《中国生态六讲》连载之四十二 面对蓝藻爆发我们该怎样作为

《中国生态六讲》连载之四十二

面对蓝藻爆发我们该怎样作为

蒋高明

本文载《中国生态六讲》,中国科学技术出版社,北京,2016

       

    2007529日,太湖无锡流域突然暴发大面积蓝藻,供给全市市民的饮水源遭到污染,蓝藻危机爆发。几个月来,太湖蓝藻污染警报还没有完全告停,又先后爆发了武汉蔡甸区“水华”、苏州、巢湖蓝藻恶性水污染事件。可见全国治理蓝藻的战役远没有结束。那么,蓝藻是什么?它是怎么变害的?怎样科学治理蓝藻?在蓝藻治理方面怎样才能避免走弯路呢?我们来谈谈这些问题。

蓝藻、水华及其危害

       

   蓝藻是对蓝藻门植物的笼统叫法。植物的分类系统分为界、门、纲、目、科、属、种7个主要级别,蓝藻就属于蓝藻门,包括色球藻和藻殖段两纲。色球藻纲藻体为单细胞体或群体;藻殖段纲藻体为丝状体,有藻殖段。蓝藻是一类原始、古老的植物,除了含叶绿素a(不含叶绿素b)、叶黄素和胡萝卜素外,还含有藻胆素(藻红素、藻蓝素和别藻蓝素)。因藻蓝素含量较大,因此细胞大多呈蓝绿色,故蓝藻又称蓝绿藻;又因为大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣,有人也称蓝藻为粘藻。本次太湖爆发蓝藻,水体粘稠,发臭,就与蓝藻的胶质衣有关。
       
地球出现了46亿年,而蓝藻在地球上出现了33-35亿年。因此,蓝藻是远比人类等高等动物早得多的物种。目前,已知蓝藻1500多种,分布十分广泛,遍及世界各地,但主要为淡水种类。
       
除少数蓝藻能够生活在60-85的温泉中外,大部分蓝藻生存的温度在30-40之间。不过,仅温度适宜并不会造成蓝藻爆发,水体中存在大量氮、磷营养物质,且水体不流动,再加上适宜的温度,这些才是蓝藻爆发的主要原因。
       
蓝藻爆发时,在水面形成一层蓝绿色带腥臭味的浮沫,称为“水华”,也有人称为“绿潮”(以区别海洋发生以褐藻为主的“赤潮”)。“水华”出现,加剧了水质恶化,对鱼类等水生动物,以及人、畜均有较大危害,严重时会造成鱼类死亡,这主要是因为大量死亡的蓝藻尸体分解时消耗氧气,造成鱼类窒息。
  更为严重的是,蓝藻中有些种类(如微囊藻)还会产生毒素,大约50%的“绿潮”中含有毒素,这是肝癌的重要诱因。这种毒素非常耐热,不易被沸水分解,饮用蓝藻毒素污染的水源对人体健康极为不利。


治理蓝藻的技术措施

     

   目前治理蓝藻有各种方法,概括起来有以下几种:
       
第一,生物防止法。蓝藻是淡水鱼类的食物,因此可以通过投放此类鱼苗治理藻类,防止藻类暴发。花鲢或白鲢每增长1公斤就能“消灭”40公斤到50公斤蓝藻。从放流鱼苗到捕捞上岸,一条鲢鱼一共能吃掉60公斤左右的蓝藻。有人测算,向太湖投入价值1亿元、大约2.8亿尾鲢鱼苗就可有效控制蓝藻的发生。但是如果水华污染严重,鱼类无法生长,形不成大量种群,就难以控制蓝藻的大规模爆发。
       
第二,生物浮床法。利用吸附藻类的植物和其他生物控制水体中的营养物质,抑制藻类过量繁殖,从而建立生态平衡系统。在人工浮床上,用人工方法让水上长出美人蕉、水葫芦、旱伞草等等水生植物,既能吸收水体中的氮磷等污染因子,又可抑制蓝藻生长。
       
