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第23卷 第11期2008年11月地球科学进展ADVANCES IN E ARTH SC I E NCEVol.23 No.11Nov.,2008文章编号:100128166(2008)1121115209湖泊蓝藻水华生态灾害形成机理及防治的基础研究3吴庆龙1,谢 平2,杨柳燕3,高 光1,刘正文1,潘 纲4,朱本占5(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,江苏 南京 210008;2.中国科学院水生生物研究所,淡水生态与生物技术国家重点实验室,湖北 武汉 430072;3.南京大学,污染控制与资源化研究国家重点实验室,江苏 南京 210092;4.中国科学院生态环境研究中心,环境水质学国家重点实验室,北京 100085;5.中国科学院生态环境研究中心,环境化学与生态毒理学国家重点实验室,北京 100085)摘 要:湖泊具有供水、渔业、旅游、维持区域生态系统平衡等功能,是支撑我国经济和社会发展的重要资源之一。
但是近30年来,湖泊富营养化所导致的蓝藻水华频繁暴发,生态灾害事件频发,严重影响湖泊功能的发挥,制约区域经济可持续发展。
针对国家在保障区域水安全和生态安全、保护人民健康及建设和谐社会等方面的重大需求,国家重点基础研究发展计划项目“湖泊蓝藻水华生态灾害形成机理及防治的基础研究”于2008年7月正式立项。
项目拟解决的关键科学问题包括:①湖泊蓝藻水华主要衍生污染物的形成机理、迁移转化规律和毒理效应;②蓝藻水华导致湖泊生态系统结构变化和功能退化的机理;③蓝藻水华生态灾害评估及调控机理。
针对上述科学问题,项目以蓝藻水华污染物的产生、湖泊生态系统结构与功能的响应以及生态灾害的评估与调控为研究主线,重点开展以下几个方面的研究:①蓝藻水华衍生污染物的产生及其环境过程;②蓝藻水华衍生污染物的毒理效应与生态和健康风险;③蓝藻水华导致湖泊生态系统结构变化与功能退化的关键过程和机制;④蓝藻水华灾害治理和调控的的技术原理和途径。
第１９卷第１２期２０１０年１２月长江流域资源与环境Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｙａｎｇｔｚｅ ＢａｓｉｎＶｏｌ．１９Ｎｏ．１２Ｄｅｃ．２０１０ 文章编号：１００４－８２２７（２０１０）１２－１４７１－０７蓝藻水华的成因及其生态控制进展胡传林，万成炎，吴生桂，丁庆秋，潘 磊（水利部中国科学院水工程生态研究所，湖北武汉４３００７９）摘 要：从水体生态系统的平衡、供水水质、人类及其它动物的健康风险、水域生态景观等方面分析了蓝藻水华的危害。
对蓝藻水华形成的内在因素（高温适应的一系列特殊的生化调控机制或特性、三套色素系统———低光补偿机制、奢侈消费机制、固氮———营养补偿机制、休眠———回避不良条件机制、产生天然毒素来抑制竞争者和捕食者的机制）和环境因素（物理，如温度、光照、扰动及混合和水的滞留时间等；化学，如主要营养盐、微量营养元素、溶解无机碳、溶解有机碳和盐度等；生物因子，如牧食、微生物作用和与较高等动植物的共生等）进行了分析。
并对蓝藻水华的生态控制（微生物控藻、大型水生植物抑藻、水生动物控藻如经典生物操纵、非经典生物操纵和罗非鱼控藻）的研究进展进行了综述。
关键词：蓝藻水华；成因；生态控制文献标识码：Ａ 随着湖泊富营养化问题的加剧，水华的暴发问题越来越被人们所重视。
当外界环境条件适宜时，浮游生物会大量繁殖，从而形成丝带状或片状物质漂浮在水面，有时甚至会覆盖水体大部分的水域。
因占优势浮游生物的颜色不同，水体水面往往呈现出蓝色、红色、棕色、乳白色等不同颜色，这种现象在江河、湖泊中称为水华，在海洋中则称为赤潮或褐潮。
绝大部分的水华是由浮游藻类（包括蓝藻门、绿藻门、甲藻门、裸藻门、隐藻门等）引起的，也有部分是由浮游动物———腰鞭毛虫引起的［１］。
在各种水华当中，蓝藻水华发生的范围最广，危害最大，对人类健康的危害也最大［２］。
在世界范围内，蓝藻水华发生的频率与严重程度都呈现出迅猛的增长趋势，其发生的地点遍布全球各地［３］。
