5月29日,，無錫太湖藍(lán)藻全面暴發(fā),。
6月11日，安徽巢湖藍(lán)藻暴發(fā),。
6月24日,，云南滇池藍(lán)藻暴發(fā),。
7月11日，20年未曾出現(xiàn)大規(guī)模藍(lán)藻污染的武漢東湖也陷入了同樣的困局,。
隨后,，蘇州、長春,、南京等地相繼傳出藍(lán)藻暴發(fā)或者可能暴發(fā)的消息,。2007年，難道真的是一個“藍(lán)藻年”,？
藍(lán)藻,，這被稱為“生態(tài)癌癥”的生物究竟是什么？為何今年連續(xù)侵入我們的生活,？人能戰(zhàn)勝藍(lán)藻這種古老的生物嗎,？這是我們的追問，也是科學(xué)界關(guān)注的焦點(diǎn),。
本專題感謝：
李仁輝(中科院水生生物研究所研究員)
孔繁翔(中科院南京地理與湖泊研究所研究員)
劉文君(清華大學(xué)飲用水安全研究所所長)
陳昌杰(中國疾病預(yù)防控制中心研究員)
身世 好藍(lán)藻 壞藍(lán)藻
要知道藍(lán)藻的自然屬性只需知道幾個簡單的事實(shí)就可以了：藍(lán)藻是一種菌,，但它有著葉綠素，很早很早以前就能進(jìn)行光合作用,。
藍(lán)藻是地球上最早出現(xiàn)的生物之一,。20世紀(jì)60年代，美國科學(xué)家愛爾索·巴格霍恩(Elso Sterrenberg Barghoon)在南非特蘭斯?fàn)柕臒o花果樹群淺燧石巖中,，發(fā)現(xiàn)了類似細(xì)菌和藍(lán)藻的微化石,。據(jù)測定，這些藍(lán)藻化石距今約31億年,。到寒武紀(jì)時,，藍(lán)藻特別繁盛，有學(xué)者將這個時期稱為“藍(lán)藻時代”,。億萬年來,，藍(lán)藻默默地為地球提供著氧氣，是目前地球大氣圈的主要締造者之一,，在地球生物多樣性的形成過程中,，起著關(guān)鍵的作用。
“藍(lán)藻是光合植物的先驅(qū),。”中科院水生生物研究所研究員李仁輝介紹說,，他一直在進(jìn)行藍(lán)藻的基礎(chǔ)研究。這是一種極其微小的生物,，但關(guān)于它的分類問題卻一直存在爭議,。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，藍(lán)藻屬于藻類植物，是地球上出現(xiàn)的最早的綠色植物,。也有科學(xué)家主張藍(lán)藻不屬于植物界,，因?yàn)樗{(lán)藻沒有真正意義上的細(xì)胞核。美國科學(xué)家考帕蘭(Copeland)就將藍(lán)藻與細(xì)菌等生物一起,，歸入新的“原核生物界”,。還有人將藍(lán)藻單獨(dú)劃為“藍(lán)藻界”。“藍(lán)藻具有雙重性,。一個是光合作用，因?yàn)樗鼛в腥~綠素,，從這個角度看它就是一種植物,；另外它比較微小，是一種細(xì)菌,，所以它是植物性和細(xì)菌性的結(jié)合體,。”藍(lán)藻雖然能進(jìn)行光合作用，但它和植物的不同點(diǎn)更多,，所以目前大部分學(xué)者還是主張將藍(lán)藻從植物中分離出來,，列入原核生物。藍(lán)藻是地球上生命力最旺盛的生物之一?，F(xiàn)在的藍(lán)藻“冷熱通吃”,，它能存在于90℃高溫的溫泉中，也能存在于冰山里,，它細(xì)胞外有一層很厚的膠質(zhì),，可以抵抗外界的冷熱刺激。
藍(lán)藻是一個成員眾多的大家族,。在藍(lán)藻門下,，分有三到五個目，150個屬,，共包括大約1500種藻類,。在這些品種中，既有“好藍(lán)藻”,，也有“壞藍(lán)藻”,。國家一級重點(diǎn)保護(hù)植物發(fā)菜，就屬于其中的念珠屬,。而著名的蛋白質(zhì)補(bǔ)充劑螺旋藻,，則是螺旋藻屬的著名成員。
“壞藍(lán)藻”的典型是微囊藻屬的藍(lán)藻,，正是它們,，將河水與湖水染成藍(lán)綠色的“水華”(water blooms)，并散發(fā)出陣陣惡臭。李仁輝說,，在上千種藍(lán)藻中,，會導(dǎo)致“水華”形成的不過近百種，而其中又有幾十種可能對人體產(chǎn)生危害,。
