本發明涉及一種水體的綜合治理方法，具體說是預防和控制富營養化水體藍藻大規模爆發的方法，尤其適用于富營養化、藍藻易爆發的湖泊，作為飲用水水源地的水庫，養殖水域如魚塘、蝦塘等水域。
背景技術：
：隨著水體富營養化的日益嚴重，水體中的藍藻會大量繁殖聚集形成水華，此時藍藻容易死亡腐敗、發出惡臭，既污染水體環境也污染陸岸的空氣環境。在藍藻死亡腐敗的過程中會消耗水體中的大量的溶解氧，使水體的溶解氧含量急劇降低甚至為0,使水生動物窒息死亡。同時，藍藻水華大面積覆蓋時產生的遮掩作用，也使水生植物無法進行光合作用。從而對水生生物及其生態系統造成嚴重影響。尤其是藍藻還會釋放出藻毒素，藻毒素是肝癌的誘因，也會對神經系統造成損傷，水華的爆發使得水體中的藻毒素嚴重超標，嚴重威脅了飲用水的安全。藍藻是由多個細胞組成的囊團形式存在于水體中，它們會大量聚集并漂浮于水面。藍藻繁殖時，要求水體富營養化、溫度高、流速低，且水體的透明度高。在這些條件都滿足的情況下，藍藻的繁殖速度極快，藍藻細胞的數量呈幾何倍數增長。下表為經過多年觀測總結的藍藻生長條件、空間分布及群落密度的匯總表：由上表可知，在水流速度小于0.2m/s的水域中，當光照充足、氣溫大于20℃且持續5天以上的情況下，藍藻就會出現大規模爆發。目前，我國藍藻治理采用的主流工藝是機械打撈與藻水分離，是以治標為主的方法。主要措施為：建設藻水分離站，用圍隔或者圍堰，在風向的引導下使藍藻富集起來；再通過打撈設備吸取水域中富含藍藻的水體，輸送至藻水分離站；通過投放凝絮劑、氣浮分離等技術手段將水體中的藍藻與水進行分離；再將分離出來的藍藻進行脫水干化，最后將干化的藍藻制成有機肥或厭氧發酵產生沼氣進行利用。這種方法已在太湖、滇池、巢湖、等富營養化湖泊的藍藻治理中普遍采用，已建設了十余座藻水分離站，對藍藻爆發危害的應急控制起到了很大的作用。但是，這種方法存在三個主要問題。一、被動性。只是針對已大規模爆發的藍藻進行處理，此時藍藻危害已經形成，所起到的作用是應急減緩和削弱藍藻危害的程度和范圍，但并未從源頭上防止藍藻帶來的危害，體現出的是治標的作用。二、局限性。只是對聚集在如自來水廠取水口、風景區、居民區沿岸等敏感區域的藍藻進行打撈，所能打撈的量只占藍藻爆發總量的極小部分，遠不能滿足富營養化湖泊藍藻爆發治理的根本要求。況且，只選擇針對敏感區域進行打撈，其著眼點也只局限于對人的保護，尚未惠及對水生生物的保護。三、風險性。打撈上岸的藍藻大部分已開始死亡腐臭，在藻水分離脫水干化的處理過程中，不可避免會對陸岸環境產生二次污染。尤其是藻毒素殘留問題尚未得到徹底解決，存在食品安全與健康的風險，從而也限制了藍藻的資源化利用。目前采用的以打撈和藻水分離為核心的藍藻治理方式盡管在我國近10年的藍藻治理實踐中已普遍應用，也發揮了很大的應急控制作用，但是因其存在上述問題，再加上占地面積大、投資大、運行成本高等因素，迫切需要治理理念更先進、技術路線更優化、性價比更高的能夠事先積極預防藍藻爆發，不讓藍藻危害形成，從而更好地保障飲用水安全、保護水環境不受污染、保護水生態不受破壞的藍藻治理方法。技術實現要素：本發明要解決的問題是提供一種預防和控制富營養化水體藍藻大規模爆發的方法，該方法通過事先的判斷調查，改變藍藻首次爆發的高頻水域的物理環境條件，并對藍藻生理結構施加影響，從而有效地抑制了藍藻的生長繁殖，減小藍藻繁殖基數，使得藍藻不可能爆發、不可能大量聚集，形成水華。也就避免了水華腐敗所帶來的惡臭，水體溶解氧降低，藻毒素污染等問題。從根本上預防和控制控制藍藻爆發，以及因藍藻爆發所產生的水環境和水生態危害，達到治標又治本的效果。