唐友堯，王桂榮
（華中科技大學環(huán)境科學與工程學院，湖北 武漢，430074）

　　摘要：漢江是長江的最大支流，是陜西、湖北兩省沿岸居民生活用水和工業(yè)用水的重要水源。隨著沿岸人口的增加，工業(yè)的發(fā)展，排污量不斷增加，使?jié)h江水質(zhì)逐年下降，于近幾年多次出現(xiàn)水華。本文在調(diào)查的基礎上，對漢江水華成因進行了分析并提出了防治措施，供有關部門參考。
　　關鍵詞：水華 ； 成因分析 ； 防治

Han-JIANG River “algae bloom”Cause Analysis and Prevention
Wang GuiRong
(Institute of Environmental Science and Engineering, HUAZHONG University of Science and Technology, WUHAN， 430074)

　　Abstract: Han-JIANG river is the largest branch of Yangtze river and important water resource of people living and industry production in SAN-XI province and HU-BEI province. With people increasing and industry developing, sewage is increasing constantly, so that water quality of Han-JIANG gets worse year by year. In recent server years, Han-JIANG breaks out "algae bloom" many times. Based on investigation, the paper makes analysis on cause of Han-JIANG" algae bloom" and put forward prevention measure as reference to some departments.
　　Key Words: algae bloom cause analysis prevention

前言：

　　漢江是長江的最大支流，全長1532km，年徑流總量為591億立方米。流域面積15.1萬平方米。漢江是陜西、湖北省沿岸居民生活用水和工業(yè)用水的重要水源。早在70年代，漢江的水質(zhì)一直符合地面水二級標準，但自90年代以來，隨著人口的增加，工業(yè)的發(fā)展，污水大量排入漢江。據(jù)98年調(diào)查統(tǒng)計，沿途接納工業(yè)廢水和生活污水7億m3/年，在漢江干流形成大小不等的污染帶20多條，總長度達10km，使?jié)h江水質(zhì)逐年下降，尤其是漢江中下游湖北境內(nèi)的水域的水質(zhì)有逐漸惡化的趨勢，主要表現(xiàn)為水中藻類逐年增加（見下表），特別是1992年、1998年和2000年的初春先后多次發(fā)生水華，即硅藻大量繁殖，水色發(fā)褐，并伴有腥味，使?jié)h江中下游水廠凈化處理發(fā)生嚴重困難，用水水質(zhì)急劇下降。漢江水華的頻繁發(fā)生是漢江水質(zhì)惡化的標志，給沿岸人民的健康和社會經(jīng)濟帶來極大的損失，已引起政府和有關部門的高度關注。

90年代漢江藻類總數(shù) 年份 藻類總數(shù)（個／升） 備注 1992年 1.57×10⁷ 水體發(fā)褐 1996年 0.15×10⁷ 1997年 1.0×10⁷ 1998年 1.70×10⁷ 水體發(fā)褐 2000年 3.62×10⁷ 水體發(fā)褐

1.漢江“水華”成因分析

　　據(jù)有關硅藻大量增殖的室內(nèi)研究表明，硅藻的大量繁殖與營養(yǎng)濃度的高低關系密切，硅藻細胞的增長率隨培養(yǎng)時間的延長及營養(yǎng)濃度的減少而降低，培養(yǎng)液中的主要營養(yǎng)元素，尤其是氮和硅則隨藻類細胞的增長而降低。磷的含量雖也隨培養(yǎng)時間的延長逐步下降，但變化幅度不大。當在培養(yǎng)液中氮濃度下降至最低點時補充氮源，幾乎停止增長的硅藻細胞又可繼續(xù)增長。
　　光強和溫度對硅藻的生長也有影響，在一定的光強范圍內(nèi)，硅藻的生長隨光強的增加而加快：當光強低于2000lux時，硅藻細胞仍可正常繁殖，2000-5000lux時，生長最佳，但當光強提高到8000lux時，生長速度明顯減慢，10000lux時細胞變白，生長完全停止。硅藻適宜的溫度相對低一些，在初春或初冬生長最好。
　　據(jù)此認為，近幾年漢江下游幾次發(fā)生硅藻細胞量猛增，出現(xiàn)硅藻水華和水質(zhì)惡化的“突發(fā)”性現(xiàn)象，主要是以下原因引起的：
　　1.1大量的污水排入漢江，特別是氮肥廠、磷肥廠的污水，為硅藻的繁殖提供了營養(yǎng)元素。
　　1.2充足的陽光、適宜的溫度為硅藻的繁殖創(chuàng)造了良好的氣候條件。近幾年漢江水華均發(fā)生在2月，天氣較暖，陽光充足，水溫一般在7～10℃,適宜于硅藻生長。
　　1.3 漢江水華發(fā)生時正處于枯水期，水的自凈能力大大降低。加之長江汛期比漢江早，對漢江產(chǎn)“頂托”，使?jié)h江水流速度更加緩慢，呈現(xiàn)湖泊水狀態(tài)，為硅藻生長繁殖提供了“溫床”。

