藻类爆发影响因子及防控措施分析

地表水体中藻类水华频发,会严重影响自然水生生物多样性,导致人们生产生活用水的水质大幅下降。为了完善对现有藻类治理体系的认知,文章分别从水体水质、气象条件和水文地质方面总结了藻类爆发的影响因子,详细分析了水体中营养盐含量、温度、降水、光照和风速风向对藻类生长的影响。此外文章还总结了现有的藻类预警防控及常见防控措施,重点分析了物理法、化学法和生物法除藻的技术和应用效果,以期为藻类水华防治提供参考,促进科学、有效的水质治理体系形成,保证水生态环境的可持续发展。     

含高藻水处理技术探析

含氮、磷等营养物质的污水和工农业生产污水流入水体后宜导致水体富营养化,促使藻类过度繁殖,影响城市供水水质.湖泊、水库的富营养化引起蓝藻水华污染问题,对饮用水安全形成了严重危害,藻类的去除技术日益成为给水处理中的一个重要课题.文章探讨了常用的混凝除藻、预氧化法、气浮法、生物法及多种组合工艺进行除藻的方法,认为组合工艺可有效去除藻类、藻毒素,使出水稳定、水质安全性提高.同时,还提出了突发性藻类污染的防治方法和措施.     

城市再生水景观利用水华识别和预警方法探讨

城市再生水景观回用的主要问题是水体富营养化导致水华的暴发。为了抑制藻类的大规模生长,需要提前采取预防措施,以便将有可能爆发水华的藻类及时杀死或除去。目前,人们已经对景观水体中常见藻类的生长规律做了深入的研究,发现水体中藻数量(藻密度)的多少与水体的pH值和DO值的变化有密切而相对稳定的关系。通过在线实时监控pH值和DO值,找到△pH、△DO与藻类生长之间的关系,并结合pH、DO、温度、正磷酸盐和总氮等指标,实现实时识别和预测水华爆发的目的。     

磷营养控制与藻存量削减对蓝藻水华的阻遏

通过原位实验比较了磷营养控制和藻存量削减2种方法对小型富营养化水体蓝藻水华形成早期的影响,测定了水体藻类群落结构、光合系统活性、水温、氮磷等参数的变化。结果显示:对照组水体藻类生物量从7.87 mg/L上升至14.25 mg/L,蓝藻在藻类生物量中所占比例由20%升高至40.8%,实验后期水体表面出现蓝藻局部堆积;磷营养控制组(添加钙盐)藻类生物量保持在7.53⁹.18 mg/L范围,蓝藻所占比例低于30%,后期水华控制效果明显;施用除藻剂(铜盐)可使藻类生物量迅速下降到1.88 mg/L,同时蓝藻所占比例降低至10%以下,但绿藻在后期形成优势,藻类生物量回升并超过对照组。相关性分析表明各组藻类生物量的主要限制因子分别为水温(对照)、总磷浓度(磷营养控制)和铜离子浓度(藻存量削减)。总体而言,2种方法均在水华形成早期对小型富营养化水体的蓝藻水华起到了阻遏作用。     

灵菌红素对有害藻类的除藻活性研究

研究了沙雷氏菌的天然产物灵菌红素对引起海洋赤潮和淡水水华的有害藻类的除藻活性和光解性质.结果表明,5.0μg/mL灵菌红素能够在24h内将新月菱形藻、中肋骨条藻、水华鱼腥藻和微小平列藻培养液中的藻类全部杀死,除藻活性高达100%.5.0μg/mL灵菌红素在30000lx光强下36h完全分解,不会给自然环境带来二次污染.     