為解決上述問題，采取以下技術方案：本發明的預防和控制富營養化水體藍藻大規模爆發的方法的特點在于包括以下步驟：第一步，確定藍藻爆發的原發水域。綜合衛星藍藻監控遙感圖篩選出歷年藍藻首次爆發的高頻水域。對篩選出的高頻水域進行藍藻生長潛力的綜合調查，進一步預判當年可能出現藍藻大規模爆發的高頻水域，將該高頻水域確定為藍藻爆發的原發水域；或者詢問當地居民，了解已篩選出的高頻水域藍藻首次爆發的情況，包括首次爆發的時間及區域，進而確定藍藻爆發的原發水域。第二步，對原發水域進行監測預警。對第一步確定的藍藻爆發的原發水域進行監測預警，監測內容包括水溫、流速、藻密度、葉綠素、PH值分布和水體透明度；當監測結果滿足藍藻爆發的條件時，進入下一步驟。第三步，實施預防控制措施。當第二步的監測結果滿足藍藻爆發的條件時，在原發水域布置控藻設備實施預防控制措施，消除該水域的深淺層溫差、提高流速，并且對含藻水體進行加壓，控制及抑制藍藻的生長和繁殖，防止藍藻大規模爆發。其中，第一步中所述藍藻生長潛力的綜合調查包括物理環境情況、流域特性、污染現狀、沉降及回歸、藻類生長潛力的調查。所述物理環境情況的調查包括調查水溫、流速、水深、汛期及換水周期。所述流域特性的調查包括分析該水域的水環境容量，檢測每日水體負荷量及降水流出負荷量，評估該水域的富營養化程度。所述污染現狀的調查包括水質調查、底泥調查、生物調查、初級生產力和分解力調查。水質調查：檢測水體中的磷、氮含量及營養鹽濃度，判斷有無藻類可以利用的營養鹽，判斷有無抑制藻類繁殖的物質。底泥調查：檢測水體底泥的富營養化程度，分析其中磷、氮含量及營養鹽濃度，判斷有無藻類可以利用的營養鹽，判斷有無抑制藻類繁殖的物質。生物調查：對水體中的生物群落進行分析，構建水體的食物鏈模型，分析水體中的各級生物的類別及數量，判斷有無藻類可以利用的營養鹽，判斷有無抑制藻類繁殖的物質。初級生產力和分解力調查：分析水體中初級生產者及分解者的比例數量，判斷水體的富營養化程度。所述沉降及回歸的調查包括調查原發水域中營養鹽的沉降及從底泥釋放的情況。所述藻類生長潛力的調查包括判斷水體富營養化程度、確定藍藻繁殖限制性營養鹽及其所占比例、評價污染源對受納水體富營養化的影響、推斷藍藻可利用的營養鹽。第二步中所述藍藻爆發的條件為：①水溫≥15℃；②流速≤0.2m/s；③藻密度≥400萬個/L；④葉綠素A≥10μg/L；⑤PH值相對周邊水域明顯增高；⑥水體透明度≥0.6m。當第二步的監測結果中，滿足條件③、④中任意一個時，即進入第三步實施預防控制措施；或者當第二步的監測結果中，條件③、④均不滿足，但條件①、②、⑤、⑥均滿足時，即進入第三步實施預防控制措施。第三步中所述控藻設備包括水動力控藻器、控藻船、壓力滅藻設備。水動力控藻器：以固定的方式間隔布置于原發水域中，利用遠程推流的原理，帶動周邊水體立體循環，提高水流速度，同時實現水體深淺層交換，消除深淺層存在的溫差，達到調控水溫和流速的目的。控藻船：自動在原發水域巡航，用于不適用水動力控藻器的區域或者補充水動力控藻器控制較弱的邊緣區域，利用葉輪翻攪水體，在水體中形成一個由上至下的渦流，在將水上下交換消除深淺層溫差的同時，提高作用區域內的水體流速，并在持續作用下實現局部調控水體流速和溫度的目的。壓力控藻裝置：利用水上交通工具負載或者陸地固定的方式，配合水動力控藻器及控藻船，在已有藍藻生長的水域，抽取含有藍藻的水體，并對該部分水體進行加壓處理，破環藍藻本身特有的氣囊等內部結構，使藍藻喪失繁殖能力的同時，下沉至湖底，自然死亡，降低藍藻的繁殖基數，調控藍藻大規模爆發的規模及時間。