張雪，蔣福春，李琴 ，尢志磊(蘇州市自來(lái)水公司,江蘇 蘇州 521002)

摘要：研究光干擾法去除飲用水中青苔機理具有重要的現實(shí)意義。在南方某X水廠(chǎng)的沉淀池出水口選取含有青苔的水樣進(jìn)行監測分析，重點(diǎn)探討了光干擾法對青苔的抑制效果、抑制過(guò)程和抑制機理。結果表明：綠光照射能夠很好地抑制青苔的生長(cháng)，干擾20d后水樣的SS值分別為日光和紅光條件下的58%與61%；紅光干擾對青苔的生長(cháng)無(wú)明顯的抑制作用，干擾20d后水樣的SS值為日光條件下的96%；日光與紅光條件下青苔的最佳生長(cháng)時(shí)間在前5d，隨后生長(cháng)速率急劇下降15d后逐步趨于平穩；綠光條件下青苔的最佳生長(cháng)時(shí)間滯后于日光與紅光，最佳生長(cháng)時(shí)間為前10d，隨后速率緩慢下降15d后逐步趨于穩定；紅光對青苔生長(cháng)的限制有限，增長(cháng)限制率在10%以下，而綠光對青苔生長(cháng)的增長(cháng)限制率基本上在33-93%之間，限制作用明顯；綠光的波長(cháng)介于490~570之間，無(wú)法保證葉綠素進(jìn)行正常的光合作用，從而抑制青苔的生長(cháng)。

關(guān)鍵詞：飲用水；青苔；光干擾；光合作用

Primary Analysis on the Moss Depression Mechanism of Optical Interference on Water Treatment Structures in a Water Treatment Plant Zhang Xue*, Jiang Fu-chun, Li Qin， You Zhi-lei(1. SuZhou City Water Company, SuZhou 512002, China).

Abstract: Research on moss control by optical interference is very important for the drinking water treatment system. Based on monitoring and analysis of the water simples mixed with moss, which was taken from the sedimentation basin outlet of a water treatment works called X in the south, depression effect, process of depression and depression mechanism were selectively explored. The results show that SS of water exposed to green light for 20 days is 58, and 61 percent of it in the sun and red light respectively, which demonstrates better depression effect of green light. SS of water under red light circumstances for 20 days is 96 percent of it in the sun light, which indicates bad depression act. In the sun and red light, growth rate of moss is largest in the first 5 days, and decrease more rapidly, which ultimately tend to invariant in the final 5 days. In the green light, growth rate of moss is greatest in the initial 10 days, and decrease slowly, which ultimately tend to invariant in the final 5 days. The growth depression rate of water in the red t is below 10%, and in green light is between 33 and 93%. Green light of which wavelength is among 490 and 570 nm, inhibit the spread of moss based on the photosynthesis restraint of chlorophyll.

Key words：drinking water; moss; optical interference; photosynthesis

飲用水構筑物上青苔滋生是困擾各大水司的一項技術(shù)難題，在高溫季節，沉淀池、濾池等構筑物的青苔滋生尤其嚴重。在天氣晴朗光照較條件較好的情況下，青苔光合作用強烈，生成微型氧氣泡，促使青苔上浮，進(jìn)而將構筑物底部和側壁的沉泥帶入池面，增加構筑物負荷，降低構筑物的整體去除效率和使用壽命，影響出水水質(zhì)[1]。近年來(lái)，隨著(zhù)水源地原水水質(zhì)的惡化，國家水質(zhì)標準的提高，為了保證優(yōu)質(zhì)供水水質(zhì)，國內眾多水司新增了臭氧預氧化工藝[2-8]，預臭氧工藝增加了后續水中的溶解氧，在一定程度上促進(jìn)了青苔的滋生，擴大了青苔的影響范圍。因此，研究青苔的產(chǎn)生原因和產(chǎn)生機理，探討青苔生長(cháng)條件和控制措施，對提高處理構筑物的處理效率，改善水廠(chǎng)出水水質(zhì)，提升水廠(chǎng)的整體形象具有重要的實(shí)際意義和運用價(jià)值。

青苔屬于自養型藻類(lèi)植物，需要葉綠素的光合作用提供能量才能供活，因此青苔對光的照射有較強的依賴(lài)性，遮光處理可以較好地抑制沉淀池、濾池等處理構筑物池壁及池底青苔的滋生，但遮光同樣會(huì )影響日常的生產(chǎn)操作[1]。為了解決二者的矛盾關(guān)系，提出了青苔光干擾去除方案，由于綠光的波長(cháng)非葉綠素易吸收的光波段，因此采用綠色遮光片對日光進(jìn)行過(guò)濾，去除其余光波，保留綠光照射，從而達到遏制青苔生長(cháng)。

1. 研究方法

1.1  試驗方案

（1）試驗裝置

試驗共設12只驗容器，分成4組，每組3只，每組容器均按照圖1進(jìn)行遮光處理，其中2#容器（空白樣）用于參比，1#與3#燒杯內分別用于綠光和紅光干擾試驗。

作者:張雪, 職稱(chēng):助工, E-mail:shirden@163.com

（2）試驗水樣

在南方某X水廠(chǎng)的沉淀池出水口處，取20g（鮮重）青苔和20L水樣。將青苔人工均勻破碎后同水樣混合后，測定水樣中的SS含量，同時(shí)將均勻水樣等量地注入12只試驗容器內，每只試驗容器的反應水量為800ml。

