藍(lán)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(lán)藻水華又有重新抬頭之勢,許多發(fā)展中國家藍(lán)藻水華的發(fā)生頻率和強(qiáng)度則呈不斷增加的趨勢,。藍(lán)藻水華引起的一系列環(huán)境和健康問題,,20世紀(jì)90年代以來,世界上發(fā)表的湖泊富營養(yǎng)化和藍(lán)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(lán)藻水華是藍(lán)藻在低光強(qiáng)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(lán)藻增長率最大值可以達(dá)到0.6至0.8d-1,。藍(lán)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(lán)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(lán)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(lán)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(lán)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(lán)藻8個方面(細(xì)胞內(nèi)具有精細(xì)的偽空胞結(jié)構(gòu)—自主浮力調(diào)節(jié)機(jī)理,、三套色素系統(tǒng)—低光補(bǔ)償機(jī)制、細(xì)胞磷庫和營養(yǎng)儲藏轉(zhuǎn)化—奢侈消費(fèi)機(jī)制,、高效吸收和同化二氧化碳—無機(jī)碳濃縮機(jī)制,、固氮—營養(yǎng)補(bǔ)償機(jī)制、休眠—回避不良條件機(jī)制,、產(chǎn)毒—尚不明確的競爭機(jī)制,、種群演替—生態(tài)位替補(bǔ)競爭機(jī)制)競爭機(jī)制的理解或許可以有助于定位控制藍(lán)藻水華的著力點。
——主要危害——
嚴(yán)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(lán)藻。在我國長江流域如滇池,、巢湖,、太湖的水華集聚區(qū),藍(lán)藻的濃度已經(jīng)達(dá)到3×109細(xì)胞/升,,即超出通常“嚴(yán)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(lán)藻水華引起一系列環(huán)境和健康問題,,理論上,藍(lán)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(lán)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(lán)藻產(chǎn)毒,,藍(lán)藻水華造成水體發(fā)生異味。重富營養(yǎng)化和嚴(yán)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(lán)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(yán)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(lán)藻水華,特別發(fā)生處于水體表面的單細(xì)胞群體藍(lán)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(rèn)識到,,嚴(yán)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(jī)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(xì)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(xiàn),,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(lán)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(jì)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(lán)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(lán)藻水華的生產(chǎn)力,降低藍(lán)藻生物量,,最終達(dá)到削減或清除藍(lán)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(fèi)水平(包括“上行操縱”和“下行操縱”),。或者說,,是提高生態(tài)系統(tǒng)(水華藍(lán)藻的生存條件)控制藻類水華發(fā)生的能力,,達(dá)到基本消除藍(lán)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。