淡水水体水华成因综述.docx

淡水水体水华成因综述【摘要】随着水体富营养化日益严重水华现象时有发生对饮用水源、渔业生产以及景观带来严重影响。本文拟从水华藻类的结构特点气象、水文、水体理化特性以及生物因素与水华发生的关系进行全面论述以期为水华的预警与治理提供理论支撑。【关键词】藻类发生水华；结构近年来水体富营养化日益严重水华现象时常发生。如巢湖[1]、太湖[2]、滇池[3]、武汉东湖[4]等均报道过水华的发生。淡水水华藻类的主要种类是蓝藻（如微囊藻、鱼腥藻、水华束丝藻、颤藻等）和绿藻其中有害水华藻类（主要是蓝藻）产出的毒素会直接对水生生物和人类造成损害。水华后藻类大量死亡使水体中溶解氧量迅速下降导致水生动物的死亡使水体腥臭难闻透明度降低破坏生态系统平衡最终将影响社会经济建设和人类的可持续发展。我国是世界上蓝藻水华暴发最严重、分布最广泛且水华蓝藻种类最多的同家之一。因此了解藻类水华的形成机制科学地预测水体中藻类水华的产生并及时采取相应的技术措施减少水华带来的影响具有极其直要的生态和环境意义。水华的产生是由多种因素共同作用的结果。不仅与蓝藻本身的生理特点有关也与气象、水文、理化特性、生物因素等密切相关。本文拟从以上方面对水华产生的机理进行综合介绍以期为水华的预测和治理提供理论依据。1.藻类发生水华的结构与生理特点1.1藻类发生水华的结构特点生长在水体中的微囊藻有单体细胞和囊状不定形群体两种形态群体常由几十个、几百个甚至上千个单体细胞组成。微囊藻细胞壁外被胶质鞘由于有这层胶质鞘尽管微囊藻体内蛋白质高达49.7%生物可利用性也受到极大的限制[5]。我国的四大淡水鱼均不能消化这层胶囊。至多只对细嫩和单细胞的微囊藻有消化能力。许多种类的蓝藻细胞中具有的气囊[6]使得它们能够悬浮在水中同时可以通过调节浮力来控制它们在水体中的垂直分布、昼夜迁移及形成水华的能力。这种通过浮力的控制一方面使得它们能更好地适应环境的变化例如：漂浮到表层增加获得光照的条件[7]、迁移到营养盐较适宜的位置增加营养盐供给[8]。此外一些水华种类具有抵抗恶劣环境的特殊结构如微囊藻以越冬孢子形式抵抗低温侵袭[9]董耐成研究发现微囊藻的越冬孢子可以忍受4℃的低温只要营养条件和其他环境条件合适冰点以上时就可萌发成新藻体[10]。一些丝状蓝藻可以形成厚壁孢子以度过不良环境这些均成为其来年增殖的基础。1.2藻类发生水华的生理特点蓝藻对高温的耐受能力强试验证明多数蓝藻生长的最适温度范围为25～35℃较高的水温有利于蓝藻成为优势种群和水华暴发15℃以下时蓝藻的生长受到抑制[11]。蓝藻细胞体内除了具有叶绿素外还同时具有藻腰蛋白（包括藻红蛋白、藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白）这些色素使得蓝藻可以利用其他藻类所不能利用的绿、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[12]而且微囊藻对强光具有较大的忍受性具有较强的抗紫外辐射的能力在强光下不会死亡。引起赤潮和水华的藻类尤其是微藻其中相当一部分能够产生藻毒素主要包括作用于肝脏的肝毒素作用于神经系统的神经毒素以及位于细胞壁外层的脂多糖毒素等其他一些毒素使其易成为竞争中的优势种。2.气象与水文对水华产生的影响2.1气象对水华产生的影响蓝藻水华对气象要素的响应关系是内陆湖泊蓝藻发生发展机理研究中相当重要的一个环节[13]。适宜的气象条件如气温偏高降水偏少光照充足对蓝藻爆发有促进作用。孙小静[14]、尤本胜等[15]研究发现小风浪有利于蓝藻生长或漂浮而大风浪对其生长或漂浮不利。由于藻类有随风向漂移的特性风向变化将影响蓝藻活动的范围使其集中分布于主导风向的下风向。王成林[16]等人认为高温、微风气象条件适宜蓝藻生物体的生长有利于其从水体中上浮到表层形成水华。降雨量和降雨日数偏少日照时数偏多气压偏低和微风对蓝藻生长发育和爆发也是有利的。孙建明[17]通过对比2007年与2000年及2001年太湖爆发蓝藻的气象条件分析后认为月平均气温大于22℃雨量异常偏少平均弱风场是蓝藻爆发的适宜气象条件。2.2水文对水华产生的影响水文因子主要有流量、流速和水位等。目前研究较多的是水流流速对藻类生长的影响流量部分也有相应的研究但不是很成熟。水体的水动力条件变化也对藻类的生长有影响。一般情况下藻类的生长率随流速的增大而减小。但对急流和中流藻类而言水流可以使藻类不断得到新的营养物质供应[18]。流量的增大有利于水中有机物、氮、磷等营养物质的稀释减小藻类的比增长速度有利于控制水华的发生。水动力对于藻类的数量和分布的状态在浅水湖泊中影响较大。针对太湖北部湖湾水