根据《2018中国生态环境状况公报》，经过对165个水质断面的监测，反映珠江流域水质良好，然而在2021年8-9月珠江流域的北江干流出现蓝藻水华异常情况。目前，淡水水体的蓝藻水华已成为全世界普遍面临的生态环境问题^[1]，蓝藻水华是指藻类在富营养化水体中大量增殖^[2-4]，并在水体表层形成可肉眼观察的藻类聚积体，使水体呈现色彩的现象^[5]。水华的频繁爆发不仅影响了水体景观价值，蓝藻门的许多种类（如微囊藻属、念珠藻属、颤藻属、鱼腥藻属等^[6]）释放的藻毒素可能引发消化道及肠胃疾病，对肝脏具有靶向性^[7]和肿瘤促进作用，会对人体健康带来极大的威胁和污染人类的饮用水源^[8]。若引用了藻类污染的水体作为饮用水源，将会面临一系列问题如絮凝藻类、降解藻毒素、去除水体异味等，这无疑增加了水厂处理成本^[9]。

针对2021年8-9月珠江流域的北江干流出现蓝藻水华异常情况，同时为了提高水厂处理藻类爆发的应急能力，本文研究了无机絮凝剂聚氯化铝对蓝藻高密度水体中藻类群落结构的影响，为日后处理藻类应急事件提供理论基础。

1 试验条件和方法

1.1 试验条件

试验水样采用北江流域水厂的水源水，藻类密度为4.75×10⁷cells/L，聚氯化铝添加量分别为5ppm、10ppm、15ppm。絮凝试验通过六联搅拌机完成，混凝沉淀程序为：①转速300r/min，30秒；②转速150r/min，1分钟；③转速100r/min，5分钟；④转速50r/min，10分钟；⑤沉淀20分钟。混凝沉淀结束后，取上清液进行藻类鉴定。

1.2 藻类定量分析方法

取1L上清液中利用鲁哥试剂以终浓度为1%进行固定保存，避光静置24h进行浓缩。摇匀浓缩后的藻类样品，移液枪吸取100μL样品于100μL浮游植物计数框进行定量分析。种类鉴定参考《中国淡水藻类: 系统、生态及分类》^[10]。

1 L 水中浮游植物的丰度（N）用下式计算^[10]:

N=（A*V_w*n）/（A_c*V）

式中:N为每1L水中浮游植物的数量（cells/L）;

A为计数框面积（mm²）;

A_c为计数面积（mm²）;

V_w为1L水样经沉淀浓缩后的样品体积（mL）;

V为计数框的体积（mL）;

n为计数所得浮游植物的细胞数（cells）。

2 结果与讨论

2.1 絮凝沉淀前后对藻类组成变化影响与分析

絮凝剂添加量与藻类密度的关系见图1，添加絮凝剂后藻类密度明显下降，其中10ppm对藻类去除率最高，为97.9%，其次为15ppm的94.3%，5ppm的去除率最低，为89.3%。10ppm的藻类密度为1.02×10⁶cells/L，低于《中国饮用水源水中藻类卫生标准的研究》中提出的危险限值:1.2×10⁶个/升^[11]。

从表1可知，原水鉴定出藻类15种，隶属于蓝藻、硅藻、隐藻、甲藻和绿藻5大门类。随着絮凝剂浓度的增加，藻类种类数量明显下降，5ppm鉴定出藻类6种，10ppm鉴定出藻类5种，15ppm鉴定出藻类3种，其中5ppm和10ppm均鉴定到蓝藻、隐藻和绿藻，15ppm鉴定出蓝藻和绿藻。

经过絮凝沉淀，原水中大部分藻类种类均被去除，但优势种（属）微囊藻属仍存在。藻类细胞表面带负电，ζ电位高，具有较高的稳定性^[12]，同时微囊藻胞内外代谢物会在混凝过程中与混凝剂的水解产物反应生成络合物，并附着在絮体颗粒表面，阻碍颗粒间的有效碰撞和聚集^[13-14]。由于蓝藻细胞密度小、形成的絮体结构疏松、体积较大、沉降性差，容易在外力作用下破碎^[15]，造成沉淀效果差且不稳定。细胞中含有气囊和伪空泡的藻类，如铜绿微囊藻等，藻细胞密度较小，且细胞在水体中所受的浮力更大，更不易絮凝沉降^[16-17]。造成15ppm的藻类密度大于10ppm的现象，可能是由于在取原水分组的过程中，未能完全使水中藻类均质化，导致有较大群体的蓝藻被分到15ppm组，这与在显微镜下观察到较大微囊藻群体结果一致。

图1 絮凝剂添加量与藻类密度的关系

2.2絮凝沉淀对藻类群落影响与分析

絮凝剂添加量与藻类孔径分级数量的关系见表2，随着絮凝剂浓度的增加，50-150μm和20-50μm藻类孔径分级数量逐渐减少至完全去除，＜20μm藻类孔径分级数量逐渐减少，而15ppm＞150μm藻类孔径分级数量大于其他两组是由于取原水分组时藻类未完全均质化所造成。

卵形衣藻是一类双鞭毛藻类，属于游动型藻类，可通过两条鞭毛相互摆动实现定向迁移^[18]。游动型藻类在方向上具有一定的偏向性，在排除温度、光照等环境因素对藻类游动影响的条件下，发现衣藻的游动方向在垂直方向上偏好于向上运动，在水平面上无偏好^[19]，因此在添加絮凝剂后仍可观察到一定数量的卵形衣藻。

表2 絮凝剂添加量与藻类孔径分级数量的关系（单位：cells/L）

3 结论

在水源水爆发蓝藻水华时，投加聚氯化铝进行絮凝可有效去除大部分藻类，藻类去除率均在89.3%以上，其中10ppm的藻类密度为1.02×10⁶cells/L，低于《中国饮用水源水中藻类卫生标准的研究》中提出的危险限值1.2×10⁶个/升。随着絮凝剂浓度的增加，水中藻类密度和种类数量逐渐下降，但仍观察到一定数量的微囊藻和卵形衣藻，部分原因是藻类生物特性造成。

总而言之投加聚氯化铝作为水源水蓝藻爆发的应急预案效果较好。

参考文献

[1] 秦伯强,杨桂军,马健荣,等. 太湖蓝藻水华“暴发”的动态特征及其机制[J]. 科学通报, 2016, 61(7): 759-770.

[2] 孔繁翔,高光.大型浅水富营养化湖泊中蓝藻水华形成机理的思考[J].生态学报,2005(03):589-595.

[3] 马健荣,邓建明,秦伯强,龙胜兴.湖泊蓝藻水华发生机理研究进展[J].生态学报,2013,33(10):3020-3030.