蓝藻水华暴发机制.docx

教师姓名：刘 斌 学 院：都市建设与环境工程学院 专 业：环境工程 小构成员：罗华瑞 贾如雪 刘孟秋 陈怡汀 阚世豪 梁丽媛 陈溆东 杨 立 钟凯文 中国﹒重庆 重庆大学 城环学院六月摘要：本文旨在简介以太湖为例的蓝藻水华的爆发机制及控制对策文章简述了蓝藻的构成及对蓝藻水华的定义；从内外两个方面进一步探讨引起蓝藻爆发的因素；详述了如何以控污截源、生态修复、流域管理等手段控制蓝藻水华的持续爆发；并概括了蓝藻水华对本地水生态系统带来的危害及如何有效运用蓝藻水华核心词：太湖，蓝藻水华，爆发机制，控制对策Abstract: This paper aims to introduce the cyanobacteria outbreak mechanism and control countermeasures of Tai Lake, for example. This paper briefly describes the composition of the cyanobacteria, as well as the definition of cyanobacteria and water bloom. Then, detailedly discusses the causes of cyanobacteria outbreak mechanism from the inside and outside; detailing the methods to utilize the measures of control pollution and stop the source, ecological restoration as well as river basin management to control the cyanobacteria outbreak; moreover, summarizing the harm for the local aquatic ecosystems due to cyanobacteria and water bloom, as well as the methods to effectively utilize cyanobacteria and water bloom.Keywords: Tai Lake, cyanobacteria and water bloom, outbreak mechanism, control countermeasures.1. 蓝藻1.1基本特性1）细胞壁由纤维素（内层）和果胶质（外层）构成，细胞外有的具胶被或胶鞘。

2）无色素体，色素均匀地散在细胞周边的原生质内色素成分重要为叶 绿素a、β胡萝卜素、藻胆素 藻胆素是蓝藻的特性色素，涉及蓝藻藻蓝素（c-phycocyanin, C34H47N4O8）、蓝藻藻红素(c-phycoerythrin, C34H42N4O9) 和别藻蓝素(Allophycocyanin)等3）无细胞核，只具核质而无核仁和核膜属原核生物，称为蓝细菌（Cyanobacteria）4）同化产物重要是蓝藻淀粉(Cyanophycean starch)1.2繁殖方式重要为营养繁殖和孢子繁殖，未发既有性繁殖，可产生的孢子有：内生孢子、外生孢子、厚壁孢子（休眠孢子）、藻殖孢营养繁殖常用为细胞分裂，特殊为藻殖孢繁殖1）段殖体是蓝藻藻丝上两个营养细胞间生出的胶质隔片(凹面体)或由间生异形胞断开后形成的若干短的藻丝分段，又称藻殖段或连锁体 图1 繁殖方式图（2）厚壁孢子系由一般营养细胞增大体积，积累丰富营养，然后细胞壁增厚而成厚壁孢子有极强的生命活力，能在不利环境条件下长期休眠3）异形胞是丝状蓝藻类(除了颤藻目以外)产生的一种与繁殖有关的特别类型的细胞，它是由营养细胞特化而成的。

具有异形胞的蓝藻能固氮，当水中氮缺少时，异形胞的数目明显增长2. 蓝藻水华蓝藻水华指淡水水体中蓝藻大量繁殖的一种自然生态现象，是水体富营养化的一种特性，重要由于生活及工农业生产中具有大量氮、磷的废污水进入水体后，蓝藻大量繁殖后使水体呈现绿色的一种现象3. 蓝藻水华的爆发机制与控制对策-太湖3.1太湖概况太湖是国内第三大淡水湖，同步也是个浅水湖泊，面积2338km2，平均水深1.9 m太湖又是国内最大的存在严重蓝藻水华的湖泊，是国务院指定重点治理的富营养化水域之一如图1所示，太湖位于国内人口密集、经济发达的长江三角洲地区，太湖流域行政区划分属江苏、浙江、上海和安徽三省一市，流域总面积36895 km2，其中在江苏和浙江两省的区域占据了流域总面积的85.4%太湖流域犹如巨大的引擎，推动着长江三角洲经济的腾飞和社会的进步但由于长江三角洲地区经济近年来的高速发展，导致太湖沿岸生活污水和工业废水排放量猛增，畜禽养殖和农田肥料使用等导致的非点源污染面积不断扩大，加快了太湖流域水体富营养化进程，致使藻类频发，饮用水安全受到严重威胁.空间分布西部沿岸发生蓝藻水华概率最大，其他湖区依次为大太湖、梅梁湾、南岸沿岸、竺山湖和贡湖。

