蓝藻水华-内源负荷-NP比学说
蓝藻水华研究进展及预防控方法初探
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蓝藻水华产生原因、危害及防控措施
2021年第10期广东化工第48卷总第444期ꞏ151ꞏ蓝藻水华产生原因、危害及防控措施王端明*，陈昌文(汕尾职业技术学院海洋工程系，广东汕尾516600)[摘要]水体富营养化的问题越来越严重，导致蓝藻水华爆发的次数越来越多，降低了水资源利用的效能，并产生了严重的生态破坏和经济损失，蓝藻水华是一个亟待解决的问题。
本文综述了蓝藻水华形成原因，蓝藻对生产、生态和生活的危害，结合国内外研究现状，总结出几种行之有效的蓝藻水华防控技术，以期为蓝藻水华防治提供参考。
[关键词]蓝藻水华；成因；危害；防控[中图分类号]TQ[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2021)10-0151-03Summary of the Causes,Harms and Prevention and Control Measures ofCyanobacteria BloomWang Duanming*,Chen Changwen(Department of Marine Engineering,Shanwei Polytechnic,Shanwei516600,China) Abstract:The problem of eutrophication in water bodies is becoming more and more serious,which leads to more and more cyanobacteria blooms,reduces the efficiency of water resources utilization,and causes serious ecological damage and economic loss.Therefore,cyanobacteria blooms are an urgent problem to be solved.In this article summarizes the causes of cyanobacteria blooms and the harm of cyanobacteria blooms to production,ecology and life were reviewed. Combined with the current research status at home and abroad,several effective control technologies of cyanobacteria blooms were summarized,in order to provide reference for the prevention and control of cyanobacteria blooms.Keywords:cyanobacteria bloom；cause；harm；prevention and control蓝藻是一种含氧的光合作用细菌，天然存在于淡水、咸淡水、海水和陆生环境中。
蓝藻的现状及目前的主要治理方法
蓝藻的现状及目前的主要治理方法纲要：近来几十年蓝藻水华在我国各豪富营养化湖泊屡次迸发，形成藻灾。
鉴于传统的打捞等治理手段的限制性，新兴的生物技术治理方法以其优胜性而备受世人瞩目，盼望成为攻陷蓝藻污染的最正确选择。
文中从水华的迸发及危害、目前国内外主要的防治举措和研究方向以及蓝藻的生物工程等几个方面进行了阐述，以希望能够追求合理的治理方案。
要点词：富营养化蓝藻治理生物技术国家要点治理的“三湖” 因为水体富营养化造成的藻害日趋严重，其余湖泊如东湖、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、极少点面污染源的千岛湖，也因为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，这类蓝藻泛滥成灾的危机屡次出现，并呈快速延伸之势。
从 50 年月以来，因为人口急剧增添，工业化和城市化进度加快，大大增添了氮、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，最后影响经济和社会可连续发展。
所以，富营养化问题日趋遇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。
近来几年来，我国东部南部跟着公民经济高速发展，环境污染控制相对滞后，许多水体负荷了超量氮、磷和其余有机污染等营养物，以致湖泊环境不停恶化。
湖泊富营养化在中国已经是一个突出的环境问题，所以预防治理蓝藻水华已成事不宜迟。
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、磷等无机盐类经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，经过光合作用以光能和无机物合成自己生长生殖的有机物，并在短时间内集中大量生殖，形成藻灾，即水华。
往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独一的优势水华种群，此中以微囊藻水华最为严重。
氮磷的不同供应比例和频度对藻类水华形成的影响
万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据氮磷的不同供应比例和频度对藻类水华形成的影响作者：王小冬， 秦伯强， 高光， WANG Xiao-dong， QIN Bo-qiang， GAO Guang作者单位：王小冬,WANG Xiao-dong(农业部渔业装备与工程重点开放实验室,上海200092;中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所,上海200092;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)， 秦伯强,高光,QIN Bo-qiang,GAO Guang(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)刊名：农业环境科学学报英文刊名：Journal of Agro-Environment Science年，卷(期)：2011,30(12)参考文献(26条)1.Pick F R Species-specific phytoplankton responses to nutrient enrichment in limnetic enclosures 19892.Kim H S;Hwang S J;Shin J K Effects of limiting nutrients and N:P ratios on the phytoplankton growth in a shallow hypertrophic reservoir 20073.Nydick K R;Lafrancois B M;Baron J S Nitrogen regulation of algal biomass,productivity,and composition in shallow mountain lakes,Snowy Range,Wyoming,USA[外文期刊] 20044.Piehler M F;Dyble J;Moisander P H Effects of modified nutrient concentrations and ratios on the structure