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蓝藻爆发的重要因素和有效的防控方式
蓝藻,又称“蓝细菌”,是一种古老的原核生物。它们在适宜条件下会迅速繁殖,形成肉眼可见的群体,在水体表面形成一层蓝绿色、带有腥臭味的浮沫,称为“水华”(在海洋中称为“赤潮”的一部分)。这种现象会对生态系统和人类健康构成威胁。
一、蓝藻繁殖的主要原因
蓝藻的爆发性繁殖是多种环境因素综合作用的结果,主要原因可以归纳为以下几点:
- 富营养化(关键因素)
原因:水体中氮(N)、磷(P)等营养盐含量过高,为蓝藻的生长提供了充足的“食物”。磷通常是淡水水体中蓝藻增长的限制性营养素。
- 来源:
农业径流:化肥、畜禽粪便的淋失和冲刷。
生活污水:含磷洗衣粉和人类排泄物的排放。
工业废水:未经处理或处理不达标的工业废水。
- 适宜的水温
原因:蓝藻喜温,其最适生长温度通常在 25°C - 35°C 之间。
表现:因此,蓝藻水华在夏秋季节(气温较高时)最为常见和严重。气候变暖也导致了蓝藻繁殖的规模和频率增加。
4.静水或低流速水体
原因:水流停滞或缓慢为蓝藻提供了稳定的生长环境,使其不易被冲散。
表现:湖泊、水库、池塘、缓流的河流等水体更容易发生蓝藻水华。
5.充足的光照
原因:蓝藻是光能自养生物,需要进行光合作用。充足的光照是其能量来源。
表现:晴朗少云的天气会促进蓝藻的生长。一些蓝藻具有气泡,可以通过调节浮力使自己漂浮在水体表层,以获取最大限度的光照,从而在竞争中占据优势。
6.强大的环境适应能力(内在原因)
固氮作用:部分蓝藻种类(如鱼腥藻、念珠藻)能在水体缺氮时,直接固定空气中的氮气(N₂)为可利用的氮肥,这在其他藻类无法生存的缺氮环境中给了它们巨大的竞争优势。
对低氧环境的耐受性:蓝藻比许多其他水生生物更能耐受低氧条件。
产生抗性:一些蓝藻能够产生抗寄生虫和抗细菌的化合物,减少被摄食和感染的机会。
二、蓝藻繁殖的主要特点
蓝藻的繁殖和其形成的“水华”具有一些显著的特点:
- 繁殖速度快,易形成优势种群
在适宜条件下,蓝藻可以呈指数级增长,在短时间内迅速占据整个水域,形成单一物种的优势群落,破坏水生生物多样性。
- 具有浮力调节能力
许多蓝藻拥有伪空泡(气泡),这些蛋白质充气结构可以使它们上浮到水面,形成密集的浮渣层。这使它们能更好地争夺光照,但同时也会使水面覆盖层下的其他水生植物和藻类因缺光而死亡。
- 产生藻毒素
这是蓝藻水华最危险的特点之一。许多蓝藻(如微囊藻、节球藻)会产生多种肝毒素、神经毒素、皮肤毒素等。这些毒素:
危害生态系统:导致鱼类、鸟类、家畜甚至野生动物中毒死亡。
威胁人类健康:通过饮用污染的水、接触皮肤或吸入气溶胶,可引起皮肤过敏、肝炎、肠胃炎、呼吸道疾病,甚至具有长期致癌风险。
- 导致水体缺氧和生态系统崩溃
遮蔽阳光:表层密集的蓝藻层阻挡阳光,导致水下植物死亡。
消耗氧气:大量蓝藻在夜间呼吸作用以及死亡后的分解过程会消耗水体中大量的溶解氧,造成缺氧甚至厌氧状态,导致鱼虾等水生生物大量死亡,形成“死区”。
产生臭味:厌氧分解还会产生硫化氢、氨气等有害气体,使水体发黑发臭。
三、为什么磷是蓝藻营养源的主要限制性因素?
