蓝藻及其应用
邓子博蓝藻是原核生物，又叫蓝绿藻蓝细菌；大多数蓝藻的细胞壁外面有胶质衣，因此又叫粘藻。在所有藻类生物中，蓝藻是最简单、最原始的一种。蓝藻分布很广，淡水、海洋、湿地、沙漠上都有。从高温温泉到冰雪上均可生存。但在温暖和含有机物较多的水体中较多。主要在淡水中生长，成为淡水中重要的浮游植物，在温暖的季节里常大量繁殖形成“水华”。在我国南方几乎一年四季都可以见到由蓝藻形成的“水华”。
蓝藻是我们这个星球最早的生命之一。澳大利亚西部35亿年前的瓦拉鲁纳组(WarraroonaGroup)岩石中就发现了蓝藻的痕迹，要知道，我们目前能够找到的最老的岩石，不过只有38亿岁。35亿年前的地球大气极少含有氧气，正是蓝藻的出现，彻底改变了大气的成分，它们通过光合作用，降低了二氧化碳的浓度，提升了氧气的含量。从这个意义上说，蓝藻是地球伊甸园的开拓者。今天，蓝藻已经发展成为一个拥有超过2000个物种的大家族。但它们的基本结构，跟刚开始时并无多大区别。
蓝藻细胞的结构和细菌非常相似, 它们都属于原核生物, 无核膜, 也无叶绿体。在光学显微镜下, 可观察到蓝藻细胞的原生质内有无色的中心质和着色的色素质部分, 其中色素质因含有色素能进行光合作用。
在电镜下能够观察到色素质中有许多囊状的扁平结构, 被称为
类囊体。在小型的圆筒状蓝藻常具有数层类囊体, 与原生质周围的质膜平行, 围绕着排列成圆筒状。但在大型细胞中, 类囊体的排列一般是不规则的。和红藻相同, 蓝藻的类囊体通常是单个排列不成组。类囊体是蓝藻的光合器。
随着对蓝藻的研究越来越深入，蓝藻在各个领域的应用也越来越普遍。首先，蓝藻在营养保健方面具有很高的价值，目前市场上非常火爆的保健食品“螺旋藻”就是蓝藻的一种。它因营养丰富、均衡而受到人马的好评，被联合国粮农组织（FAO）推荐为“21世纪最理想的食品”、被联合国教科文组织推荐为“明天最理想、最完美的食品”等获得十项殊荣。
其次，蓝藻在生物能源方面也起着越来越重要的作用，在这方面有比较有代表性成就的是美国的Joule Unlimited公司。早在数十年前，科学界已经开始尝试间接利用太阳能产油，譬如利用粟米提炼乙醇或者从海藻抽取燃料。不过，这些技术的最大缺点是成本太高。人们必须首先种植大量玉米和海藻，然后从中提炼酒精与燃料，这个过程会消耗大量能源。而Joule Unlimited公司对藻（Blue-green algae）进行基因后，使其只需要摄取阳光、水分和二氧化碳，便能够透过光合作用直接分泌出乙醇、柴油和一些碳氢化合物，毋须再加工。
焦耳无限指出，每英亩的蓝藻将可以每年制造15000加仑的柴油，其效益比提炼海藻高出4倍以上，而每桶柴油的成本只需30美元（230港元）。此外，据该公司的首席科学家丹．罗伯逊指出，蓝
藻随处都可找到，生理构造又比海藻简单，改造其基因比较容易。
我国青岛生物能源与过程研究所创新性地提出了基因工程蓝藻制备新型优质脂肪酸类生物燃料的研究思路，即在单一生物体内利用太阳能与二氧化碳直接合成制备具有高能量密度、低吸湿性、低挥发性、且与现存发动机设备和运输设施相兼容等性能的新型优质脂肪酸类太阳能生物液体燃料。国外科学家Benemann和Weare发现了柱孢鱼腥藻（Anabaena cylindrica）在光照氩气环境中的放氢现象，用蓝藻获得氢气的技术开始进入人们的视野，并且吸引了越来越多的科学家投身此中。
此外，蓝藻类有些种类具有固氮能力，我国和其他一些国家正在从事利用蓝藻固定游离氮的研究，为农作物的肥料寻找新的途径。而且蓝藻类可以作为鱼类饵料，能够有效地提高养殖的经济效益。
总之，加大对蓝藻的科研力度，更深地解析蓝藻地奥秘，才能够使蓝藻更好地、更有效地应用于各个领域，更好地为我们服务。
参考文献：杨春虹常文瑞基于光合作用的生物能源——从基础研究到应用
中国产业信息网螺旋藻的研究与市场
Hall D.O and Rao K.K..光合作用.北京:科学出版社，1984
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
J. Lake Sci.(湖泊科学), 2008, 20(2): 145-152 https://www.doczj.com/doc/be828798.html,. E-mail: jlakes@https://www.doczj.com/doc/be828798.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/be828798.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
