气候变化与蓝藻水华暴发
东北师范大学数学与统计学院长春130024
【摘要】近年来，太湖蓝藻水华的暴发频率比较高，主要集中在太湖西部和北部。影响太湖中蓝藻水华暴发的因素很多，但发现气候因素所占的比重比较大，比如温度、风、光照、降水等等。这篇文章就主要从气候因素中的温度、光照时间和风这三个因素的变化，根据太湖情况建立一个模拟湖泊生态系统模型，利用散点图、线性回归分析、数值逼近建立拟合方程等数学知识，对太湖中影响蓝藻水华暴发的这三个因素进行一下简单的分析。
【关键词】蓝藻水华暴发气候因素建模求解
问题分析
在当今世界，水体富营养化和蓝藻水华的发生，仍然是在水体污染方面人们所面临的重大环境问题之一。在太湖和内陆的其他湖泊，现在是蓝藻水华的发生不仅仅是只在夏、秋两季了，而且也在逐步的向春、冬两季过度，个人认为这正是由于气候变化所引起的，即全球变暖趋势。蓝藻水华的暴发不仅会对湖泊中的水生动植物带来危害，致使其死亡，破坏湖泊中生态系统的平衡，并且还会严重影响人们的生活和健康。特别是在夏季，湖泊中蓝藻水华漂浮在水面上，在风的推波助澜之下，都被吹到岸边，并且夏天温度高，经阳光的暴晒，蓝藻会自动分解、产生恶臭的气味，造成局部空气污染影响人们生活，还有的就是如果蓝藻水华在人们饮用水源头大量聚集、腐烂变异，造成水质恶化、变味，这样会直接影响人们的健康饮水，带来疾病，给人你们造成极大的麻烦。
所以问题就产生了：怎样才能预防和抑制蓝藻水华的爆发呢？这就需要研究蓝藻水华的发生机制和影响因素了！蓝藻【1】（或蓝细菌）是地球上最早出现的光合自养生物，它们利用水作为电子供体，利用太阳能将CO2还原成有机化合物，并释放出自由氧。蓝藻的主要生存环境为淡水和海洋，它们能在咸水、咸淡水、淡水、冰冷或沸腾的泉水，以及其他微藻无法生存的环境中繁衍，譬如蓝藻常常是岩石的裸露面和土壤中建立种群的先锋物种，它们通过一些特殊的机制（如吸收紫外线辐射的外鞘色素）增加其在相对暴露的陆地环境中是适应性，蓝藻具有在贫瘠的基质上生存的卓越能力。蓝藻能与其他动植物（如真菌、苔藓、羊齿类、裸子植物、被子植物等）形成共生关系，而内共生被认为是真核生物叶绿体和线粒体的起源。蓝藻还是唯一可以进行生物固氮的藻类。而大量的藻类在水中高度的聚集就会水华，具体的是：水华【2】是当水体中出现富营养状况并具备适宜的温度、光照、气候及合适的水文条件等有利于藻类生长或聚集的环境条件时，水体藻类大量生长繁殖或聚集并达到一定浓度的现象，是湖泊环境因子综合作用的结果。形成水华的蓝藻【1】一般都是有伪空泡的种类，包括许多属，在形态上从小的丝状群体到肉眼可见的大型球状群体，有些种类可以固氮，有些则不固氮。而我国蓝藻水华主要是微囊藻水华，此外还有鱼腥藻水华、束丝藻水华、拟柱胞藻水华等。微囊藻水华是危害最为严重的一种，其发生普遍、持续时间长，多数产毒危害性大。我国湖泊中微囊藻早常见的为铜绿微囊藻，是太湖和滇池等湖泊水体富营养化的主要优势种群之一。而铜绿微囊藻的生长与代谢又很大程度上受气候因素温度、光照时间及风的影响。因此我们就可以针对太湖中的铜绿微囊藻建立一个模型来单独的研究气候因素对其生长代谢的影响，作为样本来反映太湖中气候变化对蓝藻水华的影响。
模型假设
（1）我们研究所用的小型生态系统与太湖的生态系统相似，并且具有一定的代表能力。
（2）风浪对太湖的扰动在研究中表现为悬臂搅拌器带动玻璃棒对小型生态系统的搅拌。
（3）对某个因素对铜绿微囊藻生长代谢的影响进行研究时，其他的因素是一样的，且在研究所持续的这段时间内，不会有外界的任何因素对样本进行干扰。
模型建立
在上述假设成立的情况下：
研究对一太湖的模拟生态系统中温度、光照时间和风这三因素的变化对系统中铜绿
微囊藻密度的影响时，取9个平行样本分成3组，每个因素3个样本，样本中铜绿微囊
藻的密度在1×106cell/ml 左右。第一组模拟生态系统分别放在5℃、15℃、25℃的恒温
条件进行静止培养，光强2200 lx 。第二组放在不同的光照时间下进行静止培养，光暗
比分别为8:16、12:12和16:8，光强2200 lx 。第三组分别进行扰动速度为0r/min 、9r/min
和30r/min 的环境下进行培养，光强2200 lx 。试验进行10天，每天测得的铜绿微囊藻
的密度如下：
铜绿微囊藻密度表【2】：cell/ml
试分析铜绿微囊藻的生长繁殖情况与温度、光照时间和风这三个因素的影响情况？
模型求解
解：由以上图表中的数据，描绘出了如下的九幅关于微囊藻密度和气候因子气温、
光照时间、扰动程度的关系的散点折线图：
根据以上两幅图曲线走势可知，当温度在5℃和15℃时随着时间的推移，就开始的
一天处于增长阶段，后期微囊藻处于负增长阶段，最后微囊藻的密度都接近零。说明在
这些个温度下微囊藻不会暴涨，导致蓝藻爆发。
当温度为25℃时，微囊藻存在明显增长的趋势，可能存在使蓝藻爆发的迹象。
我们可根据折线图大致判断出适合此曲线的拟合方程为：y = a e bt 。y ：铜绿微囊藻
的密度。t ：时间（天数）。 两端取对数有：㏑y =㏑a + bt 。令：Y=㏑y ，A=bt ，有
Y=A+bt ，为一次函数，ψ={1，x}。
下面我们用曲线拟合的最小二乘法求此曲线的拟合方程：
根据最小二乘法，取ψ0（x ）=1， ψ1（x ）=x ，权函数ω（x ）=1，得
（ψ0，ψ0）= 11 （ψ0，ψ1）=（ψ1，ψ0）=∑i=0
10
x i =55
（ψ1，ψ1）=∑i=0
10
x 2i =385
（ψ0，Y ）=∑i=010 Y i =166.95 （ψ1，Y ）=∑i=0
10
x i Y i =858.73
故由法方程可得：
11A + 55b = 166.95
55A + 385b =858.73
故得：Y=1.31×106 e t/4.59
（下面的几幅图计算拟合方程同理）
这时的散点曲线图像的拟合方程满足的表达式是：Y=1.31×106 e t/4.59。由表达式求导可以得出在25℃时微囊藻的生长速率。此时的生长速率为：u cell=Y’=2.85×105 e t/4.59。在1-7天内微囊藻处于对数生长时期，处于快速增长阶段。