在大多数淡水水体中,磷(P) 被认为是蓝藻生长和繁殖的最关键限制性营养盐。这背后有深刻的生态学和化学原因:
- “李比希最小定律”的应用
生态学上有一个基本定律:植物的生长取决于外界供给它最少的那一种营养元素。就像木桶的短板决定容量一样。
在自然水体中,氮、磷、碳等元素的比例通常是相对固定的。由于人类活动(如含磷洗衣粉、化肥、粪便的排放),磷的输入量急剧增加,打破了原有的平衡,使得磷从“短板”变成了“长板”,从而极大地刺激了植物的生长。而蓝藻又是最擅长利用这个机会的“机会主义者”。
- 氮与磷的差异性
氮的替代来源:虽然氮也很重要,但一些蓝藻种类(如鱼腥藻、念珠藻)拥有固氮能力。它们可以利用空气中的氮气(N₂)转化为自身所需的氮营养(固氮作用),从而在氮匮乏的水体中“自力更生”。
磷没有替代来源:磷元素没有类似的气态形式可供固定。水体中的磷主要来自岩石风化和小流域输入,一旦被消耗完,藻类就无法从大气中获得补充。因此,磷的可用性直接决定了藻类生物量的最终上限。
- 蓝藻对磷的竞争优势
高效吸收:许多蓝藻在长期进化中形成了对磷的高效吸收系统。它们能在磷浓度很低的环境中有效摄取磷。
储存能力:蓝藻具有“奢侈消费”的能力。当外界磷充足时,它们会大量吸收并以多聚磷酸盐的形式储存在细胞内,形成“磷库”。这样,当外界磷耗尽后,它们依然可以利用库存维持一段时间的生长和繁殖,从而在其他藻类饿死时脱颖而出。
4.蓝藻死亡后的分解过程是水体内部磷负荷的重要来源,这是一个加剧富营养化的恶性循环。其释放过程如下图所示:

备注:所以在蓝藻高发时,水体溶氧没有很好包装时,最好不要应用含铁元素得消毒剂,而且铁(Fe)是至关重要的微量元素,它是光合作用和固氮作用中关键酶(如固氮酶)的辅因子。富含铁的环境会显著促进蓝藻的生长和固氮能力。
四、通用的处理方法
1、应急性控制(短期治标):直接抑制或去除蓝藻)
- 物理方法:
人工或机械打捞:最直接的方法,将藻类从水体中移出,能同时带走大量的磷和氮。关键是要对打捞上来的蓝藻进行妥善处理(如制作生物炭肥),否则腐烂后会造成二次污染。
曝气增氧:在水体底部安装曝气机,增加溶解氧,破坏蓝藻喜欢的静水、表层高温的环境,并抑制底泥磷的释放。但对表层已形成的藻华效果有限。
循环混合:使用推流器、水泵等设备打破水体分层,使蓝藻无法稳定漂浮在水面,从而抑制其生长。
遮光技术:在水面覆盖特殊遮光材料(黄腐酸)形成遮光层,抑制蓝藻光合作用。
- 化学方法(需谨慎使用):
除藻剂:如硫酸铜、次氯酸钠等。能快速杀灭藻类,但存在巨大风险:① 藻细胞大量死亡会瞬间释放藻毒素和磷,造成二次污染;② 杀死其他水生生物,破坏生态;③ 产生抗药性。通常仅用于供水等紧急情况,且需严格控制剂量。
五.科学合理化应用方法建议
通过蓝藻繁殖的特点和营养的需求特点,我们可以通过一下方式进行,尽可能的防控和减少蓝藻的大量繁殖,影响水体生态。
1.蓝藻已经有大量的繁殖的情况下,第一步选择上述的物理方法,进行人工捕捞,目的时为了减少蓝藻中大量存储的磷再次释放,同时也是为减少蓝藻死亡释放毒素,对其他藻类起到抑制作用。
2.使用氧化钙应用
絮凝沉降:促进水体中有机悬浮物(包括死亡藻类)的絮凝和沉降,提高透明度。
改良底质:中和底泥酸性,杀灭底层病原体,改善底泥通透性。
暂时固定部分磷:在高pH条件下,部分磷会与钙离子(Ca²⁺)形成羟基磷灰石沉淀。
操作要点:
- 用量:一般为 5-10 kg/亩·米。可根据塘口污染程度调整,严重者可适当加量。
- 用法:将生石灰在塑料桶中化开成石灰乳,全池均匀泼洒。
- 时间:选择晴天的上午进行。
- 特别注意:使用后水体pH会急剧升高,必须全程开动增氧机,防止鱼虾应激和缺氧。
3.经过上述操作后,一般PH值在8.5以下后底部固定的部分磷会被释放,后续需要“锁磷模式”。对于有需要的人可以关注我。目前有一些相关技术应用有不错的锁磷效果。
4.解毒增氧(保障安全)
在化学处理后,使用有机酸进行解毒,缓解鱼虾应激。全程保持增氧机运转,防止缺氧和藻毒素分解带来的风险。
5.生物修复(治本之策)这是最关键的一步,决定了效果能维持多久。
补充益生菌:立即投放强效芽孢杆菌、光合细菌等。目的是分解沉降在池底的死亡藻类有机物,防止其腐败并释放新的污染物。
补充碳源:配合益生菌,施用糖蜜、红糖等有机碳源,促进菌群繁殖,通过“菌藻竞争”进一步消耗剩余营养盐。
从目前的养殖水体来说,最容易产生蓝藻现象的主要是甲壳水产动物,饲料中添加需要添加一定比列的钙和磷,在消化吸收有限的情况下,磷会被大量释放,很容易被蓝藻利用,导致蓝藻大量繁殖,影响整个生态。如果要解决问题,选择利用销量高得饲料,同时不断得进行“锁磷行动”更好的做到防控措施,而不是大量的使用消毒剂或者杀藻剂是从根本上无法解决蓝藻问题,很多养殖户没有根本的了解,乱用很多产品,导致成本上升,更有可能把水体的整个生态破坏。
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