淡水水体水华成因综述
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水华产生的原因有哪些水华是淡水中的一种自然生态现象,只是仅由藻类引起的,如蓝藻、绿藻、硅藻等,也就是水的富营养化。
下面店铺给大家分析水华产生的原因,希望能帮到大家。
水华产生的原因水华是淡水中的一种自然生态现象,涉及到的藻类有蓝藻(即蓝细菌)、绿藻、硅藻等。
自然形成的水华现象会很快消失,并不会带来环境影响。
而人为的往水体中排放氮素(主要是铵盐、硝酸盐和亚硝酸盐)和磷素(主要是正磷酸盐和各种形态的磷酸盐),使得淡水富营养化,超出环境容量和自净能力,“水华”频繁出现,面积逐年扩散,持续时间逐年延长。
中国的太湖、滇池、巢湖、洪泽湖都有水华现象。
水华现象已成为一种世界性的公害,美国、日本、中国、加拿大、法国、瑞典、挪威、菲律宾、印度、印度尼西亚、马来西亚、韩国、香港等30多个国家和地区水华现象发生都很频繁。
水华的治疗方法(1) 采用物理方法:捞取水体中的丝状藻类和其它漂浮物。
有条件的地方采用循环过滤的方法去除水藻。
(2) 采用化学方法:(经常使用容易引起化学物质积累,造成二次污染;藻类等浮游生物产生耐受性,微生物变异等后果)使用硫酸铜、季铵盐、活性剂、高锰酸钾、聚合氯化铝、硫酸亚铁等化学药剂,对过多的浮游生物、藻类进行杀灭、絮凝、沉降等手段,能够比较迅速改善水质,看到效果。
但是,这些效果只是暂时的、局部的,由于没有从根本上消除降解营养源,原来水体中的底等生物抗污染抗杀灭的能力比较强,一旦这些药剂的浓度减低、反应作用弱化后,这些低等生物又会迅速生长,恢复原样。
更要注意的是,这些化学药剂的经常性、长期性使用,会引起化学物质的积累,引起水体中毒,造成二次污染,要谨慎应用。
(3) 采用复合方法:用含有微生物菌剂的黏土来吸附包裹水体中的藻类,然后用絮凝剂絮凝沉降已经包裹住藻类的黏土,阻断藻类生长的光照条件,达到把藻类从水体中均匀分布的状态中聚集与水体分离的目的,增加水体的透明度。
以上方法能够明显改善水体的感官指标:提高透明度、减少异味和减低臭味;能够降低水体的污染指标:降低DOD、氨氮等。
淡水水体水华成因综述【摘要】随着水体富营养化日益严重,水华现象时有发生,对饮用水源、渔业生产以及景观带来严重影响。
本文拟从水华藻类的结构特点,气象、水文、水体理化特性以及生物因素与水华发生的关系进行全面论述,以期为水华的预警与治理提供理论支撑。
【关键词】藻类发生水华;结构近年来水体富营养化日益严重,水华现象时常发生。
如巢湖[1]、太湖[2]、滇池[3]、武汉东湖[4]等均报道过水华的发生。
淡水水华藻类的主要种类是蓝藻(如微囊藻、鱼腥藻、水华束丝藻、颤藻等)和绿藻,其中有害水华藻类(主要是蓝藻)产出的毒素会直接对水生生物和人类造成损害。
水华后,藻类大量死亡,使水体中溶解氧量迅速下降,导致水生动物的死亡,使水体腥臭难闻,透明度降低,破坏生态系统平衡,最终将影响社会经济建设和人类的可持续发展。
我国是世界上蓝藻水华暴发最严重、分布最广泛且水华蓝藻种类最多的同家之一。
因此,了解藻类水华的形成机制,科学地预测水体中藻类水华的产生,并及时采取相应的技术措施,减少水华带来的影响,具有极其直要的生态和环境意义。
水华的产生是由多种因素共同作用的结果。
不仅与蓝藻本身的生理特点有关,也与气象、水文、理化特性、生物因素等密切相关。
本文拟从以上方面对水华产生的机理进行综合介绍,以期为水华的预测和治理提供理论依据。
1.藻类发生水华的结构与生理特点1.1藻类发生水华的结构特点生长在水体中的微囊藻有单体细胞和囊状不定形群体两种形态,群体常由几十个、几百个甚至上千个单体细胞组成。
微囊藻细胞壁外被胶质鞘,由于有这层胶质鞘,尽管微囊藻体内蛋白质高达49.7%,生物可利用性也受到极大的限制[5]。
我国的四大淡水鱼均不能消化这层胶囊。
至多只对细嫩和单细胞的微囊藻有消化能力。
