改性黏土除藻技术
1、曾经作为应急措施的黏土除藻技术，日前取得了新的重大进展，有望对水体富营养化的治理打开一条新的思路。
2、淡水湖泊黏土除藻失败原因
黏土除藻华技术，最早来源于絮凝原理。在海洋上赤潮暴发时，它曾被作为一种应急技术来使用，取得了一定的效果。由于黏土来源充足，具有天然无毒、使用方便、耗资少等特点，曾一度受到欢迎。早在1997年，就有专家在国际权威科学期刊《自然》上撰文指出，使用黏土除藻可能是治理藻华的最有发展前途的方法。在日本、美国、韩国、澳大利亚等国也有应用黏土除藻的实例。
但据介绍，到目前为止，黏土除藻技术主要还局限于海水体系的研究和局部应急处理。面对与人们日常生活息息相关的淡水资源，许多将黏土除藻技术应用于淡水湖泊中清除藻华的尝试，都没有成功。
以往的黏土除藻技术存在4个方面的缺陷。这些缺陷有的属于当前该领域科学发展的局限，有的是技术定位本身所客观决定的。首先，人们对黏土为什么会絮凝除藻的科学原理还未认识清楚。传统认为静电吸附为主要的絮凝机理，因此许多黏土改性技术是沿着静电改性的思路发展的；其次，黏土投量太大，一般国际上最好的结果也需投200毫克/升的黏土才能取得一定的实效。对大面积藻华来说，要向天然水体系投放几十吨甚至数百吨的“外来”黏土，无论从生态安全或是操作成本上讲都是难以接受的；第三，缺乏对各种黏土在淡水中絮凝性能的系统研究，事实上许多黏土在淡水中都失去絮凝除藻作用，缺乏科学指导的“技术应用”往往导致失败；第四，黏土除藻技术不能防止藻类沉降后的再次泛起、来年藻华的复发和来自底泥的二次污染等问题。
除了以往多次实地除藻失败的记录以外，黏土技术本身不能防止藻类的再次泛起和底泥二次污染是导致该技术在淡水湖泊中难以被广泛使用的关键因素。当大量的黏土投入下去，将藻华带入水底，在海洋中这种泛起的现象不明显，但到了淡水湖泊中，在风的助力下，很容易泛起。泛起问题不解决，就只能治标不能治本了。原先的黏土技术定位就是一个应急措施。
所以要通过改良黏土的快速除藻除浊作用并强化沉积物中的生物地球化学反应使其自动地进行长期连锁的健康修复过程，发展既能快速消除水华又能长期治理湖泊富营养化的改性黏土技术。
3、黏土架桥网捕作用战胜传统静电吸附作用
通过对26种不同黏土与藻细胞之间多项絮凝性质的研究发现，高效黏土絮凝除藻不是通过传统的静电吸附机理，而是通过一种架桥网捕作用，就像蜘蛛网一样，将藻细胞粘网后共同沉入水底。根据这个科学发现，技术上的创新不应是对黏土进行电性改性，而是邀在架桥网捕性能方面对黏土进行改性。结果改性后的黏土不仅特别适合于淡水藻华的清除，而且黏土的投入量也从国际先进的200毫克/升，降到了10毫克/升，除藻效率达到95%以上。更为重要的是，这种环境友好的天然改性剂可以使各种原先不具有除藻能力的当地黏土/沉积物变成高效除藻剂。这一创新技术使得利用当地黏土治理当地藻华的理想得以实现。利用当地湖泊泥土/沉积物的自我循环清除水华，这不仅大大降低了治理成本，而且可防止底泥过度淤积，更重要的是由于是利用湖泊内部颗粒物固有的自我循环，因此实现了生态安全的理念。与其他湖泊治理技术相比，该技术的另一个特点是它不需要事先构筑围隔等大型工程，只需一个足够大的喷洒罐放在船上，即可随时随地大面积使用。目前，已经用当地泥土/沉积物在太湖进行了5次实验，每次都取得了立竿见影的效果，处理每平方米的综合成本在0.2元左右。
4、黏土固磷改性技术治理沉积物内源污染取得进展
