藍藻易在湖面和池塘快速和大面積爆發(fā),。一般估計40%~70%的藍藻菌在細胞死亡后會向水中釋放細胞內產(chǎn)生和儲存的病毒。目前,,人們對導致藍藻爆發(fā)的機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;強光照度,;水流停滯,。因此,藍藻爆發(fā)往往發(fā)生在5—9月份,,即水流緩慢和高水溫季節(jié),。
藍藻爆發(fā)會對生態(tài)和人類健康產(chǎn)生威脅并造成重大經(jīng)濟損失。比如:藍藻菌內的肝毒素,,人在飲用藍藻毒素感染的水后36小時或稍長時間內會死亡,。動物飲用一定量的藍藻菌毒化水后會出現(xiàn)黃膽病,并對光極為敏感。藍藻菌神經(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。據(jù)有關資料顯示:1996年60名巴西人因飲用藍藻爆發(fā)池塘水而死亡,。世界衛(wèi)生組織在相關指南中規(guī)定,,水中藍藻病菌含量超過1?滋g/litre Microcystin-LR的地區(qū),為危機地區(qū),。
近幾年,,比利時在淺水湖泊和池塘內發(fā)現(xiàn)藍藻爆發(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)生藍藻毒菌,。為此,比利時聯(lián)邦政府實施了藍藻爆發(fā)防治研究計劃B-BLOOMS,,目前,,已取得顯著成效。同時,,根據(jù)藍藻可吸收二氧化碳的特性,,探索藍藻綜合利用途徑。
1.藍藻爆發(fā)防治研究計劃
藍藻爆發(fā)防治研究計劃主要是開發(fā)相關知識和工具,,為建立國家級監(jiān)測和早期預警網(wǎng)絡以及防治技術服務,,它包括:收集比利時現(xiàn)有藍藻范圍、種類,、有機物的多樣性和毒性,、有毒藍藻水華的物候現(xiàn)象等,并建立藍藻數(shù)據(jù)庫BL00MBASE,;在對比利時導致藍藻爆發(fā)的環(huán)境和生態(tài)條件監(jiān)測基礎上制定預防模型,;開發(fā)相應工具如:試樣分析規(guī)范、模型,、分子標記等,,以快速檢測和識別藍藻爆發(fā);加強與歐盟和國標科學研究機構的合作,,減少污染,,保護水資源的可持續(xù)利用和水生態(tài)系統(tǒng)。
為實施該研究計劃,,比利時采取的主要措施有:
·選擇南部海諾省EURE湖和北部根特市BLAARMEERSEN湖作為監(jiān)測重點,,定期取樣,分析物理和化學性能,。
·建立國家藍藻監(jiān)測和試樣分析網(wǎng)絡BLOOMNET,,并以兩湖泊為參照建立數(shù)據(jù)庫BLOOMBASE,。
·統(tǒng)一數(shù)據(jù)分析技術規(guī)程:色素分析使用HPLC技術;顯微鏡觀測并建立藍藻菌數(shù)字圖像,;從藍藻爆發(fā)中分離和培養(yǎng)藍藻菌鏈,;毒素識別和測試由CRITTBIOI業(yè)技術公司進行;藍藻菌多樣性基因分析在DNA(PCR)核糖體擴展基礎上利用DGGE和克隆庫,;使用PCR技術進行藍藻菌毒性分子多樣性分析,。
·建立ANN模型,以識別和預測藍藻爆發(fā),;建立爆發(fā)模型并與湖泊水下模型相連接,。
2.藍藻爆發(fā)防治技術
控制藍藻爆發(fā)的最好辦法是預防為先,即盡可能防止肥料,、動物垃圾和其它有營養(yǎng)的物質進入水中,。另一個措施是通過人工辦法防止水形成滯留,。該措施投資大,,一般只在藍藻水華已明顯并造成經(jīng)濟損失的區(qū)域采用。
如果藍藻水華已經(jīng)形成,,處理成本很高,,主要應集中在清除藍藻菌上,而不是已擴散到水中的毒素,。清除藍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
為實施藍藻水華防治計劃,,宣傳和推廣藍藻研究成果,比利時專門建立了一個用戶委員會,,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)、藍藻專家,、周邊國家,,如德國與荷蘭等。例如:比利時弗拉芒大區(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。海藻提供了一個比任何農(nóng)作物都要大的潛在天然生物柴油原材料,。
藍藻經(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。藍藻中提取的油可以轉變?yōu)樯锊裼?,剩余的生物質可以轉化為沼氣和飼料等,。目前,棕櫚油生產(chǎn)生物柴油轉化比例占其重量的20%,,而藍藻轉化比例能達到50%,。
不過,藍藻生產(chǎn)目前還存在一些技術問題,。過多的太陽光會殺死藍藻,,必須保持恒溫,過厚會影響生長,,必須及時從水內消除過量的氧氣,,甚至二氧化碳也會切斷藍藻細胞。露天藍藻生產(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,、大豆和棕櫚油料價格的攀升,,藍藻是—個有前途的生物柴油原料。一些企業(yè)嘗試在塑料大蓬內生產(chǎn)藍藻,,但大多企業(yè)認為,,露天種植是唯一降低成本的選擇。
另外,,藍藻生長過程中吸收大量二氧化碳,。因此,可充分利用藍藻生產(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:最近比利時啤酒企業(yè)與美國SOLIX公司和COLORADO大學合作,,充分利用啤酒廠和熱電廠排放的二氧化碳。據(jù)計算,,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,,目前藍藻生產(chǎn)企業(yè)把生物柴油作物主要目標,,碳吸收只是副產(chǎn)品,。一旦二氧化氮排放成為必須目標,利用藍藻吸收碳途徑可為選擇方法之一,。