蓝藻水华暴发机制
蓝藻水华爆发的关键内因

蓝藻水华爆发的关键内因作者:章立心来源:《中国科技教育》2018年第06期研究动机与思路我国巢湖、太湖、滇池、汉江和钱塘江都曾连年爆发大规模的蓝藻水华。
蓝藻水华爆发不仅破坏水体生态系统,危害水产养殖业和旅游业,还影响供水水质,对人类健康产生极大威胁。
对于蓝藻水华的产生,研究者们认为除了水体富营养化、高温和高光强等环境因素外,藻细胞上浮是蓝藻水华爆发的关键。
事实也表明,阻止藻细胞上浮能预防水华发生,而促使藻细胞沉降可以导致水华快速消退。
因此,对藻细胞上浮机制开展研究有助于预防和治理蓝藻水华的爆发。
铜绿微囊藻(Microcystis aeru-ginosa)是中国湖泊、水库等淡水系统中形成蓝藻水华的主要优势藻类,其分泌的微囊藻毒素对水生动物和人类具有极大毒性,极少量就能导致严重的肝损伤,甚至死亡。
在2015年7月,我在无锡旅游期间经历了铜绿微囊藻水华的爆发,亲眼目睹了在短短的时间内,藻细胞大规模从水体中浮出水面,形成色如绿色油漆的蓝藻水华(图1)。
为了弄清楚大量藻细胞如何能在短时间内聚集上浮的问题,我取了水华现场的水样带回研究。
着手研究前,通过查阅文献得知,铜绿微囊藻具有气囊,能利用气囊垂直迁移至有利于吸收光能的位置。
那么水华爆发时,藻细胞从水体中大量上浮至水面是否就是像鱼儿一样由这些类似鱼鳔的气囊调节的?除了气囊外,是否还有类似鱼鳍和鸟儿翅膀这样的装置帮助它们浮浮沉沉?带着这些疑问,我踏上了探秘之旅,在教师的帮助下,开展了一系列实验。
我的思路是首先观察气囊和细胞上浮的关系,其次利用扫描电镜观察细胞表面是否具有类似鱼鳍或鸟类翅膀的隐形结构帮助它们上浮。
如果有这种结构,就用生物化学的方法探明这种结构的物质本质。
实验方法上浮细胞和沉降细胞的气囊观察。
通过不同离心力分别从悬浮藻液和沉降藻液中分离获得处于不同水层的藻细胞,在显微镜下观察气囊的情况。
判定气囊和细胞浮沉的关系。
细胞表面结构的扫描电镜观察。
通过扫描电镜分别观察上浮和沉降藻细胞表面是否存在帮助细胞浮沉的结构。
蓝藻爆发的条件 -回复

蓝藻爆发的条件-回复蓝藻爆发的条件是指藻类在水体中迅速繁殖并形成大规模藻华的情况。
蓝藻是一类常见的淡水藻类,也称为蓝藻菌类,属于原核生物,其细胞体内含有蓝绿色的叶绿素。
在适宜的环境条件下,蓝藻可以迅速繁殖并且形成大规模的藻华,给水体带来一定的环境问题。
本文将从环境因素和人类活动两个方面来逐步解释蓝藻爆发的条件。
环境因素是蓝藻爆发的重要条件之一。
首先,充足的光照是蓝藻繁殖的基本条件之一。
蓝藻需要充足的阳光才能进行光合作用,制造能量并促进其繁殖。
因此,在光照条件充足的环境中,蓝藻更容易爆发繁殖。
其次,高温是蓝藻爆发的另一个关键环境因素。
蓝藻在温暖的水体中生长得更快,因为高温可以加速它们的新陈代谢,增加其繁殖速度。
因此,在夏季炎热的环境下,蓝藻更容易出现大规模繁殖的情况。
水体中养分含量也是蓝藻爆发的重要条件之一。
蓝藻对于氮、磷等养分的需求量较大,尤其是磷。
水体中过高的养分含量会刺激蓝藻的生长,从而导致它们爆发繁殖。
常见的养分来源包括农田化肥、污水排放、养殖废水等。
如果水体中养分过剩,就会为蓝藻的繁殖提供有利条件,进而引发爆发。
除了环境因素,人类活动也是导致蓝藻爆发的重要原因之一。
首先,农业活动是蓝藻爆发的重要诱因之一。
农作物的种植通常需要使用大量的化肥,其中含有丰富的氮、磷等养分。
这些养分往往会随着雨水冲刷到河流、湖泊等水体中,给蓝藻的生长提供了充足的营养物质。
