太湖蓝藻的发展.现状和治理
蓝藻的发展和治理
侯丽娜
中国水利水电科学研究院
太湖蓝藻
水华从表观现象上看是瞬时的“暴发”，但是其本质是藻类生物量在水体中的逐渐增加的一个缓慢过程，而非藻类在短时间内连续的快速生长所致。
月份
生理阶段
生命现象特征
代谢基本停止
生理、生化活性缓慢恢复，
群体形成
光合作用、细胞增殖
气囊与胶鞘
主要控制因子低温、黑暗温度、溶解氧、
营养盐光合作用需要的能量与物质气象、水文条件
11—2衰亡、休眠3—44—9
复苏生物量增加
5—10上浮、聚集
蓝藻水华是蓝藻大量死亡腐败后在水面形成的一层蓝绿色且有腥臭味的浮沫。
蓝藻一年中在水中随季节上下移动、漂浮。太湖蓝藻往年一般在5月底6月初发生，多见于湖区周围的小水湾等水体流动性差的水域。
水面
蓝藻水华的形成机理
ù
自然因素
ø
光照、温度；水文、气候、气象；植被生态TN、TP、微量元素蓝藻自身优势
ù
化学因素
ø
ù
生物因素
ø
1.自然因素（条件）
ù
1.1光照和温度
øøø
微囊藻的最佳生长温度高于其它藻类；太湖微囊藻的最适生长温度为30～35℃；
当水温为26℃时,，最适宜于微囊藻的聚集、上浮而形成水华。
2007年1—5太湖水温分析
时间1—4月份4月份4月25日后
水温
水温高于正常年份1.88度平均温度为近25年来最高
维持在20℃以上
2007年1—5月份太阳光照分析
月份1—5月份5月份
时数（小时与常年同期相比
775.5205.3
增多48.1小时增多22.2小时
冬春两季温度偏高
湖水温度明显高于往年底泥表面藻类提前复苏，上浮到水体
光照时间长
大量繁殖群体，上浮、积聚至水体表面
大型水库、水利枢纽蓄能电站的兴建，上游径流汇
入量减少
西北部和北部地河道湮没，北部地区湖流成封闭缓流
状态
1.2 水文条件
ùùùù
太湖整降低
太湖北部水流平缓，流动极差湖底沉积加厚，湖水变浅
每年才循环流动1次多一点
沿湖口门封闭
2007年太湖4、5月间盛行东南风
1.3 植被生态—围湖造田
ù在20世纪90年代，太湖东西两侧曾进行过多次围垦，使大片湖被改造为耕地，失去了对太湖环境的调。
物质生产、大气组分调节、水
功能调节、、提供栖息地、
调节小气候
湿地—地球之肾
ù
ù
ù减缓流速，有利于毒物和杂质的沉淀和排除；一些湿地植物能有效地吸收水中的有毒物质，净化水质；减少如氮、磷、钾及其他一些有机物质的含量。
1.通过复杂的物理、化学变化被生物体贮存起来；
2.通过生物的转移（如收割植物、捕鱼等）等途径，永久的脱离湿地，参与更大范围的循环。
2.生物因素—蓝藻自身优势
ù
ù
ù光合色素气囊和胶鞘休眠
2.1 光合色素
无色素体，色素均匀地散在细胞周围的原生质内。ù
ù
ù叶绿素aβ胡萝卜素
蓝藻的特征色素
蓝藻藻蓝素、蓝藻藻红素、别藻蓝素等
ù
ù
ù
ù叶绿素a：405nm和640nm叶绿素b：440nm和620nm藻蓝素和藻红素：500～600nm类胡萝卜素：能吸收范围最为广泛的光谱成分，在水生植物对光照条件适应上起着极重要的作用
。
2.2 气囊和胶鞘
气囊：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
胶鞘：增强了下沉和上浮的速度, 而且减少
了沉积的损失。
2.3 休眠
在水华形成期间和水华形成以后, 尤其是当生长环境条件不利时, 微囊藻会聚集, 进入休眠状态而沉降到相对黑暗、厌氧的表层沉积物中。在这种特殊的环境条件、细胞内贮存的丰富有机物可能为微囊藻的休眠细胞提供了复苏和生长基础。微囊藻的这种生活史策略不仅会影响水体中微囊藻的种群变动, 而且可能有助于其越过环境条件恶劣的冬季
3.化学因素—水体富营养化ù
ù伴随着湖泊的富营养化, 尤其是水体中磷浓度的增加, 通常会导致水体中浮游植物的种群组成朝着形成水华的蓝藻演替。水体中总氮总磷比(TN :TP) 也会显著影响着浮游植物的种群组成,
ø
ø通常当TN :TP
TN :TP 并不是蓝藻水华形成的条件, 而是蓝藻水华产生的结果.
水华暴发的影响因素
蓝藻水华的危害
ù降低水体溶解氧,污染水体，污染生态臭味
产生毒素
øùù主要是神经毒素和肝毒素ù皮肤过敏
动物中毒或死亡破坏景观ùù
ùA large epidemic in Brazil involving human deaths occurred in 1988. Over 2,000 residents suffered from gastroenteritis over an 8-week period, with 88 deaths. An epidemiologic investiga-tionimplicated drinking water from a reservoir, even water that had been boiled before use. Infectious agents, metals or Human Fatalities from Cyanobacteria: Chemical and toxins were not found; however, the Biological Evidence for Cyanotoxins. cyanobacteriumgenera Anabaenaand MicrocystisWayne W. Carmichael et al. 2003were found in great quantities in untreated water An outbreak of acute liver failure occurred at a dialysis from the reservoir. Algal toxins were not assayed, center in Caruaru, Brazil. 100 patients developed acute liver but the circumstantial evidence strongly implicated failure, and of these 76 died.the World Health the cyanobacteriaas the cause. Organization. …microcystinwas in the water used for
dialysis [was] 19.5 times the level set as a guideline for safe drinking water supplies by the World Health Organization.
