【收藏】生产运行需要了解的水中有害大型生物
本期摘要
自来水的感官评价，很大程度由嗅味和肉眼可见的微生物存在情况决定，其中肉眼可见的微生物不仅会影响用户对自来水感官的评价，还会引发用户对水质安全的担忧。因此，了解如何控制原水和水处理过程中的大型生物，可以帮助供水企业抑制这些大型生物在输水系统中的繁殖，从而防止用户投诉。
水是多种生物的栖息地。一些大到足以用肉眼看到的大型生物可能会给供水设施带来代价高昂的问题。这些生物包括无脊椎动物（包括昆虫、甲壳动物和贻贝）以及水生植物。虽然它们不会影响健康，但它们的存在会成为水质低劣的指标，给人留下深刻印象，从而影响客户的信心。
预先确定原水中是否存在大型生物以及大型生物的种类，是防止大型生物进入饮用水输配系统并最终进入用户家中的最佳策略。建议开展常规的原水筛选和监测计划，以控制这些有害生物。
*欧亚水黍过量生长是畜牧场、农田、化粪池系统、草坪和高尔夫球场营养过剩的症状。要控制这种过量的水生植物，最好的办法是减少或改变养分来源。
蠓
蠓（Midge fly）和盲蚊（Blind mosquito）通常是对摇蚊科（Chironomidae）两翅蝇属（非咬蠓）中类似蚊子的成虫的称呼。它们的幼虫与许多其他无脊椎动物一起侵扰世界各地的供水系统。其生命周期包括四个阶段--卵、幼虫、蛹和成虫。幼虫（约 30 毫米）从卵中孵化出来后，迅速起伏分散，肉眼更容易看到。幼虫在自身周围构建丝状管，管端开口，使其能够以处理系统和水管中的原生动物、活的或死的细菌和残渣为食。最后，幼虫变成蛹，从丝状管中钻出，成为成虫（照片 1），需要空气呼吸和交配（例如，在水塔或过滤建筑物中）。不过，孤雌生殖的物种也可以以噬菌体成虫的形式产卵，不需要空气（例如在水管内）。
当成年蠓从蛹的状态出现时，它需要空气来呼吸和交配（例如，在水塔、过滤建筑物中）。
控制非无性繁殖蠓的关键是将成蠓排除在所有饮用水处理区之外。如果发生虫害，唯一的办法就是消除成群和交配行为，并最终消除虫卵的沉积。所有处理厂的结构都应使用细网或过滤材料进行防虫处理。
控制无性繁殖蠓比较困难，因为无性繁殖蠓的种类不依赖系统中的空气阶段进行繁殖。很难将摇蚊幼虫从粘在输配管内部的支管中冲走。在食物来源未被清除的情况下，用空气或泡沫进行密集冲洗只会对无脊椎动物的数量产生暂时的影响，因为一些标本总会留在流量较低的地方，如接头和消防栓。要想快速降低无性繁殖摇蚊的数量，氯菊酯等化学防治方法最为成功，但也是暂时的，因为化学药剂无法接触到所有标本。建议对无脊椎动物的数量进行总体监测，以防止突然出现虫害。
甲壳纲
甲壳纲包含几种在典型源水中自然出现的水生物种。它们不会对公众健康造成危害，但可能会成为饮用水处理厂和输配系统中的有害生物。一些较大的物种肉眼可见，但即使是较小的甲壳类动物也会因其活跃的运动而引人注目。由于甲壳动物普遍存在于作为原水的地表水和地下水中，它们可以通过处理厂进入饮用水输配系统。它们可以爬进管道或水箱（通过孔洞或裂缝），甚至可以逆着水流附着在表面上。大多数甲壳动物以细菌、有机碎屑和藻类为食。已被确认为饮用水中有害生物的甲壳类主要有五类，包括甲壳动物、桡足类、等足类、两足类和梭子蟹。
水蚤（水蚤的代表属）。这些生物通常被称为水蚤，体长从 0.25 毫米到 3.0 毫米不等（照片 2）。它们存在于地表水和地下水中，以浮游生物和分解物为食。它们以生涩的垂直运动方式游动--一对强有力的第二触角为这种运动提供了便利。它们的主要繁殖方式是无性繁殖，但有性繁殖是在拥挤、食物供应减少和不利温度等压力条件下触发的。温暖的水域条件会导致种群数量增加。克拉多雷鱼的卵耐冷冻和干燥。
照片 2水蚤俗称 "水蚤"，存在于地表水和地下水中。
桡足类（代表属Cyclops）。虽然桡足类的大小与桡足类相似，但大多数长度小于 1 毫米。淡水桡足类分布在开放水域、近岸水域和地下水中，也可能与沉积物有关。它们可能是草食性或肉食性，用腿和触角游泳。这些生物进行有性繁殖，繁殖高峰出现在夏季。有些种类可以通过形成具有抵抗力的包囊或茧在不利的环境条件下生存。桡足类动物的卵可以穿过处理系统中的过滤池，在输配系统中孵化。
