張明明，潘綱*
（中科院生態環境研究中心環境水化學國家重點實驗室，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，導致大量魚類死亡對生態環境和水產業造成巨大損失。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入食物鏈在貝、魚類中富集從而對人體健康構成嚴重威脅。研究表明在藍綠藻次生代謝物中含有大量微囊藻毒素(Microcystins)，它是一種腫瘤促進劑，可誘發急性肝損傷及肝腫瘤。如何清除并控制有害、有毒藻的泛濫，恢復湖泊水體中健康的水生生態系統是國際上的重大環境科學研究前沿之一。97年在Nature上發表一篇文章，綜述了當今國際上治理有害藻污染的最新進展，認為在諸多方法中（如化學法，生物法等）尚沒有一個完善的治理該污染的有效技術（Anderson，1997）。目前國際上普遍認為用無毒粘土沉降藻的方法是最有希望解決這一環境問題的研究方向。但在文獻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際應用的關鍵困難之一。
　　目前國際文獻上只有少數粘土礦物（如蒙脫土，伊利土，高嶺土）的藻絮凝的平衡數據。對于其他各種天然粘土礦物的藻絮凝性質，特別是藻絮凝動力學行為尚未見報道。本文測定了23種天然粘土礦物對水華藍藻常見藻種--銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa）的絮凝動力學和平衡數據，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驗依據。

1 研究方法

　　1.1 試劑和實驗材料
　　所用的各種試劑均為分析純。收集的各種礦物，均經研磨處理，過180目篩，低溫烘干。
　　1.2藻種及培養
　　實驗用銅綠微囊藻購自中科院水生生物研究所，編號為FACHB-469。其培養條件為： 24±1℃，1000Lux左右光照強度，光暗比L:D＝12：12，HGZ培養基。
　　1.3絮凝實驗步驟
　　1）將銅綠微囊藻在其指數生長期（培養約10～14天）收獲，并用0.5%的NaCl溶液配置成藻細胞濃度為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，計時。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：600rpm下攪拌4min，然后50rpm下攪拌2min，最后靜置,逐時取樣分析測定。
　　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）。根據相應的換算關系式，計算出相應的濁度值（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0.45μm濾膜過濾，溶解于5 ml 90%丙酮中。經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 結果與討論

　　絮凝實驗結果表明：23種粘土礦物絮凝藻細胞能力相差很大。其中海泡石、滑石、高嶺石、凹凸棒、輕質頁巖和陶土顯示了對藻細胞較強的絮凝沉降能力，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，它們經過0.5h即可沉降去除50%以上的藻細胞，而靜置8h后，其葉綠素a的去除率全都達到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胞的過程中上清液的濁度隨靜置沉降時間的變化曲線，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生了較明顯的變化。尤其是絮凝藻細胞能力較強的海泡石、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。而對輕質頁巖，雖然具有較好的絮凝藻細胞的能力，但由于其不易于沉降，可能會帶來較多的殘留；對于硅泥，雖然沉降速度快，但其絮凝藻細胞的能力較差。

3 結論

　　通過以上絮凝實驗的比較，并考慮各礦物的來源、價格、改性潛力及其殘留濁度和二次污染性。筆者認為海泡石、滑石為優良的藻細胞天然礦物絮凝劑。它們不僅絮凝結合藻細胞的能力強，沉降速度快，而且來源廣，經濟而無污染。