许多种类的蓝藻细胞中具有的气囊[6],使得它们能够悬浮在水中,同时可以通过调节浮力来控制它们在水体中的垂直分布、昼夜迁移及形成水华的能力。
这种通过浮力的控制一方面使得它们能更好地适应环境的变化,例如:漂浮到表层,增加获得光照的条件[7]、迁移到营养盐较适宜的位置,增加营养盐供给[8]。
淡水湖泊水质富营养化与生态修复淡水湖泊是人类赖以生存的重要水资源,然而近年来,一些淡水湖泊出现了水质富营养化的现象,给生态环境带来了巨大挑战。
本文将探讨淡水湖泊水质富营养化的原因以及可能的生态修复措施。
首先,我们来了解什么是水质富营养化。
水质富营养化是指水体中氮、磷等营养物质的过度富集,导致水体中藻类和水生植物大量生长,形成大规模的水华。
水中的氮、磷等营养物质来自于农业、工业以及城市污水等人类活动的排放,尤其是化肥和污水中的营养物质的输入,使得水体中的营养物质浓度迅速上升,从而引发水质富营养化。
造成水质富营养化的原因有多种。
首先,农业是导致水质富营养化的主要原因之一。
农业使用的化肥中富含氮、磷等营养物质,这些养分往往通过洪水、灌溉水等进入水体,造成水体富营养化。
其次,城市化和人口增加导致城市污水的排放量增加,其中含有大量的营养物质,使得水域中富营养化现象加剧。
此外,工业排放和交通尾气等也是水质富营养化的原因之一。
水质富营养化对淡水湖泊的生态环境造成了很大的影响。
首先,水体中过多的营养物质会促进藻类和水生植物的大量繁殖,形成水华。
水华不仅影响水体的透明度,降低水质,还会消耗水体中的氧气,导致水中生物窒息。
同时,水华中的某些有害藻类还会产生毒素,对水生动物和人类健康造成威胁。
此外,过多的营养物质还会导致水体中的氧气含量降低,引发富营养化湖泊的缺氧现象,破坏湖泊的生态平衡。
面对淡水湖泊水质富营养化问题,我们需要采取有效的生态修复措施。
第一步是控制污染源。
通过加强农田排水管网建设,进行农业面源污染的治理,限制化肥使用量和施肥时间,可以减少农业排放的养分。
同时,要加强城市污水处理设施的建设,提高污水处理率,减少城市污水对水体的污染。
第二步是生态修复。
可以通过增加湖泊的深度,改善水体自净能力,提高湖泊的水质。
此外,引入一些水生植物,如浮萍、藻类等,能够吸收水体中的有机物,降低水体中的营养物浓度。
还可以通过人工采样等方法,控制富营养化水域中的藻类数量,防止水华的发生。
水华现象产生的原因是什么
水华现象产生的原因是什么?淡水湖泊水体中,由于大量生活污水和工业排放以及农业非点源污染,造成水质富营养化,诱使某些蓝绿藻等大量繁殖,使形成较厚一层蓝绿色藻膜,藻类死亡腐败后分解出有毒致癌物质,并消耗水体中的大量溶解氧,使水体产生恶臭的一种自然现象。
水华现象是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。
成因就是工业废水大量排放,因为废水中含有很多的植物所需的营养物质,久了就导致富营养化,结果藻类等水生物疯长,疯狂的吸收营养物质,有很多都是金属元素,堆积在植物体类,在一定条件下发生变色的现象。
随着现代化工、农业生产的迅猛发展,沿海地区人口的增多,大量工农业废水和生活污水排入海洋,其中相当一部分未经处理就直接排入海洋,导致近海、港湾富营养化程度日趋严重。
同时,由于沿海开发程度的增高和海水养殖业的扩大,也带来了海洋生态环境和养殖业自身污染问题;海运业的发展导致外来有害水华现象种类的引入;全球气候的变化也导致了水华现象的频繁发生。
水华现象产生的原因上面都有介绍,让越来越多人对其水华引起的原因有所了解,如果你还想要了解更多的海洋灾害小知识,比如水华现象的形成原因与治理措施等,可以关注。
水华的形成与危害水华是什么水华是淡水中的一种自然生态现象。
绝大多数的水华是仅由藻类引起的,如蓝藻、绿藻、硅藻等;也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫引起的。