等足目（代表属 Asellus 和 Proasellus）。这些生物通常被称为水虱或水生母猪虫，体长从 5 毫米到 15 毫米不等。它们的体型较大，特别明显，因此会引起客户投诉。淡水等脚类动物大多生活在浅水区的岩石和植被下。它们以碎屑为食，在水面上爬行移动。繁殖方式为有性繁殖，繁殖高峰期在春季和秋季，种群高峰期在夏季。
两足类【代表属：蜚蠊（Gammarus）和鱵（Hyalella）】。这些生物通常被称为淡水虾、蛤蟆或侧游鱼，体型与等足类相似。片脚类动物通常生活在凉爽的浅水中，栖息地广泛，如泉水、湖泊和地下水。它们在沉积层上方游动，以碎屑、藻类和腐肉为食。片脚类动物进行有性生殖，春季为繁殖高峰，夏季为种群高峰。在分布系统中繁殖的片脚类动物会因摄入富含铁的微粒而呈现红色。
有尾目（代表属 Candona 和 Cypridopsis）。这些生物通常被称为籽虾，因为它们很像种子。它们体型较小（长 1 毫米），因此很难识别。梭形纲动物通常与沉积物和植被一起出现在静止和流动的淡水中。它们以细菌、真菌、藻类和有机碎屑为食。无性繁殖在淡水梭形纲动物中很常见。它们的卵可以在低温和干燥条件下长期存活。
有些甲壳类动物对化学除草剂和杀虫剂很敏感，因此藻类控制措施（如施用硫酸铜）可用于控制源水的数量。体积较小的甲壳类或其卵可以穿透处理厂设计和操作不当的过滤器，并在输配系统的死角和低流量区域大量繁殖。建议对过滤系统采用适当的反冲洗程序，对输配系统采用优化的冲洗速度，以清除这些有害生物。不同种类和形态的生物对消毒的敏感性也不同。桡足类对二氧化氯、臭氧和氯消毒比对游离氯更敏感。相比之下，桡足类对游离氯的敏感度高于对一氯胺的敏感度。据报道，美国污水处理厂目前采用的紫外线照射剂量会杀死桡足类，但仍缺乏这方面的数据。
入侵贝类
斑马贻贝和夸加贻贝（照片 3）是一种入侵物种，可侵袭和堵塞水下基础设施，如输水管道、供水管道、水泵、阀门以及处理厂和工业设施的进水口。这些贻贝于 20 世纪 80 年代末传入美国，据报道至少有 33 个州、450 多个湖泊和流域出现了这种贻贝。第三个物种是金贻贝，自 1991 年引入南美洲以来，已在南美洲迅速蔓延。
照片 3斑马贻贝是一种入侵物种，可侵袭和堵塞水下基础设施。
这些贻贝的生命周期包括浮游幼体阶段（绒毛幼体），这些幼体很容易通过水流、船舶压舱水和娱乐性划船进行传播，使它们能够扩散到新的地点。植食性生命阶段附着在物体表面并发育成成虫。随着多代发育并附着在同一表面和其他贻贝的外壳上，表面会被迅速定殖和阻塞。作为滤食性动物，这些贻贝消耗浮游植物，它们通常可以忍受相对较宽的环境条件，寿命一般为三至五年。它们的外壳主要由碳酸钙组成，因此钙的供应是其生存和增殖的最重要环境因素之一。水体中的钙浓度与 pH 值相结合，可用于评估未受污染水体的入侵风险。
防止贻贝侵染需要限制划船和其他可能将贻贝或受侵染水体带入新系统的活动，如在不同湖泊使用前清洗船体，排干船上所有的水（活水井、底舱、发动机等）。成贻贝监测包括目视检查水下结构和表面。在对大量水进行过滤和浓缩后，用交叉偏振光显微镜对浮游伶贻贝种群进行计数。对于有虫害的系统，保护基础设施的控制方法包括化学、物理和机械方法。连续或定期氯化、铜基杀软体动物剂、氯化钾和一种生物贻贝毒素都已应用于各类水生系统。紫外线也很有效。化学防治通常对伶贻贝的生命阶段更为有效。
物理和机械控制措施包括在脆弱的基础设施上游设置渗沙床、滤网、筛网和过滤池，干燥和刮除也是清除附着贻贝的有效方法。还在水下表面涂上各种防污涂料，以防止贻贝附着。一旦受到侵扰，只要没有持续的新鲜侵扰水供应，较小的系统就有可能根除贻贝。不过，对于许多系统来说，控制和保护已成为日常操作和维护活动的一部分。
供水企业应监控有害生物，并努力确保它们不会影响水处理过程和水质。
入侵水生植物的物种
一些淡水水生植物的入侵威胁着北美的供水设施（照片 4）。入侵的水生植物会对原水造成不良影响，影响温度、溶解氧和 pH 值；产生不良的味道和气味问题；堵塞供水基础设施；促进藻类生长；以及造成可能导致沉积物增加的条件。一些入侵水生物种一旦形成，就很容易在水体中传播；适应各种栖息地条件；需要规划、协调和大量资源才能根除。主要的控制手段包括物理/机械、化学和生物方法。