Cyanobacteriacan Cause Severe Skin
Rashes in Sensitive Individuals
水体富营养化
蓝藻大量繁殖
水体含氧量降低湖水中光照减少
藻类
种间竞争
其他
藻类死亡蓝藻种内竞争蓝藻大量死亡鱼类等动物死亡沉水植物及其它产氧植物减少，死亡
经分解作用产生大量
有机物的营养物质
水华防治措施
ù营养盐浓度控制
ø
ø政策措施点、面源污染控制
实施补水工程
人工湿地
生态浮床ù水动力学控制øù生态修复ø
ø
ù生物操纵
点、面源污染控制
生态修复
ù人工湿地
ø人工湿地作为一种低成本、低能耗、低技术要求的处理技术，近年来被较多地应用于湖泊营养化修复的研究中
在外源污染得到有效控制的前下，利用生态浮床技术，采用浮床陆生植物作为先锋种植载于水面，利用它们对氮、磷营养物质的大量吸收，最终通过收割植物彻底去除水中过量的营养物质，使水体透明度增加，为水生高等植物的生长、繁殖提供条件，最终使水体系统得到全面修复。ù生态浮床ø
生物操纵
ù利用生态系统食物链关系及生物间相生相克原理，通过调节水体中的生物群落，以控制并改善水质，恢复水域生态系统的平衡。目前治理理论主要包括：
ø
ø
ø
ø（1）通过捕获、毒杀浮游动物食性的鱼类，以增加浮游动物，（2）直接投放肉食性鱼类来控制食性鱼类，借此促进大型浮游动物的发展，以控制浮游植物的大量发生，（3）通过植食性鱼类影响浮游植物，以控制藻类的过度生长，提高水质（4）通过人工饲养、直接添加方法，建立合适的浮游动物种群，控制浮游植物的大量发生。
ù生物操纵技术因其修复效果好，成本低，无二次污染，并可收获水产品，而受到越来越多的重视。
治理案例（陶然亭公园）
ù陶然亭公园位于北京城南二环以里, 水面分为东湖、南湖、西湖三个区域, 水体基本不流动, 近几年由于补给水源的不足及严重污染问题, 水体富营养化程度很高, 造成年陶然亭公园水面大面积爆发蓝藻水华
治理案例（陶然亭公园）
ù针对2002年公园湖水大面积爆发蓝藻的特点,采用生化、生物法综合治理方案。首先应用生化制剂快速去除密生藻类, 控制藻类再次爆发, 其次使用生物制剂降低水中TN、TP和有机物等污染, 维护水体景观
第一阶段化学治藻、生物抑藻（2002年）在维护阶段, 根据天气情况, 有针对性的进行治理, 具体如下
ù第一步：3月一5月底, 气温逐渐提高, 水中各种生物开始大量繁殖, 但发生蓝藻的机率较低, 因此以为主。
ù第二步：6月一9月底, 全年最热阶段, 湖水最易发生蓝藻。加大量投放量每周两次的同时, 配合使用, 出现情况, 及时处理。
ù第三步：10月一11月, 气温下降, 蓝藻发生率也随之降低。治理方式同。
ù通过2002年的治理观测, 基本控制住了蓝藻的发生, 水体中的氮磷浓度较治理初均有所降低, 透明度也有所提高, 至10月底氮磷、COD、叶绿素等指标达到了国家地表水四类水平。
第二阶段生物抑藻（2003—2004年）2003年没有大面积爆发蓝藻, 主要是利用微生物技术, 抑制蓝藻的生长。目标是从公园湖水中分离出可降解富营养化成份的微生物菌株, 进行驯化、扩繁后, 再投放到原水体中, 以降低成本, 提高质量效ù
第三阶段超声波治理试验（2005年）2005年, 为了进一步探索高效、环保、节能的湖水治理方法, 陶然亭公园试用了治理蓝藻。利用超声波连续不断的震动对蓝藻的细胞产生强烈的冲击, 液泡被撕破, 细胞向内破裂, 水藻也随之死亡。ù
第一步对超声波装置杀蓝藻的功能进行测试ù2005年5月24日安装超声波装置, 在一个月(29天)内对陶然亭江亭观鱼水面进行三次检测跟踪
。单位：105个/mL小结：超声波装置对水藻有明显的杀伤能力。
第二步
对超声波装置抑制蓝藻生长的功能进行测试ù2005年6月29日, 我们在江亭观鱼进行第二步的实验。首先将江亭观鱼的水全部放出, 对池塘进行简单的清洗后, 放入清水。然后放置超声波装置。
小结：使用超声波设备有明显的抑制蓝藻生长的功能。
总结
要想彻底将蓝藻清除掉并不现实, 这是个世界性的难题, 蓝藻在湖泊中是客观存在的, 就像人体中存在癌细胞一样, 当达到生态平衡时, 蓝藻不会大面积地显现出来, 而一旦富营养化加剧, 这颗“定时炸弹”就会爆炸。