采取上述方案，具有以下優點：本發明的預防和控制富營養化水體藍藻大規模爆發的方法，首先綜合衛星藍藻監控遙感圖選出歷年藍藻首次爆發的高頻水域，并對這些高頻水域進行綜合調查和問詢，確定藍藻爆發的原發水域；然后，對藍藻爆發的原發水域進行水溫、流速、藻密度、葉綠素、PH值分布和水體透明度的監測預警；當監測結果滿足藍藻爆發的條件時，即在該原發水域布置控藻設備實施預防控制措施，通過消除水體深淺層溫差、提高水體流速、增加水體壓力的手段，控制及抑制藍藻的生長和繁殖，防止藍藻大規模爆發。該方法能夠在藍藻大規模爆發之前或初期，通過控藻設備改變藍藻首次爆發的高頻水域的物理環境條件，即消除水體的深淺層溫差、提高水體流速，破壞藍藻的生長環境，使得藍藻不易繁殖。同時，該方法還通過控藻設備增加了藍藻首次爆發的高頻水域的水體壓力，破環藍藻本身特有的氣囊等內部結構，使藍藻喪失繁殖能力的同時，下沉至湖底，自然死亡，降低藍藻的繁殖基數，調控藍藻大規模爆發的規模及時間。即本發明的預防和控制富營養化水體藍藻大規模爆發的方法通過事先的調查判斷，改變藍藻爆發的原發水域的物理環境條件，降低藍藻的繁殖基數，從根本上減少藍藻的數量，減小藍藻大規模爆發的范圍。該方法與傳統的技術手段相比，投資成本小，更加穩定，更加優化，旨在藍藻大規模爆發前將藍藻水華大規模爆發的可能性消除，治理手段更加主動，更有利于徹底解決藍藻大規模爆發的問題，治標又治本。而且，其處理過程不存在轉運及無害化處理的步驟，也可避免二次污染。附圖說明圖1是本發明的預防和控制富營養化水體藍藻大規模爆發的方法的流程圖。具體實施方式以下結合附圖對本發明做進一步詳細說明。如圖1所示，本發明的預防和控制富營養化水體藍藻大規模爆發的方法包括以下步驟：第一步，確定藍藻爆發的原發水域。綜合衛星藍藻監控遙感圖篩選出歷年藍藻首次爆發的高頻水域。對篩選出的高頻水域進行藍藻生長潛力的綜合調查，進一步預判當年可能出現藍藻大規模爆發的高頻水域，將該高頻水域確定為藍藻爆發的原發水域；或者詢問當地居民，了解已篩選出的高頻水域藍藻首次爆發的情況，包括首次爆發的時間及區域，進而確定藍藻爆發的原發水域。其中，所述藍藻生長潛力的綜合調查包括物理環境情況、流域特性、污染現狀、沉降及回歸、藻類生長潛力的調查。所述物理環境情況的調查包括調查水溫、流速、水深、汛期及換水周期。所述流域特性的調查包括分析該水域的水環境容量，檢測每日水體負荷量及降水流出負荷量，評估該水域的富營養化程度。所述污染現狀的調查包括水質調查、底泥調查、生物調查、初級生產力和分解力調查。水質調查：檢測水體中的磷、氮含量及營養鹽濃度，判斷有無藻類可以利用的營養鹽，判斷有無抑制藻類繁殖的物質。底泥調查：檢測水體底泥的富營養化程度，分析其中磷、氮含量及營養鹽濃度，判斷有無藻類可以利用的營養鹽，判斷有無抑制藻類繁殖的物質。生物調查：對水體中的生物群落進行分析，構建水體的食物鏈模型，分析水體中的各級生物的類別及數量，判斷有無藻類可以利用的營養鹽，判斷有無抑制藻類繁殖的物質。初級生產力和分解力調查：分析水體中初級生產者及分解者的比例數量，判斷水體的富營養化程度。所述沉降及回歸的調查包括調查原發水域中營養鹽的沉降及從底泥釋放的情況。所述藻類生長潛力的調查包括判斷水體富營養化程度、確定藍藻繁殖限制性營養鹽及其所占比例、評價污染源對受納水體富營養化的影響、推斷藍藻可利用的營養鹽。綜合上述調查結果，推斷衛星藍藻監控遙感圖篩選出的歷年藍藻首次爆發的高頻水域在當年藍藻再次大規模爆發的可能性，將可能再次出現藍藻爆發的高頻水域確定為原發水域。第二步，對原發水域進行監測預警。對第一步確定的藍藻爆發的原發水域進行監測預警，監測內容包括水溫、流速、藻密度、葉綠素、PH值分布和水體透明度；當監測結果滿足藍藻爆發的條件時，進入下一步驟。