有害丝状蓝藻防控与去除

蓝藻是淡水水体中极其常见的微生物。当湖泊、水库等水体营养物质丰富且温度适宜时，蓝藻会大量繁殖从而形成蓝藻水华。近年来，随着全球水体富营养化和气候变暖的加剧，有害蓝藻水华暴发频次和面积有逐年增加的趋势。蓝藻水华的暴发会使湖库水体的透明度下降、溶解氧降低和水生生物死亡。更为严重的是，水源地有害蓝藻的大量繁殖会加重饮用水厂处理工艺负荷，有害蓝藻产生的大量毒素物质和嗅味物质会降低饮用水水质，对居民饮水安全构成威胁。

近年来，国内外多处水源地都出现了以丝状蓝藻如伪鱼腥藻（图1（a））为主要优势种的蓝藻水华。该藻在生长过程中会产生大量嗅味物质2-甲基异莰醇（2-MIB）（图1（b）），由于2-MIB能在极低剂量下（4-10 ng/L）使水体散发出霉味，其引起消费者强烈不满。因此，新版国家《生活饮用水卫生标准》（GB 5479-2022）将2-MIB列为藻类暴发时扩展指标，并规定饮用水出水中其浓度应低于10 ng/L。

图1 （a）伪鱼腥藻形态结构图片；（b）2-MIB分子结构

在饮用水水源地对伪鱼腥藻等有害丝状蓝藻进行防控，不仅有利于水环境生态系统的健康和稳定，而且有助于降低饮用水厂原水中有害蓝藻密度及2-MIB浓度，减轻饮用水厂处理负荷。我们发现针对湖库中伪鱼腥藻等丝状蓝藻，可以在水华暴发初期投加绿色抑藻剂过氧碳酸钠（SPC）。SPC中碳酸根能够促进过氧化氢产生氧自由基，进而能够有效抑制水体伪鱼腥藻等蓝藻的过度繁殖。此外，研究还发现适量SPC（3.0 mg/L）不仅能够有效抑制湖库丝状蓝藻水华的发生，而且其对水体真核微生物群落结构基本不会产生明显影响，能够保证水环境微生物群落的稳定（图2）。

图2 过氧碳酸钠（SPC）抑制水源地有害丝状蓝藻水华暴发示意图

当伪鱼腥藻等丝状蓝藻进入饮用水厂后，如何高效去除藻细胞和嗅味物质尤为关键。然而，由于伪鱼腥藻等丝状蓝藻呈细丝状（图1（a）），饮用水厂常规混凝沉淀工艺对其去除效果不佳。为此，我们可以利用适度预氧化强化混凝增强丝状蓝藻的去除效果。研究发现适当剂量臭氧（比如0.2 mg/L）预氧化后藻细胞去除率明显增加。此外，针对饮用水厂滤后水中残留的2-MIB，可以利用臭氧/过氧化氢联合工艺进行深度处理，比如2.0 mg/L臭氧和2.0 mg/L过氧化氢能够有效降解滤后水2-MIB。综上，针对饮用水原水中大量丝状蓝藻和嗅味物质，可以采用臭氧适度预氧化耦合臭氧/过氧化氢深度处理工艺进行高效去除（图3）。

图3 臭氧适度预氧化耦合臭氧/过氧化氢联合氧化工艺