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水体富营养化形成机理

2010-7-6
    在地表淡水系统中,磷酸盐通常是植物生长的限制因素,而在海水系统中往往是氨氮和硝酸盐限制植物的生长以及总的生产量。导致富 营养化的物质,往往是这些水系统中含量有限的营养物质,例如,在正常的淡水系统中磷含量通常是有限的,因此增加磷酸盐会导致植物的 过度生长,而在海水系统中磷是不缺的,而氮含量却是有限的,因而含氮污染物加入就会消除这一限制因素,从而出现植物的过度生长。生 活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有大量的氮、磷及其他无机盐类。天然水体接纳这些废水后,水中营养物质增多,促使 自养型生物旺盛生长,特别是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加,而其他藻类的种类则逐渐减少。水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主,蓝藻 的大量出现是富营养化的征兆,随着富营养化的发展,最后变为以蓝藻为主。藻类繁殖迅速,生长周期短。藻类及其他浮游生物死亡后被需 氧微生物分解,不断消耗水中的溶解氧,或被厌氧微生物分解,不断产生硫化氢等气体,从两个方面使水质恶化,造成鱼类和其他水生生物 大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中,又把大量的氮、磷等营养物质释放入水中,供新的一代藻类等生物利用。因此,富营养 化了的水体,即使切断外界营养物质的来源,水体也很难自净和恢复到正常状态。
蓝藻形成的环境因素:  
1、物理因素  
    水体中的光照条件会对其中生长的藻类长生重要的影响,以蓝藻额为例:由于蓝藻细胞体内除了具有叶绿素外号同时具有藻胆蛋白(包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白),这些色素使得蓝藻可以利用其他藻类所不能利用的绿、黄和橙色部分的光,从而比其他藻类具有更宽的光吸收波段,能 更有效利用水下光的有效光辐射并可以生长在仅有绿光的环境中。  
此外,水文、气候、气象等条件也可以通过影响湖泊水体的分层、混合以及光照、营养盐的可利用性等,从而直接或间接影响蓝藻种群的细 胞密度、种群组成、垂直分、生命周期等。  
2、化学因素  
    水体中总氮总磷比(TN:TP)也会显著影响着浮游植物的种群组成,最近的研究结果表明:在较高的TN:TP情况下,水体中也会形成蓝藻的水华,较低的TN:TP并不是蓝藻水华形成的条件,而是蓝藻水华产生的结果。 
3、生物因素  
    许多种类的蓝藻细胞中具有的气囊,使得它们能够悬浮在水中,同时可以通过调节浮力来控制他们在水体的垂直分布、昼夜迁移及形成水华 的能力。这种通过浮力的控制使得它们能更好的适应环境的变化;另一方面,水华蓝藻通过细胞分裂和蟏蛸形成,形成了细胞数量很多的群 体,不仅增强了下沉和上浮的速度,而且还减少了沉积的损失。蓝藻的这种能够进行垂直迁移的特性,使得它们与其他藻类竞争营养盐,尤 其是在竞争光的方面具有明显的优势,例如:蓝藻对低温以及低光强和紫外线的适应,与其他藻类相比,可以过量摄取无机碳和营养物质的 能力,降低了被浮游动物摄食的可能,分泌它感物质对其他物种的抑制作用以及藻毒素对其他物种生长抑制作用等。  
    在自然环境中,蓝藻必须面临昼夜交替的过程,它们可能会长期或周期性的处于一种厌氧的环境中,在这种环境中,蓝藻可以以发酵的形式,分解、利用光合作用时积累在细胞体内的糖原作为能量来源,从而可以维持其生命活动,而不具备这种能力的藻类在暴露于黑暗、厌氧条件 下很快就会死亡。 

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