淡水中富营养化后,水华频繁出现,面积逐年扩散,持续时间逐年延长。
淡水中水华造成的最大危害是:饮用水源受到威胁,藻毒素通过食物链影响人类的健康,蓝藻水华的次生代谢产物MCRST能损害肝脏,具有促癌效应,直接威胁人类的健康和生存。
水华是什么当藻类大量生长时,这些藻类能释放出毒素——湖靛,对鱼类有毒杀作用。
“安之星”净水器,能够有效地净化此类毒素。
虽然藻类生长很快,但因水中的营养盐被用尽,它们也很快的死亡。
藻类大量死亡后,在腐败、被分解的过程中,也要消耗水中大量的溶解氧,并会上升至水面而形成一层绿色的黏质物,使水体严重恶臭。
而造成水华现象的出现,主要原因还是水域沿线大量施用化肥、居民生活污水和工业废水大量排入江河湖泊,致使江河湖泊中氮、磷、钾等含量上升。
导致水华发生的重要的因素之一就是水体的富营养化。
湖泊等水体的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,并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。
为探索富营养化湖泊中蓝藻水华形成机理,综述了目前对我国大型浅水湖泊蓝藻水华成因研究现状和对水华形成机理的一般认识。
分析了导致蓝藻水华形成的化学、物理和生物等主要环境因素,论述了蓝藻,尤其是微囊藻成为水华优势种的可能原因。
认为对水华的形成需要全面认识,营养盐浓度的升高可能仅是蓝藻水华形成、且人们可以加以控制的因素之一。
在探索水华成因时,不能仅仅局限于夏季蓝藻水华发生时环境特征的研究与观察,而应该提前关注蓝藻的越冬生理生态特征、春季复苏的生态诱导因子及其阈值以及在复苏后,蓝藻如何在生长过程中形成群体,并逐步成为湖泊水生生态系统中的优势种乃至形成水华的过程。
并需要对蓝藻越冬的生存对策、蓝藻群体的形成的条件、蓝藻在春季复苏的触发条件及其生态阈值、以及蓝藻在与其它藻类种群竞争中取胜的生理生化特征有足够的认识。
水体富营养化——太湖组员:目录:一、概念二、成因三、危害四、防治措施一、概念:水体富营养化是指,在人类活动的影响下,大量的氮、磷、钾等元素排入到缓流水体中,引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降,水质恶化,导致鱼类及其他生物大量死亡的现象。
这种现象在河流湖泊中出现称为水华;在海洋中出现称为赤潮。
二、成因:(1)水系统中含量有限的营养物质。
例如,在正常的淡水系统中磷含量是有限的,增加磷酸盐会导致植物的过度生长。
生活污水、工业废水、农田排水等是水体中氮、磷等营养物质增加的主要来源。
(2)水中营养物质增多,促使自养型生物生长,特别是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加。
藻类繁殖迅速,生长周期短。
藻类及浮游生物死亡后被需氧微生物分解,不断消耗水中的溶解氧,或被厌氧微生物分解,不断产生硫化氢等气体,使水质恶化,造成鱼类和其他水生生物大量死亡。
三、危害:太湖位于长江三角洲的南缘,是中国五大淡水湖之一。
横跨江、浙两省,北临无锡,南濒湖州,西依宜兴,东近苏州。
太湖地处亚热带,气候温和湿润,属季风气候。
SOS,太湖!由于水质退化,太湖的营养化程度加重,经常发生绿色“水华”。
以氮、磷指标评价,太湖的中一富营养化和富营养化的面积已占太湖总面积的90%以上。
无锡市太湖沿岸由于富营养化程度较高,近几年来夏季经常有兰藻滋生,严重影响水质。
水体富营养化之水葫芦原产:南美的墨西哥引入:人们在美国新奥尔良市举行国际棉花博览会看到水域内漂浮着葫芦状的绿色植物,其上面绽开的蓝紫色花,非常美丽,于是带回本国养殖。
当时是达官贵人和皇家养的名贵植物,在慈禧太后留下的照片中,就能看到水葫芦的身影。
1901年作为花卉引入我国。
用途:作为猪饲料推广种植,也用于喂养家禽等。
