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水华

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北美洲伊利湖(Lake Erie)的大规模藻华,从太空中可以看到。
2005年北京动物园中水系发生的水华(绿潮

水华(Water bloom)[1]藻华(Algal bloom)[2],通常为学术所称“水体富营养化”而造成,是发生在淡水海洋水系中藻类数量的迅速增加或积累。藻类一词包括多种水生光合生物,既有像海藻这样的宏观多细胞生物,也有像蓝藻这样的微观单细胞生物。[3]藻华通常指的是微观单细胞藻类的快速生长,而不是宏观藻类。[4]海藻林就是宏观藻华的一个例子。[3]

藻华是由于各种来源(如化肥径流或其他形式的养分污染)的等营养物质进入水生系统并导致藻类过度生长的结果。短时间内大规模繁殖的藻类会快速消耗大量氧气(远超藻类自身光合作用的产氧率),使得当地水体缺氧造成许多水生动物窒息死亡,而这些动物的残骸腐烂过程中又会造成二次污染,因此藻华会影响整个水域生态系统

藻华由水体中含量过高导致藻类细菌浮游生物突然性过度增殖的一种自然现象,同时也是一种二次污染。通常水的颜色呈现出绿色蓝色

“水华”是淡水中的一种自然生态现象,涉及到的藻类有蓝藻(即蓝细菌)、绿藻硅藻等。自然形成的水华现象会很快消失,并不会带来环境影响。

而人为的往水体中排放氮盐(主要是铵盐硝酸盐亚硝酸盐)和磷盐(主要是正磷酸盐正和各种形态的磷酸盐),使得淡水富营养化。当水中磷化物过高,会有利于蓝绿藻的生长[5]。而当​这些营养物超出环境容量和自净能力,会令“水华”频繁出现,面积逐年扩散,持续时间逐年延长。中国的太湖滇池巢湖洪泽湖美国俄勒冈州南部克拉马斯县的上克拉马斯湖都有水华现象,这可能与含磷的清洁剂不断被排放到水体有关[5]

“水华”造成的最大危害是:饮用水源受到威胁,藻类毒素通过食物链影响人类健康。例如蓝藻次生代谢产物蓝藻毒素能损害肝脏,有致可能性。

对有害藻华(HAB)的观测、预警和防控对人类健康和沿海地区社会经济尤为重要,国际社会高度关注有害藻华综合观测预警体系建设,有学者早在2003年开发了有害藻华预警系统[6],美国海洋综合观测系统(IOOS)针对墨西哥湾、加州近海和缅因湾等有害藻华多发海域,针对性地建立了有害藻华检测预警系统[7]。欧洲和东亚国家也在布局构建有害藻华监测预警体系。

特征

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藻华一词的定义因科学领域的不同而不一致,从无害藻类的 "小藻华 "(minibloom)到大规模、有害的藻华事件都有可能。[8]由于"藻类"是一个广泛的术语,包括大小、生长速度和营养需求各不相同的生物,因此没有官方认可的藻华阈值。由于科学界尚未达成共识,因此可以透过几种方法来描述和量化藻华:测量新藻生物量、光合色素浓度、量化藻类的负面影响,或藻类与其他微生物群落相比的相对浓度。[8] 例如,藻华的定义包括叶绿素浓度超过100 ug/L,[9]、叶绿素浓度超过5 ug/L,[10]、被视为藻华的物种浓度超过 1000 个细胞/毫升[11],以及藻类物种浓度偏离正常生长状态。[12][13]

藻华是特定藻类所需营养物质被引入当地水生系统的结果。这种限制生长的营养素通常是氮或磷,但也可以是铁、维生素或氨基酸。[3] 在水中增加这些营养物质有几种机制。在开阔的海洋和海岸线上,风和海底地形产生的上升流可将营养物质吸入海洋的透光带,或阳光照射区。[14] 在沿海地区和淡水系统中,农业、城市和污水径流会导致藻类大量繁殖。[15]

