prisma guidelines:水体富营养化

水体富营养化

1 何为水华与赤潮

水华(water bloom，又称水花 water flower)，是指在富营养化的淡水中，由于以原核生物蓝藻为主大量繁殖所致(当然也伴有少量真核的绿藻等)。主要的蓝藻有铜绿微藻、水花微囊藻、水花束丝藻、水花鱼腥藻等，它们的细胞内含叶绿素和蓝色素等，大量繁殖使水体变蓝或形成其它颜色，并带有腥味或霉味。

赤潮(red tide)，又称红潮，则是指在富营养化的海水中，由于甲藻、硅藻等真核藻类的大量急剧繁殖(当然也有少量蓝藻、原核动物等)，聚集漂浮于海面，使水体呈现红色或褐色等，形成非常壮观的景象，主要发生在近海。赤潮的颜色是由形成赤潮占优势的赤潮生物种类的颜色决定的，如以夜光藻、红色中缢虫等为主形成的赤潮呈红色，而绿色鞭毛藻为优势种时为绿色，硅藻占优势则呈褐色，若蓝藻门的毛丝藻等大量分布时海水则为棕黄色。

赤潮在古代就已有记载，如《旧约、出埃及记》有“河里的水都变作血了，河里的鱼死了，河也腥臭了，……”的描述，达尔文1832年描述了智利外海的赤潮现象。据记载我国于1932年在浙江镇海、定海的近海水域发生了赤潮，之后于1952年和1962年则先后报导在黄河口、福建平潭岛水域发生过赤潮。
2 水华与赤潮的形成原因

水华与赤潮的形成原因有很多，水体的富营养化是其主要原因。所谓富营养化，简单地说就是水体中有丰富的养分，其主要来源是大量的工业和生活废水，尤其是大量的N、P等元素入水。藻类体内有机质中含有的元素有一定的比例：C∶H∶O∶N∶P=43.7∶6.2∶24.8∶7.7∶1，在光合作用过程中每生成100g细胞有机质(干重)，就要消耗52.4gC、9.29gN和1.2gP。一般来说自然水体中P含量较低，按照利比希(Liebig)最小因子法则，P就常常成为其限制因子。

一般认为富营养化的标准是水体中P＞0.02～0.03mg/L，N＞0.15～0.30mg/L。而我国一般污水处理厂排放的处理水中P达1～5mg/L，N为10～30mg/L，可见大量未经处理的工业和生活废水是造成水体富营养化的主要原因。水体中P的来源有两个，一是人工合成洗涤剂中占50％左右的三聚磷钠，据估计，城市污水中的P来自合成洗涤剂的占30～75％；另一来源是大量磷肥的使用，随农业污水和灌溉排水而污染水体。

当然，水华和赤潮的发生还与环境等因素有关，主要有水温、盐度、日照、降雨、风浪等水文和气象条件。
3 危害机理

水华和赤潮虽然分别发生在淡水和海水中，但是其造成水生生物尤其是鱼等水产品死亡的机理是一致的，可分为中毒死亡和窒息死亡两类。前者是由于部分赤潮生物产生麻痹性贝毒(PSP)、下痢性贝毒(DSP)等所致；后者则是许多浮游植物或细菌粘着在鱼类的鳃组织表面，或因藻类死亡被分解时消耗水中大量溶解氧，最终导致窒息死亡。

部分藻毒素有着惊人的毒性，如磅蛤毒素([C10H17N7O4]2+)是一种神经毒素，家兔静脉注射致死剂量为3～4μg/kg体重，小鼠的最低致死量为8～10μg/kg体重，其毒性与河豚毒素相当，约是氰化钾的1000倍。而甲藻毒素在甲藻量达2～8亿个细胞/升时在水中的积毒就可导致鱼等生物的小量死亡，因为虽然每个细胞分泌物毒素是非常微量的，但巨大数量的甲藻产生的毒素达到的浓度足以使许多生物致死，或可被其他生物如蛤类、贻贝等积累在体内，并随生物链传递，进而可因人类摄食而致人死亡。

在富营养化的淡水或海水中，表层藻类的数量可达十多亿个，致使水体分层，光合作用只能在透光区进行，虽然其光合作用能释放大量氧气，但是其生长所需的呼吸作用却需要消耗水体中的大量氧气，并且使得上部的溶解氧不能向下迁移，底部氧气的来源被阻隔，随之而来大量死亡的藻类在湖底被大量繁殖的分解者分解，将底部的溶解氧完全消耗掉，造成缺氧，(含氮有机物在分解过程中，不仅耗氧，而且不断向水体释放氨氮、亚硝酸氮及硝酸盐氮，对人畜有害)继而则可被厌氧菌分解，发生腐败现象产生CH4、H2S等使水质恶化变黑变臭，致使鱼类等动物由于缺乏最低浓度的溶解氧而大量死亡。天然水体中溶解氧一般为5～10mg/L，而绝大部分鱼类要求溶解氧含量为3～12mg/L，鲤鱼要求6～8mg/L，青、草、鲢、鳙四大家鱼则要求溶氧大于5mg/L，当溶氧低于1mg/L时，大部分鱼类就会窒息死亡。此外大量的体形微小的藻类可以堵塞水生动物的鳃、外套腔，引起呼吸困难直至窒息而死。
4 危害

水华和赤潮的发生首要的危害是对淡水和沿海的水产养殖业的毁灭性打击，尤其是近年来赤潮的频繁发生使得世界各国的沿海水产养殖几乎遭到灭顶之灾。1998年5月珠江口发生的赤潮，造成香港渔民损失达1亿港元，而大陆渔民的损失超过4000万元，1998年9月爆发的渤海赤潮则造成经济损失达5.6亿元，而且由于毒素的富集作用，还发生了人摄食被藻毒素污染的贝类而致人死亡的事件。

其次水华的发生影响自来水厂的取水并危害水源，因为硝酸盐和亚硝酸盐是强致癌物亚硝胺的前体。如1990年7月5日～29日，太湖梅梁湾湖区水华暴发，使位于该区的无锡自来水厂因水源中的蓝藻稠密，沙滤困难，自来水量锐减，严重影响该市居民的生活用水，并迫使116家工厂停产或半停产，造成经济损失达1.3亿元。

另外，水华的形成还严重影响水体质量如杭州的西湖由于浮游藻类生长茂盛，水体混浊晦暗，透明度只有几十厘米，致使水中景物倒影不清，缺乏立体感，沿湖景致大为逊色：更有甚者水华形成伴随的水的腥臭或霉味使人反胃，由此取得的自来水将难以饮用，给国家造成重大经济损失。
5 防治对策

水华和赤潮的防治策略主要是防止水体的富营养化，即控制进入水体的N、P总量，主要的途径有：逐步减少直至完全停止使用含P洗涤剂；合理使用化肥，防止流失，开发生物肥料减轻污染；降低工业废水N、P的排放量；粪便等有机废弃物中的N、P可考虑制造沼气后作有机肥；生活污水可先进行污水灌溉或污水养殖水生植物以吸收N、P；在湖泊、海湾及饮用地下水源带进行监测、预报。

此外，加强全民环保意识教育，尤其是加强对广大青少年的教育，对于我国社会经济可持续发展，保持国家的长治久安具有十分重要的意义，也能使我们的后代拥有一个环境优美的家园。