近10年来,工业化使江河湖泊水质恶化,水体富营养化程度提高,水葫芦迅速蔓延,泛滥成灾。
水葫芦与慈禧太后旧时王谢堂前燕,飞入寻常百姓家曾经高贵的象征,王室的专宠——现在已经泛滥成灾!水葫芦的危害:(1)堵塞河道,影响航运。
汉江武汉段“水华”的形成分析及其防治建议摘要“水华”又称水体的富营养化,是由于水体中富含的营养物质导致藻类过量繁殖的现象,它是水体衰老和水质恶化的一种表现。
一般常见于湖泊、水库及近地浅海湾,河流中发生“水华”则极其少见。
汉江武汉段在2000年2月28日发生了第三次“水华”现象,并一直持续到4月上旬,这次“水华”是继92年和98年初春发生的两次以来更为严重的一次。
藻的繁殖速度异常迅猛,先后出现两次藻系列高峰,含藻量分别为7317和7223万个/L,水体呈深褐色,们有较明显的异味。
而92年和98年含藻量峰值分别为2600万个/L和2870万个/L。
这表明汉江武汉段发生“水华”的严重程度在加剧,周期在缩短。
“水华”给自来水公司净水处理带来了巨大压力,同时给市民正常饮用水带来一定影响。
可见汉江水质逐年恶化的情况,分析了“水华”的成因及特点,并对预测和防治“水华”作了一些研究和探讨。
关键词富营养化水华防治建议一、汉江水质的变化情况汉江是长江的最大支流,是沿岸居民生活用水和工业用水的重要水源,它沿途经过14个县市,同时每年接纳了工业废水和市政污水约7亿吨,其中亿吨为生活用水,最后从武汉汇入长江;虽然污染物量大,但由于汉江水流量大,污染物在江水稀释和自然生态作用下使水质得到了控制。
70-80年代,汉江水质一直都符合地面水Ⅱ级标准,然而进入九十年代以后,随着工农业现代化建设的发展,工业废水、农业化肥灌溉和生活用水排放量逐年递增,汉江部分河段尤其是下游河段水质恶化已非常严重。
从沿途水质的结果分析来看,水体酸度下降,CODMn、氨氮、硝酸盐氮、总磷均呈现增高趋势,亚硝酸盐氮也有明显增高,氮磷负荷最大,诱发“水华”发生的几率最大。
从汉江流域的浮游植物的调查情况分析,汉江藻类总细胞密度呈现明显的增高趋热,至武汉江段,藻的总细胞密度达到最高,说明水体藻类很活跃,其中以硅或所占比例最高,其次为为绿藻。
同时藻类的种类的多样性指数呈现减少的趋势表明水体质量恶化,自净能力减弱。
“水华”的危害及爆发的原因重庆市环境保护局2005年1月17日1“水华”的概念所谓“水华”是指在内陆水体出现严重富营养状态时,浮游藻类大量繁殖及快速死亡,导致水体变色(水面往往根据占优势的浮游植物的颜色而呈现浅蓝色、红色、棕色或乳白色等),水中溶解氧下降,水质恶化,水发腥发臭,鱼类及其它水生生物大量死亡的现象。
“水华”爆发是水生生态系统对水体富营养化的响应(富营养化通常是指在人类活动的影响下,生活污水、化肥和食品等工业废水、降水以及地表径流中含有的大量氮、磷及其他无机盐等植物营养物质输入水库、湖泊、河口、海湾等缓流水体后,水中营养物质增多,促使自养型生物——大型绿色植物和浮游藻类旺盛生长,迅速繁殖,水体从生产力水平较低的贫营养状态向生产力水平较高的富营养状态转化的过程)。
2“水华”的危害2.1散发出腥臭异味“水华”水体中的藻类往往会散发出腥臭,直接影响人们的正常生活,给人不舒适的感觉。
同时臭味使水的味道难闻,降低水体质量。
2.2降低水体的透明度爆发“水华”时,水体表面形成一层“藻体浮渣”,使水体变得混浊,透明度大大降低(透明度通常在0.2米以下),湖水感官性状大大降低。
2.3影响水体的溶解氧“水华”水体的表层由于浮游藻类的光合作用,水中溶解氧充足,甚至过饱和。
但中下层水体由于死亡藻体腐烂分解而使水中溶解氧消耗殆尽,甚至形成厌氧状态。
这种厌氧状态可以触发或者加速底泥累积的营养物质的释放,造成水体营养物质的高负荷,形成水体的恶性循环。
2.4向水体中释放有毒物质“水华”的某些藻类能够分泌有毒物质,有毒物质进入水体后,若被牲畜饮用,可引起牲畜胃肠道等疾病。
研究表明,2000多种蓝绿藻中有40余种可产生毒素,主要产毒藻有微囊藻、鱼腥藻、颤藻及束丝藻。