and function of the native phytoplankton community in the Neuse River Estuary,North Carolina,USA[外文期刊] 2002(3)5.Vrede T;Ballantyne A;Mille-Lindblom C Effects of N:P loading ratios on phytoplankton communitycomposition,primary production and N fixation in a eutrophic lake[外文期刊] 20096.De Tezanos Pinto P;Litchman E Interactive effects of N:P ratios and light on nitrogen-fixer abundance 20107.Liao A F H The effect of nutrient enrichment on nitrogen fixation activity in the Bay of Quinte,Lake Ontario[外文期刊] 19778.陈宇炜;陈开宁;胡耀辉浮游植物叶绿素a测定的"热乙醇法"及其测定误差的探讨[期刊论文]-湖泊科学 2006(05)9.Eaton A D;Clesceri L S;Greenburg A E Standard methods for examination of water and wastewater 199510.Gross A;Boyd C E A digestion procedure for the simultaneous determination of total nitrogen and total phosphorus in pond water 199811.WANG Xiao-dong;QIN Bo-qiang;GAO Guang Nutrient enrichment and selective predation by zooplankton promote Microcystis (Cyanobacteria) bloom formation[外文期刊] 2010(04)12.Jensen J P;Jeppesen E;Olrik K Impact of nutrients and physical factors on the shift from cyanobacterial to chlorophyte dominance in shallow Danish lakes 1994gus A;Suomela J;Weithoff G Species-specific differences in phytoplankton responses to N and P enrichments and the N:P ratio in the Archipelago Sea,northern Baltic Sea[外文期刊] 2004(7)14.胡鸿钧;魏印心中国淡水藻类-系统、分类及生态 200615.(O)rnólfsdóttir E B;Lumsden S E;Pinckney J L Nutrient pulsing as a regulator of phytoplankton abundance and community composition in Galveston Bay,Texas 200416.Paerl H W Nuisance phytoplankton blooms in coastal,estuarine,and inland waters 198817.Likens G E Nutrients and eutrophication 197218.Smith V H Nitrogen,phosphonus,and nitrogen fixation in lacustrine and estuarine ecosystems 199019.Smith V H Low nitrogen to phosphorus ratios favor dominance by bluegreen algae in lake phytoplankton[外文期刊] 198320.Paerl H W Physiological ecology and regulation of N2 fixation in natural waters 199021.Reynolds C S;Walsby A E Water blooms[外文期刊] 197522.Fogg G E The physiology of an algal nuisance 196923.Paerl H W Nutrient and other environmental controls of harmful cyanobacterial blooms along the freshwater marine continuum 200724.窦明;谢平;夏军汉江水华问题研究[期刊论文]-水科学进展 2002(05)25.Oliver R L;Ganf G G Freshwater blooms 200026.赵玉珩;杨红生;乔志刚鱼池中一种裸藻水华的研究 1994本文链接：/Periodical_nyhjbh201112021.aspx。
蓝藻水华暴发机制
教师：斌学院：城市建设与环境工程学院专业：环境工程小组成员：罗华瑞贾如雪孟秋怡汀阚世豪梁丽媛溆东立钟凯文中国﹒大学城环学院二〇一七年六月摘要：本文旨在介绍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；从外两个方面深入探讨引起蓝藻爆发的原因；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当地水生态系统带来的危害及如何有效利用蓝藻水华。
关键词：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 position 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基本特征1）细胞壁由纤维素（层）和果胶质（外层）组成，细胞外有的具胶被或胶鞘。
水体富营养化评价与治理资料
⑵ 营养物质去除难度高。至今还没有任何单一的生物学、化学 和物理措施能够彻底去除废水中的氮、磷营养物质。通常的二级生化 处理方法，只能去除 30%～50%的氮和磷。
深层曝气适用于湖水较深而出现厌氧层的水体。磷容易在厌氧条 件下从底泥中释放出来，采取定期或不定期人为湖底深层曝气充氧， 使水与底泥面之间不出现厌氧层，有利于抑制底泥磷释放，对改善水 质有利。
注水冲稀的一种手段是在有条件的地方，用含磷和氮浓度低的水 注入湖泊，起到稀释营养物质浓度的作用，这对控制水华现象，提高 水体透明度等有一定作用，但营养物绝对量并未减少，不能从根本上 解决问题；另一种手段是换水，这是针对临江湖泊的方案，起到江水 取代湖水，以流动的贫营养水代替停滞的富营养水的目的。
水体富营养化程度的评价指标分为物理指标、化学指 标和生物学指标。物理指标主要是透明度，化学指标包括 溶解氧和氮、磷等营养物质浓度等，生物学指标包括优势 浮游生物种类、生物群落结构与多样性和生物现存量（如 生物量、叶绿素a）等。
目 前 一 般 采 用 的 标 准 是 ： 水 体 中 氮 含 量 超 过 0.2~0. 3mg/L, 磷 含 量 大 于 0.01~0.02mg/L, 生 化 需 氧 量 大 于 10mg/L,pH值7~9的淡水中细菌总数每毫升超过10万个 ，表征藻类数量的叶绿素-a含量大于10 umg/L.