此外,农业废水和农田沉积物中的养分也会加剧水体中蓝藻的大规模繁殖。
人类活动中的城市化也为蓝藻爆发提供了条件。
城市化过程中,城市排水系统将大量污水排放到水体中,其中含有各种有机物和养分。
这些废水中的养分和有机物会刺激蓝藻的生长,导致其爆发性繁殖。
此外,城市周边地区的工业废水、生活废水等也是水体富营养化的重要来源。
人为活动中的水利工程建设也会对水体生态产生影响,从而导致蓝藻爆发。
例如,水库的建设会导致河流水体的湖泊化,水流减缓,水体富营养化程度增加,为蓝藻繁殖提供了更有利的环境。
蓝藻水华暴发成因及监控指标

蓝藻水华暴发成因及监控指标
蓝藻水华暴发的成因非常复杂,主要包括生态环境、水体营养
盐浓度、水温、光照等因素。
首先,蓝藻是一类原生的藻类,它们
对富含营养盐的水体具有较强的适应能力,当水体中的氮、磷等营
养盐浓度过高时,蓝藻就容易暴发生长。
此外,适宜的水温和充足
的光照也是蓝藻暴发的重要因素。
气候变暖和水体富营养化都会增
加蓝藻水华的发生频率和范围。
监控蓝藻水华的指标包括但不限于以下几个方面。
首先,水体
中的氮、磷等营养盐浓度是监测蓝藻水华的重要指标,通常来自于
农业、工业和城市污水排放。
其次,水体的透明度是监测蓝藻水华
的重要指标,因为蓝藻水华会使水体变得浑浊,透明度下降。
此外,监测水体的温度和光照条件也有助于预测蓝藻水华的发生。
最后,
监测蓝藻毒素的含量也是非常重要的,因为一些蓝藻产生的毒素对
人畜健康有害。
除了以上指标外,还可以通过水体的pH值、溶解氧含量、藻类
的种类和数量等指标来监测蓝藻水华的发生情况。
综合利用这些监
测指标,可以更全面地了解蓝藻水华的发展趋势,及时采取相应的
防治措施,保护水环境和人畜健康。
蓝藻和蓝藻水华的发生机理课件

蓝藻的分布与生态
总结词
蓝藻广泛分布于淡水和咸水水域,尤其在富营养化的水体中容易大量繁殖。
详细描述
蓝藻是地球上最早出现的生物之一,分布广泛。在淡水环境中,如池塘、湖泊和河流中都有它们的身影。在咸水 环境,如海湾和沿海地区也有分布。在适宜的环境条件下,如充足的阳光、适宜的温度和富营养化的水体中,蓝 藻容易大量繁殖,形成水华。
04
适宜的pH值
蓝藻生长的最佳pH值一般在7-9 之间。
蓝藻水华的形成过程
01
初期阶段
在适宜的条件下,少量的蓝藻 开始在水中繁殖,形成小的群 体。
02
发展阶段
随着蓝藻数量的增加,它们会 形成较大的群体,称为“藻花 ”。
03
高峰阶段
当蓝藻的数量达到高峰时,大 量的蓝藻聚集在一起,形成肉 眼可见的蓝绿色水华。
04
衰亡阶段
随着环境条件的改变或营养物 质的耗尽,蓝藻会死亡,导致 水质恶化。
蓝藻水华的形成影响因素
气候变化
气候变化会影响温度、降雨量等条件,从而 影响蓝藻的生长和繁殖。
水体营养物质
水流速度、水深等因素会影响蓝藻的分布和 生长。
水文条件
水体中的氮、磷等营养物质含量会影响蓝藻 的生长速度和数量。
生物因素
02
蓝藻水华的形成机制
蓝藻水华的形成条件
充足的光照
蓝藻需要通过光合作用来合成营 养物质,因此需要充足的光照。
足够的营养物质
蓝藻的生长需要充足的氮、磷等 营养物质,这些物质通常来自废 水排放和农田径流等。
01
适宜的温度
蓝藻的生长和繁殖对温度有一定 的要求,一般在20-30℃之间最 为适宜。
02
03
城市化进程ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
蓝藻水华爆发原因?