不同的藻株可能产生相同的毒素,而同一藻株也可产生多种不同的毒素,产生的毒素包括:多肽肝毒素、生物碱类神经毒素、脂多糖内毒素、叶碟呤类毒素等,其中又以微囊藻肝毒素(microcystin,MC)最为常见。
水华和赤潮的形成过程水华和赤潮是水体中常见的两种现象,它们都与水体中的藻类或浮游生物过度繁殖有关。
下面将分别介绍水华和赤潮的形成过程。
一、水华的形成过程水华是指水体中藻类过度繁殖而形成的大量藻类聚集体。
水华的形成过程主要包括以下几个步骤:1. 营养盐富集:水华的形成与水体中的营养盐含量密切相关。
在水体中,一些富含氮、磷等营养盐的底泥、农田排放、工业废水等会进入水体,导致水体中营养盐的富集。
2. 藻类生长:水华的形成离不开藻类的生长。
当水体中的营养盐富集到一定程度时,藻类开始大量繁殖。
藻类通过光合作用,利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质,并释放出氧气。
3. 藻类聚集:随着藻类的繁殖,它们开始聚集形成藻群。
藻群会随着水流的运动而聚集在一起,形成较大的水华。
4. 水华扩散:水华一旦形成,往往会迅速扩散。
这是因为水华所产生的有机物质会吸引一些底栖动物,这些底栖动物会聚集在水华周围,形成一个底栖动物带。
底栖动物带的形成,会进一步吸引更多的藻类,从而加速水华的扩散。
5. 水体富营养化:水华不仅会对水体造成一定程度的污染,还会导致水体富营养化。
水体富营养化会导致水中氧气含量降低,同时也会影响其他水生生物的生存。
二、赤潮的形成过程赤潮是指海洋中浮游生物过度繁殖而形成的现象。
赤潮的形成过程与水华相似,但有一些特殊之处:1. 光照条件:赤潮的形成与光照条件有关,充足的阳光是赤潮发生的必要条件。
光照条件较好的海域更容易形成赤潮。
2. 营养盐富集:类似水华,赤潮的形成也离不开营养盐的富集。
海洋中的底泥、工业废水、农田排放等都会导致海洋中营养盐的富集。
3. 海洋环流:海洋环流对赤潮的形成也起着重要的作用。
海洋环流会影响浮游生物的分布和聚集。
当适宜的环流条件出现时,浮游生物会大量聚集形成赤潮。
4. 赤潮扩散:赤潮形成后,会随着海洋流动而扩散。
赤潮扩散会影响海洋生态系统,对海洋生物造成一定的影响。
5. 毒素释放:赤潮中的一些浮游生物会释放出毒素,这些毒素对其他生物有害。
水华“水华”(water blooms)是淡水中的一种自然生态现象,只是仅由藻类引起的,如蓝藻(严格意义上应称为蓝细菌)、绿藻、硅藻等,也就是水的富营养化。
“水华”发生时,水一股呈蓝色或绿色。
这种在自然界就有的“水华”现象,在我国古代历史上就有记载。
在自然界中它们很快消失,并没有给水产动物和人类带来危害。
水华可以说是湖泊地区的“赤潮”现象。
淡水中富营养化后,“水华”频繁出现,面积逐年扩散,持续时间逐年延长。
太湖、滇池、巢湖、洪泽湖都有“水华”,就连流动的河流,如长江最大支流——汉江下游汉口江段中也出现“水华”。
淡水中“水华”造成的最大危害是:饮用水源受到威胁,藻毒素通过食物链影响人类的健康,蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏,具有促癌效应,直接威胁人类的健康和生存。
此外,自来水厂的过滤装置被藻类“水华”填塞,漂浮在水面上的“水华”影响景观,并有难闻的臭味。
当藻类大量生长时,这些藻类能释放出毒素——湖靛,对鱼类有毒杀作用。
藻类大量死亡后,在腐败、被分解的过程中,也要消耗水中大量的溶解氧,使水体严重恶臭。
而造成水华现象的出现,主要原因还是水域沿线大量施用化肥、居民生活污水和工业废水大量排入江河湖泊,致使江河湖泊中氮、磷、钾等含量上升。