2.藻類處理及防治

　　原水中的藻類會嚴重影響常規(guī)處理效果。由于藻類形成的濁度其ζ電位較高，且具有較高的穩(wěn)定性，因此混凝劑對含藻懸浮顆粒脫穩(wěn)效果較差，形成的絮體強度較弱、體形較小、易穿透濾層。藻類和其他微生物滅活后的殘骸形成腐殖質(zhì)產(chǎn)生臭味物質(zhì)，或氯與藻類代謝化合產(chǎn)生臭味物質(zhì)，這些物質(zhì)進入管網(wǎng)送至用戶，而使自來水中帶“腥味”，影響居民身心健康。常規(guī)處理工藝很難去除水中的藻類和臭味。目前除藻方法有以下幾種：
2.1 化學預氧化法
　　化學預氧化法是通過氧化劑來氧化破壞水中的藻類和有機物。目前采用的氧化劑主要有臭氧、二氧化氯、過氧化氫等。
2.1.1 臭氧
　　傳統(tǒng)的預加氯預氧化和消毒，雖能部分去除藻類，但是預加氯過程中氯與源水中較高濃度的有機物作用會生成對人體有害的鹵代有機物，如三鹵甲烷等致癌物質(zhì)。近年來，毆美等一些發(fā)達國家采用臭氧預氧化除藻。臭氧是一種很強的氧化劑，投入水中后，可氧化難于被生物分解的大分子有機物為易于被生物降解的中小分子有機物；還可去除鐵、錳。藻類被氧化劑氧化后，會釋放出有機碳、土腥臭代謝物，這些產(chǎn)物會被臭氧立即氧化掉，而其他氧化劑對消除這些代謝物的味與臭不起作用，這是臭氧的優(yōu)勢。臭氧化技術雖然效果好但設備投資大，運行操作管理技能要求嚴，運行費用較高。
2.1.2 二氧化氯
　　近年來，應用二氧化氯為飲用水處理的消毒劑和氧化劑已受到國內(nèi)普遍關注。二氧化氯應用于水處理有如下優(yōu)點：①與有機物反應不會生成三鹵甲烷等致癌物質(zhì)；②氧化鐵、錳能力比氯強；③降低出廠水的嗅閾值；④有較強殺菌能力，其殺生力優(yōu)于氯；⑤不會與氨氮反應生成氯胺。目前在美國有四百多家水廠，在歐洲有數(shù)千家水廠在應用二氧化氯。與臭氧相比，二氧化氯工藝投資少，產(chǎn)率高。但二氧化氯工藝也存在以下缺點：一是制取二氧化氯不盡如人意，不論以亞氯酸鈉、氯酸鈉為原料的化學法還是已食鹽為原料的電解法來制取二氧化氯，要么原料價格很高，要么裝置復雜。鑒于以上問題，作者認為目前存在幾個問題急需解決：一是解決亞氯酸鈉原料的生產(chǎn)供貨途徑，呼吁化工行業(yè)組織批量生產(chǎn)，以降低其價格；二是面對廣大的國內(nèi)市場，加速研制出高產(chǎn)率的二氧化氯發(fā)生器，提高純度，降低成本，這樣可為二氧化氯廣泛應用開辟廣闊的前途。
2.1.3 過氧化氫（H₂O₂）
　　過氧化氫（H₂O₂）預氧化對水中有機物染物和氨氮都具有相當高的去除率。過氧化氫的標準氧化還原電位高于KMnO4、CLO2，能直接氧化水中有機物染物和構成微生物的有機物質(zhì)，同時，其本身只含氫和氧兩種元素，分解后成為水和氧氣，使用中不會引入任何雜質(zhì)。在飲用水處理中過氧化氫分解速度很慢，可保證較長時間的殘留消毒作用，又可作為脫氫劑，不會產(chǎn)生有機鹵代物，故過氧化氫是較為理想的飲用水預氧化劑和消毒劑。但過氧化氫預氧化對藻類的抑制有待在生產(chǎn)性實驗中考查。