中科院南京地理與湖泊研究所的孔繁翔在一篇報告中指出了藍(lán)藻水華的危害：“導(dǎo)致沉水植物難以生長,；藍(lán)藻大量生長，死亡腐敗后氣味難聞,，破壞景觀,；死亡分解耗氧過多，導(dǎo)致其他生物缺氧死亡,；局部湖區(qū)大量堆積死亡,，破壞水源地水質(zhì)；分泌毒素,，直接危害生物生存與人類健康,。”
溫度是引起藍(lán)藻大量繁殖的一個很重要因素。最常見的藍(lán)藻在亞熱帶地區(qū)的25℃-35℃溫度下繁殖較多,。而今年的藍(lán)藻大暴發(fā)同樣也有著溫度的促進(jìn),。“大氣變暖是肯定的促因之一。”孔繁翔說,，以太湖為例,，今年太湖過了一個暖冬，冬天藻類被凍死的少了,，“在水底里存活下來的到了夏天就開始跑到湖水里瘋長了”,。國家環(huán)保總局副局長張力軍也曾指出,，雖然有人為因素的存在,，但無錫太湖藍(lán)藻的暴發(fā)離不開自然溫度的影響，今年四月無錫的平均氣溫都在20℃左右,，這樣的氣溫適合了藍(lán)藻的生長,。
污染 富營養(yǎng)化是因，藍(lán)藻是果
藍(lán)藻生命力頑強(qiáng),，除了對溫度不挑剔之外,，更重要的一點(diǎn)在于它是一種“喜歡污染”的植物，對污染的喜好讓它可以排擠掉其他生物,，霸占一方水土,。
在自然界中藍(lán)藻的競爭力是非常強(qiáng)的，可以壓下其他藻類,，當(dāng)水污染嚴(yán)重的時候,，水里95%都是藍(lán)藻形成的水華：首先,，水體被污染，然后藍(lán)藻大量生長,，它釋放出的毒素和散發(fā)出的氣味繼而再產(chǎn)生污染,。如此往復(fù)，形成了水體污染的惡性循環(huán),。
“藍(lán)藻暴發(fā)主要存在于靜止的水體如湖泊中,，是由氮磷高營養(yǎng)化引起的。工業(yè)污染品和農(nóng)業(yè)施肥導(dǎo)致的水源污染及生活垃圾排放是起因,。”清華大學(xué)飲用水安全研究所所長,，藍(lán)藻治理專家劉文君說。
“湖泊的富營養(yǎng)化是在自然因素和(或)人類活動影響下,，因氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量過多,，造成水體生產(chǎn)力從低向高營養(yǎng)狀態(tài)過渡的一種現(xiàn)象或趨勢。”孔繁翔解釋道,，1991年的時候，我國122個湖泊中,，還只有51%呈富營養(yǎng)化狀態(tài),，到了2005年，我國133個湖泊中,，有88.6%富營養(yǎng)化,，其中61%國控重點(diǎn)湖(庫)水質(zhì)為五類和劣五類。
今年,，國家環(huán)?？偩殖雠_了《2006年中國環(huán)境公報》，其中指出,，去年27個國控重點(diǎn)湖(庫)中,，有18個湖(庫)是等級最低的五類和劣五類，13個劣五類水質(zhì)的湖(庫)中,，暴發(fā)藍(lán)藻的太湖,、巢湖、滇池名列其中,。
“中國湖泊富營養(yǎng)化問題嚴(yán)重,，生長藍(lán)藻明顯，特別是有著大江,、大湖的東邊沿海城市比較多,，”李仁輝說，但富營養(yǎng)化還存在于更多的地方,，“像北京的護(hù)城河,、北海、水庫等也都有藍(lán)藻，北京護(hù)城河里藍(lán)藻也超標(biāo)了,。”中國疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所研究員陳昌杰進(jìn)一步指出：“藍(lán)藻需要的營養(yǎng)物質(zhì)比較多,。一般水里的氮都比較多，其他營養(yǎng)也都夠用,，就是磷比較缺,。一旦水體中出現(xiàn)大量的磷，藍(lán)藻的暴發(fā)就自然而然了,。所以磷是一種具有決定性意義的因素,。”
一說起水體的富營養(yǎng)化，人們通常會立即聯(lián)想到工業(yè)污染,。事實(shí)上,，我國環(huán)境保護(hù)部門也制定了一系列政策及規(guī)定，確保工業(yè)排放中氮和磷的含量在環(huán)境允許的范圍之內(nèi),。