第37卷第5期 2009年10月气 象 科 技M ETEOROLO GICAL SCIENCE AND TECHNOLO GY Vol.37,No.5Oct.2009 MOD IS 遥感监测滇池蓝藻水华分布 鲁韦坤1 谢国清1 余凌翔1 杨树平2 (1云南省气候中心,昆明650034;2昆明市环境监测中心,昆明650032) 摘要 以中分辨率的MODIS 数据作为遥感影像源,运用蓝藻水华在蓝波段、红波段和近红外波段的光谱特征,使用假彩色合成法(R G B :62221)和归一化植被指数法对滇池的蓝藻水华进行遥感监测。通过星地同步试验,证明了该两种方法的正确性。其中假彩色合成法通过色彩差异表现蓝藻水华,具有视觉效果较好的优点,归一化植被指数法则以数值大小的方式区别水华浓度,该方法建立反演模型后可用于定量研究。 关键词 假彩色合成 植被指数 星地同步 MODIS 蓝藻水华 中国气象局滇池蓝藻监测项目和昆明市环境监测中心滇池蓝藻监测项目资助 作者简介:鲁韦坤,男,1979年生,硕士,主要从事环境遥感方面的研究,Email :luweikun @hot https://www.doczj.com/doc/be828798.html, 收稿日期:2008年10月30日;定稿日期:2009年6月11日 引言 应用TM 等高分辨率卫星监测滇池蓝藻水华 的技术已经比较成熟,早在1989年渤海湾发生赤潮 时就发现赤潮水体和清洁水体及浑浊水的TM 影 像在TM3和TM4波段存在灰度差异,由于赤潮生 物的叶绿素a 在红光区的吸收作用,其TM3的反 射率低于浑浊海水,而且在TM4波段的反射率下 降比浑浊海水的慢。从处理得到的影像看,渤海西 部沿海几乎全是程度不等的红色区[1～2]。但由于高 分辨率卫星具有重访周期较长、数据昂贵等缺点,不 可能用于日常监测。新型卫星遥感数据的出现,如 MODIS 影像,给内陆水体的水质遥感监测提供了新 的机遇。MODIS (中分辨率成像光谱仪)是Terra 和Aqua 卫星上载有的重要传感器,其星下点空间 分辨率可为250m 、500m 或1000m ,每天过境4 次,其中2次白天,而且过境时间相差不大,增强了 影像的可比性。MODIS 数据具有从可见光到热红 外的36个光谱通道,加之较高的辐射分辨率(12 bit ,TM 图像8bit ),使其已成为内陆较大湖泊水 质遥感监测最有潜力的数据源之一[3]。 1 滇池蓝藻水华概况滇池为地震断层陷落型的湖泊,南北长39km , 东西最宽为13km 。湖岸线长163.2km ,面积为306.3km 2,容水量为15.7亿m 3,流域面积2920km 2。自20世纪80年代以来,入湖污染物不断增加,富营养化日趋严重,导致湖内蓝藻大量繁殖。1992年蓝藻水华大面积暴发,造成鱼类死亡,从此滇池蓝藻水华问题日益严重。滇池蓝藻一般于每年的4～11月大量繁殖、富集,此时由于滇池流域盛行西南风,外海常年形成逆时针环流,受风向、风浪及水体的环流影响,浮于水面的蓝藻“水华”被源源不断地输送到滇池北部,特别是海埂、草海大堤、大观河入滇池河道一带。因湖水富营养化引起的蓝藻水华频繁暴发,破坏了滇池生态系统的总体平衡,严重降低了滇池的使用功能[4～5]。2 技术路线和方法2.1 滇池蓝藻水华监测的原理和方法蓝藻的遥感监测是基于蓝藻的光谱效应,蓝藻个体呈绿色,当气候条件适宜时,大量蓝藻聚集后便形成覆盖在水面上的绿油漆状水华,由于水华的蓝藻浓度和聚集的厚度不同,致使水体颜色、密度、透明度等产生差异,导致水体的反射能量发生变化,进而在遥感图像上反映为色调、灰阶、形态、纹理等特征的差别,利用这一特性,并选择恰当的蓝藻水华响 应波段,就可识别蓝藻分布的范围、面积等[6～7]。 2.2 数据预处理卫星地面站接收的MODIS 数据在星地通公司