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,并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.为探索富营养化湖泊中蓝藻水华形成机理,综述了目前对我国大型浅水湖泊蓝藻水华成因研究现状和对水华形成机理的一般认识.分析了导致蓝藻水华形成的化学、物理和生物等主要环境因素,论述了蓝藻,尤其是微囊藻成为水华优势种的可能原因.认为对水华的形成需要全面认识,营养盐浓度的升高可能仅是蓝藻水华形成、且人们可以加以控制的因素之一;在探索水华成因时,不能仅仅局限于夏季蓝藻水华发生时环境特征的研究与观察,而应该提前关注蓝藻的越冬生理生态特征、春季复苏的生态诱导因子及其阈值以及在复苏后,蓝藻如何在生长过程中形成群体,并逐步成为湖泊水生生态系统中的优势种乃至形成水华的过程.并需要对蓝藻越冬的生存对策、蓝藻群体的形成的条件、蓝藻在春季复苏的触发条件及其生态阈值、以及蓝藻在与其它藻类种群竞争中取胜的生理生化特征有足够的认识.蓝藻水华的"暴发"是表观现象,其前提还是藻类一定的生物量,且是一个逐渐形成的过程.根据生态学的基本理论和野外对水华形成过程的原位观测,提出了蓝藻水华成因的四阶段理论假设.即在四季分明、扰动剧烈的长江中下游大型浅水湖泊中,蓝藻的生长与水华的形成可以分为休眠、复苏、生物量增加(生长)、上浮及聚集等4个阶段,每个阶段中蓝藻的生理特性及主导环境影响因子有所不同.在冬季,水华蓝藻的休眠主要受低温及黑暗环境所影响;春节的复苏过程主要受湖泊沉积表面的温度和溶解氧控制,而光合作用和细胞分裂所需要的物质与能量则决定了水华蓝藻在春季和夏季的生长状况,一旦有合适的气象与水文条件,已经在水体中积累的大量水华蓝藻群体将上浮到水体表面积聚,形成可见的水华.研究蓝藻水华的形成机理必须寻找导致水华形成的各主要生理阶段的触发因子或特异性因子,针对不同阶段蓝藻的生理特性,进行深入研究.只有这样才有可能逐步弄清蓝藻水华的形成机制,并对其发生的每一进程进行预测,寻求更加具有针对性的控制措施.。
淡水生态系统中水华发生的条件以淡水生态系统中水华发生的条件为标题,写一篇文章:水华是指在水体中大量繁殖的浮游植物形成的一种现象。
它是由于水体中养分过剩、温度适宜、光照充足等环境条件的共同作用下发生的。
下面将详细介绍淡水生态系统中水华发生的条件。
水华的发生与水体中的养分状况密切相关。
浮游植物对氮、磷等营养物质的需求较大,这些营养物质是它们进行光合作用和生长的重要来源。
如果水体中的氮、磷等养分过多,就会为浮游植物的生长提供了充足的条件,从而促使水华的发生。
养分过剩的原因可以是人类活动带来的,如农业、工业和生活废水的排放,也可以是自然因素造成的,如土壤侵蚀和富营养化的地下水输入等。
水华的发生与水体温度有关。
浮游植物对温度有一定的适应性,不同种类的浮游植物对温度的要求也不同。
一般来说,水温在20℃-30℃之间是浮游植物生长最适宜的温度范围。
当水温超过30℃时,浮游植物的生长速度会逐渐减慢,而当水温低于20℃时,浮游植物的生长也会受到一定的抑制。
因此,在水体温度适宜的条件下,浮游植物更容易繁殖和形成水华。
光照是水华发生的重要因素之一。
光照对浮游植物的光合作用和生长有着直接的影响。
浮游植物通过光合作用将光能转化为化学能,从而进行生长和繁殖。
光照强度越高,浮游植物的光合作用效率越高,生长速度也越快。
因此,光照充足的水体更容易发生水华现象。
水体的流动也对水华的发生有一定的影响。
水流可以带走浮游植物的营养物质,减少其生长的条件,从而抑制水华的发生。
而静止的水体由于没有流动,浮游植物的营养物质无法有效地被带走,从而为水华的发生提供了条件。
淡水生态系统中水华的发生还与生物的相互作用有关。
有些浮游植物具有快速繁殖的能力,它们能够快速占据水体中的养分,形成大量的生物量。
而一些浮游动物则以浮游植物为食,它们通过摄食浮游植物来控制其数量,从而抑制水华的发生。
因此,生物的相互作用对水华的发生有一定的调节作用。
淡水生态系统中水华的发生与水体中的养分状况、温度、光照、水流以及生物的相互作用等多种条件密切相关。