問題是,，工業(yè)排放并非氮磷污染的惟一渠道。“污染是個綜合的問題,。工業(yè)污染大家比較重視,，也容易發(fā)現(xiàn)，所以好控制,。而農(nóng)業(yè)污染則不太為公眾熟悉,，可也比較嚴(yán)重。太湖周圍有大量的農(nóng)田,。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所使用的肥料和農(nóng)藥,，要么通過土壤滲透進(jìn)地下水，進(jìn)入太湖,，要么被直接排入河道,，流進(jìn)太湖。肥料和農(nóng)藥富含氮磷,，是太湖水體富營養(yǎng)化的重要原因,。此外，生活污染也加快了富營養(yǎng)化的毒素,。當(dāng)?shù)鼐用衽懦龅挠袡C(jī)廢物如糞便等,，隨著衛(wèi)生設(shè)備沖進(jìn)下水道再經(jīng)過一定處理之后被排進(jìn)河流湖泊。這其中也含有大量的氮磷成份,。
李仁輝同樣認(rèn)為,，這幾年的藍(lán)藻在太湖、巢湖,、滇池等湖泊的暴發(fā),，與近年環(huán)湖地區(qū)人口暴長的情況有密切聯(lián)系,。
藍(lán)藻腐爛時會釋放出異臭。這一氣味包括兩種氣體,，“一個是聞上去像泥巴的土臭素,，一個是聞上去像666的2—甲基異冰片。只要很小的濃度,，它們就可以產(chǎn)生惡臭,。”劉文君說。異臭異味會讓人感覺不舒服,，但研究尚未發(fā)現(xiàn)它們對人體會產(chǎn)生什么實(shí)質(zhì)性的傷害,。在凈化過程中，一般用活性碳吸附這兩種惡臭物質(zhì),，但作用有限?，F(xiàn)在也有用臭氧加活性碳吸附的方法，效果較好,，但價格較高,。
微囊藻毒素就不這么簡單了。藍(lán)藻雖然不能寄生于人類或動物而引起疾病,，卻可能產(chǎn)生一系列天然毒素來危及人類健康,。這些毒素通常存在于藍(lán)藻的細(xì)胞膜里，所以當(dāng)藍(lán)藻活著的時候沒事,，待其死亡腐敗時，細(xì)胞膜破裂,，藻毒素就釋放到了水里,。
藍(lán)藻中的微囊藻、魚腥藻及顫藻等品種會產(chǎn)生微囊藻毒素,。在目前已經(jīng)檢定出的80多種微囊藻毒素中,，微囊藻毒素-LR是最常見、毒性也最強(qiáng)的一種,。
上海醫(yī)科大學(xué)曾就微囊藻毒素對小鼠的傷害問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn),，結(jié)果發(fā)現(xiàn)毒素在經(jīng)過小腸和肝臟的轉(zhuǎn)運(yùn)后，約70%的毒素會聚集于肝臟,，并導(dǎo)致臟器損傷,。陳昌杰指出：“動物實(shí)驗(yàn)表明微囊藻毒素可能讓小鼠致癌，但這一情況對人體的影響目前還不清楚,。”也有一些研究者認(rèn)為,，這樣的傷害可能并不是由微囊藻毒素直接導(dǎo)致的，而是受污染的水中所含的其他有機(jī)物導(dǎo)致的,。
出于安全考慮,，世界衛(wèi)生組織將微囊藻毒素-LR作為飲用水質(zhì)量測定標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目之一,。7月1日，國家頒布飲用水新標(biāo)準(zhǔn),，參照了世界衛(wèi)生組織的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：每升水的微囊藻毒素-LR含量不得超過1微克,。
值得警惕的是，就連我們平時用的飲水機(jī)也會產(chǎn)生藍(lán)藻,。劉文君說,，飲水機(jī)的過濾器里面的有機(jī)物沉淀，多了可能就會有藍(lán)藻積淀,，所以隔半年就要換一次,。他也認(rèn)為在飲用水新標(biāo)準(zhǔn)制定之前的危害很難說清。
不過,，公眾也不必因此對微囊藻毒素恐慌,。即使水源中的微囊藻毒素濃度較高，還可采取后續(xù)水處理等措施,，保證自來水中的微囊藻毒素含量合乎新版國家標(biāo)準(zhǔn),。至于一些微囊藻毒素含量較高的水產(chǎn)品，也是在長期大量食用的情況下才可能引起潛在的健康隱患,。