2.2 化學藥劑法
　　在室內(nèi)條件下測試了兩種無機絮凝劑即聚硫酸鐵(P-Fe)和聚合氯化鋁(PAC)的除藻作用。在5個1000ml的燒杯中各裝800ml人工培養(yǎng)的混合藻液并分別加入不同劑量的上述絮凝劑，先快速(260r/min)攪拌1min，再慢速(45r/min)攪拌4min，然后靜置20min，逐一測定上層清夜的藻類細胞密度，并求出每一燒杯的除藻率。當PAC的用量為20mg/l時，除藻率可達70%以上?？梢?，絮凝劑不失為一種有效的除藻手段，但絮凝劑有可能對水體產(chǎn)生二次污染。
2.3 超聲輻射
　　超聲輻射化學反應在1927年由美國學者Richards和Loomis首次報道。八十年代以來，英、法、美、德等歐美國家以及亞洲的日本、韓國、印度等紛紛致力于超聲空化降解有機物研究。近年來我國的臺灣地區(qū)和大陸的一些大學也開始了這方面的研究。同濟大學研究了超聲輻射對三鹵甲烷、四鹵化碳的降解效果和機理以及超聲殺菌效果。目前超聲空化降解有機物技術在國內(nèi)開始受到越來越多的關注和研究。頻率在16khz以上的超聲波輻射會引起許多化學變化，稱為超聲空化。它是液體中的一種復雜的物理化學現(xiàn)象，液體中的微小泡核在超聲波作用下被液化，表現(xiàn)為泡核的震蕩、生長、收縮及崩潰等動力學過程。其降解有機物的機理為：超聲空化在溶液中形成局部高溫高壓區(qū)，生成高濃度氧化性物質(zhì)如 oOH和H₂O₂，以及形成超臨界水。這樣超聲空化通過三種途徑來氧化有機物：（1）自由基氧化；（2）高溫熱解；（3）超臨界水氧化。經(jīng)有關專家研究，超聲對降解濃度在50-350mg/l的鹵代烴（氯甲烷、氯仿、四氯化碳）的降解率為72-99.9%。對于除藻有待于進一步實驗。
　　超聲空化技術利用聲解將水體中的有機物降解為小分子的無機物，將有毒有害物質(zhì)降解為無毒或毒性小的物質(zhì)，具有操作方便、高效、無污染或少污染的特點，是一項很有應用前景的水處理新技術。
　　對于水中藻類的去除除了上述方法外，還可以采用激光、等離子等手段，但必須通過試驗來證明。
　　要保護漢江各江段及支流的水質(zhì)，防止藻類過量繁殖和形成藻類水華，一方面積極研究一些新的除藻藥劑以及對傳統(tǒng)工藝作一些改進，另一方面必須制定切實可行的環(huán)保措施，嚴格控制沿岸污染帶及污染負荷，盡量限制高濃度污水排入漢江。

參考文獻：
1． 周克釗 過氧化氫預氧化技術試驗研究.中國給水排水.1999.vol.15:15-18
2． 況琪軍等.漢江中下游江段藻類現(xiàn)狀調(diào)查及“水華”成因分析.長江流域資源與環(huán)境.2000.vol.9.No.1:63-69
3． 沙鴻勛 對漢江兩度出現(xiàn)“水華”污染的思考.環(huán)境導報.2000(3):23-24
4． 陳偉 超聲輻射降解水中有機物染物的研究 同濟大學博士學位論文2000.3