第三,机械捞法。这是最原始和传统的办法,即用人力捞出,无锡水源口就是采取这个办法。为了提高速度,也有人发明了自动金属膜过滤器,在动力船缓慢行驶过程中,通过金属膜不停转动,把蓝藻打捞上船,效率比人工提升上千倍。在打捞过程中,增加了絮凝、沉降、气浮、推流、收藻等多种功能。优点是打捞彻底,缺点是对大面积蓝藻仍难奏效。
       
第四,化学法。即用化学药物杀灭,一般用硫酸铜。早期海洋赤潮治理也常用硫酸铜, 效果较好。但二价铜离子对生物幼体的变态具有致畸性, 并引起饵料藻类的严重脱落;同时, 硫酸铜具有毒性,能破坏水体正常的生态系统, 因此化学灭藻应谨慎。
       
第五,微生物菌除藻。将活性污泥中的有益菌种进行菌群筛选,分离出来,喷雾干燥后获得高密度菌粉,再通过工厂化大规模生产,附着到专利填料上,形成高效处理系统。有人在上海试验显示,河道治理前水体呈暗黑色,水体富营养化现象严重,没有水生动植物生长。经过12天治理,夏长浦河治理段水质明显改善,水体清澈无异味。
       
第六,高强磁灭藻,即应用高强度磁场杀藻。有人发现,在磁场强度为3700高斯的高强磁水处理器的作用下,水体中藻类数量由50万个/mL降到5万个/mL,蓝藻基本消除;水体溶氧量和透明度分别由原来的2.40mg/L1000px提高到7.20mg/L1875px,水体质量明显改善。这个方法的缺陷是成本高,也不能对大范围蓝藻进行处理。
       
第七,工程疏浚法。即引入活水,如长江水,利用大水量将蓝藻连同发臭的湖水冲进海洋。优点是能够对大面积蓝藻进行治理,缺点是没有从根本上治理,是将污染转移到别的地方。不宜大规模提倡。
       
应当说,上述治理方法都是在末端上采取措施,是治标不治本的“下策,滇池污染花费48亿治理失败,就说明人工治理是非常局限的。采取以邻为壑的水冲做法,也只不过将污染转移到近海而已,由蓝藻变成褐藻,由水华变成赤潮,污染非但没有消除,反而愈演愈烈。科学的治理措施是,下大决心,采取强有力措施,切断工业、生活污水、农田氮磷等污染源,使水体流动起来。待污染源中断后,尊重自然的选择,实行生态自我修复,再辅以必要的人工治理措施。


国外治理水华的成功做法

     

      芬兰是“千湖之国”,在废物的有效控制与循环利用、水资源的可持续管理、空气和水的环境监控、卫星遥控系统等领域都处于世界领先地位。芬兰提倡水资源循环利用和废物有效控制的方法是非常正确的,这个在中国有现实意义,但是,在中国推行的难度非常大。
       
日本早在1979年就实施湖泊富营养化防止条例,内容已包括工业企业排放管理、含磷洗涤剂禁用、氮磷排放控制等,并明确了县、市、町、村,企业家,县民的责任,十分具体详细。
       
澳大利亚在河流湖泊富营养化治理过程中采用了整体流域管理模式,其决策不以某个州,而是以整个流域的总体利益为基础。
       
在美国,为解决流域中各行政区域间的矛盾,湖泊最高管理机构可以考虑由流域内各行政区分别派员组成。例如,五大湖的最高管理机构就是国际联合委员会。委员会由美国和加拿大政府各委派3名代表组成,委员会下面再设立为委员们服务的具体工作班子。此外,在控源政策的实施过程中,寻求当地民众的支持也相当重要,一旦当地农民理解了土壤磷固定作用对湖泊富营养化控制的意义之后,执行情况就顺利得多。圣约翰斯河水资源管理局主要制定了4项恢复措施,包括降低外源磷输入、建造人工湿地、生物防治、水生植被恢复等,在治理过程中外源性磷的削减被认为是水体透明度提高的主因,随后生物操纵法的效果显现,水生植被也能够长期生存,湖泊水体叶绿素a也从120μg/L下降到了50μg/L
       