藍(lán)藻中的微囊藻,、魚腥藻及顫藻等品種會產(chǎn)生微囊藻毒素。在目前已經(jīng)檢定出的80多種微囊藻毒素中,，微囊藻毒素-LR是最常見的一種,。新的飲用水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，每升水中其含量不得超過1微克,。
一旦藍(lán)藻暴發(fā),，打撈是應(yīng)急處理的第一步。因此,，我們近來經(jīng)常會看到這樣的鏡頭：油漆一樣濃稠的水被一勺勺從河流湖泊中舀出來,。
“打撈漂浮在水面的藍(lán)藻只是應(yīng)急辦法，只能產(chǎn)生眼不見為凈的效果,。大部分藍(lán)藻存在于水中和水底淤泥里,，打撈不上來的。”李仁輝說,。這種機(jī)械撈藻的方式主要運(yùn)用在藍(lán)藻暴發(fā)區(qū)的局部,。
另一種應(yīng)急方法是“物理吸納法”。往水里添加黏土,，可以讓藍(lán)藻吸附在黏土顆粒上,，令其沉入水底。“但這也沒法治標(biāo),，因?yàn)樗{(lán)藻還在水底生存,，沒有死亡,。還會繼續(xù)暴發(fā)。”
殺死藍(lán)藻的方式顯得更先進(jìn)一些,，比如用超聲波粉碎藍(lán)藻細(xì)胞,，用放射線殺滅藍(lán)藻細(xì)胞，或用電場影響細(xì)胞的活性,。“國外還有用電磁波,、超聲波的方式把藍(lán)藻打沉下去的，但即使這樣也還會造成二次污染,，因?yàn)樗{(lán)藻還活著,，而且死亡的藍(lán)藻會讓毒素釋放出來。”
化學(xué)方法也可以應(yīng)用于藍(lán)藻去除工作,。比如在水中投放殺藻劑或絮凝劑,。不過，這些化學(xué)藥劑可能對湖泊產(chǎn)生污染,，因此對化學(xué)藥劑有著很高的要求：高效,、毒性較小或無毒、無污染,、無腐蝕,，成本低，生產(chǎn)及運(yùn)輸安全,，投藥方便,。符合條件的化學(xué)品中，能殺死藍(lán)藻的有硫酸銅,，能令其沉下去的有明礬,、石灰等。因?yàn)樗{(lán)藻被殺死之后細(xì)胞破裂,，導(dǎo)致藻毒素釋放，因此必須同時使用具有吸附毒素功能的化學(xué)品,。一些較小的湖泊可以采用換湖底的方式把含藍(lán)藻的泥底換掉,，防止藻毒素釋放。
與消滅藍(lán)藻相比,，恢復(fù)藍(lán)藻對周邊生態(tài)造成的破壞更為困難,。因此，生態(tài)修復(fù)成為藍(lán)藻治理研究的重點(diǎn),。“生態(tài)修復(fù)中可以種植水草令其吸收水中營養(yǎng),，與藍(lán)藻競爭。”李仁輝說,，“但問題也出現(xiàn)了,，種了水草,，水草很快就死了，因?yàn)樗{(lán)藻大量繁殖的地方水體透明度很低,，甚至完全不透明,，因?yàn)闊o法進(jìn)行光合作用，水草很難長,。”
也有專家設(shè)想通過養(yǎng)魚的傳統(tǒng)方式消滅藍(lán)藻,。比如增加吃藻類的濾食性魚類及浮游動物，比如鰱魚,。但這一方法也有局限,。魚養(yǎng)得少，則很難消滅大面積的藍(lán)藻,，但養(yǎng)魚的密度過高,，也會衍生出新的污染。何況,，魚類和藍(lán)藻競爭也不是一件容易事,。“藍(lán)藻暴發(fā)的一個結(jié)果是，水中的含氧會因?yàn)橛袡C(jī)物的增加而減少,，而魚沒有氧就會死亡,，所以養(yǎng)不了太多。”孔繁翔說,，魚作為食物鏈上的一環(huán),，還可能會將藻毒素從食物鏈傳到人身上。
生態(tài)治理上更高級的辦法還有利用微生物直接侵襲藍(lán)藻細(xì)胞,，這一方法非常有效,，缺點(diǎn)是價格昂貴。