在光照8h气候条件下，由数据画得的曲线图像可知微囊藻在1-8天内处于对数生长时期，可能会导致蓝藻爆发，此时曲线满足的拟合方程表达式是：Y=8.60×105 e t/5.03 。对该表达式进行求导，可以得出其生长速率为：u cell=Y’=1.71×105 e t/5.03。
在光照12h的气候条件下，该曲线满足的拟合方程表达式为：Y=1.1×106 e t/6.21 。微囊藻的生长速率为：u cell=Y’=1.78×105 e t/6.21。且在1-7天内是对数生长时期。
在光照16h的气候条件下，满足该曲线的拟合方程表达式为：Y=1.65×106 e t/6.71 。微囊藻的生长速率为：u cell=Y’=2.46×105 e t/6.71。同时微囊藻在1-6天内是属于对数生长阶段。
在扰动程度为0r/min即没有风的情况下，该曲线的拟合方程表达式为：Y=1.09×106e t/4.54 对应的微囊藻的生长速率是：u cell=Y’=2.398×105 e t/4.54。从图像可以得出微囊藻在1-7天内属于对数生长时期。
在9r/min的扰动程度下，该曲线的拟合方程的表达式是：Y=1.31×106 e t/5.81。所以可以得出此时微囊藻的生长速率为：u cell=Y’=2.25×105 e t/5.81。同样的我们可以知道微
囊藻在1-8天内处于对数生长时期。
在30r/min扰动程度下，该曲线的拟合方程的表达式为：Y=1.87×106 e t/4.24 。相应的微囊藻生长速率为：u cell=Y’=4.41×105 e t/4.24。同样的通过曲线可以看出微囊藻在1-8天内是属于对数生长时期。
将上述可能导致蓝藻爆发的影响因子得到的数据画出的曲线图形的拟合方程，生长速率，比增殖速率，及对数生长时期，综合作出如下表格：
气候因子拟合方程生长速率对数生长
( Y ) （u cell=Y’）时期t/d
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 光照时间8/16 Y=8.60×105 e t/5.03 u cell=1.71×105 e t/5.03 1~8
（h,light/
night）12/12 Y=1.1×106 e t/6.21 u cell=1.78×105 e t/6.21 1~7
16/8 Y=1.65×106 e t/6.71 u cell=2.46×105 e t/6.71 1~6
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 搅拌速度0 Y=1.09×106 e t/4.54 u cell=2.398×105 e t/4.54 1~7
/rpm
9 Y=1.31×106 e t/5.81 u cell=2.25×105 e t/5.81 1~8
30 Y=1.87×106 e t/4.24 u cell=4.41×105 e t/4.24 1~8
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 温度25 Y=1.31×106 e t/4.59 u cell=2.85×105 e t/4.59 1~7
/℃
综合上述影响微囊藻增长繁殖情况的，气温、光照时间、风三个因素。它们的拟合
方程大概都满足方程：F=ae bt 这种爆炸形式的增长，但是在温度为5℃和10℃时却不适
应。这说明温度变化对铜绿微囊藻的生长影响最大，这是因为温度升高会致使铜绿微囊
藻对磷的吸收速率加快,从而使其生长速率加快。温度较低时微囊藻基本上不生长或很
快死亡，这也就说明了蓝藻水华多在夏天爆发的原因之一。其次就是光照时间对其影响
比较大，随着光照时间的增加，微囊藻逐步在较短的时间内就开始是迅速生长了（也就
是缩短了延迟期），这是因为延长光时间有利于微囊藻进行光合作用，加快对磷的吸收，
从而快速生长。最后就是扰动对其的影响，可见静止的环境最有利于其生长，不同程度
的扰动会抑制微囊藻的生长，而在现实的湖泊中，由于风浪所引起的扰动会造成沉积物
的再悬浮，从而造成磷的释放，补充水体中磷的含量，在这种情况下，往往会有利于微
囊藻的生长。
模型的检验及评述
从这个模型的求解结果可以看出，它的结果与实际情况还有一定的差距，这个结
果只能反映出影响蓝藻水华暴发的三个因素的关系，这也是在理想的情况下才成立的。
而在实际的生活中影响因素是多样化的，瞬息万变，捉摸不定，因此这个模型可作为一
个简单的参考，不能作为最终的结果。从统计学方面来看 ，这个模型就是样本，是可
以放映出总体的大致情况的，因此这个模型对理解关于影响蓝藻水华的暴发因素还是有
一定的帮助的。
附注： 曲线拟合的最小二乘法【3】
在函数的最佳平方逼近中f （x ）∈C 【a,b 】，如果f （x ）只在一组离散点集
{xi,i=0,1,…,m}上给出，这就是科学实验中经常见到的实验数据{(xi,yi),i=0,1,…,m}
的曲线拟合，这里yi=f(xi) (i=0,1,…,m),要求一个函数y=S*（x ）与所给数据
{(xi,yi),i=0,1,…,m}拟合，若记误差
设 是 上线性无关函数族， 在 中找一函数 ，使误差平方和
（4.1） 这里 （4.2）
这个问题称为最小二乘逼近，几何上称为曲线拟合的最小二乘法.
用最小二乘求拟合曲线时,首先要确定 S （x ）的形式。这不单纯是数学问题，还与
所研究问题的运动规律及所得观测数据（xi ，yi ）有关；通常要从问题的运动规律或给
定数据描图，确定S （xi ）的形式，并通过实际计算选出较好的结果——这点将从下面的例题得到说明。S （x ）的一般表达式为（4.2）式表示的线性形式。若 是k 次
多项式，s(x)就是n 次多项式。为了使问题的提法更有一般性，通常在最小二乘法中考
虑加权平方和
,,,1,0,)(δ*m i y x S i i i ==T m ),,,(10δδδδ =)(,),(),(10x x x n ??? ],[b a C )}(,),(),({10x x x span n ???? =)(*x S =∈i i i x S 0)(?)()()()(1100x a x a x a x S n n ???+++= )(m n <)(x k ?
