張明明，潘綱*
（中科院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境水化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京，100085）

　　天然水中過量繁殖的有害藻（淡水水華、海水赤潮）可阻斷水體的光合作用使水體貧氧惡化，導(dǎo)致大量魚類死亡對生態(tài)環(huán)境和水產(chǎn)業(yè)造成巨大損失。有些水華或赤潮可向水體釋放多種毒素,不僅造成飲用水源的污染而且這些毒素可進(jìn)入食物鏈在貝、魚類中富集從而對人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。研究表明在藍(lán)綠藻次生代謝物中含有大量微囊藻毒素(Microcystins)，它是一種腫瘤促進(jìn)劑，可誘發(fā)急性肝損傷及肝腫瘤。如何清除并控制有害、有毒藻的泛濫，恢復(fù)湖泊水體中健康的水生生態(tài)系統(tǒng)是國際上的重大環(huán)境科學(xué)研究前沿之一。97年在Nature上發(fā)表一篇文章，綜述了當(dāng)今國際上治理有害藻污染的最新進(jìn)展，認(rèn)為在諸多方法中（如化學(xué)法，生物法等）尚沒有一個(gè)完善的治理該污染的有效技術(shù)（Anderson，1997）。目前國際上普遍認(rèn)為用無毒粘土沉降藻的方法是最有希望解決這一環(huán)境問題的研究方向。但在文獻(xiàn)上已研究過的天然粘土中藻絮凝效率大都不高，這成為阻礙粘土法實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵困難之一。
　　目前國際文獻(xiàn)上只有少數(shù)粘土礦物（如蒙脫土，伊利土，高嶺土）的藻絮凝的平衡數(shù)據(jù)。對于其他各種天然粘土礦物的藻絮凝性質(zhì)，特別是藻絮凝動(dòng)力學(xué)行為尚未見報(bào)道。本文測定了23種天然粘土礦物對水華藍(lán)藻常見藻種--銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）的絮凝動(dòng)力學(xué)和平衡數(shù)據(jù)，為比較和挑選最有希望的粘土礦物治理水華污染奠定了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 研究方法

　　1.1 試劑和實(shí)驗(yàn)材料
　　所用的各種試劑均為分析純。收集的各種礦物，均經(jīng)研磨處理，過180目篩，低溫烘干。
　　1.2藻種及培養(yǎng)
　　實(shí)驗(yàn)用銅綠微囊藻購自中科院水生生物研究所，編號為FACHB-469。其培養(yǎng)條件為： 24±1℃，1000Lux左右光照強(qiáng)度，光暗比L:D＝12：12，HGZ培養(yǎng)基。
　　1.3絮凝實(shí)驗(yàn)步驟
　　1）將銅綠微囊藻在其指數(shù)生長期（培養(yǎng)約10～14天）收獲，并用0.5%的NaCl溶液配置成藻細(xì)胞濃度為4.78×106cell/L的藻液。
　　2）稱取0.35g粘土礦物于800ml燒杯中，快速加入500ml上述藻液，立即開始攪拌，計(jì)時(shí)。其中有一燒杯中不加任何礦物，只有同量的藻液，作為對照。攪拌參數(shù)：600rpm下攪拌4min，然后50rpm下攪拌2min，最后靜置,逐時(shí)取樣分析測定。
　　3）NTU的測定：分別在0，10，30，90，240，480min于液面下3cm處取樣，測定其在680nm波長處的吸光值（OD680nm）。根據(jù)相應(yīng)的換算關(guān)系式，計(jì)算出相應(yīng)的濁度值（NTU）。
　　4）葉綠素a含量（mg/L）的測定：分別在0，10，30，90，240，480min于液面下3cm處取樣15 ml，經(jīng)0.45μm濾膜過濾，溶解于5 ml 90%丙酮中。經(jīng)5000rpm離心10min，取上清液在665nm處測定吸光值（OD665nm），再換算為葉綠素a含量（chl-a, mg/L=13.4×OD665nm）。

2 結(jié)果與討論

　　絮凝實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：23種粘土礦物絮凝藻細(xì)胞能力相差很大。其中海泡石、滑石、高嶺石、凹凸棒、輕質(zhì)頁巖和陶土顯示了對藻細(xì)胞較強(qiáng)的絮凝沉降能力，不僅去除率較高，沉降速度也較快（見圖2）。圖1是這些天然粘土礦物（7種）對銅綠微囊藻的絮凝沉降曲線--體系上清液中葉綠素a的去除率隨時(shí)間的變化情況。相比之下，其余的礦物絮凝沉降銅綠微囊藻藻細(xì)胞的能力都較差，其對體系中葉綠素a的去除率均小于75％，這里由于篇幅所限就不羅列。從圖1中可以看出，尤其是海泡石、滑石，它們經(jīng)過0.5h即可沉降去除50%以上的藻細(xì)胞，而靜置8h后，其葉綠素a的去除率全都達(dá)到96%以上。
　　圖2為7種粘土礦物對藻液濁度的去除率曲線，即絮凝沉降銅綠微囊藻細(xì)胞的過程中上清液的濁度隨靜置沉降時(shí)間的變化曲線，反映了各種礦物顆粒的沉降速度。其余16種粘土礦物對藻液濁度的去除率均低于90％，這里也不在敘述。從圖2中可見，靜置沉降0.5h后，所有的礦物體系都發(fā)生了較明顯的變化。尤其是絮凝藻細(xì)胞能力較強(qiáng)的海泡石、滑石、高嶺石等仍保持了較好的沉降性能。0.5h后，濁度去除70%以上，靜置沉降8h后，上清液中殘留的NTU濁度不足5%，分別為：8.9，9.9，和14.8。而對輕質(zhì)頁巖，雖然具有較好的絮凝藻細(xì)胞的能力，但由于其不易于沉降，可能會(huì)帶來較多的殘留；對于硅泥，雖然沉降速度快，但其絮凝藻細(xì)胞的能力較差。

3 結(jié)論

　　通過以上絮凝實(shí)驗(yàn)的比較，并考慮各礦物的來源、價(jià)格、改性潛力及其殘留濁度和二次污染性。筆者認(rèn)為海泡石、滑石為優(yōu)良的藻細(xì)胞天然礦物絮凝劑。它們不僅絮凝結(jié)合藻細(xì)胞的能力強(qiáng)，沉降速度快，而且來源廣，經(jīng)濟(jì)而無污染。