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admin 2019-05-16 阅读:166

作者 | 秦志伟

太湖蓝藻水华爆发的四个进程。(a.蓝藻细胞分裂增殖;b.磕碰构成大细胞团;c.大细胞团上浮构成可见水华;d.湖流带着的搬迁与堆积 )中科院南京地舆与湖泊研讨所供图

5月初,太湖、巢湖等大型浅水湖泊进入了蓝藻水华高发期。

蓝藻水华是水域生态环境问题,多发作在大型浅水富养分化湖泊。其爆发会引发一系列连锁反应,影响最为显着的是饮用水供水安全和水体生物多样性。

据猜测,太湖、巢湖、滇池等流域本年1月~5月气温与多年平均气温比较添加0.5~2°C,利于蓝藻水华发作。

早在本年2月,生态环境部就发布通知,要求各地做好2019年要点湖库蓝藻水华防控作业。自4月1日起,安徽省已发动巢湖蓝藻水华预警和应急监测作业。

可是,对蓝藻水华的预警和监测并不是一件简单的事。

“蓝藻水华常常‘来无影、去无踪’,其呈现和消失呈现较大的时空差异,以往研讨无法很好地解说这种现象。”中科院南京地舆与湖泊研讨所研讨员秦伯强课题组研讨发现了蓝藻水华发作的动态特征及其驱动机制,并提出蓝藻水华爆发进程的概念性解说。

研讨成果相继宣布在Hydrobiology和Frontiers in Microbiology上。

“谜”相同的问题

尽管本年的气温有点特别,对蓝藻水华要分外重视些,但对它的预警和监测其实是相关办理部分每年的惯例动作。

蓝藻水华的主体是蓝藻,它本是淡水湖泊中常见的浮游类植物,其在富养分化条件下遇到适合的气象条件便会很多成长,从而构成咱们熟知的蓝藻水华。微囊藻是蓝藻水华最常见的优势群种,其爆发频度和生物量占比最大。

长江中下游地区和东部滨海会集了我国绝大多数淡水湖泊,也是国际上浅水湖泊较为会集的区域。“浅水湖泊假如换水周期延伸,就十分简单富养分化与呈现蓝藻水华。”秦伯强通知《我国科学报》。

据介绍,漂浮的蓝藻水华在湖泊水源地邻近堆积、堕落从而恶化水质的情况时有发作。

此外,蓝藻分化说放的藻毒素对人体健康有直接的损害,查询标明,太湖周边地区饮用水藻毒素的露出等级与癌症发病率呈正相关。

其实,社会关于水体富养分化与蓝藻水华爆发已有开始知道,氮、磷等养分盐浓度的添加以及较高的水温、足够的光照、安静的风波条件,都有或许促进蓝藻水华的爆发。

可是,在太湖这样的大型浅水湖泊中,蓝藻水华的呈现和持续时间只稀有小时,呈现出较大的时空差异。

正是这种情况让人们用“爆发”一词来描述蓝藻水华。秦伯强表明,其呈现或消失的原因俨然成了“谜”相同的问题。

太湖是典型的大型浅水湖泊,《我国科学报》记者检索国内文献发现,相关研讨多以太湖为事例。

依据已有研讨,因为水体富养分化,太湖每年5~10月都会爆发微囊藻水华。

遥感观测的蓝藻水华散布与核算得到的辐合辐散值的特征值(EOF)空间散布对等到改变趋势

单纯控磷效果难达预期

现在的研讨根本澄清了是氮、磷等养分盐对水体富养分化及呈现蓝藻水华起主导效果,特别是确认了磷的决定性效果,并由此提出以控磷为方针的富养分化操控战略。

但秦伯强团队发现,太湖这样的大型浅水湖泊并不合适这套战略。

“单纯的控磷很难到达预期效果。”秦伯强表明,原因是磷经过河流、大气沉降等进入大型浅水湖泊的湖体后,多会沉积到湖底,湖底的磷十分简单因风波扰动而开释进入水体,供给藻类成长,导致蓝藻水华的爆发。