紫外线对再生水中斜生栅藻的生长抑制效果

再生水具有就近易得、水量大且稳定等突出优点,已成为景观水体的重要补给水源。但再生水中含有氮、磷等营养物质,景观回用过程中可能会加剧藻类水华爆发风险。在藻类生长的早期阶段,采用紫外线处理有可能将再生水中藻类生物量控制在低风险范围,从而预防再生水景观回用水体中发生水华。以深圳市某污水处理厂二级出水为再生水回用景观水体的典型样品,考察了紫外线（254 nm波段）对典型微藻斜生栅藻的生长抑制效果,采用流式细胞术、调制荧光技术等方法,研究了不同紫外剂量对斜生栅藻的生长抑制效果,以及对藻细胞膜完整性和光合活性的影响。结果表明:对于初始密度约为7×104个/mL的斜生栅藻,50~100 mJ/cm2的紫外线能够取得1~5 d的生长抑制期,150~200 mJ/cm2剂量能将生长抑制期延长至10 d。紫外线能迅速引起斜生栅藻光合活性下降并能逐渐引起部分藻细胞破裂,100~200 mJ/cm2剂量处理后10 d内膜损伤细胞比例达到16%~71%。可见,紫外线能够对再生水中的斜生栅藻取得显著的生长抑制效果,是具有应用前景的景观水体水华风险防控手段。     

水源地原位控藻技术的比较与选择

近年来,各地一些大的湖泊、水库相继出现较为严重的藻类水华现象,导致高等水生植物消亡,破坏了水体景观,直接危害水源水质,更甚威胁到居民饮用水安全。通过对水体环境中藻类生长繁殖的机理分析,各类控藻技术优劣的比较,依据水源地类型和水体特征,提出控藻技术的相应选择。     

滇池富营养化水体新型除藻材料的试验研究

通过实验室小试 (2 0L)和滇池水体围栏扩大试验 (30 0m2 ) ,研究新型轻质除藻材料对滇池湖水中藻类的除藻及净化作用。小试结果表明 ,该除藻材料放入滇池水样实验 2 6d后 ,水质明显好转 ,藻类去除率可达 98% ,COD、TN及TP的去除率达到 38%～ 62 %。滇池湖边 30 0m2 水面围栏扩大试验结果显示 ,除藻材料放入试验区水体 1 0d后 ,水体中藻类含量明显减少 ,水体透光率从 55 %增加到 80 % ,水质状况也有很大改善。研究表明 ,该除藻材料是一种具有研究和应用价值的新型水体除藻材料。     

异龙湖藻类群落特征及环境响应关系

异龙湖淡水藻类共4门36种,其中包括蓝藻门11种,绿藻门17种,裸藻门1种,硅藻门7种。水体藻类密度极高,在200×104~450×104cell/L间。其中拟柱胞藻(Cylindrospermopsis raciborskii)为优势种,形成水华,为水华藻种。水华藻拟柱胞藻藻细胞密度与p H值呈正相关关系,可能与其在繁殖生长中会分泌生物碱,使水体p H值升高有关。异龙湖水体藻类密度空间分布呈西部较高,东部较低的特征,主要受人类活动排放的污染物影响。     

城区景观水体生态重建中水生植物和光催化反应器的应用

城区景观水体是居民观赏、休闲、及娱乐的场所,对美化城市人居环境、净化空气、调节区域温度等具有积极作用。由于面源污染等因素,目前中国城区景观水体氮、磷营养盐含量高,藻类泛滥,水生生态系统单一,大多呈现富营养化状态。本文以广州市某景观湖泊为案例,利用低扬程水泵推流,使景观水体形成环流。部分环流经过固载型TiO2光催化反应器、人工湿地处理,再和环流水体汇合。研究表明,光催化反应器具有很强的杀藻能力,同时减少了藻类在后续人工湿地的沉积,提高了人工湿地对有机物、氮、磷等污染物的去除效果。通过近二年的研究和运行维护,有效地遏制了浮游植物的泛滥,景观水体的水质得到改善,水体生态系统多样性得到一定程度的恢复。     

环境因子对水华暴发的影响研究

水华是当水体藻类开始大量生长和繁殖并且聚集,最终达到一定浓度的现象。综述国内大型浅水湖泊及水库中影响水华暴发的环境因素的研究现状,分析水体营养条件以及适宜的气象、水文、生物条件等有利于藻类生长或聚集的环境影响因子,同时简介中国水华污染现状。对水华暴发研究领域的未来发展具有一定参考价值。     

