利用生物操纵技术控制藻类研究进展

吴 翔，吴正杰

(1．扬州大学 环境科学与工程学院，江苏 扬州 225100；2.扬州大学 环境科学与工程学院，江苏 扬州 225100)

1 水体富营养化及蓝藻的危害

目前，因为社会的经济发展，随之而来的污染不可避免。而水体的富营养化就是水污染的一个典型现象，水体中氮、磷等元素含量富集而造成藻类的大量繁殖。藻类是湖泊生态系统中不可缺少的一环，所以藻类的过度繁殖会破坏湖泊生态系统的平衡。根据郭等[1]的研究中国许多湖泊都处于不同程度的富营养化状态，如太湖、巢湖等蓝藻经常爆发的湖泊。蓝藻水华会对湖泊的生态功能造成严重危害，如水质恶化、湖泊退化等。另外城市景观水体也是富营养化的重点区域，城市景观水体由于大量污染物的外源输入、水体流动性差以及水体自净能力较差。一旦无法对其进行有效的管理控制，水体内的藻类大量生长，水体就会演变为黑臭水体。湖泊水体富营养化问题已经逐渐威胁到社会经济生活的和谐发展，解决问题已刻不容缓。

2 生物法控制蓝藻

目前控制藻类的措施无外乎限制水体营养盐负荷、物理化学方法直接杀藻除藻以及生物法控制藻类。限制水体营养盐的措施分为控制外源输入和内源污染物控制，物理化学方法就包括物理微电解杀藻和化学药剂法杀藻，生物法控制藻类则有微生物控藻、水生植物控藻以及水生动物控藻三种。而经过国内外专家这么多年对控制藻类问题的研究探索，发现生物法相较于其他方法对环境的污染更小，也更加经济有效。本文主要介绍藻类生物防治中的经典生物操作和非经典生物操作技术。

2.1 生物操纵技术理论的产生

基于富营养化问题渐趋于严峻的形势，而且在限制营养盐、物理化学法除藻效果不太理想的情况下，一些学者提出了生物调控方法——生物操纵技术。生物操纵技术即通过人为调控的外加手段来控制湖泊水体中的生物群落结构，如减少植性鱼类促使浮游动物的发展以此来控制浮游生物的数量，从而达到生物防治藻类的效果。

2.2 经典生物操纵

2.2.1 原理

刘等[2]认为调控凶猛鱼和浮游生物食性鱼的数量，从而减少对浮游动物的捕食，促进滤食效率高的植食性大型浮游动物的繁殖，浮游动物的增长加大了对浮游植物的捕食，这样就可以抑制藻类生长。

2.2.2 生物操纵的分析

首先，因为浮游动物生命不长更新换代较快所以浮游动物不能有效地、持续地控制蓝藻和丝状藻，而且浮游动物对其他藻类的控制会促进蓝藻和丝状藻的生长和繁殖。其次，调控鱼群结构使浮游动物得以急剧繁殖，导致在浮游动物死亡时水质变得更差。三是水体富营养化问题得不到根本解决，水体中仍存在氮磷营养物。最后，浮游动物大量生长繁殖，待其死亡后水质会恶化。综上所述，经典的生物操纵方法适用于营养盐浓度低、藻类体型小的水体。故经典生物操纵适用于湖泊营养盐浓度较低且藻类体型较小的水体。

2.3 非经典生物操纵

2.3.1 非经典生物操作原理：

一些专家学者认为浮游动物(如枝角类)滤食只能滤食较小浮游生物，而鲢鳙鱼滤食尺寸范围更广，能更有效的控制藻类生长，故认为鲢鳙鱼可有效控制大型蓝藻水华。

2.3.2 非经典生物操纵的应用

2.3.2.1 鲢鳙组合控藻

鲢鱼和鳙鱼可以滤食水中大量的浮游植物，而鳃耙的距离决定了鳙鱼在过滤较大的藻类方面更有优势，所以在水中放养鲢鱼鳙鱼可以有效的控制蓝藻的生长和繁殖。

陈等[3]研究表明在浅水水域中，通常不适宜开展高密度鲢、鳙放养，密度以50 g / 为宜，以放养鲢为主，放养鳙为辅，鲢鳙比例为70∶30 左右，结合及时捕捞，能够有效控制富营养化。在深水中，适当增加鲢鱼和鳙鱼的放养密度，控制效果会更好。鲢鱼与鳙鱼的配比对水质影响较大。鲢鱼对磷的去除效果较好，而鳙鱼对氮的去除效果较好。由于不同湖泊的生态环境不同，不能一概而论。我们应该根据当地的特点和具体问题的具体分析，制定合理可行的计划，以达到更好的控制效果。