各湖区中蓝藻水华发生级别由高到低基本上沿袭北东南方向分布 图2 太湖区域位置示意图 图3 太湖分区3.2蓝藻水华爆发模式太湖蓝藻水华的“爆发”实际经历了4个阶段. 第一阶段是蓝藻细胞增殖阶段: 在合适的温度、光照和营养盐条件下, 蓝藻单细胞通过度裂与增殖从发育成小的多细胞群体, 而小细胞团的形成很也许是外部环境胁迫下胞外多糖分泌产生的粘合伙用的成果. 第二阶段是蓝藻细胞团形成阶段: 水柱中具有一定生物量基本的蓝藻颗粒(或蓝藻小细胞团)在风浪扰动下发生碰撞, 在短时间内迅速形成大细胞群体; 这样的过程也许会反复多次, 并随着风速的变化再现多阶段和间歇性的发展. 第三阶段是蓝藻细胞团上浮阶段: 水柱中的蓝藻生物量积累至一定限度, 且大群体细胞团占多数; 同步, 风速不不小于细胞(团)上浮的临界风速(<3m/s)条件下蓝藻细胞团迅速向水面汇集. 在汇集过程中, 细胞群体碰撞几率增长, 较小体量的细胞团更容易粘合形成更大的群体从而加速蓝藻水华的浮现.第四阶段是蓝藻水华爆发阶段: 漂浮在水面上的蓝藻华在湖流的辐合或辐散作用下, 发生水平方向的漂移和汇集, 最后呈现蓝藻水华“爆发”的态势.图4太湖蓝藻水华“爆发”的概念性解释框图. (a) 蓝藻细胞分裂增殖; (b) 碰撞形成大细胞团; (c) 大细胞团上浮形成可见水华; (d) 湖流携带的迁移与堆积3.3蓝藻水华发生的内外因素人们觉得富营养化重要是内、外因互相作用的成果.导致水体富营养化的因素重要有:3.3.1外因①营养物质的过度增长，总氮和总磷分别超过0.5和0.02mg /L，就会有水华爆发的隐患; 大气沉降对太湖氮、磷浓度的增长也产生了很大的影响。

太湖每年总氮（TN） 、总磷（TP）的平均沉降率分别为2.0 tkm-2year-1和0.03 t km-2year-1太湖每年通过湿沉降获得的TN和TP的总量分别为7500 t和4720 t，占到每年由进湖河流中TN和TP中输入量的7.3%和16.5%湿沉降，特别是对于氮元素来说，对太湖的富营养化已经产生了明显的影响而大气TP污染则重要来自气溶胶等固体物质的干沉降，TN总沉降率曲线在春季3~5月浮现高峰值的现象对太湖水体的富营养化具有潜在的增进影响，研究表白，太湖水域内TN和TP的浓度与沉降量之间呈现一种反线性函数关系，小雨携带入湖的大气TN、TP污染物通量高于中雨和大雨降雨中TP最大浓度出目前苏州，TN最大浓度出目前无锡，而两者的最大是沉降率都出目前苏州这就证明了大气中的营养成分大多数来自太湖的东部和西北部地区②太湖富营养化因子来自太湖水体近年来形成的沉积物沉积物是湖泊营养物质地球化学循环的重要环节与界面营养物质在水/沉积物界面的地球化学行为对湖泊，特别是浅水湖泊的水环境与生态系统有着极为重要的影响[11]太湖中沉积物体积大概有1.86×109m3，在大部分区域沉积物的深度为0.5~2.0m。

