產(chǎn)生藍(lán)藻的機(jī)理0001

1、產(chǎn)生藍(lán)藻的機(jī)理藍(lán)藻是藻類生物，又叫藍(lán)綠藻；大多數(shù)藍(lán)藻的細(xì)胞壁外面 有膠質(zhì)衣，因此又叫枯藻。在所有藻類生物中，藍(lán)藻是最簡 單、最原始的一種。藍(lán)藻水華是由藍(lán)藻短時間的爆發(fā)性增殖 產(chǎn)生的一種現(xiàn)象。水體中藍(lán)藻水華一般是多個因子綜合影響 的結(jié)果，其發(fā)生機(jī)制和過程科學(xué)界尚未弄清楚，因此現(xiàn)在還 無法做到準(zhǔn)確預(yù)測藍(lán)藻水華發(fā)生的時間和地點(diǎn)。但水華作為 藍(lán)藻種群數(shù)量超常規(guī)積累的現(xiàn)象，其發(fā)展發(fā)生也有一定規(guī)律 可循。水華的發(fā)生是內(nèi)因和外因共同作用的結(jié)果。水華發(fā)生 的外因是影響藍(lán)藻種群數(shù)量的物理、化學(xué)和生物因子，內(nèi)因 則是藍(lán)藻的生物學(xué)特性。藍(lán)藻水華發(fā)生的內(nèi)因：內(nèi)因是其在長期進(jìn)化過程中形成的生理生態(tài)特征。藍(lán)藻是原 核生物

2、，地球上最古老的光合放氧生物，形成于35億年前,也是大氣臭氧層形成的主要貢獻(xiàn)者，對環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng) 性。藍(lán)藻特殊的生理生態(tài)特征，適合在高溫環(huán)境和強(qiáng)光環(huán)境 下生長，代謝水平極低；主要捕光天線為藻膽蛋白，能更有 效的利用光能。形成水華的藍(lán)藻多數(shù)具有偽空泡，這有助于 其在水體中的垂直移動，特別是分層水體。這種偽空泡是有 許多內(nèi)空的蛋白膜小體構(gòu)成，形成了氣體載體從而具有懸浮 能力，通過光合作用調(diào)節(jié)蛋白膜小體中的蛋白含量，從而調(diào) 節(jié)其懸浮能力。藍(lán)藻水華發(fā)生的外因：外因與水體的性質(zhì)有關(guān)，可以是物理、化學(xué)和生物方面的。水體富營養(yǎng)化是水體中生物對營養(yǎng)鹽濃度升高的響應(yīng)，而水 華則是富營養(yǎng)化過程最為明顯的表征。因

3、此，藍(lán)藻生長所需 的營養(yǎng)鹽濃度是藍(lán)藻水華發(fā)生的最重要的化學(xué)因素。當(dāng)水體 中總磷（TP）濃度超過100微克/升，發(fā)生水華可能難以避免； 總磷濃度低于50微克/升時，水華發(fā)生的概率大為降低；總 磷濃度低于30微克/升時，發(fā)生藍(lán)藻水華的概率就很小。氮 磷是淡水藻類生長的主要營養(yǎng)元素，當(dāng)水體中磷質(zhì)量濃度較 高時，氮的質(zhì)量濃度就相對較低，這時由于多數(shù)絲狀藍(lán)藻具 有固氮能力，因此容易形成絲狀藍(lán)藻水華。藍(lán)藻具有的偽空 泡有助于藻類上浮，占據(jù)光照條件較好的空間位置，對其他 藻類形成競爭光的優(yōu)勢。水華通常發(fā)生在天氣發(fā)生劇烈變化 的條件下，多日晴天后突然陰天和悶熱天氣，藻細(xì)胞中合成 的喲系唔減少，導(dǎo)致藍(lán)藻大量浮于

4、水面表層，并在微風(fēng)作用 下堆積聚集。當(dāng)天氣條件穩(wěn)定時，這種堆積聚集可以持續(xù)很 長世間，在天氣發(fā)生變化，特別是大風(fēng)和大雨天氣，這種形 成的表層藍(lán)藻浮渣和藻漿很快被破壞，微生物作用加劇藍(lán)藻 細(xì)胞裂解，細(xì)胞大量死亡后，藍(lán)藻毒素隨之從細(xì)胞中釋放進(jìn) 入到水體。藍(lán)藻形成的原因：1環(huán)境條件適宜。藍(lán)藻水華多發(fā)生在夏季 6-9月，有明顯的 季節(jié)性，受溫度、陽光、營養(yǎng)物質(zhì)的影響；溫度在20 c以上; 水體PH值偏高、光照度強(qiáng)且時間久的條件下，藍(lán)藻形成氣 囊浮生水面并且迅速繁殖，以至形成藍(lán)藻水華的現(xiàn)象。2魚種放養(yǎng)不合理。在施肥量較高且有大量生活水污水排入 湖中。水中營養(yǎng)鹽類豐富，能促進(jìn)藍(lán)藻、銅綠微小魚藻、螺 旋藻等