蓝藻水华爆发原因?1. 引言蓝藻水华是一种由蓝藻(cyanobacteria)引起的浮游生物爆发,通常在富含营养物质的水体中出现。
这种现象对水生生态系统和人类健康都带来了严重的影响。
了解蓝藻水华爆发的原因对于采取适当的预防和应对措施具有重要意义。
2. 营养盐过量蓝藻水华爆发的主要原因之一是水体中营养盐的过量。
蓝藻对于氮、磷等营养物质具有较高的需求,并且能够快速生长繁殖。
如果水体富含过多的营养盐,如农田排放的化肥、城市生活污水等,就会为蓝藻的生长创造条件,从而导致水华爆发。
3. 温度和光照温度和光照也是蓝藻水华爆发的重要因素。
蓝藻对于较高的水温和充足的光照条件适应能力较强。
高温和强光会加速蓝藻的生长速度,促使其达到水华爆发的程度。
因此,夏季和靠近赤道地区更容易出现蓝藻水华的爆发。
4. 缺氧和酸碱度变化大规模蓝藻水华爆发会消耗水体中的氧气,导致水体缺氧的情况发生。
缺氧会对水生物造成严重的伤害,甚至导致死亡。
另外,蓝藻的代谢产物还会改变水体的酸碱度,这对其他水生生物的生存环境产生负面影响。
5. 重金属污染和有害物质的影响水体中存在的重金属和有害物质也可能成为蓝藻水华爆发的原因之一。
这些有害物质会引起水体中的生态平衡被破坏,从而为蓝藻的繁殖创造条件。
6. 防控措施为了预防和应对蓝藻水华爆发,以下是一些可能的防控措施:•控制农田化肥的使用量,减少污水中的氮、磷等营养物质的排放;•加强城市污水处理,确保排放到水体中的污水符合相应的标准;•加强水体的监测和管理,及时发现蓝藻水华爆发的征兆,采取快速有效的控制措施;•利用生物控制方法,例如增大副优势种和造成蓝藻的天敌的数量,来控制蓝藻的生长;•提高公众的环境保护意识,减少水体污染,保护水生生态系统的健康。
7. 结论综上所述,蓝藻水华爆发的原因包括营养盐过量、温度和光照条件、缺氧和酸碱度变化以及重金属污染和有害物质的影响等。
通过加强监测、减少营养物质的排放、加强污水处理以及提高公众环保意识等措施,我们可以有效预防和控制蓝藻水华的爆发,保护水生生态系统的健康。
蓝藻水华暴发过程中的浮力调节机制

蓝藻水华暴发过程中的浮力调节机制
蓝藻水华暴发是由于蓝藻数量迅速增多,导致水体中的藻类浓度达到大量的程度。
在蓝藻水华暴发过程中,浮力调节是一个重要的机制。
蓝藻是一种厌氧菌,它们通常生长在水体中的表层,因为此处的光照和温度最适合它们的生长。
蓝藻细胞通常具有气泡负责浮力调节。
这些气泡受到蓝藻细胞内部产生的气体(如甲烷)的控制,并通过调整气泡的大小和数量,调节蓝藻细胞在水中的浮力。
在蓝藻水华暴发过程中,由于蓝藻数量迅速增多,细胞密度很高,会导致蓝藻细胞产生更多的气泡,以增加细胞的浮力。
这些气泡可以使蓝藻细胞浮在水体表面,从而获得更多的光合作用和光照,进一步促进蓝藻的生长。
然而,过高的浮力会导致水体中的蓝藻水华聚集在水体表面,形成大规模的藻类堆积,严重影响水体生态系统的平衡。
此时,浮力调节机制可能会失效,光照不足、温度变化等因素可能导致蓝藻细胞死亡并沉入水体底部。
这种死亡和沉积的蓝藻细胞会消耗水体中的氧气,导致水体缺氧,破坏水生生态系统的稳定性。
因此,了解和控制蓝藻水华暴发过程中的浮力调节机制,对于保护水体生态环境具有重要意义。
通过合理管理水体养分、控制蓝藻细胞密度等措施,可以减少蓝藻水华的暴发,并维持水体的健康和稳定。
水体富营养化与蓝藻水华的形成机制
水体富营养化与蓝藻水华的形成机制水体富营养化是指水中的营养物质过多,导致水体中生物生长速度加快,导致水体生态系统的渐进退化的一种现象。
这种现象的形成过程十分复杂,主要是由人为和自然因素共同作用的结果。
一、人类活动导致水体富营养化1、工业污染工业废水中含有大量的有机物质和化学物质,这些物质会在水体中迅速分解,并释放出氮、磷等营养元素,从而促进水体中的藻类等生物大量繁殖,导致水体富营养化。
2、农业生产农业生产中使用的化肥、农药等会被雨水冲刷到水体中,这些物质在水中分解会增加水体中的氮、磷等营养元素,从而促进水体中藻类等生物繁殖,导致水体富营养化。
3、城市建设城市中的生活污水和垃圾堆放会污染周围的水体,这些污染物中含有大量的营养元素和有机质,加速了水体富营养化的进程。
二、自然因素导致水体富营养化1、水动力条件的改变水体富营养化的形成与水动力条件的变化密切相关。
水体过浅、水流缓慢,会导致富营养物质积聚在水体中,从而促进底栖生物的生长,进一步加剧水体富营养化。
2、气候变化气候变化会导致水体中的生物群落发生显著变化,从而影响到水体中藻类等营养物质的分配和利用,间接导致水体富营养化的形成。
三、蓝藻水华的形成机制当水体中的营养物质达到一定的浓度时,藻类等生物就会大量繁殖,形成所谓的蓝藻水华。
对于蓝藻水华的形成,有以下几种机制:1、温度高温和水体的热层化会导致水体中的氧气含量减少,同时气压也会降低,从而促进了藻类等生物的生长和繁殖。
2、光照光照是藻类等生物的生长和繁殖的重要因素,水体光照充足的情况下,藻类等生物的生长速度会加快,容易形成蓝藻水华。
3、富营养化富营养化是蓝藻水华形成的最主要原因,水体富营养化会促进藻类等生物繁殖,从而导致蓝藻水华的形成。
4、水动力条件水动力条件的改变也会影响藻类等生物的生长和繁殖,例如水体水流速度过慢会让藻类等生物更加容易生长繁殖,导致蓝藻水华的形成。
总之,水体富营养化和蓝藻水华的形成是由人类活动和自然因素相互作用的结果,针对这一问题,需要加强环保意识,控制工业污染、农业生产和城市污染,同时提高水体环境监测和水质治理能力,以有效预防和治理水体富营养化和蓝藻水华。
蓝藻爆发原因分析及其防控措施
蓝藻爆发原因分析及其防控措施蓝藻是一种分布广、适应性很强的藻类,常见蓝藻主要有微囊藻、念珠球藻、颤藻、项圈藻、鱼腥藻、胶鞘藻等。