（3）生長(cháng)條件

將4組試驗容器置于光照條件較佳的環(huán)境之中，供青苔正常生長(cháng)。每組青苔的生長(cháng)周期分別為5d，10d，15d和20d，試驗過(guò)程中，每日將試驗容器內前一日的水樣去除，保留容器內青苔，從沉淀池出水口處取不含青苔的新鮮水樣，補充至試驗容器內，保證容器內青苔生長(cháng)的營(yíng)養成分。當生長(cháng)周期達到預先值后，即刻測定容器內水樣的SS（包含青苔）。

1.2  指標測定

容器內水樣的SS采用國標內的重量法進(jìn)行測定[9]。

1.3  計算方法

生長(cháng)速率為階段性生長(cháng)率，為本階段與上階段SS差值同上階段SS值的比值。增長(cháng)率為生長(cháng)速率隨生長(cháng)時(shí)間的累積值。增長(cháng)限制率為空白樣品的增長(cháng)率同各色光下增長(cháng)率間的差值。

1. 結果與討論

2.1  抑制效果分析

經(jīng)過(guò)試驗培養發(fā)現，經(jīng)綠光照射的青苔較為密實(shí)，沉于水底，表面未曾發(fā)現青苔跡象，同時(shí)青苔量較少，而經(jīng)紅光和日光照射的青苔浮于池面，同時(shí)青苔量較多。圖2~3為試驗過(guò)程中青苔隨時(shí)間的增長(cháng)量與增長(cháng)率。

由圖2~3可見(jiàn)，在20天的試驗過(guò)程中受綠光干擾水樣的SS值最低，20d后SS值僅為日光條件下的58%，為紅光干擾的61%，生長(cháng)效率低下，生長(cháng)量受到了極大的遏制；而紅光干擾水樣的SS值與日光條件相當，20d后SS值為日光條件下的96%，生長(cháng)量幾乎未受影響，可見(jiàn)綠光照射能夠很好地抑制青苔的生長(cháng)，降低青苔的生長(cháng)量。

2.2  生長(cháng)過(guò)程分析

圖4為試驗過(guò)程中青苔隨時(shí)間的生長(cháng)速率。由圖4可見(jiàn)，在20d的培養過(guò)程中日光與紅光條件下的青苔生長(cháng)速率持續降低，日光與紅光條件下的青苔在前15d的速率下降最為迅速，15d后速率下降緩慢，基本趨于不變；綠光條件下的青苔在前10d內生長(cháng)較為高，10d時(shí)速率達到最高，隨后速率迅速下降，并趨于穩定。以上分析表明，日光與紅光條件下青苔的最佳生長(cháng)時(shí)間在前5d，隨后隨著(zhù)容器內青苔數量的增加生長(cháng)速率急劇下降，當青苔數量達到一定程度后，速率趨于平穩；而綠光條件下青苔由于受綠光照射的干擾，其最佳生長(cháng)時(shí)間同日光與紅光相比明顯滯后，最佳生長(cháng)時(shí)間在10d左右，隨后速率不斷下降趨于穩定。

圖5為青苔隨時(shí)間的增長(cháng)限制率，紅光對青苔的增長(cháng)限制率基本上在10%以下，對青苔生長(cháng)的限制有限；而綠光對青苔生長(cháng)的增長(cháng)限制率基本上在33-93%之間，限制作用明顯。

以上分析表明，綠光對青苔的生長(cháng)具有很強的抑制作用，可以有效地限制青苔的生長(cháng)量，降低青苔的生長(cháng)速率，將青苔的最佳生長(cháng)時(shí)間推后，抑制效果明顯。

2.3  抑制機理探索

光合作用是青苔生長(cháng)的必要條件，光和作用水平的高低直接決定了青苔的生長(cháng)情況，在農業(yè)和水產(chǎn)行業(yè)眾多學(xué)者研究光譜和光強對作物生產(chǎn)的生長(cháng)，促進(jìn)作物的產(chǎn)量[10-14]。葉綠素是青苔光合作用的主要物質(zhì)，在光合作用過(guò)程中，只有葉綠素a直接參與光合作用反應，葉綠素b只是將其所吸收的光能傳遞給葉綠素a，進(jìn)行能量轉換，協(xié)助物質(zhì)合成，促進(jìn)青苔生長(cháng)。如圖6（A）所示，葉綠素a主要吸收光波峰值為432nm 和660nm，葉綠素b 吸收光波峰值為458nm 和642nm[10,12,14]，由圖（B）可見(jiàn)綠光的波長(cháng)是490~570nm，無(wú)法給葉綠素提供高效的光能量，供其進(jìn)行光合作用。光干擾試驗中正是對自然光進(jìn)行篩選，只給青苔照射綠光，降低青苔的能量轉換，就能有效地遏制青苔的生長(cháng)，降低青苔的生長(cháng)速率，圖6中的原理可以很好地解釋綠光抑制青苔生長(cháng)的機理。

在X水廠(chǎng)內炭濾池為綠色玻璃蓋板，通過(guò)對比發(fā)現，炭濾池內青苔比濾池和沉淀池生長(cháng)緩慢，生長(cháng)量較少，光干擾抑制效果明顯，效果較好。

因此綠光干擾可運用于沉淀池、砂濾池濾池和炭濾池的青苔治理，在實(shí)際工程中可以通過(guò)選擇綠色玻璃蓋來(lái)遏制沉淀池、濾池、緩炭濾池內青苔生長(cháng)速度，降低青苔對生產(chǎn)的干擾和影響，達到治理青苔生產(chǎn)的目的。