美国的这个做法对于中国有重要借鉴意义,然而,成功实施的前提条件是先切断营养源,尤其是磷。太湖以及其他大湖泊如滇池等,在没有采取断源的前提下只用美国人的做法(实际上是全球做法),不会有什么效果。化学的办法有时是雪上加霜。遗憾的是我们采取的化学办法多,因为决策者理工科出身的多。中国的现实是,头痛医头,脚痛医脚,国家经费在上层被分解,最需要经费和最直接参与的弱视群体,如农民得不到好处,只好继续制造污染。工厂则与政府捉迷藏,甚至干脆政府与企业同流合污,放任污染。

慎提蓝藻产业化

     

   蓝藻含有丰富的维生素、多种微量元素、重要氨基酸、碳水化合物和酵素。蓝藻含有至少60%的植物蛋白,而这些蛋白经过蓝藻的分解,因此更容易被人体吸收。蓝藻的蛋白质含量比任何一种食物都要高。蓝藻还含有重要脂肪酸、亚麻酸、脂质、核酸(脱氧核糖核酸和核糖核酸)、维生素B群、维生素CE和植物元素,如葫萝卜素、叶绿素(血管的"清道夫")和藻蓝素(一种能抑制癌细胞增长的蛋白质)。通过一定的技术可以利用蓝藻制作食物,蓝藻食物营养十分丰富,被称为“益生食品”和“超级食品”。
       

另外,蓝藻藻体内含有大量的氮磷等营养物种,本身就是很好的肥料,可以利用蓝藻制作肥料。但是,从水华中提取的蓝藻制作食物需要小心,因为水体中还含有重金属、蓝藻毒素等有害物种,不能进入食物链。制作肥料是可以的,所需技术是将蓝藻有效絮凝、沉降,并辅助以常规的肥料制作技术。其实,一些地方的农民就将蓝藻打捞后给农田施肥,采取的就是最简单的办法。


防止蓝藻危害和水体富营养化的对策建议

     

   造成河湖污染的原因很多,但主要有两个方面:首先是沿流域的工业污水排放,各种垃圾未能集中处理;其次是农田使用大量化肥和农药,这些污染物随雨水流入河湖。在饮用水源头,经常看到垃圾随处堆放,不能集中处理,特别是发达的餐饮业的残羹剩饭乱倒,长期下来酿成了水体富营养化。更严重的是,一些露天厕所,如几百人甚至上千人学校的粪便不经过处理,直接排放河道(北京密云水库上游目前依然采取这种方法),就会随雨水排入河湖,造成水体污染。在城市里,一些老城区排污管道和雨水管道共用一条。一到雨天,尤其是大雨天,这种“同流合污”管道就会将大量的污水排入河湖,导致水体富营养化污染。
       
要从根本上治理蓝藻污染,必须从源头上下功夫,即杜绝蓝藻的营养,“饿”死它们。当然,我们不能也不可能消灭这个物种,因为蓝藻毕竟是固氮低等植物,它们有办法生存。磷的大量增加是个很严肃的事情,洗涤剂和化肥中大量的磷进入水体,也在很大程度上加速了蓝藻爆发。
     
治理蓝藻,要源头控制,不是末端治理。如在上游将千人的学校粪便收集起来,发展百亩有机种植园,就可以将面源污染有效控制,并升值几倍,而这些粪便常年进入湖泊,再治理,费用就是成千上万倍了,且难以奏效。其他建议如下:      

一,上游工厂关停并转,严格达标排放。二,上游小城镇和小城市上马污水处理厂;上游村庄发展沼气村落,使人畜粪便不露天,不下水,无蝇化,有机肥料直接返回农田。三,改变经济发展模式,加大环境保护力度。在考核官员时,将环境保护效果与其他政绩结合起来。四,恢复天然湿地生态系统,在重要流域退耕还湿,恢复天然湿地植被,拒绝引用外来入侵物种,尤其在防治水体蓝藻污染时,要避免二次污染或生物入侵。五,政策补偿,平衡利益。发展替代生计,将治理费用的一大部分用来发展上游“断源”的替代生计,引导农民致富和城市理性消费,保护生态环境。


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