超納米氣溶復氧系統結合非經典生物操縱技術治理水體藍藻水華現象

1.背景

藍藻水華在富營養化水體中頻繁發生，對生態系統和飲水安全構成直接威脅。然而，在大型湖泊中通過削減營養鹽來控制藍藻水華常常是一件困難又昂貴的事情。

2. 定義

2.1超納米氣溶復氧系統

超納米氣溶復氧系統是運用創新的高效氣溶技術向水體中溶氧、補氧的設備集成，特別適用于維持湖庫水生態修復和維護期間所必須的的富氧環境。

超納米氣溶復氧系統的核心是將氧氣以肉眼不可見的極微小氣泡（氣泡粒徑小于200nm）的形式溶于水，形成過飽和濃度的溶氧水，再均勻擴散至水體。這些極微小氣泡具有極大的比表面積和超長的停留時間，在提高水體的溶解氧含量的同時，達到最大的氧利用效率。

2.2非經典生物操縱技術

20世紀70年代提出了生物操縱技術控制藍藻。后被分為經典生物操縱（TB）和非經典生物操縱（NTB）兩種，分別利用浮游動物和濾食性魚類控制藍藻水華。在食物鏈設計上，兩種技術如下圖所示：

3.影響非經典生物操縱有效性的因素

國內外大量研究發現，在控制藍藻水華上，NTB比TB更有優勢，因為群體（如微囊藻）或絲狀藍藻（如魚腥藻和束絲藻）不能被水溞攝食，但能被鰱、鳙攝食。但利用NTB對抗藍藻水華的效果也會因眾多內在或外在因素影響而有所差異：

3.1生態位分化

鰓耙孔隙大小是濾食性魚類濾食能力的決定性因素。鰱的鰓耙較密，而鳙的鰓耙較稀，在同等條件下，鰱主食浮游植物，而鳙主食浮游動物，但在藍藻水華出現時，藻類能占到其食物量的70%。

3.2魚類密度依賴性

NTB的效果取決于鰱、鳙養殖密度。因藻類在不斷的生長，所以需要魚類的牧食能力超過藻類或某些需要控制的藻類（如形成水華的藍藻）的增殖速率。如，濾食性動物對藻類的控制效果隨著營養鹽負荷的增高而下降，可能是由于營養鹽驅動的藻類生長速率的增高。

確定一個魚類臨界密度對NTB的效果是關鍵。如，在富營養的武漢東湖，鰱、鳙的密度需在>50 g/m3的臨界閾值之上，而低于這一臨界閾值，藍藻水華就會卷土重來。此外，魚類的大小、捕撈時間也會影響NTB的效果。

3.3形狀嗜好

鰱、鳙更喜歡球狀藻類（與絲狀藻類相比），因此，它們對微囊藻的攝食更有效，而對絲狀藍藻就遜色一些。當然，鰱、鳙也能顯著降低絲狀藍藻的豐度（下圖）。

3.4水體中溶解氧的濃度

當河湖中的溶解氧低于3 mg/L的時候，魚類難以生存，在3mg/L—5mg/L的時候，魚類雖然可以存活，但是無法繁殖；當溶解氧達到6mg/L，魚類可以產卵，達到7mg/L，魚類可以迅速生長，水體富氧環境將會構建出群落結構豐富的水體生物圈。

將超納米氣溶復氧系統與非經典生物操縱技術相結合，可以綜合發揮兩者的優勢，實現水體的生態修復和自凈能力的提升。通過增加水體底部的溶解氧含量，消除底部缺氧的現狀，提高水體氧化還原電位，恢復以好氧性微生物為主的生物群落，加速底部有機質的分解、礦化，形成富氧生境，進而抑制內源釋放，減少藻類生長所需的營養鹽，同時結合非經典生物操縱技術，加大鰱、鳙的投放，提高對微囊藻為主的藻類的牧食，從而有效抑制藍藻的生長和繁殖，恢復健康的水生態系統。這種綜合治理方法不僅可以解決藍藻水華問題，還可以構建豐富的生物群落，提升水體質量，從而營造健康水環境。