藻类植物控制水体污染的研究

马培健

摘要：近些年来，我国水体污染严重影响水资源质量，藻类植物具有重要的经济价值，在控制水体污染方面也具有重要作用。

关键词：藻类植物;水体污染;水资源

1藻类植物控制水体污染的应用研究

藻类植物可以用于对水体污染的监测，在水体污染控制方面还具有较大优势，可以控制水体重金属污染以及有机质污染等。

1.1 藻类植物对水体污染的监测

藻类植物能够指示水环境质量。藻类生长是需要特定环境作为载体的，不同水环境中，其优势藻类群落、藻类植物种类以及数量等均有所差异;当水体质量发生变化时，其中的藻类植物群落结构也会随着发生适应性变化。所以可以通过观察藻类植物情况监测水体污染[1]。

一般，没有污染的水体中，藻类植物物种多样性丰富，但生物量较小;水体污染时，藻类植物物种多样性降低，生物量增加，少数几种藻类快速聚集水面大量繁殖，淡水中的水华和海水中的赤潮就是水体有机质污染引发富营养化的指示。可以指示水体轻污染的藻类有小环藻、新月藻以及平板藻等;可以指示水体重污染的藻类有绿裸藻以及绿颤藻等。

1.2 藻类植物对在控制水体污染方面的优势

藻类植物分布广泛，在控制水体污染方面具有较大优势，主要体现在以下几个方面：首先是藻类植物具有吸附污染物的能力，对控制水体污染具有较大作用;其次是藻类植物对环境适应能力很强，对环境中的光照和养分要求相对较低，在污染的水体环境中能表现出顽强的生命力;第三是藻类植物体内的光合色素，能够将无机物通过光合作用转化成有机物，进行自养生活，在控制水体污染时，不需要其他生物提供养分和能量。

1.3藻类植物控制水体有机质污染的应用研究

水体中有机质污染主要是氮磷等污染，可以引起水体富营养化，藻类植物可以有效利用和吸附氮、磷等营养物质，从而控制水体无污染。在实际应用中，可以利用底栖藻类（如颤藻属、绿球藻属以及席藻属等）以及栅藻、小球藻、水网藻等控制有机质污染[3]。之后还可以将藻类植物回收用作饲料以及肥料等[4]。

用藻类植物控制水体有机质污染，具有成本低，环保、没有二次污染等优势;其缺点是降解速度有时较慢，且大量藻类聚集会影响其生态及景观功能，同时处理起来也较麻烦。

1.4藻类植物控制水体中重金属污染的应用研究

水体中的重金属（如镉等）具有毒性，能够影响藻类植物光合作用，不同浓度不同重金属对藻类植物的影响不同，例如低浓度的铅和镉能够增加藻类植物叶绿色含量，任何浓度的铅都会降低其叶绿素含量。

有些藻类植物具有重金属超富集能力，可以吸收和积累有害元素，甚至可以通过体内解毒等生理过程，最终将有害元素逐步降解和消除，在处理水体重金属污染中具有重要作用，例如，四尾栅藻可以积累是外界浓度两万倍的稀土金属元素钇（Y）和铈（Ce），小球藻可以富集镉（Cd）、镍（Ni）等，刚毛藻可以吸附镉（Cd）铅（Pb）等。

藻类植物对重金属的富集还会受温度影响，例如，小球藻在20℃和45℃时，吸附重金属能力最强。

1.5菌藻共生系统控制水体污染的应用研究

在遇到水体污染时，藻类植物与细菌会形成一套共生系统，共同控制水体污染。其主要应用包括高效藻类塘共生系统以及固定化菌藻共生系统等。

高效藻类塘共生系统是以为微生物创造更加优良的生长繁殖环境为目的，加强藻类增殖，使共生系统更为紧密，据孙家君等人研究发现，处理农村面源生活污水的高效塘最佳工艺为：温度24～35℃，pH值为7.5，全曝光，光照强度4000Lux，藻类浓度为8×105个/mL[2]。该系统优点是塘浅且窄，有利于氧气和二氧化碳浓度调节，促进藻类和细菌协作。

固定化菌藻共生系统是将选出的优势藻类和细菌通过固定化技术，形成高效的共生控制水体污染系统，其优点主要为处理废水效率很高;其缺点是共生系统发展到一定程度后，固定化载体容易漏出菌藻细胞等[3]。

2藻类植物控制水体污染的原理研究

2.1藻类植物控制水体重金属污染的原理

有些藻类植物能够富集重金属元素，其原理是藻类细胞中氧化蛋白和脂质能够抵抗重要金属离子带来的氧化损伤。水体出现重金属污染时，藻类植物会做出胞外吸附和胞内富集的应对措施，其中吸附速度快，富集速度慢。藻类植物细胞壁一般为网状结构，有磷酸根等官能团，带负电，可以吸附重金属离子并通过离子交换或配位与其结合，完成胞外吸附工作。进入藻类细胞的重金属离子，会与细胞中结合蛋白（如金属硫蛋白等）结合，同时跨膜转运到液泡中，在液泡中富集。

2.2藻类植物控制水体有机质污染的原理

藻类植物在光合作用过程中，需要消耗氮、磷等营养物质合成复杂有机质，同时其光合器官在吸收可见光的过程中，会进行离子态、极性有机物（主要包括碳水化合物、氨基酸以及羧酸等）的新陈代谢，吸附水体中氮磷等有机质，从而控制水体污染。

2.3菌藻共生系统控制水体污染的原理研究

藻类植物可以通过光合作用释放氧气，水中的溶解氧浓度增加，促进水体中细菌的活动，细菌能够使水体有机质得到加速分解，从而控制水体污染，有機质分解过程中产生二氧化碳，又可以被藻类植物通过光合作用吸收。从而形成了一个控制水体污染的良性循环系统[4]。

结论

水体污染是我国面临的重要环境难题，控制水体污染的方法有很多，可以分成物理方法、化学方法以及生物方法等。其中，生物控制方法中，藻类植物由于其较好的净化能力、适应环境能力以及能够自养等优势，在控制水体污染方面具有具有较大发展前景，目前，常用于控制重金属及有机质污染，尤其藻类共生系统应用较多。

参考文献：

[1]管鑫，温志良，万开.藻类在水环境保护中的利用[J].广东化工，2011，38（06）：307-308.

[2]刘霞，杜桂森.藻类植物与水体富营养化控制[J].首都师范大学学报（自然科学版），2002（04）：56-59+63.

[3]刘琴. 关于藻类在水环境保护中的利用分析[J]. 环球人文地理， 2016（10）.

[4]孙家君，马莉，李海翔，林华，姜彬慧.高效藻类塘处理农村面源污水的试验研究[J].环境工程，2015，33（01）：67-71+104.

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