东海赤潮及其监视监测

赤潮是一种海洋生态异常现象，是海洋生态系统受损与退化的表征与警示。近20a以来，东海赤潮频发，且影响范围不断扩大、持续时间增长，并呈逐年上升趋势，在一定程度上制约了东海区沿海省市海洋经济的发展。开展有害赤潮常规监测和应急监视监测是当前赤潮监控中最为有效手段。本文系统回顾和总结了近20a来东海区赤潮发生特点，以及在东海区开展的赤潮监视监测工作，并对21世纪东海赤潮监视监测进行了简要展望。     

用光触媒抑制淡水藻类增殖作用的研究

为维护和改善湖水、水库等大型蓄水设施的水质而寻找一种新的方法,在人工的明／暗光照射条件下,探讨了运用粉末状TiO2作为光触媒,抑制各种淡水藻类增殖的效果。粉末状的TiO2,在100mg／L的浓度下,对蓝藻的铜绿微囊藻原变种、鱼腥藻和绿藻的空星藻有明显的抑制增殖的效果;而对硅藻的钝脆杆藻,在此条件下则没有效果。     

改性黏土絮凝海洋原甲藻对水体中氮、磷的影响研究

通过对比研究典型有害微藻海洋原甲藻(Prorocentrum micans Ehrenberg)自然消亡(A1组)及改性黏土絮凝(A2组)两种体系,考察两体系中氮、磷等主要水质因子的变化情况.结果表明,改性黏土能有效去除P. micans并影响其后期生长状态,0.4g/L改性黏土添加3.5h后去除率可达60%以上,且藻密度无二次增长.改性黏土絮凝藻华过程中能有效去除水体营养元素, A2组DIP和DIN较A1组分别降低85%和35%.另外,添加改性黏土对水体有机氮、磷影响值得关注,第33d A2组TON和TOP较A1组分别减少约120, 6μmol/L. 改性黏土对有机氮、磷存在一定的埋存保护作用,通过吸附絮凝、螯合等作用使有机氮、磷脱离水体系统,而自然消亡体系中的微藻消亡后将通过分解、矿化等过程快速进入水体参与再循环.该研究系统阐述了改性黏土絮凝P. micans对水体营养环境的影响,以期为现场治理提供理论支持.     

TiO_2/陶瓷光催化自洁杀菌性能研究

为了研究陶瓷的自洁、杀菌性能,文章以普通釉面陶瓷为载体,用溶胶凝胶法在其表面负载了纳米TiO2薄膜,制备了TiO2/陶瓷,并分别以甲醛模拟废水和红城湖水进行了自洁和杀菌实验。结果表明在4W紫外灯和太阳光下,对甲醛的降解率分别达到80%以上和50%以上。海口市红城湖水样在TiO2/陶瓷作用下,以4W紫外灯和太阳光为光源的灭菌率均达99%以上。表明TiO2/陶瓷有良好的自洁和灭菌性能。     

光催化功能陶瓷及其光降解特性

本研究制备了表面镀有光催化剂薄膜的光催化陶瓷,并利用 XRD、色谱、原位红外光谱和分光光度计等研究了其光催化降解油酸、乙烯、SO₂、NO_x和灭菌的特性.结果表明,通过控制制备条件得到的光催化陶瓷具有较强的降解有机污染物、去除无机有害气体和灭菌等功能.光催化功能陶瓷对乙烯、油酸、SO₂和NO_x的降解率达到95%～100%.     