这里 是[a,d]上的权函数，它表示不同点(xi ，f(xi))处的数据比重不同. 用最小二乘法求拟合曲线的问题，就是在形如(4.2)式的S （x ）中求一函数y=S*（x ）,使（4.3）式取得最小.这样，最小二乘问题就转化为求多元函数
的极小点 问题.由求多元函数极值的必要条件，有 若记 （4.5）
上式可改写为
这方程称为法方程，可写成矩阵形式
解法方程得出a 的一组值即可。
【参考文献】：
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j i i j j i x f x a x 002
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第10卷 第8期 中 国 水 运 Vol.10 No.8 2010年 8月 China Water Transport August 2010 收稿日期：2010-05-17 作者简介：宋益峰（1978-），浙江海盐人，学士，上海市金山区水文站助理工程师，主要从事水环境监测与治理研究。 我国典型浅水湖泊蓝藻水华治理技术研究进展 宋益峰1 ，兰 林2 ，吴 江3 （1上海市金山区水文站，上海 201508；2江苏省水利厅，江苏 南京 210029； 3太仓市环境监测站，江苏 太仓 215400） 摘 要：蓝藻水华成为我国浅水湖泊的重大水环境问题。根据蓝藻水华的形成机制，采取相应控制技术减少其带来的影响具有重要的生态和环境意义。文中综述了目前我国典型浅水湖泊蓝藻水华治理中物理控制法、化学控制法、生物控制法的研究进展。 关键词：浅水湖泊；蓝藻水华；治理技术 中图分类号：X524 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2010）08-0154-02 一、前言 我国目前66%以上的湖泊、水库处于富营养化的水平，其中重富营养和超富营养的占22%，富营养化成为我国湖泊目前与今后相当长一段时期内的重大水环境问题[1]。与湖泊富营养化相伴随的一个普遍现象就是蓝藻水华[2]，蓝藻水华广泛地存在于淡水生态系统中并产生一系列严重的水环境问题[3]。蓝藻水华控制是世界性难题[4~6]，迄今采用的控制蓝藻水华的技术有几种：物理控制法、化学控制法和生物控制法。 二、蓝藻物理强化控制技术 1．机械除藻技术 机械除藻技术包括移动式富集湖面蓝藻“水华”技术、气浮捕集蓝藻“水华”技术。沈银武等[7]利用振动重力斜筛、旋振筛和卧螺离心脱水方法，在单机运行的条件下，在滇池于2001年4月和9月的145天中开机1,700h，共收获富藻水17,000m 3，折合干重为325t。试验区收获的蓝藻干粉经检测其平均总氮(N)为8.51％；总磷(P)为0.49％、总钾(K)0.70%和粗有机物43.47％。依此结果计算，相当于从试验区取出氮(N) 27.66 t、磷(P) 1.6t、钾(K ) 2.28 t 和粗有机物141.28t。有效降低了富营养化湖泊的氮、磷等水平和减轻或缓解了大量暴发的蓝藻生物量。 2．水动力控藻技术 吴张永等[8]对流体动力处理蓝藻技术进行了前期室内试验研究，发现实验条件下除藻率可达100%，且不会对水体造成二次污染。太湖在闾江口到马山岛之间马围长堤附近修建马山大桥，把大堤打通，沟通马山西的太湖与梅梁湖、贡湖、五里湖的水流，促使流入口袋的水流，从袋底顺利流入西太湖，促使湖水在夏季向西北部分流，冬季西太湖水流灌入两湖以冲洗滞水。如此可把两湖与西太湖整体形成循环水流，以使湖水通过自净、分流促使快速换水，抑制蓝藻暴发。 3．超声波控藻技术 超声波技术是近年来发展起来的一种新型的环境技术，被称为环境友好技术[9]，具有操作和控制容易，便于引进自动化操作手段，在处理中不引入其他化学物质，而且反应条件温和，反应速度快等优点。功率超声在水体中空化效应产 生的高压、冲击波、声流和剪切力能够有效破坏藻类的细胞结构，抑制叶绿素的合成，降低蓝藻细胞类囊体膜上藻胆蛋白和某些酶的活性。目前有研究将超声波技术应用于自然水体，通过超声短时间的辐照抑制水体中藻类的生长，从而达到控制水华爆发的目的[10]。 三、太湖蓝藻化学强化控制技术 1．湖底充气扬水筒技术 扬水筒技术，将积聚于表层的藻类驱赶至水库底层，由于光照极低以及温度骤降等原因，藻类失去活性而逐渐消亡，并能显著降低水库底层铁、锰浓度。在荷兰阿姆斯特丹Nieuwe Meer 水库中，扬水筒技术实施结果得到证明：其生物量降低为未处理前的1/20，藻类种群结构也由原先以蓝藻为主转变为硅藻、绿藻为主；此外整个水体中的溶解氧浓度可一直维持在5mg/l 左右，从而扩充了鱼类的生存空间。 2．黏土除藻技术 黏土除藻华技术最早来源于絮凝原理，曾被作为在海洋赤潮暴发时的一种应急技术，取得了一定的效果。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。但由于絮凝除藻机理不清、黏土投量太大、藻华复发和二次污染等问题，许多将黏土除藻技术应用于淡水湖泊中清除藻华的尝试一直没有成功，其技术定位为应急措施。 潘纲等[11]通过改性黏土的快速除藻除浊作用启动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，发展了既能快速消除水华又能长期治理湖泊富营养化的一系列改性黏土技术。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的黏土架桥网捕作用，根据上述科学发现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200mg/l，降到了10mg/l，除藻效率达到95％以上。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。 3．化学除藻剂
湖泊富营养化治理与蓝藻水华控制 湖泊富营养化治理与 蓝藻水华控制 ■孔繁翔中国科学院南京地理与湖泊研究所 摘要:经济的突飞猛进伴随着生态环境的急剧恶化,使得人们的生存经受着强烈的考验.而当今污染体现严重的蓝藻水华 中含有大量的微囊藻毒素,对人们构成了极大的危害.本文讨论了蓝藻水华的成因和危害等,并从外源削减与控制,内源 削减与控制,湖内水生生态系统恢复与重建等方面阐述了富营养化湖泊治理的途径. 关键词:湖泊;富营养化;蓝藻水华;治理;控制 湖泊的结构与功能及其富营养化 1.湖泊的概述及其结构 湖泊是陆地表面具有一定规模的天 然洼地的蓄水体系,是湖盆,湖水以及水 中物质组合而成的自然综合体.我国是 一 个多湖泊的国家,湖泊面积在1kmz 以上的有2300余个,总面积为71787 km,占全国总面积的8%左右. 2.湖泊的功能 湖泊是重要的国土资源,具有调节 河川1径流,发展灌溉,提供工业和饮用 的水源,繁衍水生生物,沟通航运,改善 区域生态环境以及开发矿产等多种功 能,在国民经济的发展中发挥着重要作 用.①湖泊能蓄积水量,调节河川1径流.