如图所示，绝大部分的沉积物从梅梁湾顺着西部沿岸始终延伸到太湖南部研究表白，只要是营养负荷高的水体，不管是在缺氧还是在好氧的条件下，磷都会从上层水体中沉淀究竟泥中；相反，在底泥和水的接触面生存的有机生物能刺激底泥释放磷，且它们的新陈代谢能变化周边的微环境条件磷在底泥与水界面的释放与吸取过程同步受到光线、温度和溶解氧等因素的影响图5太湖沉积物分布状况②长期持续高温、降雨量少、水位偏低也会加剧蓝藻水华爆发的过程，温度:有关研究表白微囊藻的最佳生长温度高于其他藻类，室内实验证明, 太湖微囊藻的最适生长温度为30～ 35℃，水库中的围隔实验证明当水温为26℃时,，最合适于微囊藻的汇集、上浮而形成水华 ③水体中微量元素充足会增进蓝藻发生; ④藻类种类不丰富，与蓝藻竞争营养盐的藻类少，继而蓝藻成为优势种发生水华; ⑤ 水文、气候、气象等条件也可以通过影响湖泊水体的分层、混合以及光照、营养盐的可运用性等, 从而直接或间接地影响蓝藻种群的细胞密度、种群构成、垂直分布、生命周期等直接作用是由于风浪和湖流的运动将湖区内的蓝藻吹向湖岸,形成水华; 而间接作用, 特别在大型浅水湖泊中, 也许更多的是由于风浪的扰动, 导致了大量的营养盐从沉积物中释放出来, 大大增长了水体中藻类可运用的营养盐含量.⑥光照：由于蓝藻细胞体内除了具有叶绿素外, 还同步具有藻胆蛋白(涉及藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白) , 这些色素使得蓝藻可以运用其他藻类所不能运用的绿、黄和橙色部分的光(500～ 600nm ) , 从而比其他藻类具有更宽的光吸取波段, 能更有效地运用水下光的有效光辐射并可以生长在仅有绿光的环境中。

此外, 长期暴露在强光条件下对许多藻类来说也许是致命的, 但微囊藻通过增长细胞内类胡萝卜素的含量而保护细胞免受光的克制, 因此, 对强光有较大的忍受性3.3.2内因①蓝藻可借助假空泡来调节其在水中的位置，进而选择合适的光照和养分的吸取，使其在种间竞争中占优势在外压作用下螺旋鱼腥藻假空泡破裂后的恢复受到氮、磷限制的影响;②固氮蓝藻能固定空气中游离的氮; ③部分蓝藻可以通过自身产生的毒素而成为优势种; ④蓝藻有一套属于自己的休眠机制，当环境条件不合适时，产生厚壁孢子等便进入休眠状态，一旦环境好转，便萌发成新个体; ⑤蓝藻的细胞壁由外层的果胶质和内层的纤维质构成，使其具有很重要的生理生态功能，大多数蓝藻滤食性动物难以消化而减少其食物选择性，从而使其在种间竞争中占优势; ⑥蓝藻细胞可以贮存过量营养物质以备不时之需;⑦ 蓝藻相对于其她藻类有较高的高温耐受性，具有多种辅助色素，可以捕获的光谱更宽.3.4蓝藻水华的控制对策3.4.1 控污截源（1）源头控制一方面，要提高流域污水解决厂的脱氮除磷能力，并且开发科学施肥技术，减少农田氮磷流失；另一方面，要努力推广生活节水措施，减少生活污水产出量，并且要减少面源污染，这是实现太湖流域水环境治理目的的最重要前提。

水生植物的恢复需要以环境条件改善为前提，只有营养负荷降到一定限度，蓝藻水华才会逐渐消失，代之以水生植物为主的健康生态系统才干得到恢复2）截污控污运用已有的水利工程设施，调节流域河网水系功能构造和水力过程，保育植被，。