藍藻水華在全世界普遍發(fā)生。近年來,,歐美等水環(huán)境治理較好的國家中藍藻水華又有重新抬頭之勢,,許多發(fā)展中國家藍藻水華的發(fā)生頻率和強度則呈不斷增加的趨勢。藍藻水華引起的一系列環(huán)境和健康問題,,20世紀90年代以來,,世界上發(fā)表的湖泊富營養(yǎng)化和藍藻水華方面的研究論文大幅度上升,說明全世界各國的高度重視,。
——優(yōu)勢種的競爭策略——
藍藻水華是藍藻在低光強度下旺盛生長,,形成優(yōu)勢的種群。而后遷移到水面為水華,。藍藻增長率最大值可以達到0.6至0.8d-1,。藍藻旺盛增長所需要的外部條件是:充分的N、P營養(yǎng),,N>2.0mg/l,;P>0.02mg/l;在溫度13°C以下,,生長非常慢,;藍藻生長最適的溫度是25°C—35°C;適宜的pH是7.5—9.0,。形成水華的藍藻生長繁殖是快速還是緩慢,,與該物種在什么條件下如何發(fā)揮其生理潛能有很大關(guān)系。在某些情況下,,水華藍藻只能以光能轉(zhuǎn)換率0.2%的效率生長,,而同樣的物種,在另外的條件下,,能夠以光能轉(zhuǎn)換率10%的效率生長,,相差50倍;另一方面,,水華藍藻能在較短時間形成大規(guī)模“水華”,,這些都有它們的適應(yīng)和競爭策略,,根據(jù)現(xiàn)有的知識和本課題組成員長期研究的結(jié)果,對水華藍藻8個方面(細胞內(nèi)具有精細的偽空胞結(jié)構(gòu)—自主浮力調(diào)節(jié)機理,、三套色素系統(tǒng)—低光補償機制,、細胞磷庫和營養(yǎng)儲藏轉(zhuǎn)化—奢侈消費機制、高效吸收和同化二氧化碳—無機碳濃縮機制,、固氮—營養(yǎng)補償機制,、休眠—回避不良條件機制、產(chǎn)毒—尚不明確的競爭機制,、種群演替—生態(tài)位替補競爭機制)競爭機制的理解或許可以有助于定位控制藍藻水華的著力點,。
——主要危害——
嚴重的水華是有害或有毒的,專門定義為有害藻類水華(HAB),。在淡水重污染水體中水華的優(yōu)勢種多半屬于藍藻,。在我國長江流域如滇池、巢湖,、太湖的水華集聚區(qū),,藍藻的濃度已經(jīng)達到3×109細胞/升,即超出通常“嚴重”程度的數(shù)千至上萬倍,。防治湖泊富營養(yǎng)化和藻類水華成為當(dāng)代資源,、環(huán)境、生態(tài)領(lǐng)域重大的科學(xué)和技術(shù)問題與熱點之一,。藍藻水華引起一系列環(huán)境和健康問題,,理論上,藍藻水華的影響在于其損壞水體生態(tài)系統(tǒng)的健康,,破壞生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能,,成為自然和人類社會的生態(tài)災(zāi)害。從技術(shù)的,、可操作的層面上看,,藍藻水華對環(huán)境和人畜健康的影響出于三個方面:水華在湖面形成巨大的生物量,某些水華藍藻產(chǎn)毒,,藍藻水華造成水體發(fā)生異味,。重富營養(yǎng)化和嚴重的HAB之所以是近20年來國際上水環(huán)境領(lǐng)域和生態(tài)系統(tǒng)管理中的一大熱點和難點,也與藍藻水華形成巨大的表層生物量,、藻毒素和藻源異味異嗅物質(zhì)相關(guān),。
——現(xiàn)有對策——
在現(xiàn)代社會,人類活動對環(huán)境,、生態(tài)系統(tǒng)的干擾大大超出了自然界通常能夠容納的范圍,,原本自然發(fā)生的富營養(yǎng)化現(xiàn)象由于人類社會活動使之加速而變得異乎尋常地嚴重,。水體富營養(yǎng)化具有三個表征:其一,,初級生產(chǎn)力高,,水華藻類生物的現(xiàn)存量高;其二,,周期性地發(fā)生令人厭惡的藍藻水華,,特別發(fā)生處于水體表面的單細胞群體藍藻銅銹微囊藻水華;其三,,氮,、磷營養(yǎng)水平大大超過對水華藻類生長限制的程度。富營養(yǎng)化水體的生產(chǎn)力由于人類活動造成的營養(yǎng)加富和輸入而非常高,,形成浮游生物密集于水面的惡性狀態(tài),,于是,人類干擾下的自然現(xiàn)象便出現(xiàn)了非純自然因素的生態(tài),、環(huán)境,、社會效應(yīng),成為災(zāi)害,。人們已經(jīng)認識到,,嚴重的富營養(yǎng)化和水華(包括產(chǎn)毒水華)是對人類損壞環(huán)境的一種報復(fù)(“產(chǎn)毒的復(fù)仇者”——Toxic avengers)。從發(fā)生原因和機理方面,,了解到許多因素如“磷——一把雙刃劍”,、“水流影響藻類水華”等;從控制的角度,,人們發(fā)展了種種策略和技術(shù),,諸如利用安全脫磷、濾食性浮游動物,、食藻細菌,、混合水層、農(nóng)業(yè)非點源污染控制,,等等,。這些研究和實踐活動分別從不同側(cè)面對湖泊富營養(yǎng)化及其引起的水華的成因、防治對策和技術(shù)研究做出了貢獻,,但是單方面的結(jié)論或單項措施往往局限性很大,,既不系統(tǒng),也不深刻,。
——根本出路——
水體污染,、水資源短缺和藍藻水華頻發(fā),同時困擾和制約水體周邊城市和流域范圍內(nèi)的經(jīng)濟建設(shè)與社會發(fā)展,,治理流域水污染成為全社會的共同愿望與要求,,也是控制藍藻水華的根本途徑。根據(jù)生態(tài)學(xué)原理,,在污染源控制格局維持原狀或是稍有好轉(zhuǎn)的前提下,,從根本上需要控制的是藍藻水華的生產(chǎn)力,,降低藍藻生物量,最終達到削減或清除藍藻水華污染之目的,。
理論上,,“生產(chǎn)力控制”首先控制種群生存的條件,即控制水體營養(yǎng)水平和提高牧食生物的消費水平(包括“上行操縱”和“下行操縱”),?;蛘哒f,是提高生態(tài)系統(tǒng)(水華藍藻的生存條件)控制藻類水華發(fā)生的能力,,達到基本消除藍藻水華污染的目的,。這是完全不同于生物量控制的做法,因為生物量控制得到的結(jié)果,,“每個個體有效食物量和其他資源增加,,生長加速”,往往激發(fā)種群的增長率,,是不可取的,。