大型水体原位加压沉淀控制蓝藻生长机理研究

来源 :扬州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yesheng1991
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近些年来,太湖、巢湖、滇池等湖泊水库每年都会爆发蓝藻水华,危害着人们的饮水健康。为了解决蓝藻泛滥带来的水环境问题,本文提出了移动式加压控藻的新方法,在蓝藻水团形成初期就对其加以遏制,节能环保且高效,具有较好的应用前景。本实验主要关注并研究了加压蓝藻的生长活性、沉淀稳定性和加压处理的控藻效果,为移动式加压控藻的模式提供理论依据。主要包括以下内容:(1)通过实验室实验研究了加压蓝藻在不同压力及光照强度下的生长活性变化,同时与KMnO4、NaClO、CuSO4对蓝藻的灭活效果进行了比较。结果表明,加压处理只破坏了蓝藻的气囊,并未破坏蓝藻细胞的其他结构,经过加压处理后蓝藻细胞的瞬时活性无变化,在适宜的光照下依旧具有生长繁殖能力,但生长活性受到削弱。在无或弱光照强度(小于500Lux)下,蓝藻逐渐腐烂,活性降低,加压蓝藻活性比自然蓝藻衰减更快;在适宜的光照强度(500~12500Lux)下培养,蓝藻活性将逐渐增强,加压蓝藻活性增长速率稍低于自然蓝藻;在高光强下(大于12500Lux),由于光抑制的作用蓝藻活性逐步降低,加压蓝藻活性比自然蓝藻衰减得更快。通过比较发现,NaClO和CuSO4杀灭蓝藻活性的效果显著,而KMnO4的效果较差。然而,NaClO杀藻持续时间较短,还会导致蓝藻细胞内的藻毒素集中泄露,且在杀藻同时会灭杀其他水生生物。铜是重金属,会威胁到人体健康。而加压蓝藻沉于水体底部自然衰亡,污染释放过程相对较缓慢,对水生生物无太大影响。相比较而言,加压处理蓝藻更高效、更环保。(2)通过现场实验研究了加压蓝藻的在太湖中的再悬浮情况,同时在实验室实验研究了加压蓝藻的运动速度及抗风浪沉淀稳定性,探明了加压蓝藻在大型水体中的沉淀稳定性。结果表明,晴天时太湖1.0m、1.5m、2.0m水深处的沉淀蓝藻在24h内的再上浮比例分别仅为5.05%、2.29%、1.89%,阴雨天及深水条件下沉淀蓝藻的再上浮比例只有不到3%。风速分别为1.02m/s、2.65m/s、4.24m/s的风浪情况下,加压沉淀于太湖2.0m水深处的蓝藻分别有93.35%、73.26%、45.66%处于沉淀稳定状态。自然蓝藻上浮速度大于0.1、1.0、3.0cm/min的比例分别为82.2%、48.3%、15.8%,而加压蓝藻下沉速度大于 0.1、1.0、2.5cm/min 的比例分别为 73.9%、38.4%、16.7%。在 0.75m 水深的水槽中进行人工造波,在8cm波高的风浪条件下,加压蓝藻的沉淀较为稳定,蓝藻主要沉淀于槽底,表层水体蓝藻浓度仅为平均浓度的20.57%;在15cm波高的风浪条件下,加压蓝藻仍然主要分布在水体下层,表层水体的蓝藻浓度仅为平均浓度的20.13%,没有沉淀蓝藻被风浪卷起至水体表层;在25cm波高的风浪条件下,加压蓝藻受到了较强的垂向混合作用,整体趋向于一个上少下多的线性分布,表层水体的蓝藻浓度仅为平均浓度的22.54%,仅有极少数的沉淀蓝藻被风浪卷起至水体表层。(3)通过现场连续15天对加压围隔与对照围隔内叶绿素a浓度、藻细胞数量的监测,得到了加压处理的控藻效果,并通过对蓝藻光合作用生产力的测定,揭示了加压处理对蓝藻生长的控制机理,同时还测定了加压蓝藻在太湖底的衰亡速率。结果表明,对照围隔内自然蓝藻的平均叶绿素a浓度和平均藻细胞数量呈缓慢上升趋势,在第11天时均达到峰值,比实验初始时分别增长了 43.44%和42.80%。实验第3天,加压围隔内的平均叶绿素a浓度和平均藻细胞数量均比对照围格下降了 80%以上,在第11天更是达到了 98%以上。加压围隔内的蓝藻浓度呈上少下多的竖向分布,实验后期趋于均衡,且处于较低的浓度水平。在小风浪、中风浪、大风浪条件下,水体的补偿深度分别为1.1m、0.95m、0.8m,蓝藻在补偿深度以上净生长,以下净衰亡;加压围隔柱状水体中的藻类净生产量比对照围隔下降了 97%以上。加压处理后沉于太湖2.0m水深处的蓝藻在24h内腐烂迅速,蓝藻活性衰减了 63.1%,120h后完全腐烂。
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