蓝藻水华的预警监测体系

通过分析影响蓝藻生长的因素,综合运用卫星遥感、在线、采样、剖面和自容等多种监测方式和浮标、AUV等多种平台,选择具有短期、长期预警意义的参数和对监控污染有指向意义的参数来监测。同时结合多种来源的数据进行综合的分析、修正和校准,在蓝藻的浓度、种类、藻毒素的浓度和现场实测数据之间建立相应的联系,以了解水华爆发的规律并建立当地水华的预警模型

蓝藻水华的预警监测体系

孟大鹏

YSI (China) ltd. Co,.市场和战略规划部部

中国 北京市朝阳区东四环中路39号华业国际中心A座605室

dmeng@ysi-china.

摘要：通过分析影响蓝藻生长的因素，综合运用卫星遥感、在线、采样、剖面和自容等多种监测方式和浮标、AUV等多种平台，选择具有短期、长期预警意义的参数和对监控污染有指向意义的参数来监测。同时结合多种来源的数据进行综合的分析、修正和校准，在蓝藻的浓度、种类、藻毒素的浓度和现场实测数据之间建立相应的联系，以了解水华爆发的规律并建立当地水华的预警模型

关键词：蓝藻，水华，预警

1. 引言

蓝藻水华在很多研究当中被认为是湖泊等水体富营养化的结果之一，从对水华的统计上看，水体富营养化最常见的结果就是导致由于藻类大量繁殖形成的水华现象。蓝藻水华最根本的对策是减少水体的营养盐输入水平。实际上，污染的排放取决于人类生活和经济活动的规模、区域和方式。改变任何地区现有的经济活动的规模、区域和方式毫无疑问是一个长期和复杂的系统工程。其过程往往耗资巨大、操作复杂、历时数年甚至几十年，影响区域内各行各业人民的生活、工作。许多对蓝藻的持续研究表明，很多爆发过蓝藻的湖泊在随后的十几年乃至几十年内持续在夏季爆发的比例非常高。甚至可以说，在国内湖泊富营养化比较严重的情况下，蓝藻爆发的威胁毫无疑问将在很长的一段时间内存在。

在这种情况下，在蓝藻水华爆发前和爆发时的应急处理将是环境监管部门应对蓝藻水华事件的常态。而目前中国近70%以上的湖泊存在着富营养化的事实也表明蓝藻水华频发态势将在未来一段时间内依然持续。因此应对蓝藻的威胁的应急处理将是降低经济、社会和生态损失必不可少的有效措施。而有效的应急处理首先需要掌握准确的水华态势以及提前预测蓝藻的爆发，而越早预测到蓝藻水华的爆发，应急处理措施的效率就会越高，越有效，蓝藻水华所引起的各种损失也会被控制在最低的范围内。因此可以说建立有效的蓝藻水华预警监测系统是保证应急处理机制有效的先决条件，也是目前应对蓝藻水华威胁的必由之路。

2. 影响蓝藻生长的主要因素

2.1 物理和气象条件

影响蓝藻生长的主要物理和气象因素包括温度、溶解氧、浊度、光照、扰动、水停留时间等。其中一些因素会随着气象条件的变化而变化。

在针对蓝藻的大量研究中基本上可以看到，大部分蓝藻适合生长在水温在25~35℃之间的水体中（Robarts & Zohary 1987, Yamaguchi et al.2000, Nalewaijko & Murphy 2001）。而且在一些极端高温的环境中也可以生存；蓝藻的光利用效率高，并具有较宽的光捕获特性（Mur et al.1999）。多数形成水华的蓝藻种类喜好或耐强光，一些种类也可以在黑暗的环境下生长。蓝藻能捕获利用一些特殊波长的光的能力以及在低光密度下的生长优势，使蓝藻能在被遮蔽的条件下生存并且在水的浊度比较高的情况下有更多的机会竞争过其它藻类；由此可见，浊度也和蓝藻的爆发有着一定的关联；多数形成水华的蓝藻种类在一定空间尺度上喜好低扰动以及较弱的混合条件，并且所有种属均喜好长滞留时间。（Paerl et al 2001）；在出现污染的情况下通常都会有溶解氧急剧下降的现象。蓝藻水华爆发会对水中溶解氧产生影响，并且在蓝藻大量死亡时会使溶解氧急剧下降。在2007年无锡市贡湖水厂取水口处就发生了因蓝藻大量死亡使该水域的溶解氧几乎下降到了0mg/L（叶建春 2007）。

2.2 化学条件

影响蓝藻生长的化学条件主要包括水中氮、磷等营养物质、微量元素、盐度、溶解无机碳（DIC）、溶解有机碳（DOC）、pH等。

根据有关的研究结果，从对营养物质竞争的角度来说，蓝藻在许多特定环境下占有竞争优势。蓝藻对N和P的亲和力高，同时也具有适应营养盐缺乏和变化的机制。Håkanson等通过分析世界各地86个水体的总磷和总氮与生长季节当中蓝藻生物量之间的回归关系发现，通常表层水的TP比TN对蓝藻生物量的预测性要好（Håkanson ET AL.2007）。对于浅水湖泊的有关研究认为，浅水湖泊可以出现两种截然不同的状态：一种是有丰富的水生物的清澈状态；另一种是含有高度的包含蓝藻在内的浮游生物的非常混浊的状态。在富营养化状态下，浊度会随着营养水平上升。当浊度超过临界值时，由于光照不足，水生植物的衰退可能导致氮和磷的大量释放，而由此可以促进包括光利用效率高的蓝藻在内的藻类的生长（Scheffer

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