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,,人們對導(dǎo)致藍(lán)藻爆發(fā)的機(jī)理還沒有完全弄清楚,,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)對生態(tài)和人類健康產(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,并對光極為敏感,。藍(lán)藻菌神經(jīng)毒素可對神經(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,,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)劃主要是開發(fā)相關(guān)知識(shí)和工具,,為建立國家級(jí)監(jiān)測和早期預(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,、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BL00MBASE,;在對比利時(shí)導(dǎo)致藍(lán)藻爆發(fā)的環(huán)境和生態(tài)條件監(jiān)測基礎(chǔ)上制定預(yù)防模型;開發(fā)相應(yīng)工具如:試樣分析規(guī)范,、模型,、分子標(biāo)記等,以快速檢測和識(shí)別藍(lán)藻爆發(fā),;加強(qiáng)與歐盟和國標(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)測重點(diǎn),定期取樣,,分析物理和化學(xué)性能,。
·建立國家藍(lán)藻監(jiān)測和試樣分析網(wǎng)絡(luò)BLOOMNET,,并以兩湖泊為參照建立數(shù)據(jù)庫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,;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)物垃圾和其它有營養(yǎng)的物質(zhì)進(jìn)入水中。另一個(gè)措施是通過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)專門建立了一個(gè)用戶委員會(huì),,成員來自聯(lián)邦和大區(qū)湖泊和水管理部門的代表,、企業(yè)、藍(lán)藻專家,、周邊國家,,如德國與荷蘭等。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)過光合作用從太陽、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)樯锊裼停S嗟纳镔|(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,,藍(lán)藻生產(chǎn)目前還存在一些技術(shù)問題。過多的太陽光會(huì)殺死藍(lán)藻,,必須保持恒溫,,過厚會(huì)影響生長,必須及時(shí)從水內(nèi)消除過量的氧氣,,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。而且土生品種生長速度超過種植品種,。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)藻生長過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,。