藍(lán)藻易在湖面和池塘快速和大面積爆發(fā),。一般估計(jì)40%~70%的藍(lán)藻菌在細(xì)胞死亡后會(huì)向水中釋放細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生和儲(chǔ)存的病毒。目前,人們對(duì)導(dǎo)致藍(lán)藻爆發(fā)的機(jī)理還沒(méi)有完全弄清楚,但主要因素有:高度富養(yǎng)(硝酸鹽、磷),;水酸度低(低CO2);高溫,;強(qiáng)光照度,;水流停滯。因此,,藍(lán)藻爆發(fā)往往發(fā)生在5—9月份,,即水流緩慢和高水溫季節(jié),。
藍(lán)藻爆發(fā)會(huì)對(duì)生態(tài)和人類(lèi)健康產(chǎn)生威脅并造成重大經(jīng)濟(jì)損失。比如:藍(lán)藻菌內(nèi)的肝毒素,,人在飲用藍(lán)藻毒素感染的水后36小時(shí)或稍長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)會(huì)死亡,。動(dòng)物飲用一定量的藍(lán)藻菌毒化水后會(huì)出現(xiàn)黃膽病,并對(duì)光極為敏感,。藍(lán)藻菌神經(jīng)毒素可對(duì)神經(jīng)和呼吸系統(tǒng)造成損傷,,往往在30分鐘后死亡。癢癢病毒對(duì)皮膚和眼睛造成極敏感反應(yīng),。據(jù)有關(guān)資料顯示:1996年60名巴西人因飲用藍(lán)藻爆發(fā)池塘水而死亡,。世界衛(wèi)生組織在相關(guān)指南中規(guī)定,水中藍(lán)藻病菌含量超過(guò)1?滋g/litre Microcystin-LR的地區(qū),,為危機(jī)地區(qū),。
近幾年,比利時(shí)在淺水湖泊和池塘內(nèi)發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻爆發(fā)現(xiàn)象,,南部瓦隆地區(qū)飲水池有富養(yǎng)化趨勢(shì),,并可能產(chǎn)生藍(lán)藻毒菌。為此,,比利時(shí)聯(lián)邦政府實(shí)施了藍(lán)藻爆發(fā)防治研究計(jì)劃B-BLOOMS,,目前,已取得顯著成效,。同時(shí),根據(jù)藍(lán)藻可吸收二氧化碳的特性,,探索藍(lán)藻綜合利用途徑,。
1.藍(lán)藻爆發(fā)防治研究計(jì)劃
藍(lán)藻爆發(fā)防治研究計(jì)劃主要是開(kāi)發(fā)相關(guān)知識(shí)和工具,為建立國(guó)家級(jí)監(jiān)測(cè)和早期預(yù)警網(wǎng)絡(luò)以及防治技術(shù)服務(wù),,它包括:收集比利時(shí)現(xiàn)有藍(lán)藻范圍,、種類(lèi)、有機(jī)物的多樣性和毒性,、有毒藍(lán)藻水華的物候現(xiàn)象等,,并建立藍(lán)藻數(shù)據(jù)庫(kù)BL00MBASE;在對(duì)比利時(shí)導(dǎo)致藍(lán)藻爆發(fā)的環(huán)境和生態(tài)條件監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上制定預(yù)防模型,;開(kāi)發(fā)相應(yīng)工具如:試樣分析規(guī)范,、模型、分子標(biāo)記等,,以快速檢測(cè)和識(shí)別藍(lán)藻爆發(fā),;加強(qiáng)與歐盟和國(guó)標(biāo)科學(xué)研究機(jī)構(gòu)的合作,減少污染,,保護(hù)水資源的可持續(xù)利用和水生態(tài)系統(tǒng),。
為實(shí)施該研究計(jì)劃,,比利時(shí)采取的主要措施有:
·選擇南部海諾省EURE湖和北部根特市BLAARMEERSEN湖作為監(jiān)測(cè)重點(diǎn),定期取樣,,分析物理和化學(xué)性能,。
·建立國(guó)家藍(lán)藻監(jiān)測(cè)和試樣分析網(wǎng)絡(luò)BLOOMNET,并以?xún)珊礊閰⒄战?shù)據(jù)庫(kù)BLOOMBASE,。
·統(tǒng)一數(shù)據(jù)分析技術(shù)規(guī)程:色素分析使用HPLC技術(shù),;顯微鏡觀測(cè)并建立藍(lán)藻菌數(shù)字圖像;從藍(lán)藻爆發(fā)中分離和培養(yǎng)藍(lán)藻菌鏈,;毒素識(shí)別和測(cè)試由CRITTBIOI業(yè)技術(shù)公司進(jìn)行,;藍(lán)藻菌多樣性基因分析在DNA(PCR)核糖體擴(kuò)展基礎(chǔ)上利用DGGE和克隆庫(kù);使用PCR技術(shù)進(jìn)行藍(lán)藻菌毒性分子多樣性分析,。