②湖泊能调节气候.③湖泊蕴藏了丰富的水力资源.④湖泊的航运作用.⑤湖 泊的物质资源.⑥湖泊的旅游资源. 3.湖泊的富营养化 湖泊的富营养化问题是由于人类 活动造成的,如低水平的制造业产生的工业废水,现代化农业生产中大量流失的农药,化肥,未经处理的城镇生活污水,高密度水产养殖遗留的剩余饵料, 以及航运,旅游等水上活动产生的一些污染物,都造成了富营养物质大量输入湖泊.湖泊生态系统本身是有一定的自净能力的,如水草,芦苇,沉水植物,湖 畔湿地等都是天然的净化器.而现在由于人类对湖泊的围垦,湖泊沿岸的水利工程等都破坏了湖泊的自净系统.从而造成营养源的输出途径减少,营养物质大量过剩,最终形成富营养化. 目前一般认为,富营养化的定义是 湖泊在自然因素和(或)人类活动影响下,因氮磷等营养物质含量过多,造成水体生产力从低向高营养状态过渡的一种现象或趋势[总氮(TN)达0.2mg/L, 总磷(TP)达0.02mg/L].1991年: 122个湖泊中,51%富营养化,2005年: 133个湖泊中,88.6%富营养化.61%国 控重点湖(库)水质为V类和劣V类. 富营养化最直接的表现就是蓝藻 水华的暴发.蓝藻是水中的浮游植物,
J. Lake Sci.(湖泊科学), 2008, 20(2): 145-152 https://www.doczj.com/doc/6d10415135.html,. E-mail: jlakes@https://www.doczj.com/doc/6d10415135.html, ?2008 by Journal of Lake Sciences 太湖蓝藻水华遥感监测方法* 段洪涛1, 张寿选1, 张渊智2 (1: 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室, 南京 210008) (2: 香港中文大学太空与地球信息科学研究所, 香港沙田) 摘要: 利用遥感技术监测太湖蓝藻水华具有重要的现实意义. 基于不同遥感数据, 包括MODIS/Terra、CBERS-2 CCD、ETM 和IRS-P6 LISS3, 结合蓝藻水华光谱特征, 采用单波段、波段差值、波段比值等方法, 提取不同历史时期太湖蓝藻水华. 结果 表明: MODIS/Terra数据可以利用判别式Band2>0.1和Band2/Band4>1提取蓝藻水华; CBERS-2 CCD、ETM和IRS-P6LISS3 数据可以利用Band4大于一定阈值和Band4/Band3>1提取蓝藻水华; 波段比值(近红外/红光>1)算法稳定, 可以发展成为蓝藻 水华遥感提取普适模式. 同时, 本文成功利用ETM和IRS-P6LISS3数据Band4波段对蓝藻水华空间分布强度进行了五级划 分. 这为今后利用遥感技术, 建立太湖蓝藻水华监测和预警系统奠定了基础. 关键词: 蓝藻; 卫星监测; 多源数据; 太湖 Cyanobacteria bloom monitoring with remote sensing in Lake Taihu DUAN Hongtao1, ZHANG Shouxuan1 & ZHANG Yuanzhi2 (1: State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, CAS, Nanjing 210008, P.R.China) (2: Institute of Space and Earth Information Science, The Chinese University of Hong Kong, Shatin, NT, Hong Kong, P.R.China) Abstract:It is significant that remote sensing methods is used for monitoring cyanobacteria bloom in Lake Taihu, since it breaks out frequently each year. Based on spectral characters of cyanobacteria bloom, different algorithm including single band, band subtraction and band ratio, were used for bloom mapping, with different instruments such as the MODIS/Terra, CBERS-2 CCD, ETM and IRS-P6. They noted that all these sensors were able to detect cyanobacteria bloom, while the algorithm of band ratio between infrared and red band has a stable correlation with blooms, and it can be developed into a universal pattern. Except that, spatial cyanobacteria bloom concentrations were separated into five classes based on digital number values (DNs) in ETM and IRS-P6 Band 4. This study showed that satellite observations was effectively applied to cyanobacteria bloom monitoring and early-warning for Lake Taihu. Keywords:Cyanobacteria bloom; satellite monitoring; multi-source data; Lake Taihu 水是生命之源, 而湖泊是地球上最重要的淡水资源之一, 是湖泊流域地区经济可持续发展和人们赖 以生存的重要基础[1]. 目前, 我国内陆湖泊面临的一个主要问题是水体的富营养化[2], 其重要特征是藻类 物质, 特别是蓝藻大量繁殖. 蓝藻异常生长, 极易堆积、腐烂沉降, 形成水华, 在河口以及近岸淤积[3], 不 仅破坏水体景观和生态系统平衡, 而且由于蓝藻在生长过程中释放毒素, 消耗溶解氧, 引起水体生物大 量死亡, 湖泊水质恶化, 严重威胁了湖泊周围地区的饮水安全[4]. 如2007年5-6月, 由于太湖蓝藻爆发, 无锡重要水源地贡湖南泉水厂取水口遭受严重污染, 导致100多万人饮水困难. 因此, 快速、全面掌握蓝 藻分布信息, 对于控制蓝藻水华、评价蓝藻生态环境风险、研究蓝藻异常生长的原因以及建立水质的预 *中国科学院“优秀博士学位论文、院长奖获得者科研启动专项资金”、国家科技支撑计划项目(2007BAC26B01)和江苏省 自然科学基金(BK2007261)联合资助. 2007-09-05收稿; 2007-11-06收修改稿. 段洪涛, 男, 1979年生, 博士, 助理研究员; E-mail: htduan@https://www.doczj.com/doc/6d10415135.html,.
