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太湖蓝藻的前世今生 精选

已有 6223 次阅读 2009-3-29 07:51 |个人分类:未分类|系统分类:科普集锦

地球上最古老的绿色植物
34亿年以前,当地球尚处于混沌蒙昧的初生期之时,一种最原始的生命物质就己静悄悄地出现在了茫茫大海之中。蓝藻,这个地球最早的统治者,所有绿色植物的始祖,它那神秘的双螺旋结构在自然赋以的r选择法则中经历了无数次的复制与拆分之后,顽强地存留到了现在,与我们在短暂的生命旅途中相逢。
蓝藻是一大类光合自养原核生物的统称,绝大部分以营养细胞分裂的方式繁殖,目前已被发现的共有21个属,分别隶属于色球藻目和念珠藻目。它们是如此微渺,仅有几个微米的大小,根本无法用肉眼分辨;然而在光学显微镜之下,却幻化出如同万花筒一般缤纷多彩的几何图案,如细丝,如绸缎,如项链,如星辰,令藻类学家们毕生为之倾倒。虽然蓝藻的生命周期短暂到只能以天为计,但却具有着与生俱来的强大的环境适应能力,几乎出现于地球的每一个纬度,从湖泊到草原,从海洋到沙漠,甚至在发烫的温泉和冷酷的冰原上都有它们的踪迹。在这些四海为家的绿色精灵里面,有三种最为受到水环境学家关注,西方的学者们给它们取了如同邻家小孩般亲切的绰号,分别叫AnnyFannyMike,,中文学名就是鱼腥藻(Anabaena)、束丝藻(Aphanizomenon)和微囊藻(Microcysitis)。可这三个小精灵并不乖巧,甚至有些暴虐,让人类不得不敬而远之,因为它们就是蓝藻水华的主要元凶。
蓝藻水华之困,天灾抑或人祸
蓝藻水华在湖泊、水库的表层时常发生,是一种由于蓝藻过量增殖,而导致的浓绿色颗粒状物质聚集的生态现象。它并不是阳光底下的新事,50年前巢湖里就有这个怪物出没的行踪,当地人称之为“湖靛”,“往往先刮一阵大风,掀起湖浪翻涌,随后风消浪止,湖面就出现湖靛,然后随风吹浮聚集于岸边。”与现代人对蓝藻水华谈之色变的情形不同,那时候的巢湖农民对湖靛却视若至宝,在化肥还没有大规模应用的时代,湖靛是自然馈赠的上佳肥料,甚至被赞誉为“巢湖之宝,禾苗之父”。如今,科学技术的发展让我们能够揭开湖靛的神秘面纱,一窥端倪。盛一杯发绿的湖水,里面就有上亿个仅有25微米大小的微囊藻,它们体内储有能够转化光能为化学能的叶绿素,还精巧地装配着许多小到几十个纳米的微气囊;显微镜之下,可见成百上千的微囊藻聚集成一团一团的暗绿色小球,每一个小球就如同一艘绿色的潜水艇,在微气囊的协助下自如地上浮或是下沉,去任何一个适合生存的角落。
蓝藻水华的到来是突然而猛烈的,环境适宜的时候,几天之内湖水中藻类浓度就迅速上升,1升水中高达数十亿个蓝藻细胞,它们释放出的具有挥发性的化学物质,产生腥臭的气味,四处飘散;与此同时,水环境工程师们最关心的水质指标,如浊度、CODpH等也因为蓝藻的聚集而出现过高的状况,逐渐恶化的源水超出了自来水厂常规工艺的处理能力,最终导致滤池堵塞,供水总量和供水水质大为下降,这就是令人心有余悸的水华之患。
蓝藻的爆发仿佛是突如其来,让许多人措手不及。的确,某一时刻、某一地点出现的水华现象与当时当地的纷繁复杂的自然条件密不可分,温度的升高、日照的增强、水体流动性和水位的降低,营养物质浓度的上升,都可能是水华的病因。在夏季的太湖,甚至东南风也会作祟,它导致整个湖区的蓝藻都被风生流挟带着涌向北面,将梅梁湾团团围困。然而,回望过去,我们又不得不承认,蓝藻,这个大自然派来的使者,它是用另一种方式警示我们,在人类迈开大步跨越经济发展的坦途之时,赖以生存环境正悄悄地发生着变化。为了支撑庞大的流域人口数量,和巨额的GDP数值,每年有30多亿吨的污水排入太湖、巢湖和滇池,逐渐累积而造成的富营养化问题和随之而来频发的水华,又转而成为了可持续发展的限制因素,为了摆脱它们的阴影,我们将付出更为沉重的代价。
蓝藻治理,一场艰辛而持久的“战争”
    为了降服蓝藻,政府、科学家和工程师们正在携手作战,深受蓝藻之害的普通民众也逐渐加入进来。在最初的阶段,建设二级污水处理厂,被认为是防治富营养化的重要途径之一。然而不久,研究者们就发现,只去除有机污染物,不控制磷氮等营养物质的话,反而会加深湖泊的富营养化程度。因为氮、磷这些限制因子的量决定了蓝藻的生长速度和最高阈值,这就是生态学中的基本法则之一——生物生长受限制因子原理。基于这个原理,控制氮磷的排放被认为是缓解水体富营养化的最主要手段之一,高氮磷排放量的工厂的关闭,污水脱磷除氮深度处理的推广,农业面源污染的前置库控制,无磷洗衣粉的普及,这些都是控源策略下的必然抉择。然而新出现的问题更为棘手,控源策略耗资巨大,实施近10年以后才可能出现水质改善的迹象,如日本的琵琶湖、荷兰的艾瑟尔湖、美国的莫斯湖等等。同样在我国,全面截断外源污染的道路上充满着重重困难,难以期待在短时间内消除支持藻华爆发的营养源。面对频繁发生的蓝藻水华,为保障珍贵的城市水源,研究和实施减灾防灾技术是我们最为紧迫的选择。扬水筒技术、生态浮岛技术、遮光控藻技术、改性粘土控藻技术,麦杆控藻技术、鱼控藻技术、物理-生态工程,这些种类繁多,特点各异的原位治理技术,以及以高锰酸盐氧化、气浮法等为代表的预处理技术正逐渐投入到蓝藻控制和水源保障的主战场中来。
或许不断出现的新技术和新方法将能够为我们所期待,然而必须清醒地是,衡量技术本身的可行性,并不仅仅在于它是否新颖或者高端,也不在于它能够将水质提升到怎样的水平,更不在于自我炒作的程度,最为重要的是必须在现有的经济水平之下,解决水源地所面临的实际问题。要知道,水华问题是事关民众健康的关键性问题,任何一项对策、一项工程的实施都必须审慎对待。我们能够战胜蓝藻的最为根本的条件,始终都是科学的头脑,工程的思路,知行合一的精神和实事求是的态度。


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2 李小文 郭磊

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