照片 4欧亚黍属植物可以在湖泊和水库中传播。
许多水生植物都能成功繁殖（如在整个环境中传播）。其中一种繁殖方法是破碎繁殖。对于许多入侵水生植物来说，即使是一小块植物材料碎片也能形成一个新的个体。这种策略可使植物随着水流、迁徙水鸟的身体、压舱水或娱乐船只和设备迁移到新的区域。其他繁殖方式包括种子迁移和通过块茎繁殖。
水生植物类别。根据植物的生长方式，淡水水生植物一般可分为五类：岸边植物或挺水植物、浮叶生根植物、浮垫生根植物、浮在水面的自由浮水植物和沉水植物。有些水生植物是具有攻击性的有害物种，对温度、抽水排水和环境因素（如碱度）的耐受范围很广，通常会限制非攻击性水生植物的蔓延。未来，随着气候条件的变化，这些因素可能会被放大。要以尽可能低的成本为用户提供最高质量的水，原水水源的状况是一个至关重要的因素。入侵性水生植物会改变原水的化学、物理和生物特性，并会弄脏取水基础设施。
预防和控制。植物的生态环境、公众接触饮用水源的程度以及水源的大小都会影响供水企业可能选择的预防和控制方法。供水企业应努力防止入侵，同时为可能发生的入侵做好准备。供水企业可以通过制定和实施水生有害物种计划来开始预防过程，该计划包括四个基本组成部分：预防、早期检测和监控、快速反应以及控制和根除。
物理控制。入侵水生植物的物理或文化控制或根除是指对植物或其栖息地进行操作。这包括手工拔除、手工网捕漂浮植物和植物碎片以及手工切割。其他方法还包括通过改变环境来控制植物和栖息地，如洪水泛滥或缩减水量、铺设底部障碍物、使用染料遮光（仅适用于小型水体）、在缩减水量后焚烧以及曝气。
机械控制。机械控制是指使用机械清除水体中的水生植物。机械控制只是收割生长过剩的植物。但机械控制对于清理取水结构周围的区域和清除衰老植物中的潜在营养物质非常有用。要获得最大效益，根据物种的生长周期选择机械控制的时机至关重要。
化学防治。在规划化学防治时，使用水生除草剂的一些考虑因素包括除草剂对原水和水源生态的影响，以及施用的时间和次数。在选择除草剂时，供水企业应考虑是使用接触性除草剂还是系统性除草剂、配方是否对有害植物有选择性、除草剂的持久性、施用除草剂的许可程序以及成本。常见的除草剂包括 2,4-二氯苯氧乙酸（颗粒状丁氧基乙酯）、氟啶酮和内吸性除草剂。
生物控制。对入侵水生植物物种进行生物防治需要利用一种生物（称为生物控制剂）将入侵种群数量减少到可接受的水平。生物控制剂可能会吃掉植物或钻入植物体内，造成无法弥补的损害。对于所关注的目标入侵水生植物来说，生物控制剂可能是经典的（进口），也可能是非经典的（增殖、保护）。一些生物控制剂包括：鳄鱼草蚤甲虫（Agasicles hygrophila）、莎草象鼻虫（Cyrtobagous salviniae）、欧亚水象鼻虫（Euhrychiopsis lecontei）、水草真菌（Mycoleptodiscus terrestris）和草鱼（Ctenopharyngodon idella）。
综合防治。通常需要结合多种控制方法来管理有害植物的数量，而处方需要专门的资源。无论采用哪种控制方法，供水企业都必须在处理后继续监控水源。如果控制了严重的水生植物侵扰，供水企业可能会面临藻类过度生长的风险，而藻类可能会取代入侵水生植物成为主导。水生入侵物种管理的最佳方法始终是采取预防措施，如净化渔具和控制病媒的政策。
主动监控可为供水企业节省时间和金钱，并最终为用户节省成本。
有害生物可能带来高昂的代价
操作人员应该注意并努力控制的致病（致病）生物并不只有这一种。供水企业应监测有害生物，并努力确保它们从原水开始，不会影响水处理过程和用户末端的水质。这些有害生物可以是微小的（直径小于 1 毫米，肉眼无法看到），如放线菌、藻类和蓝藻；也可以是宏观的，如本文所述。
如果不加以控制，这两种类型都会导致用户投诉。这些投诉可能是由于微生物产生的低水质造成的，也可能是由于在曝气滤网中目测到的大体形态（如蠓幼虫）或原水中的水生植物增殖造成的。如果对水质进行例行监测并优化条件，这两种微生物以及大肠杆菌等病原体的存在都会降到最低。通常情况下，滋扰性生物会轻易地利用缓解措施的失败，并迅速成为供水系统的大问题。积极主动的监测可以为供水企业节省时间和金钱，并最终为用户节省成本。
