1.背景

藍(lán)藻水華在富營(yíng)養(yǎng)化水體中頻繁發(fā)生，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和飲水安全構(gòu)成直接威脅。然而，在大型湖泊中通過(guò)削減營(yíng)養(yǎng)鹽來(lái)控制藍(lán)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(fù)氧系統(tǒng)

超納米氣溶復(fù)氧系統(tǒng)是運(yùn)用創(chuàng)新的高效氣溶技術(shù)向水體中溶氧、補(bǔ)氧的設(shè)備集成，特別適用于維持湖庫(kù)水生態(tài)修復(fù)和維護(hù)期間所必須的的富氧環(huán)境。

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

2.2非經(jīng)典生物操縱技術(shù)

20世紀(jì)70年代提出了生物操縱技術(shù)控制藍(lán)藻。后被分為經(jīng)典生物操縱（TB）和非經(jīng)典生物操縱（NTB）兩種，分別利用浮游動(dòng)物和濾食性魚(yú)類控制藍(lán)藻水華。在食物鏈設(shè)計(jì)上，兩種技術(shù)如下圖所示：

3.影響非經(jīng)典生物操縱有效性的因素

國(guó)內(nèi)外大量研究發(fā)現(xiàn)，在控制藍(lán)藻水華上，NTB比TB更有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槿后w（如微囊藻）或絲狀藍(lán)藻（如魚(yú)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(duì)抗藍(lán)藻水華的效果也會(huì)因眾多內(nèi)在或外在因素影響而有所差異：

3.1生態(tài)位分化

鰓耙孔隙大小是濾食性魚(yú)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(dòng)物，但在藍(lán)藻水華出現(xiàn)時(shí)，藻類能占到其食物量的70%。

3.2魚(yú)類密度依賴性

NTB的效果取決于鰱、鳙養(yǎng)殖密度。因藻類在不斷的生長(zhǎng)，所以需要魚(yú)類的牧食能力超過(guò)藻類或某些需要控制的藻類（如形成水華的藍(lán)藻）的增殖速率。如，濾食性動(dòng)物對(duì)藻類的控制效果隨著營(yíng)養(yǎng)鹽負(fù)荷的增高而下降，可能是由于營(yíng)養(yǎng)鹽驅(qū)動(dòng)的藻類生長(zhǎng)速率的增高。

確定一個(gè)魚(yú)類臨界密度對(duì)NTB的效果是關(guān)鍵。如，在富營(yíng)養(yǎng)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(lán)藻水華就會(huì)卷土重來(lái)。此外，魚(yú)類的大小、捕撈時(shí)間也會(huì)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(duì)微囊藻的攝食更有效，而對(duì)絲狀藍(lán)藻就遜色一些。當(dāng)然，鰱、鳙也能顯著降低絲狀藍(lán)藻的豐度（下圖）。

3.4水體中溶解氧的濃度

當(dāng)河湖中的溶解氧低于3 mg/L的時(shí)候，魚(yú)類難以生存，在3mg/L—5mg/L的時(shí)候，魚(yú)類雖然可以存活，但是無(wú)法繁殖；當(dāng)溶解氧達(dá)到6mg/L，魚(yú)類可以產(chǎn)卵，達(dá)到7mg/L，魚(yú)類可以迅速生長(zhǎng)，水體富氧環(huán)境將會(huì)構(gòu)建出群落結(jié)構(gòu)豐富的水體生物圈。

將超納米氣溶復(fù)氧系統(tǒng)與非經(jīng)典生物操縱技術(shù)相結(jié)合，可以綜合發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)水體的生態(tài)修復(fù)和自凈能力的提升。通過(guò)增加水體底部的溶解氧含量，消除底部缺氧的現(xiàn)狀，提高水體氧化還原電位，恢復(fù)以好氧性微生物為主的生物群落，加速底部有機(jī)質(zhì)的分解、礦化，形成富氧生境，進(jìn)而抑制內(nèi)源釋放，減少藻類生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)鹽，同時(shí)結(jié)合非經(jīng)典生物操縱技術(shù)，加大鰱、鳙的投放，提高對(duì)微囊藻為主的藻類的牧食，從而有效抑制藍(lán)藻的生長(zhǎng)和繁殖，恢復(fù)健康的水生態(tài)系統(tǒng)。這種綜合治理方法不僅可以解決藍(lán)藻水華問(wèn)題，還可以構(gòu)建豐富的生物群落，提升水體質(zhì)量，從而營(yíng)造健康水環(huán)境。