蓝藻爆发原因蓝藻爆发是由于残饵粪便等有机物过多,水温高、光照强、pH值高、氮磷比例失衡、藻相菌相不平衡、日常管理不当等造成的。
蓝藻的危害1、蓝藻大量繁殖,最终形成优势种群,在此过程中蓝藻会大量产生蓝藻毒素,限制其它藻类繁殖,从而使水体藻相结构不正常,藻相单一,最后只剩蓝藻。
2、pH升高(9.0以上),养殖动物长期生长在这种水体里生长速度会减慢,时间久了还会出现碱中毒的现象,苗种成活率降低。
一旦赶上“暴晴天”水体溶解氧会过饱和,导致气泡病而大量死亡,直接造成经济损失。
3、蓝藻大量死亡,沉积在池塘底部,经过厌氧菌的发酵分解,使池塘底部环境严重恶化,发热、发臭。
蓝藻在死亡以后会产生三大毒素:神经毒素、细胞内毒素和肠毒素,养殖动物摄食后,轻者出现肠炎,重者会中毒而死亡。
对虾池塘蓝藻问题处理高温季节容易出现蓝藻水华,pH居高不下,蓝藻毒素损害虾的肝胰脏及神经,对虾出现肠道弯曲、消化不良、白便等症状。
解决方案:遇到蓝藻要适度降低水位,多开增氧机,形成水流,少量蓝藻可采用以下几个方法控制:方案一:腐植酸钠1-2公斤/亩,“强效EM”1瓶配合红糖2斤发酵2-3天,泼洒2-3亩,抑制蓝藻疯长。
方案二:高浓度“利生素” “强效EM”控制,适度用“鱼虾可乐(氨基酸培藻精)”3亩/瓶“速调107” 2亩/瓶肥水。
当大量蓝藻形成水华时,可局部或全塘杀藻后,再采取以上操作。
河蟹池塘蓝藻问题处理预防方案:(1)定期泼洒“利生素”3亩/袋,配合“强效EM”3亩/瓶,补充水体有益菌,可预防蓝藻爆发。
(2)定期使用“生物底爽”10亩/袋,减少塘底淤泥的蓄积,从根本上切断蓝藻营养来源,调节水体营养比例,使水体有益藻类(如:硅藻、绿藻等单胞藻类)成为优势藻种群,有效抑制蓝藻爆发。
深度剖析蓝藻爆发原因与解决办法
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。
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。
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蓝藻水华暴发机制文件编码(008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256)教师姓名:刘斌学院: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;从内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 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 wellas 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.蓝藻基本特征1)细胞壁由纤维素(内层)和果胶质(外层)组成,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围的原生质内。
色素成分主要为叶绿素a、β胡萝卜素、藻胆素。
藻胆素是蓝藻的特征色素,包括蓝藻藻蓝素(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)同化产物主要是蓝藻淀粉(Cyanophycean starch)。
繁殖方式主要为营养繁殖和孢子繁殖,未发现有性繁殖,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。
营养繁殖常见为细胞分裂,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)厚壁孢子系由普通营养细胞增大体积,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,当水中氮缺乏时,异形胞的数目显着增加。
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征,主要由于生活及工农业生产中含有大量氮、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.蓝藻水华的暴发机制与控制对策-太湖太湖概况太湖是我国第三大淡水湖,同时也是个浅水湖泊,面积2338km2,平均水深m。
太湖又是我国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,太湖位于我国人口密集、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%。
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多年来的高速发展,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造成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,其它湖区依次为大太湖、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 太湖分区蓝藻水华暴发模式太湖蓝藻水华的“暴发”实际经历了4个阶段.第一阶段是蓝藻细胞增殖阶段: 在适宜的温度、光照和营养盐条件下, 蓝藻单细胞通过分裂与增殖从发育成小的多细胞群体, 而小细胞团的形成很可能是外部环境胁迫下胞外多糖分泌产生的粘合作用的结果.