Programmed cell death induced by modified clay in controlling Prorocentrum donghaiense bloom

Modified clay (MC), an effective material used for the emergency elimination of algal blooms, can rapidly reduce the biomass of harmful algal blooms (HABs) via flocculation. After that, MC can still control bloom population through indirect effects such as oxidative stress, which was initially proposed to be related to programmed cell death (PCD) at molecular level. To further study the MC induced cell death in residual bloom organisms, especially identifying PCD process, we studied the physiological state of the residual Prorocentrum donghaiense. The experimental results showed that flocculation changed the physiological state of the residual cells, as evidenced by growth inhibition and increased reactive oxygen species production. Moreover, this research provides biochemical and ultrastructural evidence showing that MC induces PCD in P. donghaiense. Nuclear changes were observed, and increased caspase-like activity, externalization of phosphatidylserine and DNA fragmentation were detected in MC-treated groups and quantified. And the mitochondrial apoptosis pathway was activated in both MC-treated groups. Besides, the features of MC-induced PCD in a unicellular organism were summarized and its concentration dependent manner was proved. All our preliminary results elucidate the mechanism through which MC can further control HABs by inducing PCD and suggest a promising application of PCD in bloom control.     

聚苯胺/TiO2-SiO2复合催化剂去除空气中甲醛的研究

为提高空气净化效果,研究了聚苯胺(PANi)/TiO2-SiO2复合催化剂对甲醛的吸附和协同光催化作用.考察了TiO2-SiO2涂敷层数、PANi浓度和不同酸(有机酸、盐酸)掺杂对紫外光催化氧化甲醛的影响,以及PANi/TiO2-SiO2在可见光下去除甲醛的效果.结果表明,复合聚苯胺的存在使吸光范围拓展到可见光区,提高了对甲醛的吸附.涂敷3层TiO2-SiO2、吸附浓度0.26g/L的PANi溶液所得复合催化剂紫外光催化效果最好,与没有PANi的催化剂相比,使甲醛去除率提高2倍.有机酸掺杂比无机酸掺杂的PANi复合催化剂紫外光催化甲醛的初期反应快,但最终甲醛的去除率相同.PANi/TiO2-SiO2具有显著的可见光催化氧化去除甲醛的活性,对低浓度甲醛氧化去除速率更快.     

Preparations of TiO2 film coated on foam nickel substrate by sol-gel processes and its photocatalytic activity for degradation of acetaldehyde

Anatase TiO2 films were successfully prepared on foam nickel substrates by sol-gel technique using tetrabutyl titanate as precursor. The characteristics of the TiO2 films were investigated by XPS, XRD, FE-SEM, TEM and UV-Vis absorption spectra. The photocatalytic activities of TiO2 films were investigated by photocatalytic degradation reactions of gaseous acetaldehyde, an indoor pollutant, under ultraviolet light irradiation. It was found that Ni^2＋ doping into TiO2 films due to the foam nickel substrates resulted in the extension of absorption edges of TiO2 films from UV region to visible light region. The pre-heating for foam nickel substrates resulted in the formation of NiO layer, which prevented effectively the injection of photogenerated electrons from TiO2 films to metal nickel. The TiO2 films displayed high photocatalytic activity for the degradation of acetaldehyde, and were enhanced by calcining the substrates and coating TiO2 films repeatedly. The high activity was mainly attributed to the improvement of the characteristics of substrate surface and the increase of active sites on photocatalyst.     

上转光剂掺杂新型纳米TiO2催化剂的制备及利用可见光降解反应艳蓝KN-R染料的研究

合成了一种新型含有稀土金属Er的上转光剂,40CdF2·60BaF2·0.8Er2O3,此上转光剂在488 nm可见光的激发下,产生了5个波长均小于387 nm的上转换紫外发射峰.采用超声波分散的方法制备出了上转光剂掺杂的纳米TiO2可见光光催化剂.采用X射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)对催化剂进行了表征.以反应艳蓝KN-R为研究对象,研究了在(三基色灯下发出的)可见光的照射下该可见光光催化剂的催化降解性能,并与未掺杂纳米TiO2粉末的催化剂性能进行了对比.实验结果表明,作为掺杂成分的上转光剂可有效地将可见光转化为紫外光并被纳米TiO2粉末吸收利用,在可见光照射50 h后反应艳蓝KN-R降解率达74.36%,大大高于未掺杂纳米TiO2的降解率(23.10%).