罗非鱼治理蓝藻水华研究 尹春华,宣劲松,吕乐,闫海 (北京科技大学应用科学学院生物科学与技术系,北京100083) 摘要 [目的]为有效控制蓝藻水华污染提供方法支持。[方法]通过现场设置围隔研究利用罗非鱼控制蓝藻水华污染的效果。[结 果]投放罗非鱼后水体中蓝藻颗粒浓度在5d 后下降到4.0@105/m ,l 而空白对照组(C K)蓝藻颗粒浓度基本维持在1@106 /m l 。与CK 相比,投放罗非鱼组水体中亚硝酸氮下降迅速,4d 后降低到0.02mg/L 。罗非鱼对水体中硝酸氮和磷酸根的去除作用更为显著,分别在2d 后和4d 后降低到基本检测不出。对于水体中氨氮的浓度,罗非鱼的影响则不明显。[结论]高密度投放罗非鱼能显著减少水体中的蓝藻,迅速降低水体中硝酸氮、亚硝酸氮和磷的含量。关键词 蓝藻水华;罗非鱼;控制中图分类号 S931.1 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009)23-11112-03Study on C o n trolli ng C yanobacter i a B loo m with T ilapia YIN C hun 2hua et a l (Depart ment ofB i ol ogi cal Sc i ence and Technol og y ,Coll ege ofApplied Sc i ence ,Univ ersit y of Sc i ence and Technol og y Beiji ng ,Be iji ng 100083) Abstr act [Objecti ve]The purpose was t o supplym et ho dol ogi cal support f or co ntrolli ng the poll uti o n caused by cyano bact er i a bl oo m effec 2ti vely .[Method]The eff ect of controlli ng t he poll uti o n caused by cyanobacteri a bl oo m wit h tilapia was st udi ed t hroug h setti ng enc l osures on site .[R es ult]After t he til ap i as were put i ntowater ,the co ncn .of cy anobacteri a particleswas decreased to 4.0@105 a fter 5d .The co ncn . of cyano bact er i a particles i n t he control group (CK)was kept above 1@106 /m l basica ll y .The concn .of nitrite nitro gen i n t he wa t erbo dy of the tilapia group was 0.02mg/L after 4d ,which decreased more quick than that of C K .The concn .of nitrate nitrogen and phos phate radica l i n t he wa t erbo dy aft er til api as were putti ng i nt o was decreasedmore sig nifi cantl y ,wh i ch coul d not be detected out basi cally a fter 2d and 4d ,respecti vely .The change of a mmoni a nitrogen concn .i n t he waterbo dy had no si g n ificant difference fro m t ha t of t he co ntrol gro up .[Concl u 2si on]Putti ng til api as i ntowaterbo dy a t hi gh density coul d reduce its cyano bact er i a si g n ificantl y ,decrease its co ntents of nitra t e nitrogen ,ni 2tr i te nitrogen and phosphoro us rapi dl y .K ey wor ds Cyanobacteri a l blo o m ;Til ap i a ;Co ntrol 基金项目 北京市教委共建计划资助项目。 作者简介 尹春华(1972-),男,湖南茶陵人,博士,讲师,从事环境生 物学研究。 收稿日期 2009204215 近年来,随着大量含氮磷废水排入天然水体,水体的富营养化程度加剧以及全球气候变暖的影响,中国乃至世界范围内蓝藻水华的爆发呈迅猛增加的趋势。由于水华蓝藻 产生以微囊藻毒素(m icroc ysti n ,MC)为主的多种藻毒[1-2] ,给生态环境和人类健康已构成严重威胁 [3-4] ,北京市延庆县 妫水湖位于北京饮用水源地官厅水库上游,水体面积达 33313h m 2 ,是北京市郊区的著名旅游景区。近年来由于氮磷负荷的加重,每年夏季已经有逐渐形成蓝藻水华的发展趋势,如何进行有效控制迫在眉睫。 目前,治理湖泊蓝藻水华有物理、化学和生物等多种方法 [5] ,虽然一些物化方法的实施能取得迅速、短期的效果, 但常带来一些二次污染。如采用重金属铜等杀藻剂可以杀死蓝藻,但其残留将导致重金属污染。有学者提出了非经典的生物操纵理论,即利用滤食性鱼类直接进行对浮游植物的生物操纵,因为滤食性鱼类能滤食浮游动物和浮游植物。国内东湖、滇池、巢湖、千岛湖和太湖等许多湖泊的富营养化治理都应用了投放鲢、鳙鱼等滤食性鱼的措施并取得了良好的效果[6-9]。国外也有许多采用滤食性鱼类成功控制蓝藻水华的报道,如巴西Pavo noa 大型水库中放养白鲢,成功控制了该水库微囊藻/水华0[10] 。滤食性鱼类主要包括鲢、鳙鱼和罗非鱼,目前采用滤食性鱼类控制蓝藻水华的研究主要集中于鲢、鳙鱼,对罗非鱼的报道相对较少。笔者在北京市延庆县妫水湖现场设置围隔进行投放罗非鱼控制蓝藻水华的试验,结果发现罗非鱼对水华蓝藻控制有良好效果。 1 材料与方法 1.1 围隔设置及实验条件 试验围隔设计成漂浮式长方体状,采用不锈钢框架和防水布制成(水下部分长宽各100c m , 高150c m 的围隔,可容纳水体近1.5m 3 )并与外界水体隔绝。2008年7月在妫水湖中安装了试验围隔,试验分2组处理:1投放罗非鱼组。罗非鱼购自北京常兴庄渔场,投放密 度为80g/m 3 ;o无鱼对照组。2次重复,试验数据取2次重复的平均值。试验开始后每天14:00取样进行蓝藻颗粒浓度、总氮和磷酸浓度等参数的测定。试验时间为2周,水体表层温度维持在28~32e ,p H 维持8.0~9.5。1.2 检测方法 蓝藻颗粒浓度测定采用血球计数板在显微镜放大400倍下进行计数。采用携带有总氮测定装置的TOC 仪测定水体中的总氮。采用离子色谱仪直接测定水体中的亚硝酸、硝酸和磷酸。 2 结果与分析2.1 罗非鱼控制蓝藻水华的效果 图1显示,在对照组围隔内水体表面漂浮着很多蓝藻,已经形成蓝藻水华(图1a)。而在投放罗非鱼的水体中,水体表面看不到任何明显的蓝藻漂浮(图1b),但可能是由于罗非鱼的搅动和排泄物的影响,水体的透明度没有明显改善。说明投放罗非鱼能有效滤食蓝藻,显著控制蓝藻水华。 图2显示,在整个试验期间对照组的蓝藻颗粒浓度有所波动,但基本维持在1@106 /m l 以上。投放罗非鱼后,蓝藻颗粒浓度迅速下降,5d 后蓝藻颗粒浓度降到较低水平(4.0@105 /ml)并维持基本不变,蓝藻生物量较C K 降低了60%,显 示出投放罗非鱼快速持续降低蓝藻数量的效果。2.2 罗非鱼对水体中各种形式氮含量的影响 图3显示,投放罗非鱼后水体中总氮浓度总体变化逐渐下降,但有一定的波动。在试验初始3d ,与C K 相比,投放罗非鱼能够迅速 责任编辑 罗芸 责任校对 卢瑶 安徽农业科学,Jo u r n al ofAnhu iAgr.i Sc.i 2009,37(23):11112-11114