5、大量繁殖。如果此時獵食這些藻類的花白鯉、羅非魚 數(shù)量沒有或很少。則大量浮草植物會在水中老化死亡腐爛。 水體富營養(yǎng)化程度增加時，浮游植物的生物多樣性下降，許 多種類因此退由競爭行列。營養(yǎng)鹽濃度無疑是造成藍(lán)藻占優(yōu) 勢的主要條件，但其他環(huán)境因子對于藍(lán)藻水華的發(fā)生也至關(guān) 重要。藍(lán)藻水華由現(xiàn)的條件主要可歸納為：1）水溫上升時藍(lán)藻密度增加的重要原因，藍(lán)藻的最適生長 水溫相對其他藻類更高；2）藍(lán)藻對低光有較強(qiáng)的適應(yīng)性，當(dāng)水華發(fā)生時，水體透明 度下降，嚴(yán)重制約其他種類生長，形成了更利于藍(lán)藻的生長 條件；3）藍(lán)藻在高pH值條件下對低二氧化碳有超強(qiáng)的吸收能力。 在富營養(yǎng)化水體中，浮游植物的光合生產(chǎn)量很高，導(dǎo)致水體

6、 的二氧化碳濃度下降，pH值上升，藍(lán)藻從而具備了很好的 競爭能力；4）低氮/磷比對藍(lán)藻的限制作用不是很大，它們本身具有利 用不同類型氮鹽的能力，低氮可誘導(dǎo)藍(lán)藻的固氮能力；5）很多藍(lán)藻能夠從底泥中遷移到水體中，并大量積累細(xì)胞 內(nèi)的磷含量，這也是其他藻類所不具備的優(yōu)勢；6）藍(lán)藻對微量兀素的需求量很?。?）微囊藻具有氣囊的種類，對穩(wěn)定分層的水體有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；8）藍(lán)藻通常會產(chǎn)生大量有機(jī)化合物一直其他藻類生長；9） 一些藍(lán)藻能夠產(chǎn)生毒素，能明顯減少動物攝食；10）藍(lán)藻對硅藻有較強(qiáng)的化感作用，抑制硅藻生長，從而加 速水體從中等營養(yǎng)水平向富營養(yǎng)化的轉(zhuǎn)化。由于并非所有的 水華藍(lán)藻均具備上述特征，還難以確定

7、一個特定藍(lán)藻形成水 華的真正原因，一個特定水體在具體的時間點(diǎn)上是否會發(fā)生 藍(lán)藻水華還無法準(zhǔn)確預(yù)測。藍(lán)藻水華的發(fā)生除了與水體中營 養(yǎng)鹽水平及其生理特征直接相關(guān)外，還與水體的水動力學(xué)條 件有關(guān)，不同藍(lán)藻水華類型具有不同的發(fā)生機(jī)制和觸發(fā)條 件。在不同的水體中優(yōu)勢藍(lán)藻種類不同，這是生態(tài)系統(tǒng)特征 的選擇結(jié)果。藍(lán)藻水華的危害特點(diǎn)：1藍(lán)藻很難消化，造成水體富營養(yǎng)化。在一些營養(yǎng)豐富的水 體中，由于難以消化所以很多魚類不吃。有些藍(lán)藻常于夏季 大量繁殖，并在水面形成一層藍(lán)綠色而有惡臭味的浮沫，稱 為“水華”，大規(guī)模的藍(lán)藻爆發(fā)，被稱為“綠潮”（和海洋發(fā)生的赤潮對應(yīng)）。綠潮引起水質(zhì)惡化，嚴(yán)重時耗盡水中氧氣而 造成魚類

8、的死亡。2藍(lán)藻水華引起水體生物多樣性急劇降低。藍(lán)藻大量繁殖惡 化了水中的通風(fēng)、光照、缺氧；導(dǎo)致水中浮游生物的生長繁殖，從而阻礙水藻的光合作用。減少了魚類的生存空間，使與池中的絲狀藻和浮游藻等不能合成本身所需要的營養(yǎng)而導(dǎo)致死亡3藍(lán)藻大量繁殖導(dǎo)致水體缺氧，水質(zhì)變壞。由于缺氧甚至無氧且水質(zhì)變壞，藍(lán)藻中有些種類 （如微囊藻）還會產(chǎn)生毒素（簡 稱MC）,大約50無的綠潮中含有大量 MCo MC除了直接對 魚類、人畜產(chǎn)生毒害之外， 是強(qiáng)烈的致癌物質(zhì)，也是肝癌的重 要誘因；直接威脅著人類的健康和生存；而且 MC耐熱，不 易被沸水分解，但可被活性碳吸收，所以可以用活性碳凈水 器對被污染水源進(jìn)行凈化。另經(jīng)研究證實，氮和磷是藻類生 長的主要限制營養(yǎng)元素，當(dāng)水體中這兩種元素過量增加時， 富營養(yǎng)化過程是迅速的；而對淡水水體而言，磷是藻類生長 的主要限制因子。自然界中水體的無機(jī)磷來自土壤，不能被 生物合成，只能通過生物的轉(zhuǎn)化得到。而氮則有更豐富的來 源，其主要存在于大氣中，生物可通過固氮來轉(zhuǎn)化氮，藍(lán)藻 中許多種類都具有這種固氮能力，因此藍(lán)藻能夠在水體缺氮 時從大氣中合成有機(jī)氮。水體中的二氧化碳是藍(lán)藻光合作用 生產(chǎn)的主要原料，大氣中的二氧化碳可通過溶解的氣體進(jìn)入 水體，藍(lán)藻具有高度濃縮二氧化碳的機(jī)制和能力。由于碳、 氮和磷的來