淡水水体水华成因综述【摘要】随着水体富营养化日益严重,水华现象时有发生,对饮用水源、渔业生产以及景观带来严重影响。
本文拟从水华藻类的结构特点,气象、水文、水体理化特性以及生物因素与水华发生的关系进行全面论述,以期为水华的预警与治理提供理论支撑。
【关键词】藻类发生水华;结构近年来水体富营养化日益严重,水华现象时常发生。
如巢湖[1]、太湖[2]、滇池[3]、武汉东湖[4]等均报道过水华的发生。
淡水水华藻类的主要种类是蓝藻(如微囊藻、鱼腥藻、水华束丝藻、颤藻等)和绿藻,其中有害水华藻类(主要是蓝藻)产出的毒素会直接对水生生物和人类造成损害。
水华后,藻类大量死亡,使水体中溶解氧量迅速下降,导致水生动物的死亡,使水体腥臭难闻,透明度降低,破坏生态系统平衡,最终将影响社会经济建设和人类的可持续发展。
我国是世界上蓝藻水华暴发最严重、分布最广泛且水华蓝藻种类最多的同家之一。
因此,了解藻类水华的形成机制,科学地预测水体中藻类水华的产生,并及时采取相应的技术措施,减少水华带来的影响,具有极其直要的生态和环境意义。
水华的产生是由多种因素共同作用的结果。
不仅与蓝藻本身的生理特点有关,也与气象、水文、理化特性、生物因素等密切相关。
本文拟从以上方面对水华产生的机理进行综合介绍,以期为水华的预测和治理提供理论依据。
1.藻类发生水华的结构与生理特点1.1藻类发生水华的结构特点生长在水体中的微囊藻有单体细胞和囊状不定形群体两种形态,群体常由几十个、几百个甚至上千个单体细胞组成。
微囊藻细胞壁外被胶质鞘,由于有这层胶质鞘,尽管微囊藻体内蛋白质高达49.7%,生物可利用性也受到极大的限制[5]。
我国的四大淡水鱼均不能消化这层胶囊。
至多只对细嫩和单细胞的微囊藻有消化能力。
许多种类的蓝藻细胞中具有的气囊[6],使得它们能够悬浮在水中,同时可以通过调节浮力来控制它们在水体中的垂直分布、昼夜迁移及形成水华的能力。
这种通过浮力的控制一方面使得它们能更好地适应环境的变化,例如:漂浮到表层,增加获得光照的条件[7]、迁移到营养盐较适宜的位置,增加营养盐供给[8]。
此外,一些水华种类具有抵抗恶劣环境的特殊结构,如微囊藻以越冬孢子形式抵抗低温侵袭[9],董耐成研究发现,微囊藻的越冬孢子可以忍受4℃的低温,只要营养条件和其他环境条件合适,冰点以上时就可萌发成新藻体[10]。
一些丝状蓝藻可以形成厚壁孢子以度过不良环境,这些均成为其来年增殖的基础。
1.2藻类发生水华的生理特点蓝藻对高温的耐受能力强,试验证明多数蓝藻生长的最适温度范围为25~35℃,较高的水温有利于蓝藻成为优势种群和水华暴发,15℃以下时蓝藻的生长受到抑制[11]。
蓝藻细胞体内除了具有叶绿素外,还同时具有藻腰蛋白(包括藻红蛋白、藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白),这些色素使得蓝藻可以利用其他藻类所不能利用的绿、黄和橙色部分的光(500~600nm),从而比其他藻类具有更宽的光吸收波段,能更有效地利用水下光的有效光辐射,并可以生长在仅有绿光的环境中[12],而且微囊藻对强光具有较大的忍受性,具有较强的抗紫外辐射的能力,在强光下不会死亡。
引起赤潮和水华的藻类,尤其是微藻,其中相当一部分能够产生藻毒素,主要包括作用于肝脏的肝毒素,作用于神经系统的神经毒素,以及位于细胞壁外层的脂多糖毒素等其他一些毒素,使其易成为竞争中的优势种。
2.气象与水文对水华产生的影响2.1气象对水华产生的影响蓝藻水华对气象要素的响应关系是内陆湖泊蓝藻发生发展机理研究中相当重要的一个环节[13]。
适宜的气象条件,如气温偏高,降水偏少,光照充足对蓝藻爆发有促进作用。
孙小静[14]、尤本胜等[15]研究发现小风浪有利于蓝藻生长或漂浮,而大风浪对其生长或漂浮不利。
由于藻类有随风向漂移的特性,风向变化将影响蓝藻活动的范围,使其集中分布于主导风向的下风向。