淡水水体中蓝藻水华研究进展 高政权,孟春晓* (山东理工大学生命科学学院,山东淄博255049) 摘要 综述目前国内大型浅水湖泊蓝藻水华成因研究现状,分析蓝藻水华形成的一般机理,重点阐明蓝藻水华治理的关键技术研究及其重要生态和环境意义。 关键词 蓝藻;水华;治理;环境 中图分类号 X524 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009)16-07597-02 Progress i n Cyano bacteri aW ater B l oo m i n Fres h W ater GAO Zheng qua n et al (Schoo l of L ife Sciences ,Shandong U ni versity o fT echno l ogy ,Z i bo ,Shandong 255049)Abstract The st udy su mmar i zed the research sit uati on o f f o r m ati on cause of cyanobacteria water bl oo m,and ana l yses genera lmechanis m s o f cyanobact er i a w ater bl oo m for ma tion .F inall y ,key techno l ogy research and its m i portant ecol og i cal and environ menta l si gn ificance f or cya nobacter i a w ater bl oo m control were discussed .K ey words Canobacteria ;W ater bl oo m;R ehabilitati on ;Env i ron m ent 基金项目 国家自然科学基金(40706050;40706048);国家支撑项目 (11200602);中央级公益性研究所专项资金(2060402/2);山东理工大学自然科学基金(4040 306017);山东理工大学博士启动基金项目(4041 405016,4041 405017)。 作者简介 高政权(1972-),男,湖南安乡人,博士,副教授,从事藻类 生理学研究。*通讯作者。 收稿日期 2009 00 蓝藻又称蓝绿藻,是所有藻类生物中最简单、最原始的一种。蓝藻在长期进化中形成了极强的生态竞争优势,在适宜环境条件下即可获得最大生长率,并以指数级迅速增长,从而使产毒菌株密度增加,获得竞争优势,形成种类少而数量大的蓝藻水华。由于环境污染日趋加重,许多水体富营养化而导致蓝藻水华的暴发,成为我国目前及今后相当长一段时期内的重大水环境问题。我国五大淡水湖中的太湖和巢湖相继暴发大规模水华,加上以前报道的滇池、南京玄武湖、淮河、海河等水华事件,不难看出,水体富营养化引起的蓝藻水华已极大地影响到人们生活的多个方面。20世纪90年代以来,国内淡水水体营养状态日益严重,长江、黄河、松花江等主要河流以及鄱阳湖、太湖、巢湖、武汉东湖、昆明滇池、上海淀山湖等集合淡水湖在调查中发现有大量藻类生长,形成严重的蓝藻水华[1] 。有资 料表明,我国有66%以上的湖泊和水库处于富营养化水平[2] 。2007年4月中国科学院长江水利委员会发布的 长江保护与发展报告 称,2003年三峡库区蓄水至135m 后,12条长江一级支流,在回水区不同程度地出现水华现象,并且近几年有加剧的趋势。湖泊富营养化依然是我国目前以及今后相当长一段时期内的重大水环境问题。研究蓝藻水华的形成机制,对于科学预测湖泊中蓝藻水华的产生及采取相应措施减少其带来的影响具有重要的生态和环境意义 [3] 。 1 水华的成因 富营养化的水体在适宜的条件下,水体中藻类,主要是蓝藻短时间大量繁殖并聚集的生态异常现象称为水华,也称湖靛。底泥腐殖质较多的水体,因富含P 、N 等营养元素,当N 、P 比值大于7时,只要外部条件适宜,浮游植物特别是蓝藻就会迅速繁殖生长,甚至在水面聚合成数厘米厚的蓝绿色的藻浆,即水华。浮游植物对N 、P 的吸收速率遵循米氏方程。蓝藻水华的生成离不开合适的光照、气温、水文、气象等因素。蓝藻的繁殖习性是喜高温、连续阴雨、闷热、弱风的气 候条件,在该条件下会大量繁殖,在数量上占绝对优势,完全抑制了其他藻类的生长。影响蓝藻水华形成的环境因素包括物理因素(水温、光照、营养盐、气候等)、化学因素(氮、磷浓度等)、生物因素(蓝藻本身的生理生态特征在形成优势种 群中的作用)等[3] 。赵孟绪等探讨了2003年广东汤溪水库蓝藻水华提前发生的原因,结果表明,水温与蓝藻、微囊藻的丰度具有显著相关性,较高的水温是蓝藻水华发生重要条件之一;在具备充分氮磷营养盐和合适水温条件下,汛期反常的水体稳定性导致了汤溪水库蓝藻水华的提前发生[4] 。2 水华的危害 蓝藻水华被认为是影响水质的重要因素,它会产生微囊藻毒素,为代表的有毒代谢物,严重危害人类身体健康和生命安全。1996年在巴西,由于人群使用了含藻类毒素污染的水作肾透析液,造成126人出现急性或亚急性肝中毒,导致60个患 者由于肝功能严重损伤而死亡[5] 。水华是藻类在合适环境条件下形成的过度繁殖和聚集现象,因而在种类组成、发生时间及水平分布上具有一定的规律性。蓝藻水华出现时,水面被厚厚的蓝绿色湖靛所覆盖,甚至在岸边大量堆积。藻体大量死亡分解的过程中,不但散发恶臭,破坏景观,同时大量消耗水中的溶解氧,使鱼类窒息死亡。随着富营养化的加剧,藻类水华发生的频率和幅度增加,水华对水环境的危害和生物安全日益引起广泛的关注。在水华发生时,其现象表现为某些藻类,尤其是单细胞的蓝藻疯长。水华是湖泊富营养化的典型表征之一。蓝藻水华的形成影响了水生态系统的健康发展。蓝藻大量生长改变了水体的理化环境,透明度降低,水体散发腥臭味,溶解氧减少,造成鱼虾等水生物的死亡。当水体中的营养素被蓝藻耗尽时,蓝藻大量死亡,尽管是死亡的蓝藻,其在被细菌分解过程中还是会产生并释放蓝藻毒素,最终导致水生态系统的迅速崩溃,蓝藻水华也给水产养殖业、供水及旅游业甚至人类的饮用水安全带来极大的危害[6] ,太湖、玄武湖、巢湖、滇池等大型 湖泊都曾深受蓝藻水华暴发所引发的污染之苦[7-9] 。目前人们最为关注的焦点是蓝藻毒素所带来的危害。在淡水水体中引起蓝藻水华和产生藻毒素的藻类主要有蓝藻门的微囊藻属、鱼腥藻属、念珠藻属、束丝藻属和颤藻属等,其中的微囊藻毒素是一组由水体中蓝绿藻(如微囊藻、鱼腥藻、颤藻及念珠藻)产生的具有亲肝特性的环状多肽毒 安徽农业科学,Jou r n al ofAnhu iAgr.i Sc.i 2009,37(16):7597-7598责任编辑 庆瑢 责任校对 王凌志