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。
关于蓝藻水华（1）爆发蓝藻是池塘养殖的噩梦，每年因蓝藻爆发导致的损失是难以估量的。
可以说，藻类控制的第一关键是如何避免蓝藻爆发。
其实，一般养殖人员所说的蓝藻爆发在学术上应称为“蓝藻水华”，其关键问题是“水华”。
水华（Algae Bloom），是指淡水水体中藻类短期内大量繁殖、老化、大量积累于水面的一种自然生态现象。
池塘水华的出现表明藻类生态系统失衡、水体富营养化、自净能力降低或丧失、池塘生态系统恶化甚至崩溃。
蓝藻是最原始、最古老的藻类，据考证，大约在34亿年前就已经在地球上出现，蓝藻能进行光合自养。
近代研究发现蓝藻没有细胞核、色素体、线粒体及内质网，且其细胞壁的主要组成也是粘缩肽，这些都与细菌相似，被归入原核生物，称为蓝细菌。
蓝藻本身没有多少危害，就怕蓝藻老化形成水华。
蓝藻形成水华时，蓝藻已经处于濒死状态，一方面将严重抑制浮游植物利用光合作用产生氧气，另一方面也阻隔空气中的氧进入水体，导致水体中溶解氧严重不足。
长时间出现缺氧或亚缺氧状态，会使水体持续恶化，进一步破坏水质，水生生物窒息而亡，造成生态失衡。
而最为严重的问题是，某些有毒蓝藻死亡释放大量的藻毒素，使养殖动物暴发病害或中毒死亡！养殖户需要明白的一点是，蓝藻水华的出现是水质恶化的结果，不是水质恶化的原因！当然，蓝藻的暴发也加速了池塘生态系统的恶化，尤其是老化、死亡的蓝藻释放的藻毒素对所有养殖动物都有剧毒。
因此，应该从源头上防止蓝藻水华的出现（不要让水质恶化），而不是纠缠于蓝藻水华用什么药物能处理（没有一种药物能处理恶化的水质）。
一旦出现蓝藻水华，不是杀了蓝藻就完事，而是必须重建池塘生态系统。
虽然目前蓝藻水华大多归咎于水体的氮、磷和有机污染，但在池塘养殖过程中蓝藻水华的出现也不尽是富营养化所造成的。
有些水质属性本身就更容易生长蓝藻，但只要蓝藻不老化，不形成水华，不产生藻毒素，池塘中蓝藻数量的多少并没有任何问题。
想控制好蓝藻，避免老化和形成水华，必须了解蓝藻的特性。
产生蓝藻及其蓝藻水华的机理（内因、外因、原因、条件）蓝藻是藻类生物，又叫蓝(绿)藻。
大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣，因此又叫枯藻。
在所有藻类生物中，蓝藻是最简单、最原始的一种。
蓝藻水华是由蓝藻短时间的爆发性增殖产生的一种现象。
水体中蓝藻水华一般是多个因子综合影响的结果，其发生机制和过程在科学界尚未弄清楚，因此现在还无法做到准确预测蓝藻水华发生的时间和地点。
但水华作为蓝藻种群数量超常规积累的现象，其发展发生也有一定规律可循。
水华的发生是内因和外因共同作用的结果。
水华发生的外因是影响蓝藻种群数量的物理、化学和生物因子，内因则是蓝藻的生物学特性。
一、蓝藻水华发生的内因内因是其在长期进化过程中形成的生理生态特征。
蓝藻是原核生物，地球上最古老的光合放氧生物，形成于35亿年前，也是大气臭氧层形成的主要贡献者，对环境有很强的适应性。
蓝藻特殊的生理生态特征，适合在高温环境和强光环境下生长，代谢水平极低；主要捕光天线为藻胆蛋白，能更有效的利用光能。
形成水华的蓝藻多数具有伪空泡，这有助于其在水体中的垂直移动，特别是分层水体。
这种伪空泡是有许多内空的蛋白膜小体构成，形成了气体载体从而具有悬浮能力，通过光合作用调节蛋白膜小体中的蛋白含量，从而调节其悬浮能力。
二、蓝藻水华发生的外因外因与水体的性质有关，可以是物理、化学和生物方面的。
水体富营养化是水体中生物对营养盐浓度升高的响应，而水华则是富营养化过程最为明显的表征。
因此，蓝藻生长所需的营养盐浓度是蓝藻水华发生的最重要的化学因素。
当水体中总磷（TP）浓度超过100微克/升，发生水华可能难以避免；总磷浓度低于50微克/升时，水华发生的概率大为降低；总磷浓度低于30微克/升时，发生蓝藻水华的概率就很小。
氮磷是淡水藻类生长的主要营养元素，当水体中磷质量浓度较高时，氮的质量浓度就相对较低，这时由于多数丝状蓝藻具有固氮能力，因此容易形成丝状蓝藻水华。
蓝藻具有的伪空泡有助于藻类上浮，占据光照条件较好的空间位置，对其他藻类形成竞争光的优势。
