高出30%;通过建立的蓝藻通量监测方法对比,发现自动与人工监测蓝藻通量逐日变化整体上保持一致,且总量与人工相当,比值为1.07,精确反映了整个河道蓝藻通量的变化规律;2种监测方式的差异性分析表明,原位水质和蓝藻自动监测系统对梁溪河蓝藻通量的实时监控有良好的效果,此系统的应用实现了河道蓝藻通量的实时在线监测,为蓝藻水华应急处置管理提供了关键技术支撑。

高藻太湖表层水深井加压混凝浓缩技术研究及应用

为了探索高藻太湖表层水深井加压混凝沉淀浓缩技术的可行性,并优化技术参数后将其应用于工程实践,采用混凝实验优化了混凝剂投加量,采用静态沉淀实验测定了加压混凝高藻太湖表层水颗粒的沉淀速度,采用中试研究了深井加压混凝沉淀高藻太湖表层水的处理效果。结果表明,将PAC/干藻(质量比)控制在16%~32%、PAM/干藻(质量比)控制在0.3%~0.4%,混凝后高藻太湖表层水颗粒的沉淀速度可达47 cm/min左右,沉淀池表面负荷可达10 m3/(m^(2)·h),实际工程中可将平均含固率为0.5%的高藻太湖表层水浓缩至平均含固率为4.08%,使出水浊度为1.83~8.33 NTU,叶绿素a浓度为6.32~11.72μg/L,TN为0.30~5.20 mg/L,TP为0.03~0.26 mg/L。

太湖出流河道藻颗粒变化及其水质效应

河湖连通是保障城市水体水生态健康的一种常用工程手段,但对于蓝藻水华严重的湖泊,湖泊出流携带的藻团颗粒会对河道水质产生明显的影响.为了分析富营养化湖泊引水对受水河道水质的影响程度,以太湖梅梁湾连通河道梁溪河为例,连续3a开展夏季河道蓝藻颗粒通量及其水质的高频监测,分析河道蓝藻水华颗粒物通量变化规律及其对河道水质的影响强度.结果表明:①梅梁湾藻情的好转及河道入口加压抑藻井运行显著降低了梁溪河的叶绿素a浓度与藻颗粒通量,2019年夏季河道叶绿素a浓度与通量均值分别为54.34μg·L^(-1)和84.7 t·d^(-1),显著低于2017年;②连通河道调水工程对改善受水水体的水质效果显著,除DTP外,梁溪河其余各形态氮、磷浓度2017~2019年整体呈下降趋势,说明调水工程将湖水外排后,对梁溪河水质有一定改善效果;③携带大量蓝藻水华颗粒物的湖水进入河道后,显著增加了河道颗粒态氮、磷等营养盐含量,2017~2019年梁溪河水体中氮、磷均以PN和PP为主,分别占TN和TP的62.5%和70.8%;④梅梁湾水体大量携带的藻颗粒未对连通的京杭大运河等其他河道产生水质影响,2019年8月京杭大运河水体中叶绿素a相较于6月下降了65%,说明蓝藻颗粒物未在运河中积累;⑤在湖泊藻情未能得到有效改观的前提下,调水携带的藻颗粒态会对连通河道局部河段水质和景观产生冲击.