收稿日期:2003-12-01 基金项目:国家重点基础研究发展规划资助课题 (2002C B412306) 水华蓝藻毒素研究概述 胡宗达,周元清 (云南大学生态地植物研究所,云南昆明650091) 摘 要:随着科技进步,发现的有毒种类越来越多,毒素分子结构的研究也越来越清楚。在大量文献的基础上,综合介绍水华微囊藻毒素、水华束丝藻毒素和水华鱼腥藻毒素对动物的毒害、毒素结构、检测方法和去除方法,并讨论存在的问题。 关键词:水华蓝藻;藻毒素;检测方法 中图分类号:X173 文献标识码:A 文章编号:1006-947X (2004)03-0008-04 蓝藻(Cyanophyta )是生物界中一类古老且十分特殊的生物类群,分布广泛,适应力强,在腐烂物质、水体表面或底层皆有分布。其重要繁殖场所之一是淡水,尤其是富营养化淡水湖泊。淡水湖泊中常见蓝藻主要有微囊藻(Microcystis )、鱼腥藻(Anabaena )、颤藻(Oscillatoria )、聚球藻(Syne 2chococcus )、层理鞭线藻(Mastig oclaminosus )等。 目前已知产生毒素的淡水蓝藻约12属26种[4],其中易形成水华的常见种有铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa )、水华鱼腥藻(Anadaena flos -aquae )和 水华束丝藻(Aphanizomenon flos -aquae )。这3种蓝藻可分为有毒品系和无毒品系。 滇池是蓝藻水华污染相当严重的淡水湖泊之一,认识了解蓝藻毒素及其检测和去除方法,具有重要的现实意义。本文综合介绍水华微囊藻毒素、水华束丝藻毒素和水华鱼腥藻毒素对动物的毒害、毒素结构、检测方法和去除方法,并讨论存在的问题。 1 水华蓝藻毒素 1878年Francis 首次发现某些淡水“水华”蓝 藻引起动物中毒死亡的现象。Schwimmer 、Schwim 2mer 及G orham 等分别综述报道了北美洲湖泊、水库 和池塘中的水华蓝藻导致动物中毒的事例[19]。在欧、亚、非、南美洲等气候相似地区也有类似中毒死亡现象发生。 111 微囊藻毒素(MCY STs ) 微囊藻毒素主要是在Microcystis 、Anabaena 、 Oscillatoria 、N ostoc 等属中的种类产生[26]。属于一 种肝毒素或一种细胞内毒素。完整细胞没有毒性,在衰老、死亡或破裂后毒素才释放出来,表现毒性。 11111 微囊藻毒素 淡水藻类中,毒性最强、污染最广、最严重的是蓝藻门。目前已肯定的有毒藻类有铜锈微囊藻、水华鱼腥藻、水华束丝藻、阿氏颤藻、泡沫节球藻及念珠藻等。这些藻类不只产生一种毒素,如环境发生变化,一种藻类可产生几种毒素。 蓝藻门中几个属产生的次生代谢产物可分为两类。一类是肝毒素,主要包括七肽微囊藻毒素、五肽节球藻毒素和m otpurin 等,以微囊藻毒素为代表;另一类是神经毒素,主要是钠通道阻断蛤蚌毒素及类似物[24]、后突触神经类毒素和高类毒素、有机磷胆碱酯酶抑制毒素等[25],以鱼腥藻毒素为代表。 11112 微囊藻毒素对生物的影响 MCY STs 主要以肝脏为靶器官。动物经灌喂或 腹腔注射后,破坏细胞内的蛋白磷酸化平衡,改变多种酶活性,引起肝脏病变,造成一系列生理紊乱。中毒症状主要表现为虚弱、呼吸沉重、皮肤变白、呕吐、腹泻、毛立和嗜睡等。如猴子的中毒症状为昏迷、肌肉痉挛、呼吸急促、腹泻等,在数小时或几天内死亡[11]。 赵雄飞(1994)用九山湖和金针湖采集的铜绿微囊藻,经BG 11培养基培养,抽取和分离毒素,对小白鼠腹腔注射。小白鼠出现呼吸沉重、步履蹒跚、昏睡、最后死亡并出现眼珠发白,肝脏淤血呈深紫红色等症状。证实九山湖铜绿微囊藻产生的毒 — 8—云南环境科学 2004,23(3):8-11 C N53-1093/X ISS N1006-947X
南京师范大学 研究生课程学习考试成绩单 （试卷封面） 任课教师签名： 批改日期： 注： 1、以撰写论文为考核形式的，填写此表，综合考试可不填； 2、本成绩单由任课老师填写，填好后与作业（试卷）一并送院（系）研究生秘书处； 3、学位课总评成绩须以百分制记分。
蓝藻水华的危害及其治理 姓名:刘畅,学号:121202008.学院:生命科学学院 摘要:水体富营养化是目前世界各国所面临的重大环境问题。水体富营养化带 来的一个突出的问题是蓝藻水华的暴发。大规模的蓝藻水华降低了水资源利用效能，引起严重的生态破坏及巨大的经济损失，而蓝藻毒素的产生给公众健康带来极大危害。有关蓝藻毒素中毒的事件也时有报道。引起蓝藻水华的种类主要有微囊藻（Microcystis）、鱼腥藻（Anabaena）、鞘颤藻（Lyngbya）、束丝藻（Aphanizomenon）、颤藻（Oscillatoria）。本文简要概述了蓝藻水华的危害及其治理现状。 关键词：蓝藻水华危害治理 The harmful of water blooms and its management Abstract:The water eutrophication is the serious environment problem that all the countries are faced with it. The water eutrophication brings the outbreak of water blooms. The scale of the water blooms reduces the efficiency of water usage , cause serious ecological destruction and huge economic losses, and the algae toxin production brings great harm to the public health . The algae toxin poisoning event is also reported. The species cause water blooms are mainly Microcystis, Anabaena, Lyngbya , Aphanizomenon, Oscillatoria. This paper briefly summarizes the harmful of water blooms and its present management situation. Key wards: water blooms, damage, management 1 蓝藻及蓝藻水华 蓝藻是一类极其古老、微小的原核生物，又称蓝细菌，是一种全球广泛存在的原核生物，无色素体、细胞核等细胞器，原生质体分为外部色素区和内部无色中央区，色素区含有叶绿素a，细胞可以进行光合作用（李建宏，1997），繁殖为无性繁殖。蓝藻在其长达三十多亿年的进化过程中，形成了一套独特的形态和生理代谢机制（陈飞勇，2008）。一旦环境条件适宜，其就快速生长繁殖，并在短时间内成为优势种群，当其生长达到一定的生物量时，他们便在水体表层聚集，形成水华。长期的进化形成了极强的生态竞争优势，在适合的环境条件下即可获得最大生长率，并以指数级迅速增长。研究发现蓝藻具有自我强化机制作用的生态生长调节素，可使其产生尽可能多的后代，从而使产毒菌株密度增加，获得竞争优势，形成种类少而数量大的蓝藻水华。 水华（water bloom）是指在富营养化的河流、湖泊及池沼等淡水域中，在一定的营养、气候、水文条件和生物环境下，由于氮、磷等营养元素过多，导致某些藻类的异常增殖，在水体表层大量聚集成肉眼可见的蓝绿色藻层，呈油状厚厚地覆盖于水面的污染现象(王为东，2001)。常见的水华藻种多属蓝藻门，有微囊藻、鱼腥藻、颤藻、束丝藻、念珠藻等（汪育文，2007）。其中以铜绿微囊藻在数量和发生上占绝对优势。