参见

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资料来源

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  1. ^ 水華 water bloom. 国家教育研究院资讯网. (原始内容存档于2014-08-26) (中文(繁体)). 
  2. ^ 藻華 algal bloom. 国家教育研究院资讯网. [2014-08-22]. (原始内容存档于2014-08-26) (中文(繁体)). 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Barsanti, Laura; Gualtieri, Paolo. Algae: Anatomy, Biochemistry, And Biotechnology. Boca Raton, FL: CRC Press. 2014: 1. ISBN 978-1-4398-6733-4. 
  4. ^ Smayda, Theodore J. What is a bloom? A commentary. Limnology and Oceanography. July 1997, 42 (5part2): 1132–1136. Bibcode:1997LimOc..42.1132S. doi:10.4319/lo.1997.42.5_part_2.1132可免费查阅. 
  5. ^ 5.0 5.1 Toye, Suelan. Blooms in Canada's lakes on rise: study. Ryerson University. 2007-01-26 (英语). [永久失效链接]
  6. ^ Lee, Joseph H. W.; Huang, Yan; Dickman, Mike; Jayawardena, A. W. Neural network modelling of coastal algal blooms. Ecological Modelling. 2003-01-15, 159 (2). ISSN 0304-3800. doi:10.1016/S0304-3800(02)00281-8. 
  7. ^ Projects for HAB from IOOS. 
  8. ^ 8.0 8.1 Smayda, Theodore J. What is a bloom? A commentary. Limnology and Oceanography. 1997, 42 (5part2): 1132–1136. Bibcode:1997LimOc..42.1132S. ISSN 1939-5590. doi:10.4319/lo.1997.42.5_part_2.1132可免费查阅. 
  9. ^ Tett, P. The Ecophysiology of Exceptional Blooms. Rapp. P.-v. Reun. Cons. Int. Explor. Mer. 1987, 187: 47–60. 
  10. ^ Jonsson, Per R.; Pavia, Henrik; Toth, Gunilla. Formation of harmful algal blooms cannot be explained by allelopathic interactions. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2009-07-07, 106 (27): 11177–11182. Bibcode:2009PNAS..10611177J. ISSN 0027-8424. PMC 2708709可免费查阅. PMID 19549831. doi:10.1073/pnas.0900964106可免费查阅. 
  11. ^ Kim, H.G. Population cell volume and carbon content in monospecific dinoflagellate blooms. Toxic phytoplankton blooms in the sea. Developments in Marine Biology 3. Elsevier. 1993: 769–773. 
  12. ^ Parker, M. Exceptional Plankton Blooms Conclusion of Discussions: Convener's Report. Rapp. P.-v. Reun. Cons. Int. Explor. Mer. 1987, 187: 108–114. 
  13. ^ Carstensen, Jacob; Henriksen, Peter; Heiskanen, Anna-Stiina. Summer algal blooms in shallow estuaries: Definition, mechanisms, and link to eutrophication. Limnology and Oceanography. January 2007, 52 (1): 370–384 [2024-06-23]. Bibcode:2007LimOc..52..370C. ISSN 0024-3590. S2CID 15978578. doi:10.4319/lo.2007.52.1.0370. (原始内容存档于2024-06-23). 
  14. ^ Hallegraeff, Gustaaf M.; Anderson, Donald Mark; Cembella, Allan D.; Enevoldsen, Henrik O. Manual on harmful marine microalgae Second revised. Paris: UNESCO. 2004. ISBN 9231039482. OCLC 493956343. 
  15. ^ Gilbert, Patricia M.; Anderson, Donald M.; Gentien, Patrick; Graneli, Edna; Sellner, Kevin G. The Global Complex Phenomena of Harmful Algal Blooms. Oceanography. 2005, 8 (2): 130–141 [2024-06-23]. (原始内容存档于2024-09-18).