虽然使黏土除藻技术运用到淡水湖泊的设想成为现实，并且由于实现了原料的本土化，可大大降低治理成本、避免底泥淤积、并实现生态安全性。但是如果湖泊富营养化的问题得不到解决，藻华还会不断出现。
用上面提到的黏土改性技术将藻华转入水底后，由于腐烂或泛起而释放出的氮、磷等，还会重新返回到水体。这样的话，藻华的清除还将处于治标阶段。为了解决这一问题，必须发展改进黏土改性技术，研制出两种化学“固磷”的方法，可以把藻华和沉积物中的磷“固定”在改性黏土中(即固定后的磷不再溶解或解吸到水体中)。实验室试验证明，经过这种改性处理过的沉积物再泛起时释放的溶解性磷仅为未经过固磷处理的对照沉积物的1/10，从而可有效抑制泛起后磷的释放问题。目前这种化学固磷法正处在进一步降低成本和进行各项健康与湖泊生态安全的较长期的研究阶段，因而尚未在实地试验，但它已经为黏土技术的进一步发展提供了一个十分重要的研究思路。因为如果能在利用黏土除藻的同时，治理底泥二次污染，则将向改性黏土法治理湖泊富营养化这个“治本”的方向迈进重要的一步。同时该技术利用了“藻华是一个无与伦比的磷浓缩机器”，通过藻华凝聚沉降把水体中很难浓缩提取的磷集中收集到水底，然后将其集中高效固化，实现环境治理中绿色能量转换的理念。这为攻克湖泊内源污染治理这一难题指出了一个重要的创新方向(比如与底泥疏浚相比，后者要付出巨大的成本和能量)。
水底植物通过根系作用可有效地固定沉积物及其中的氮、磷和有机污染物，但是实际湖泊沉水植物的恢复却面临很大的困难。如太湖水深在两米左右，这就为人工扦插带来很大难度。同时，一直以来有个最大的难题困扰着沉水植被的恢复，即沉水植物幼苗在高藻、高浊和缺乏适当底泥的环境中难以生存。太湖水的透明度常年不足50厘米，如果违背自然规律强行种植则会烂在水底，不仅费财费力而且造成污染。目前，要创造适宜沉水植物生存的环境，往往要付出巨大的成本。
5、生态恢复将使改性黏土除藻技术达到标本兼治的目标
能否将黏土除藻技术与生态技术相结合，既解决黏土除藻的长效问题又解决沉水植被恢复的难题？用改性黏土和适宜播洒的草种制作成一种复合材料，在将黏土喷洒下去的同时，草种也随藻华一起被沉入水底。随着这些植物的发芽生根，藻细胞被逐渐固定和转化并为沉水植物的生长提供养分，沉水植物会自动修复湖泊环境，不仅可解决底泥的二次污染，也可解决藻华的再次泛起问题。另一方面由于经过改良后黏土除藻技术能够高效地除藻除浊，使水的透明度大大提高，创造了沉水植物的生长环境，自然也就能够顺应自然规律成长起来，从而有利于黏土除藻的固磷效果。另外，由于除藻除浊作用可使机械播洒的沉水植物草种成活，可望大大提高沉水植物种植的效率和成本。记者在他们制作的大型生态模拟箱中看到，在模拟湖泊条件下，经过黏土除藻技术播洒的水草长势良好，而与之对照的未经除藻而播种的草种和草苗均已腐烂。这个摆在眼前的结果证明了上述创新思想的可行性。利用水华变废为宝标本兼顾地治理富营养化是人们的梦想。目前这项技术仍在不断的完善过程中。利用当地黏土来清除当地藻华的技术也只是在太湖实验基地上得到使用。将这些黏土改性技术与其他技术进一步结合更好地解决实地藻华和湖泊富营养化问题，还有较长的路要走。
6、 湖泊富营养化的治理绝不能靠单一技术，还要靠诸如外源污染源的甄别和控制等诸多包括技术、法规和管理各个层面的措施。
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