蓝藻水华的形成机理及防治动态

2022-08-15 08:08:30 0 双良环境
蓝藻水华的形成机理及防治动态

  蓝藻能在淡水及海洋环境中大量繁殖,形成致密而有毒的水华。这一现象严重威胁生态系统的功能,降低娱乐用水和饮用水的质量,并对渔业和人类健康带来不利影响。有证据表明,全球范围内水华事件的发生频率升高,影响规模扩大,持续时间也越来越长。我们重点说明了导致蓝藻爆发增长的物种特性和环境条件,并解释了富营养化和气候变化致使蓝藻全球扩张的原因。最后,我们对降低营养物质浓度、改变水力条件、进行生化治理等对策进行了讨论,这些方法都能有效预防或控制蓝藻水华的爆发。

  蓝藻是一种利用光能将二氧化碳(CO2)转化为生物质并产生氧气的自养细菌,约起源于30亿年前,其光合作用促成了地球演化过程中最关键的事件——地球大气的氧化。蓝藻也常被当成绿藻,但它并非严格意义上的藻类,而是一种光能自养型的原核生物。此外,许多蓝藻也不是蓝绿色的,由辅助色素藻蓝蛋白产生的独特青色(蓝绿色,图1a)常被普遍存在的叶绿素a或其他辅助色素(如红色的藻红素、橙黄色的胡萝卜素)取代。因此,蓝藻呈现出各种各样的颜色,如绿色、红色、棕色、黄色、粉红色等。

  蓝藻可形成致密的水华(图1)。蓝藻水华指主要由蓝藻引起的水体颜色的明显改变。常见导致水华形成的属有丝囊藻、胞藻、长胞藻、微囊藻、节球藻、浮丝藻和束毛藻(图2)。蓝藻水华会导致严重的水质问题,它们增大水的浊度从而导致水下植物窒息,微生物降解衰老死亡的水华消耗大量氧气,导致鱼类和底栖无脊椎动物因缺氧而死亡。蓝藻会产生带有异味的气体混合物,干扰湖泊的娱乐功能和水库储蓄饮用水的功能。此外,蓝藻水华还可以产生多种藻毒素,当被鸟类、哺乳动物和人类摄入时会引起肝脏、消化和神经系统的疾病。

  近年来的大量研究表明,富营养化、二氧化碳浓度升高和全球气候变暖可能会增加全球许多水生生态系统中蓝藻水华的发生频率、强度和持续时间,这一趋势已引起极大关注,因为它可能对水生食物网的生物多样性和功能产生负面影响。同时,受到污染的水源作为饮用水、沐浴用水、渔业用水抑或娱乐用水的用途都将大打折扣。本综述简要评述了水华全球范围内爆发增长的现有证据、水华形成的特征和机制、蓝藻产生的毒素、水华与其他物种的相互作用、可能引发水华的环境驱动因素以及预防和控制水华的可行措施。

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