水体富营养化评价与治理
2012年8月 武汉东湖 蓝藻水华
赤潮
水体富营养化
水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影
响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等 缓流水体，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，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
蓝藻水华形成过程及其环境特征研究
2.水体的温度：蓝藻生长较快的水温范围在20-30℃之间。
3.水体的溶解氧含量：蓝藻生长所需的溶解氧含量通常在5-10 mg/L之间。
4.水体的流速：水体流速较快时来自蓝藻的生长会受到限制。5.水体的悬浮物含量：蓝藻生长所需的悬浮物含量通常在5-20 mg/L之间。
蓝藻水华的防治是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。为了有效防治蓝藻水华，应采取科学的方法，并结合实际情况进行控制。
蓝藻水华是海洋或淡水中蓝藻群落的快速生长和繁殖，导致水体呈蓝色或青绿色。这种生长现象通常是由于水体中的氮和磷的含量增加而引起的。蓝藻水华会对水生动物和植物造成危害，并使水质变差，不能供人饮用。
2.水体深氧化：通过臭氧、氧气或其他氧化剂对水体进行深氧化处理，可以抑制蓝藻的生长。
3.水体抽提：将水体中的蓝藻通过吸氧机或其他方法抽提出来，从而减少蓝藻的生长。
4.水体添加生物防治剂：通过添加一些特定的生物防治剂，如鱼类、螺类或蚯蚓，可以抑制蓝藻的生长。
5.水体添加植物：通过添加一些生物吸收蓝藻的植物，如菊花、荷花等，可以抑制蓝藻的生长。
2.光照条件的变化：光照是蓝藻生长的重要因素。当水体中的有机物和底物较少时，光照会更加充足，这有利于蓝藻的生长。
3.水温的变化：水温是蓝藻生长的重要因素。一般来说，蓝藻生长较快的水温范围在20-30℃之间。
4.水体流动的变化：水体流动会影响蓝藻的生长。当水体流动较快时
,蓝藻的生长会受到限制。
蓝藻水华的环境特征包括：
为了有效防治蓝藻水华，应采取以下措施：
1.减少氮和磷的排放：通过改善工业排放、农田施肥和污水处理的技术，减少氮和磷的排放，降低蓝藻的生长。
2.改善水质：通过减少水体中的悬浮物和底物，提高水体的溶解氧含量，改善水质，降低蓝藻的生长。
产生蓝藻及其蓝藻水华的机理（内因、外因、原因、条件）
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。
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脂多糖内毒素
Lipopolysaccharides
具有刺激任何暴露组织的可能 Potentially irritates any exposed tissue
(LP（S)引自 Svrcek and Smith 2004）
鱼腥藻Anabaena, 束丝藻Aphanizomenon, 拟柱胞藻 Clindrospermopsis, 鞘丝藻Lyngbya
1. 蓝藻与蓝藻毒素
Paerl et al. （Sci. World. 2001, 1: 76-113）
表1. 蓝藻毒素的名称及产毒生物
Table 1. Cyanotoxin name and producer organisms
毒素类别 Toxic group
淡水中最为常见、危 毒性或刺激效应 Toxic or irritant
鱼腥藻Anabaena, 束丝藻Aphanizomenon, 拟柱胞藻 Clindrospermopsis, Umezakia 海洋蓝藻Marine cyanobacteria
鞘丝藻Lyngbya, 裂须藻Schizothrix, 颤藻Oscillatoria 鞘丝藻Lyngbya, 裂须藻Schizothrix, 颤藻Oscillatoria 鞘丝藻Lyngbya