·建立ANN模型,,以識(shí)別和預(yù)測(cè)藍(lán)藻爆發(fā);建立爆發(fā)模型并與湖泊水下模型相連接,。
2.藍(lán)藻爆發(fā)防治技術(shù)
控制藍(lán)藻爆發(fā)的最好辦法是預(yù)防為先,,即盡可能防止肥料、動(dòng)物垃圾和其它有營(yíng)養(yǎng)的物質(zhì)進(jìn)入水中,。另一個(gè)措施是通過(guò)人工辦法防止水形成滯留,。該措施投資大,一般只在藍(lán)藻水華已明顯并造成經(jīng)濟(jì)損失的區(qū)域采用,。
如果藍(lán)藻水華已經(jīng)形成,,處理成本很高,主要應(yīng)集中在清除藍(lán)藻菌上,,而不是已擴(kuò)散到水中的毒素,。清除藍(lán)藻毒素的主要措施是使用活性炭和臭氧,建議只在發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻水華的地方有限度的使用,,不能用來(lái)做常規(guī)水處理,。
3.建立湖水用戶委員會(huì)
為實(shí)施藍(lán)藻水華防治計(jì)劃,宣傳和推廣藍(lán)藻研究成果,,比利時(shí)專(zhuān)門(mén)建立了一個(gè)用戶委員會(huì),,成員來(lái)自聯(lián)邦和大區(qū)湖泊和水管理部門(mén)的代表、企業(yè),、藍(lán)藻專(zhuān)家,、周邊國(guó)家,如德國(guó)與荷蘭等,。例如:比利時(shí)弗拉芒大區(qū)環(huán)境署,、瓦隆大區(qū)自然資源和環(huán)境局、荷蘭內(nèi)陸水管理和污水處理研究所,、柏林聯(lián)邦環(huán)境署,、蘇格蘭DUNDEE大學(xué)等,。
4.綜合利用變廢為寶
據(jù)世界石油俱樂(lè)部的數(shù)字,每公頃大豆可生產(chǎn)450升生物柴油,,棕櫚可生產(chǎn)6000升,,而每公頃藍(lán)藻能生產(chǎn)9萬(wàn)升生物柴油,而且還可以像農(nóng)作物一樣在地面種植,。海藻提供了一個(gè)比任何農(nóng)作物都要大的潛在天然生物柴油原材料,。
藍(lán)藻經(jīng)過(guò)光合作用從太陽(yáng)、水和CO2中獲得能源,,可以快速繁殖和每日采收,。不同品種可以提供不同比例的油、碳水化合物和蛋白,。藍(lán)藻中提取的油可以轉(zhuǎn)變?yōu)樯锊裼?,剩余的生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為沼氣和飼料等。目前,,棕櫚油生產(chǎn)生物柴油轉(zhuǎn)化比例占其重量的20%,,而藍(lán)藻轉(zhuǎn)化比例能達(dá)到50%。
不過(guò),,藍(lán)藻生產(chǎn)目前還存在一些技術(shù)問(wèn)題,。過(guò)多的太陽(yáng)光會(huì)殺死藍(lán)藻,必須保持恒溫,,過(guò)厚會(huì)影響生長(zhǎng),,必須及時(shí)從水內(nèi)消除過(guò)量的氧氣,甚至二氧化碳也會(huì)切斷藍(lán)藻細(xì)胞,。露天藍(lán)藻生產(chǎn)池塘因蒸發(fā)和下雨引起臟和PH值失去平衡,。而且土生品種生長(zhǎng)速度超過(guò)種植品種。但隨著農(nóng)作物如玉米,、油料作物CANOLA、大豆和棕櫚油料價(jià)格的攀升,,藍(lán)藻是—個(gè)有前途的生物柴油原料,。一些企業(yè)嘗試在塑料大蓬內(nèi)生產(chǎn)藍(lán)藻,但大多企業(yè)認(rèn)為,,露天種植是唯一降低成本的選擇,。
另外,藍(lán)藻生長(zhǎng)過(guò)程中吸收大量二氧化碳,。因此,,可充分利用藍(lán)藻生產(chǎn)捕捉發(fā)電廠或其它工業(yè)企業(yè)排放到大氣中的二氧化碳。例如:最近比利時(shí)啤酒企業(yè)與美國(guó)SOLIX公司和COLORADO大學(xué)合作,,充分利用啤酒廠和熱電廠排放的二氧化碳,。據(jù)計(jì)算,,每10億瓦(GIGAWATT)煤熱電廠每年可生產(chǎn)600萬(wàn)噸的二氧化碳,16 500公頃海藻溫室可將其90%的CO2吸收,。
但是,,目前藍(lán)藻生產(chǎn)企業(yè)把生物柴油作物主要目標(biāo),碳吸收只是副產(chǎn)品,。一旦二氧化氮排放成為必須目標(biāo),,利用藍(lán)藻吸收碳途徑可為選擇方法之一。