產(chǎn)生藍(lán)藻的機(jī)理及其藍(lán)藻水華的危害（內(nèi)因、外因、原因、條件）

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(shí)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(gè)因子綜合影響的結(jié)果，其發(fā)生機(jī)制和過程在科學(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(shí)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。

一、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，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。

二、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(shí)，水華發(fā)生的概率大為降低；

總磷濃度低于30微克/升時(shí)，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(shí)，氮的質(zhì)量濃度就相對較低，這時(shí)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，導(dǎo)致藍(lán)藻大量浮于水面表層，并在微風(fēng)作用下堆積聚集。

當(dāng)天氣條件穩(wěn)定時(shí)，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。

三、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℃以上；水體PH值偏高、光照度強(qiáng)且時(shí)間久的條件下，藍(lán)藻形成氣囊浮出水面并且迅速繁殖，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、螺旋藻等大量繁殖。如果此時(shí)獵食這些藻類的花白鰱、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(shí)，浮游植物的生物多樣性下降，許多種類因此退出競爭行列。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。

四、藍(lán)藻水華出現(xiàn)的條件

藍(lán)藻水華出現(xiàn)的條件主要可歸納為：

1）水溫上升時(shí)藍(lán)藻密度增加是重要原因，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(shí)，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)藻對微量元素的需求量很小；

7）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，還難以確定一個(gè)特定藍(lán)藻形成水華的真正原因，一個(gè)特定水體在具體的時(shí)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。

五、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(shí)耗盡水中氧氣而造成魚類的死亡。

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MC。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(shí)，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(shí)，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?jiǎng)t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(shí)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、氮和磷的來源和利用上的差別，藍(lán)藻生長的制約因素主要是磷元素，只有當(dāng)磷的濃度合適時(shí)，藍(lán)藻水華才會發(fā)生，同時(shí)這也決定了控制水體中的磷在藍(lán)藻水華和富營養(yǎng)化控制中的實(shí)際意義和可操作性。由于影響藍(lán)藻水華發(fā)生的條件還取決于水體的物理?xiàng)l件和生物條件，因此磷濃度相同的水體不一定都會發(fā)生藍(lán)藻水華。