假如把外部进入的磷看成是外源,那么底泥开释的磷便能够称为内源,后者是秦伯强团队最近的发现。

“在太湖这样的大型浅水湖泊,底泥开释的磷对推迟湖泊富养分办理、抵消外源污染减少起了很大的效果。”秦伯强介绍,以往观念以为,像太湖这样的浅水湖泊,风波扰动剧烈,水柱从水面到水底都是有氧的,底泥里边的磷开释会被遏止,“但咱们发现,富养分化后蓝藻水华的呈现,会添加湖底的厌氧频率与强度,添加生物可利用磷的开释”。

尽管学界公认风波引起的水体扰动直接导致底泥氮磷的很多开释,但扰动强度对水华微囊藻集体的影响并不相同。

江南大学环境与土木工程学院杨桂军等人研讨发现,适合的扰动强度(100r/min)促进水华微囊藻集体成长和光合活性,而过高的扰动强度(400r/min)则按捺其成长和光合活性。

气候变暖是蓝藻水华爆发的另一原因。

以太湖为例,太湖地处亚热带地区,冬天水温在5~8℃左右,该温度大致是蓝藻细胞分裂成长的约束阈值。低于此温度,藻类细胞中止成长;高于此阈值,藻类细胞分裂成长。

但秦伯强团队也发现,太湖气候变暖使得水温升高,特别是冬春时节的水温升高对次年春季乃至整个夏日的蓝藻水华规划与强度影响十分大,乃至呈现了冬天蓝藻水华的现象。

而越冬蓝藻细胞的添加,加大了次年蓝藻水华的种源数量。

在秦伯强看来,正是这种气候变暖叠加养分盐浓度的升高,导致了2007年无锡饮用水危机事情的发作。

而最近两年的太湖蓝藻水华反弹,也与气候改变反常有很大联系。

据此,秦伯强团队提出太湖蓝藻水华爆发可归纳为四个进程,分别是细胞增殖阶段、细胞团构成阶段、细胞上浮阶段和漂浮阶段。

控源和生态调控偏重

当时,湖泊富养分化和蓝藻水华问题无法在短期内得以处理,预警和监测便成了应对蓝藻水华的一种惯例做法,再经过智能阻拦和高效整理,从而坚持湖泊相对清洁。

记者查阅文献得悉,相关技能与设备较多且广泛应用。

例如,南京地舆与湖泊研讨所专家根据水源地、蓝藻水华减灾防灾需求,研创了“猜测预警—智能阻拦—高效整理”成套技能与设备,并成功推行应用于太湖、巢湖等湖泊水库。

加强蓝藻水华防控巡查也仅仅短期内的做法。在秦伯强看来,从长远看,需求加大外源氮磷负荷的操控力度。

他表明,现在污水排放规范需求进一步进步,因为即便合格排放的清下水,仍然是氮磷浓度大大高于太湖浓度的污水;其次是加大面源污染办理力度;一起,还需求对湖内现已积蓄的内源污染展开办理。

但不可否认,因为湖泊的水文、地势、湖流、生态环境的复杂性,往往每个湖泊、每个水源地都有一些特别情况,需求特定的应对计划。

除此之外,“生态调控是康复水生体系健康的关键所在”。

南京大学环境学院教授杨柳燕撰文介绍,“在富养分化得到必定程度操控的前提下,选用生态调控的办法康复湖滨湿地,添加湖体浮叶植物和沉水植物面积,进步水生生物数量”。

“流域或湖滨的生态康复,实际上是增强阻拦污染物的才干,是进步生态净化才干的一种方法。”秦伯强表明,湖体内的生态修正是为了遏止底泥开释、下降藻类水华危险、添加透明度、进步生态体系防护污染的才干。

但这种康复需求一个前提条件,即污染负荷有必要下降到必定程度才干施行。

杨柳燕一起指出,这需求环保、农业、水利、渔业等部分和谐一致,调整湖泊办理模式,完成办理思路从控源截污为主向控源截污与湖泊生态调控偏重的严重改变。

但杨柳燕不赞同盲目对水体进行大型水生植物修正。“澄清养分盐浓度、水文情况与大型水生植物和藻类竞赛成长的耦合机制十分重要,是未来需求处理的科学问题之一。”

相关论文信息:

DOI: 10.1007/s10750-019-3883-1

DOI:10.3389/fmicb.2018.00451

《我国科学报》 (2019-05-07 第7版 生态环境)

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