有人說藍(lán)藻是“生態(tài)癌癥”,，也有人說它是“綠色牛皮癬”,，一旦患上就很難清除。“首先要切掉污染源,，其次對湖泊進(jìn)行水源修復(fù),，包括生態(tài)的和物理的修復(fù)。”劉文君表示,，“最徹底的辦法還是控制污染源,，改變經(jīng)濟(jì)增長方式，改變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方式,。”更重要的是加強(qiáng)環(huán)境預(yù)警,，將藍(lán)藻暴發(fā)消滅在發(fā)生之前。
有人說藍(lán)藻是“綠色牛皮癬”,，一旦患上就很難清除,。首先要切掉污染源,，其次對湖泊進(jìn)行水源修復(fù)，包括生態(tài)的和物理的修復(fù),。最徹底的辦法還是控制污染源,，改變經(jīng)濟(jì)增長方式，改變產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)方式,。
國外藍(lán)藻治理的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)
- 延伸
案例一：1947年,，美國佛羅里達(dá)州阿勃卡湖(Apopka)首次發(fā)生藍(lán)藻水華。1967年,，佛羅里達(dá)州政府成立技術(shù)委員會評估阿勃卡湖的生態(tài)恢復(fù)問題,，并形成治理方案，但由于經(jīng)費(fèi)問題(2000萬美元)擱淺,。上世紀(jì)70年代末和80年代初,，阿勃卡湖附近的柑橘加工廠和污水處理廠先后停止排污入湖；1985年到1987年間,，佛羅里達(dá)州通過了阿勃卡湖法案和地表水改善的管理法案,，開始湖泊整治工作。
案例二：上世紀(jì)70年代,，日本第二大湖霞浦湖的水質(zhì)污染達(dá)到最高峰,，藍(lán)藻暴發(fā)，當(dāng)?shù)卣?984年通過了《湖泊水質(zhì)保護(hù)特別措施法》,，開始治理,。其水質(zhì)保護(hù)計劃從1986年開始，經(jīng)過30年治理,，到現(xiàn)在已經(jīng)是第五期,。這個計劃先后投資約合人民幣1300多億元，目前投資仍在增加,。目前,，霞浦湖總氮含量下降較為明顯，恢復(fù)到相當(dāng)于我國四類水體的水平,。
案例三：1950年,，位于瑞士、德國和奧地利交界處的康士坦茨湖生態(tài)環(huán)境開始惡化,，至1970年，康士坦茨湖生態(tài)環(huán)境極度惡化,。當(dāng)?shù)卣贫艘幌盗泻垂芾矸煞ㄒ?guī),，成立湖泊管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理。至21世紀(jì)初,，康士坦茨湖恢復(fù)到了1930年,，即湖泊生態(tài)惡化前水平,。
這種先發(fā)展后治理的道路是用一堆堆金錢鋪起來的。“對太湖而言,，能維持現(xiàn)狀不繼續(xù)惡化就已經(jīng)很好了,。”劉文君說。只要將這個問題真正重視起來,，從根本上堵住污染源,，并開展切實(shí)有效的治污工作，對污染水體逐漸修復(fù)也并非不可能的事情,。
另一方面,，藍(lán)藻帶來的污染還是可以預(yù)防的。李仁輝介紹,，要加強(qiáng)湖泊的檢測,，當(dāng)藍(lán)藻數(shù)量還很小的時候就用物理方式抑制“癌變”，預(yù)防作用還是很大的,。
目前全國各地從事藍(lán)藻研究的科學(xué)家數(shù)量頗多,，有人研究藍(lán)藻的分類，有人研究藍(lán)藻如何在暗光條件下生存,，有人研究是否有比其競爭能力更強(qiáng)的藻類,，有人研究藻毒素如何進(jìn)入人體，還有人研究水里是否有細(xì)菌能分解死亡藻類,。不過,，李仁輝認(rèn)為，由于這些研究工作大多屬于基礎(chǔ)研究領(lǐng)域,，因此盡管非常重要,，卻不容易得到研究經(jīng)費(fèi)方面的支持。當(dāng)一個地區(qū)發(fā)生了重大的藍(lán)藻污染事件時,，政府在短期治理上投入的資金遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于科研上的投資,。這一情況顯然不利于藍(lán)藻污染治理工作的開展。