PP1：主要作用于磷酸化酶激酶的β亚基 PP2A：作用于磷酸化酶激酶的α亚基 PP2B：需要Ca2+激活 PP2C：需要Mg2+作为辅助因子 后来又发现PP3、PP4、PP5、PP6、PP7等新成员（刘卫军2003）
3. MC的靶器官、毒性与安全标准
小鼠肝细胞核
正常
染毒
小鼠肝脏毛细血管
正常 正常小鼠肝脏
所有All
微囊藻 Microcystis 颤藻 Oscillatoria 鱼腥藻 Anabaena 念珠藻 Nostoc 项圈藻 Anabaenopsis 隐球藻 Aphanocapsa 陆生软管藻 Hapalosiphon
产MC的蓝藻 Species of cyanobacteria that generate MC
蓝藻水华-内源负荷-N/P比学说
报告人：谢平（东湖站站长）
江城武汉
主要内容
一、蓝藻水华及其危害 二、蓝藻水华形成的N/P学说 三、武汉东湖蓝藻水华与 P 动态的长期生态学 四、蓝藻水华与N/P比变动的实验湖沼学研究 五、沉积物中P释放机制的室内实验研究 六、浅水湖泊P内源负荷变动模式的区域湖沼学研究
产毒蓝藻属名 Producer of cyanobacteria genera
环肽Cyclic peptides
effect
害最大、关注最多
微囊藻毒素 Microcystins
节球藻毒素Nodularins
肝毒性Hepatotoxic
肝毒性Hepatotoxic
鱼腥藻Anabaena, 项圈藻Anabaenopsis, 隐球藻Aphanocapsa, 陆 生软管藻Hapalosiphon, 微囊藻Microcystis, 念珠藻Nostoc, 颤藻 Oscillatoria
MC-LR和PP-1c晶体结构复合物的整体图像（Bagu et al. 1997）
z 蛋白磷酸酶分为三个家族
PTP（磷酸化酪氨酸残基蛋白磷酸酶，phosphotyrosine residues
phosphatases）
PPM（Mg2+依赖的磷酸化丝/苏氨酸残基蛋白磷酸酶，Mg2+-dependent
phosphoserine and phosphothreonine residues phosphatases）
PPP（磷酸化丝/苏氨酸残基蛋白磷酸酶，phosphoserine and
phosphothreonine residues phosphatases）
真核生物的PPP家族可进一步分为：
2. MC致毒的分子机制-对蛋白磷酸酶的抑制
¾ 二十世纪九十年代初，一些科学家几乎同时发现MC-LR能强烈地抑制 PP1和PP2A的活性（Honkanen et al. 1990，MacKintosh et al. 1990，Yoshizawa et al. 1990）： 对PP1、PP-2A和PP-2B的IC50分别为0.2 nM、0.2 nM和200 nM
节球藻（主要在咸淡水）Nodularin (mainly brackish water)
生物碱Alkaloids
神经毒性生物碱 Neurotoxic alkaloids
类毒素-a Anatoxin-a
神经毒性Neurotoxic
鱼腥藻Anabaena, 束丝藻Aphanizomenon, 颤藻Oscillatoria
拟类毒素-a(s) Anatoxin-a(s) 神经毒性Neurot oxic
鱼腥藻Anabaena, 颤藻Oscillatoria
石房蛤毒素 Saxitoxins
神经毒性Neurotoxic
细胞毒性的生物碱 Cytotoxic alkaloids
筒胞藻毒素 Cylindrospermopsin
细胞毒性Cytotoxic, 肝毒性hepatotoxic, 神经 毒性neurototoxic, 遗传毒性genotoxic
皮炎毒性生物碱 Dermatotoxic alkaloids
海兔毒素Aplysiatoxin
皮炎毒性Dermatotoxic
皮炎毒性Dermatotoxic
鞘丝藻毒素Lyngbyatoxin-a
皮炎毒性Dermatotoxic, 口腔和肠胃发炎oral and gastrointestinal inflammation
染毒
染毒小鼠肝脏
染毒鱼类胆囊 “坚”如石块