王成林[16]等人认为高温、微风气象条件适宜蓝藻生物体的生长,有利于其从水体中上浮到表层,形成水华。
降雨量和降雨日数偏少,日照时数偏多,气压偏低和微风对蓝藻生长发育和爆发也是有利的。
孙建明[17]通过对比2007年与2000年及2001年太湖爆发蓝藻的气象条件分析后认为,月平均气温大于22℃,雨量异常偏少,平均弱风场是蓝藻爆发的适宜气象条件。
2.2水文对水华产生的影响水文因子主要有流量、流速和水位等。
目前研究较多的是水流流速对藻类生长的影响,流量部分也有相应的研究,但不是很成熟。
水体的水动力条件变化也对藻类的生长有影响。
一般情况下,藻类的生长率随流速的增大而减小。
但对急流和中流藻类而言,水流可以使藻类不断得到新的营养物质供应[18]。
流量的增大有利于水中有机物、氮、磷等营养物质的稀释,减小藻类的比增长速度,有利于控制水华的发生。
水动力对于藻类的数量和分布的状态在浅水湖泊中影响较大。
针对太湖北部湖湾水动力和蓝藻水华分布的研究[19]表明,在水动力滞缓水域,蓝藻水华易在水表发生漂移堆积。
在水动力强度较大水域,强烈的垂向混合作用能使蓝藻沿水深方向混合均匀,降低水华暴发风险。
相对于水动力条件,营养盐对叶绿素a浓度空间分布的影响较弱。
3.水体理化特性对水华产生的影响3.1温度对水华产生的影响温度是促进藻类生长最基本的生态因子。
在光照适宜、高营养盐的水体中,较高的温度对藻类形成水华有明显促进作用。
有室内实验表明,太湖微囊藻的最适生存温度为30~35℃,水库中的围隔实验证实当水温为26℃时,最适宜于水华微囊藻的聚集、上浮而形成水华[20]。
3.2营养盐对水华产生的影响一般认为,对于氮磷等营养盐的含量是水华爆发的主要诱因[21-22],氮磷比对水华的发生也起着重要作用。
Stun根据对藻类化学成分进行的分析研究,提出藻类的经验分子式为C106H263O110N16P。
即临界的氮磷比按元素计应为16:1,按重量计应为7.2:1。
对贫中营养水体来说,如果氮磷比小于该值,则磷可认为是藻类增长的限制因素。
当水体处于富营养状态,则氮磷比对藻类生长的影响变得不再重要。
许海等[23]通过室内实验与野外研究发现,氮磷浓度比氮磷比对铜绿微囊藻和栅藻的生长影响更大。
微量元素对藻类生长也有重要影响,其基本趋势是:低浓度促进水华藻类生长,高浓度抑制生长,且藻类对微量元素有一定的富集作用。
在微量元素中,铁元素对水华的发生、发展至为重要。
有研究表明,在蓝藻固氮的过程中,所需要的铁量是其他藻类按相同速率增长的10倍。
所以在夏季藻类繁殖期间许多湖泊中可溶性铁浓度普遍偏低。
在特定情况下有可能成为水华发生的限制性因子。
其他微量元素(如稀土元素和重金属元素等)在水华发生、发展中则起辅助作用[24]。
4.其他生物因子对水华产生的影响近十多年来,国外的大量研究已经表明,水体中的藻类组成和数量,是同时受营养盐的上行作用和藻食生物的下行控制双重影响的结果。
水体富营养化后藻类数量的增加,至少部分是由藻食生物数量的减少所引起。
而国内的研究也证实:大量放养鲢鳙能使超富营养化湖泊的蓝藻水华消失[25]。
在此基础上,刘其根等[26]提出假设,藻类水华是水体中藻食生物的下行控制不能有效制衡由营养盐产生的上行效应的结果。
即水体营养盐的增加仅仅是水体发生水华的重要外部条件,而水体中的藻食生物下行控制力的充足与否,才是水华能否在特定生态系统中发生的主要内在原因。
综上所述,水华的发生是多种因素共同作用的结果。
不同区域水体水华的发生机制和影响因子类似。
然而,不同水体环境条件差别很大,具体的生消过程和主导影响因子又有所不同。
针对具体水体,只有按照水华发生的一般机理,在充足的实测或实验数据基础上,通过深入研究,才能更加精确的揭示各种因子对水华的影响程度,找出该水体水华发生的主导因子。
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