气候变化与蓝藻水华暴发 东北师范大学数学与统计学院长春130024 【摘要】近年来，太湖蓝藻水华的暴发频率比较高，主要集中在太湖西部和北部。影响太湖中蓝藻水华暴发的因素很多，但发现气候因素所占的比重比较大，比如温度、风、光照、降水等等。这篇文章就主要从气候因素中的温度、光照时间和风这三个因素的变化，根据太湖情况建立一个模拟湖泊生态系统模型，利用散点图、线性回归分析、数值逼近建立拟合方程等数学知识，对太湖中影响蓝藻水华暴发的这三个因素进行一下简单的分析。 【关键词】蓝藻水华暴发气候因素建模求解
问题分析 在当今世界，水体富营养化和蓝藻水华的发生，仍然是在水体污染方面人们所面临的重大环境问题之一。在太湖和内陆的其他湖泊，现在是蓝藻水华的发生不仅仅是只在夏、秋两季了，而且也在逐步的向春、冬两季过度，个人认为这正是由于气候变化所引起的，即全球变暖趋势。蓝藻水华的暴发不仅会对湖泊中的水生动植物带来危害，致使其死亡，破坏湖泊中生态系统的平衡，并且还会严重影响人们的生活和健康。特别是在夏季，湖泊中蓝藻水华漂浮在水面上，在风的推波助澜之下，都被吹到岸边，并且夏天温度高，经阳光的暴晒，蓝藻会自动分解、产生恶臭的气味，造成局部空气污染影响人们生活，还有的就是如果蓝藻水华在人们饮用水源头大量聚集、腐烂变异，造成水质恶化、变味，这样会直接影响人们的健康饮水，带来疾病，给人你们造成极大的麻烦。 所以问题就产生了：怎样才能预防和抑制蓝藻水华的爆发呢？这就需要研究蓝藻水华的发生机制和影响因素了！蓝藻【1】（或蓝细菌）是地球上最早出现的光合自养生物，它们利用水作为电子供体，利用太阳能将CO2还原成有机化合物，并释放出自由氧。蓝藻的主要生存环境为淡水和海洋，它们能在咸水、咸淡水、淡水、冰冷或沸腾的泉水，以及其他微藻无法生存的环境中繁衍，譬如蓝藻常常是岩石的裸露面和土壤中建立种群的先锋物种，它们通过一些特殊的机制（如吸收紫外线辐射的外鞘色素）增加其在相对暴露的陆地环境中是适应性，蓝藻具有在贫瘠的基质上生存的卓越能力。蓝藻能与其他动植物（如真菌、苔藓、羊齿类、裸子植物、被子植物等）形成共生关系，而内共生被认为是真核生物叶绿体和线粒体的起源。蓝藻还是唯一可以进行生物固氮的藻类。而大量的藻类在水中高度的聚集就会水华，具体的是：水华【2】是当水体中出现富营养状况并具备适宜的温度、光照、气候及合适的水文条件等有利于藻类生长或聚集的环境条件时，水体藻类大量生长繁殖或聚集并达到一定浓度的现象，是湖泊环境因子综合作用的结果。形成水华的蓝藻【1】一般都是有伪空泡的种类，包括许多属，在形态上从小的丝状群体到肉眼可见的大型球状群体，有些种类可以固氮，有些则不固氮。而我国蓝藻水华主要是微囊藻水华，此外还有鱼腥藻水华、束丝藻水华、拟柱胞藻水华等。微囊藻水华是危害最为严重的一种，其发生普遍、持续时间长，多数产毒危害性大。我国湖泊中微囊藻早常见的为铜绿微囊藻，是太湖和滇池等湖泊水体富营养化的主要优势种群之一。而铜绿微囊藻的生长与代谢又很大程度上受气候因素温度、光照时间及风的影响。因此我们就可以针对太湖中的铜绿微囊藻建立一个模型来单独的研究气候因素对其生长代谢的影响，作为样本来反映太湖中气候变化对蓝藻水华的影响。 模型假设 （1）我们研究所用的小型生态系统与太湖的生态系统相似，并且具有一定的代表能力。 （2）风浪对太湖的扰动在研究中表现为悬臂搅拌器带动玻璃棒对小型生态系统的搅拌。 （3）对某个因素对铜绿微囊藻生长代谢的影响进行研究时，其他的因素是一样的，且在研究所持续的这段时间内，不会有外界的任何因素对样本进行干扰。 模型建立
水体蓝藻水华的成因及控制措施 近年来，水体富营养化现象日趋严重。水体富营养化导致藻类异常增殖形成水华，使水体腥臭难闻，溶解氧减少，大量鱼类死亡，严重影响了水体的功能，改变了水生态环境，危害到周围居民的身体健康，影响国家、社会、经济的可持续发展。我国的许多水体已受到富营养化的严重威胁，且水华的影响范围和程度有加重的趋势。因此，认识藻类水华的形成原因，并寻求有效的防治措施刻不容缓。 1.蓝藻水华的成因 (1) 营养物质与藻类水华 丹麦著名生态学家Jorgensen 指出浮游藻类的生长是富营养化的关键过程，着重研究氮、磷负荷与浮游藻类生产力的相互作用和关系。总磷、总氮等营养盐相对充足，能给水生生物( 主要是藻类) 大量繁殖提供丰富的物质基础，导致浮游藻类( 或大型水生植物) 爆发性增殖。通常认为总氮的浓度超过0.2 mg /L，总磷的浓度超过0.02 mg /L 是湖泊、水库富营养化的发生浓度．美国EPA 建议总磷浓度0.05 mg /L，正磷酸盐浓度0.025 mg /L 是湖泊和水库磷浓度的上限。天然水体中的藻类进行光合作用，合成本身的原生质，临界的氮磷比按重量计为7：1，当氮、磷比小于7∶1 时，氮将限制藻类的增长，否则，磷则可认为是藻类增长的限制因素。 (2) 气象因素 在营养物质充分的条件下，光照强烈、水流缓慢、适合的水温最适宜藻类生长，其产生的污染有较强的空间差异性。 (3) 水生食物链失衡 从本质上来说，水体藻类暴发是水中营养物质过剩导致生物物种失衡的过程，是一个环境改变而导致的生物过程，要更多地从生物学的角度来考虑。自然水域中存在水生食物链，各能量层次的生物通过捕食关系而紧密联系，相互间的影响也更大。如果食浮游生物的鱼类数量减少或能力降低，将使水藻生长量超过消耗量，平衡被打破，发生富营养化。该理论说明营养负荷的增加不是导致营养化的
蓝藻的现状及目前的主要治理方法 摘要：最近几十年蓝藻水华在我国各大富营养化湖泊频繁爆发，形成藻灾。鉴于传统的打捞等治理手段的局限性，新兴的生物技术治理方法以其优越性而备受世人瞩目，渴望成为攻克蓝藻污染的最佳选择。文中从水华的爆发及危害、目前国内外主要的防治措施和研究方向以及蓝藻的生物工程等几个方面进行了论述，以希望能够寻求合理的治理方案。 关键词：富营养化蓝藻治理生物技术 国家重点治理的“三湖”由于水体富营养化造成的藻害日益严重，其他湖泊如东湖、西湖、洞庭湖、洪湖、鄱阳湖、洪泽湖等也不容乐观，甚至连藏在群山之中、很少点面污染源的千岛湖，也由于游人猛增而水体富营养化，已出现蓝藻大规模增生的趋势。从1998年开始，这种蓝藻泛滥成灾的危机频频出现，并呈迅速蔓延之势。从50年代以来，由于人口急剧增长，工业化和城市化进程加快，大大增加了氮、磷营养物质向水体的排放量，加剧了湖泊等水体富营养化程度，使水体生态环境向恶化方向演变，最终影响经济和社会可持续发展。所以，富营养化问题日益受到世界各国政府和社会各界的关注和重视。 中国是一个湖泊众多的国家，大于1平方公里的天然湖泊有2300余个，湖泊面积为70988平方公里，约占全国陆地面积的%，湖泊总储水量为7077多亿立方米。近年来，我国东部南部随着国民经济高速发展，环境污染控制相对滞后，不少水体负荷了超量氮、磷和其他有机污染等营养物，致使湖泊环境不断恶化。湖泊富营养化在中国已是一个突出的环境问题，所以预防治理蓝藻水华已成当务之急。 1 湖泊富营养化和水华的形成和危害 藻类和一些光合细菌能利用氮、磷等无机盐类通过光合作用合成有机质，称为光养型生物。富营养化缓流水体中的光养型生物，如蓝藻、绿藻等，通过光合作用以光能和无机物合成自身生长繁殖的有机物，并在短时间内集中大量繁殖，形成藻灾，即水华。 通常春夏秋湖泊中的主要藻类是蓝藻、绿藻。但在重富营养化的湖泊中，自春至夏蓝藻常成为唯一的优势水华种群，其中以微囊藻水华最为严重。蓝藻（cyanobacteria）是全球分布最广的水生、陆生古老光合生物。在富营养化的