其中，所述藍藻爆發的條件為：①水溫≥15℃；②流速≤0.2m/s；③藻密度≥400萬個/L；④葉綠素A≥10μg/L；⑤PH值相對周邊水域明顯增高；⑥水體透明度≥0.6m。當監測結果中，滿足條件③、④中任意一個時，即進入第三步實施預防控制措施；或者當監測結果中，條件③、④均不滿足，但條件①、②、⑤、⑥均滿足時，即進入第三步實施預防控制措施。第三步，實施預防控制措施。當第二步的監測結果滿足藍藻爆發的條件時，在原發水域布置控藻設備實施預防控制措施，消除該水域的深淺層溫差、提高流速，并且對含藻水體進行加壓，控制及抑制藍藻的生長和繁殖，防止藍藻大規模爆發。其中，所述控藻設備包括水動力控藻器、控藻船、壓力滅藻設備。水動力控藻器：以固定的方式間隔布置于原發水域中，其控制范圍可達10~500m；利用遠程推流的原理，帶動周邊水體立體循環，提高水流速度，同時實現水體深淺層交換，消除深淺層存在的溫差，達到調控水溫和流速的目的。控藻船：自動在原發水域巡航，用于不適用水動力控藻器的區域或者補充水動力控藻器控制較弱的邊緣區域，增強控藻效果；利用葉輪翻攪水體，在水體中形成一個由上至下的渦流，在將水上下交換消除深淺層溫差的同時，提高作用區域內的水體流速，并在持續作用下實現局部調控水體流速和溫度的目的。壓力控藻裝置：利用水上交通工具負載或者陸地固定的方式，配合水動力控藻器及控藻船，在已有藍藻生長的水域，抽取含有藍藻的水體，并對該部分水體進行加壓處理，破環藍藻本身特有的氣囊等內部結構，使藍藻喪失繁殖能力的同時，下沉至湖底，自然死亡，降低藍藻的繁殖基數，調控藍藻大規模爆發的規模及時間。下表為在顯微鏡下觀察的不同的壓力對藍藻細胞的影響：加壓壓力影響0Mpa藍藻細胞內存在大量的氣囊，且體積較大0.3Mpa藍藻細胞內氣囊體積減小，但依舊清晰可見，此時藍藻細胞已可以下沉，顏色保持不變0.4Mpa藍藻細胞內氣囊開始干癟，但依舊清晰可見，視野內數量明顯增多，藍藻細胞顏色微變0.5Mpa藍藻細胞內氣囊幾乎完全干癟，氣囊結構可見，視野內數量明顯增多，藍藻細胞顏色加深0.6Mpa藍藻細胞內氣囊完全干癟，但氣囊結構可見，視野內數量明顯增多，藍藻細胞顏色加深0.7Mpa藍藻細胞內氣囊幾乎不可見，且藍藻細胞透光性明顯降低，藍藻細胞顏色加深由該觀察結果可得：當水體壓力在0.4-0.7MPa之間時，藍藻細胞內氣囊體積會逐漸縮小直至消失，比重減輕，下沉至湖底，在沒有充足光照的情況下自然死亡；當水體壓力大于0.7MPa時，藍藻細胞內氣囊結構被破壞，形成不可逆的損傷，即便受到光線照射也不會再次浮起，不會再繼續生長繁殖。負載式的壓力控藻裝置即為壓力容器，將其負載在水上交通工具上，將含有藍藻的水體抽入容器內，再利用加壓泵對容器進行加壓，根據具體情況壓力范圍：可在0.4-0.7MPa之間、使這部分水體中藍藻細胞內的氣囊縮小、消失甚至受損，繼而排出容器，被排出容器的藍藻下沉至湖底自然死亡。固定式的壓力控藻裝置為在陸地或水體中設置的U型深井，井深40m-70m，相當于可形成0.4-0.7MPa的壓力。利用水泵及管道將含有藍藻的水體抽入U型井的一端，在深井內水壓的作用下，這部分水體中藍藻細胞內的氣囊縮小，直至產生不可逆的破壞，從U型井另一端出來后，氣囊受損的藍藻隨即下沉至湖底自然死亡。本發明的預防和控制富營養化水體藍藻大規模爆發的方法通過事先的判斷調查，將當年可能再次出現藍藻大規模爆發的高頻水域設定為原發水域，并對這些原發水域進行監測預警，在藍藻大規模爆發之前或初期，通過主動的布置控藻設備，消除該水域的深淺層溫差、提高流速、增加壓力，降低藍藻的繁殖基數，破壞藍藻的繁殖條件，從根本上有效抑制了藍藻的大規模爆發，徹底解決了預防和控制藍藻的問題，治標又治本。當前第1頁1 2 3