2.3.2.2 鲢鳙鲴组合系统控藻

对投放鲢鳙鱼也存在着一些争论，一些反对者认为鲢鳙鱼对事食物的消化降解能力较弱，无法有效缓解水体富营养化，并且无法对摄食的蓝藻有效消化，蓝藻活细胞直接排出体外而导致在一些浅水体中蓝藻仍然爆发。

针对刘等[4]这一观点提出加入鲴鱼，由于鲴鱼主要生活在鲢鳙鱼的下层，而且鲴鱼可以摄食鲢鳙鱼的粪便。因此,鲴鱼可以和鲢鳙鱼互相补充、协同合作。这样不仅提高了养鱼收益,还有利于水体治理。

因此根据鲴鱼摄食特性和鲢鳙摄食蓝藻存在的排泄粪便污染问题，鲢鳙鲴三者组合对蓝藻水华的控制作用具有相当优势。首先，鲴鱼可以摄食上层以藻为食的鲢鳙粪便，降低了藻类活性。其次提高了对蓝藻的消化率，减少了水体粪便沉积。

2.3.2.3 鱼类、底栖动物、水生植物不同组合系统控藻

河蚌和螺类主要以水生生物和有机碎屑为食，对水质净化有积极影响。植物是水生生态系统的生产者，是水生生态系统的主要能量来源，在生态平衡中起着重要的作用。水生植物对退化和破坏的水生生态系统尤为重要。高等水生植物与浮游植物争夺营养、光等环境因素来抑制藻类生长，从而保护浮游动物和鱼类的生存。

2.3.2.4 水体放养鱼类的影响

综上所述，放养鱼类对控制藻类以及净化水质有着积极作用。但是，我们不能顾此失彼的盲目追求放养鱼类，我们应该着眼于实际环境来考虑放养鱼类对当地土著鱼种的影响、对大型水生植物的影响以及对浮游动物的影响。湖泊是一个完整的生态系统，环环相扣，牵一发而动全身，所以我们应该以着眼全局的眼光来进行治理。

2.3.3 非经典生物操纵的局限性

非经典生物操纵可以有效控制蓝藻,但对于解决湖泊富营养化的问题还是力有不逮。而且非经典操纵技术的应用存在着一些局限性:

(1)该项技术不太适合在大型湖泊实施，因为大型湖泊水量非常大、水域面积也极广。如果想要按照非经典操纵技术理论投放鱼群，所需要投放的鱼群数量几乎是难以想象的，其所要花费的人力物力也是难以接受的。

(2)根据刘等[5]研究表明由于大型湖泊水域面积极其宽广，而且蓝藻也不是全水域无差别爆发，所以面对这样流域面积宽广、蓝藻分布不均的情况，我们无法根据蓝藻分布情况来进行鱼类种群密度的操纵。甚至于在某些蓝藻大量爆发的区域，由于蓝藻的覆盖堆积而使水体内阳光、溶解氧以及藻类释放藻毒素等条件导致的水体严重恶化，可能使投放的鱼群大量死亡。

(3)虽然放养鱼类对控制藻类以及净化水质有着积极作用。但是，我们不能顾此失彼的盲目追求放养鱼类，我们应该着眼于实际环境来考虑放养鱼类对当地土著鱼种的影响、对大型水生植物的影响以及对浮游动物的影响。湖泊是一个完整的生态系统，环环相扣，牵一发而动全身，所以我们应该以着眼全局的眼光来进行治理。

3 生物操纵技术的思考及展望

我们都知道湖泊的富营养化问题并不是控制蓝藻就可以解决的，蓝藻爆发只是湖泊富营养化的一个表征现象，本质原因还是湖泊氮磷元素的过度富集。生物操纵技术无论经典操纵、非经典操纵以及水生动物、水生植物各种不同组合都只是控制湖泊在富营养化问题影响下的蓝藻爆发情况，但对于控制所有藻类以及解决湖泊富营养化问题还是很难做到的。我们需要理性看待生物操纵技术，找准该技术的定位、确定该技术的控制对象和合适的控制手段来达到它应发挥的效果。

每个湖泊水体生态系统都有自己的独特性，而且生态系统中各个种群组成也不完全相同，因此不同湖泊应根据自己的特性采取不同的组合技术并重点采取措施[6]。

单一的措施都有其局限性，我们可以针对每一种措施的局限性，对多种措施进行组合来更好的达到目的，如鲢鳙控藻可以有效控制蓝藻水华，但无法有效解决水体富营养化，恢复水生植被。我们可以尝试先局部水域进行鲢鳙控藻，而后对去除蓝藻区域进行水生植被的修复，改善其水质条件，恢复局部生态系统，以达到水体修复的目的。