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础的蓝藻颗粒(或蓝藻小细胞团)在风浪扰动下发生碰撞, 在短时间内快速形成大细胞群体; 这样的过程可能会重复多次, 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程度, 且大群体细胞团占多数; 同时, 风速小于细胞(团)上浮的临界风速(<3m/s)条件下蓝藻细胞团快速向水面聚集. 在聚集过程中, 细胞群体碰撞几率增加, 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出现.第四阶段是蓝藻水华暴发阶段: 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聚集, 最终呈现蓝藻水华“暴发”的态势.图4太湖蓝藻水华“暴发”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蓝藻水华发生的内外因素人们认为富营养化主要是内、外因相互作用的结果.导致水体富营养化的因素主要有:①营养物质的过度增加,总氮和总磷分别超过和 /L,就会有水华爆发的隐患; 大气沉降对太湖氮、磷浓度的增加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 tkm-2year-1和 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%和%。
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显着的影响。
而大气TP污染则主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月出现高峰值的现象对太湖水体的富营养化具有潜在的促进影响,研究表明,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最大浓度出现在苏州,TN最大浓度出现在无锡,而二者的最大是沉降率都出现在苏州。
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多年来形成的沉积物。
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,尤其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约有×109m3,在大部分区域沉积物的深度为~。
如图所示,绝大部分的沉积物从梅梁湾顺着西部沿岸一直延伸到太湖南部。
研究表明,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到底泥中;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改变周围的微环境条件。
磷在底泥与水界面的释放与吸收过程同时受到光线、温度和溶解氧等因素的影响。
图5太湖沉积物分布情况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:有关研究表明微囊藻的最佳生长温度高于其它藻类,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实当水温为26℃时,,最适宜于微囊藻的聚集、上浮而形成水华。
③水体中微量元素充足会促进蓝藻发生;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、营养盐的可利用性等, 从而直接或间接地影响蓝藻种群的细胞密度、种群组成、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, 尤其在大型浅水湖泊中, 可能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, 大大增加了水体中藻类可利用的营养盐含量.⑥光照:由于蓝藻细胞体内除了具有叶绿素外, 还同时具有藻胆蛋白(包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白) , 这些色素使得蓝藻可以利用其它藻类所不能利用的绿、黄和橙色部分的光(500~ 600nm ) , 从而比其它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。
此外,长期暴露在强光条件下对许多藻类来说可能是致命的, 但微囊藻通过增加细胞内类胡萝卜素的含量而保护细胞免受光的抑制, 因此, 对强光有较大的忍受性。
①蓝藻可借助假空泡来调节其在水中的位置,进而选择适宜的光照和养分的吸收,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部分蓝藻能够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,当环境条件不适宜时,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组成,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蓝藻相对于其他藻类有较高的高温耐受性,含有多种辅助色素,可以捕获的光谱更宽蓝藻水华的控制对策控污截源(1)源头控制首先,要提高流域污水处理厂的脱氮除磷能力,并且开发科学施肥技术,降低农田氮磷流失;其次,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标的最重要前提。