图和子图 图 图 G = (V, E)， 其中 V = {νv v v ,......,,21} V ---顶点集， ν---顶点数 E = {e e e 12,,......,ε} E ---边集， ε---边数 例。 左图中， V={a, b,......,f}, E={p,q, ae, af,......,ce, cf} 注意， 左图仅仅是图G 的几何实现（代表）， 它们有无穷多个。真正的 图G 是上面所给出式子，它与顶点的位置、边的形状等无关。不过今后对两者将经常不加以区别。 称 边 ad 与顶点 a (及d) 相关联。也称 顶点 b(及 f) 与边 bf 相关联。 称顶点a 与e 相邻。称有公共端点的一些边彼此相邻，例如p 与af 。 环（loop ，selfloop ）：如边 l 。 棱（link ）：如边ae 。 重边：如边p 及边q 。 简单图：（simple graph ）无环，无重边 平凡图：仅有一个顶点的图（可有多条环）。 一条边的端点：它的两个顶点。 记号：νε()(),()().G V G G E G ==。 习题 1.1.1 若G 为简单图，则 εν≤?? ?? ?2 。 1.1.2 n ( ≥ 4 )个人中，若每4人中一定有一人认识其他3人，则一定有一 人认识其他n-1人。 同构 在下图中， 图G 恒等于图H , 记为 G = H ? V （G)=V(H), E(G)=E(H)。 图G 同构于图F ? V(G)与V(F), E(G)与E(F)之间各存在一一对应关系，且这二对应关系保持关联关系。 记为 G ?F 。 注 往往将同构慨念引伸到非标号图中，以表达两个图在结构上是否相同。 d e f G = (V, E) y z w c G =(V , E ) w c y z H =(V ?, E ?) ?a ? c ? y ? e ?z ? F=(V ??, E ??)
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。
图论及其应用 学时：40 学分：2 课程属性：专业选修课开课单位：理学院 先修课程：高等代数后续课程：无 一、课程的性质 《图论及其应用》是数学与应用数学专业的专业选修课程。 二、教学目的 通过教学，使学生掌握图论及其算法的基本理论和基本技巧，初步掌握图论及其算法的基本应用手段、基本算法设计及编程，并能用所学理论解决一些应用问题。 三、教学内容 1.图的基本概念 2.图的连通性 3.树的基本性质及其应用 4.Euler Graphs and Hamilton Graphs with Applications 5.平面图性质 6.匹配，求最大匹配算法及应用 7.图的染色及应用 8.极图理论 四、学时分配 章课程内容学时 1 图的基本概念 4 2 图的连通性 6 3 树的基本性质及其应用 6 4 Euler Graphs and Hamilton Graphs with Applications 4 5 平面图性质 6 6 匹配，求最大匹配算法及应用 6
7 图的染色及应用 4 8 极图理论 4 合计40 五、教学方式 本课程采用多媒体课堂讲授，结合实际范例深入浅出讲解讨论。 六、考核方式 本课程考核采用平时与期末考核相结合的办法，特别注重平时的考核，作业采用简单练习、论文等形式，期末考试采用简单考题或论文形式。 七、教材及教学参考书 参考教材： [1] J.A.Bondy and U.S.R.Murty. Graph Theory with Applications, The Macmillan Press LTD,1976. [2] 蒋长浩．图论与网络流．北京：中国林业出版社，2000． 参考书目： [1] Bela Bollobas．Modern Graph Theory（现代图论，影印版）．北京：科学出版社，2001． [2] 殷剑宏、吴开亚．图论及其算法．合肥：中国科学技术大学出版社，2003． [3] 谢金星、邢文训．网络优化．北京：清华大学出版社．2000． [4] 程理民、吴江、张玉林．运筹学模型与方法教程．北京：清华大学出版社，2000． [5] 三味工作室．SPSS V10.0 for Windows 实用基础教程．北京：北京希望电子出版社2001． [６] 孙魁明、张海彤．Mathematica工具软件大全．北京：中国铁道出版社，1994． [７] 楼顺天、于卫、闫华梁．MATLAB程序设计语言．西安：西安电子科技大学出版社，1997．八、教学基本内容及要求 第一章图的基本概念 1．教学基本要求 掌握的图的基本概念、特殊图概念，了解最短路问题。 2．教学具体内容 图的基本概念，路和圈，最短路问题。
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