蓝藻和蓝藻水华的发生机理PPT课件

.,1,蓝藻和蓝藻水华的发生机理,.,2,.,3,.,4,.,5,.,6,.,7,.,8,蓝藻和蓝藻水华的发生机理,藻类和蓝藻简介蓝藻水华蓝藻水华形成机理湖泊水库富营养化蓝藻水华应急监测实例,.,9,第一部分藻类和蓝藻简介,.,10,一藻类及其分类系统,藻类是一类形态多变的、近似植物的生物；藻类缺乏根、茎、叶等高等植物典型的结构；微型藻类被称作浮游植物；蓝藻被认为是地球上最早出现的生命形态。,.,11,藻类主要特征,1、藻类是低等植物，分布广，绝大多数生活于水中。2、个体大小相差悬殊，小球藻3-4m，巨藻长60m。3、具叶绿素chlorophyll，能进行光合作用的自养型生物autotrophicplant。4、没有真正的根、茎、叶的分化，又称叶状体植物。5、繁殖器官简单，以单细胞的孢子或合子进行繁殖，无胚，又叫孢子植物sporeplant。总之，藻类是无胚而具叶绿素的自养叶状体孢子植物。,.,12,五界生物系统(5kingdoms)动物界AnimalKingdom植物界PlantKingdom真菌界Fungi原生生物界KingdomProtistaEukaryoticAlgae+protozoans+slimemolds原核生物界KingdomMoneraProkaryoticAlgae+Bacteria,.,13,藻类既有原核也有真核,.,14,色球藻（蓝藻）,眼藻（裸藻）,.,15,藻类（Algae）,藻类一词并非指某一分类单元，它是一个集合名词，泛指一类具有光合色素，没有真正根茎叶，生物体为叶状体（thallus），不会形成种子，生殖细胞没有包被的一类植物。也称之为隐花植物或孢子植物。“Algaeareanunnaturalgroupoforganisms!”.,.,16,Boldhowever,thecyanobacteriumgeneraAnabaenaandMicrocystiswerefoundingreatquantitiesinuntreatedwaterfromthereservoir.Algaltoxinswerenotassayed,butthecircumstantialevidencestronglyimplicatedthecyanobacteriaasthecause.,.,39,TheCapitalTimes,MadisonSept.6,2003,HumanFatalitiesfromCyanobacteria:ChemicalandBiologicalEvidenceforCyanotoxins.WayneW.Carmichaeletal.2003AnoutbreakofacuteliverfailureoccurredatadialysiscenterinCaruaru,Brazil.100patientsdevelopedacuteliverfailure,andofthese76died.theWorldHealthOrganization.microcystinwasinthewaterusedfordialysiswas19.5timesthelevelsetasaguidelineforsafedrinkingwatersuppliesbytheWorldHealthOrganization.,CyanobacteriacanCauseSevereSkinRashesinSensitiveIndividuals,.,40,蓝藻毒素引发的人类中毒事件（魏军艳，2007）,.,41,影响水华形成、毒素产生和维持的因素,藻华的形成无机营养盐水温pH值:6-9光照浊度湍流水流,毒素产生环境因素温度、光照、氮浓度、CO2和pH遗传差异代谢过程毒素释放持久性在水体中保持稳定抗极端PH抗热性,.,42,湖泊管理营养盐排放控制蓝藻细胞移除絮凝，澄清，过滤，解毒不能破碎细胞毒素去除氧化(臭氧);其它如紫外,氯胺化和过氧化氢处理无效活性碳缓慢沙滤-生物降解,藻毒素的控制,.,43,第三部分蓝藻水华形成机理,.,44,关于水华成因的假设,不同阶段的关键因素不同可以将蓝藻水华的形成分为四个阶段1休眠2复苏3生物量增加4上浮，形成水华,.,45,蓝藻水华形成机理,（孔繁翔，2005）,.,46,蓝藻水华形成机理,1物理因素1.1温度:有关研究表明微囊藻的最佳生长温度高于其它藻类，室内实验证明,太湖微囊藻的最适生长温度为3035，水库中的围隔实验证实当水温为26时,，最适宜于微囊藻的聚集、上浮而形成水华。1.2光照：由于蓝藻细胞体内除了具有叶绿素外,还同时具有藻胆蛋白(包括藻蓝蛋白、别藻蓝蛋白),这些色素使得蓝藻可以利用其它藻类所不能利用的绿、黄和橙色部分的光(500600nm),从而比其它藻类具有更宽的光吸收波段,能更有效地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,长期暴露在强光条件下对许多藻类来说可能是致命的,但微囊藻通过增加细胞内类胡萝卜素的含量而保护细胞免受光的抑制,因此,对强光有较大的忍受性。1.3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,从而直接或间接地影响蓝藻种群的细胞密度、种群组成、垂直分布、生命周期等。直接作用是由于风浪和湖流的运动将湖区内的蓝藻吹向湖岸,形成水华;而间接作用,尤其在大型浅水湖泊中,可能更多的是由于风浪的扰动,导致了大量的营养盐从沉积物中释放出来,大大增加了水体中藻类可利用的营养盐含量,.,47,水文与气象因素作用途径,水文与气象因素对水华形成驱动作用的可能途径：间接途径：改变营养物质的形态和数量，对水华藻类生长产生影响直接作用：直接驱动藻类的空间积聚，形成可见的水华,.,48,Source:Jhnketal.(2007)Simulationofphytoplanktonpopulationsunderthreesetsofphysicalparameters.,.,49,蓝藻水华形成机理,2化学因素伴随着湖泊的富营养化,尤其是水体中磷浓度的增加,通常会导致水体中浮游植物的种群组成朝着形成水华的蓝藻演替。同时,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,通常当TN:TP55富营养;30-35中营养3,清污23,中污12,重污01,严重污染0,.,67,生物多样性指数,2生物数量(密度)变化生物数量(密度)是衡量水质变化的另一种重要指标。据资料报道,浮游植物的总量和蓝藻数量大幅度上升,则被认为是水体富营养化的又一种特征。定量的生物指数Bip值,主要以浮游藻类为对象,按下式计算Bip值:式中:A含叶绿体个体数;B不含叶绿体个体数一般标准Bip:08为天然净水；820为弱污染；2160为中污染；60100为重污染,.,68,生物多样性指数,3、Marglef多样性指数以底栖动物为对象，按下式计算:式中:S-底栖动物总种数，N-底栖动物个体数，d-多样性指数一般标准是:d:1040为天然清洁水；710为轻污染；16为一般污染；d1，认为水体富营养化。,.,74,营养状态质量法（NQI）NICCOD/SCOD+CTN/STN+CTP/STP+CChla/SChla式中：NI营养指数；CCOD、CTN、CTP、CChla分别为水体中的化学耗氧量、总氮、总磷、叶绿素a的实测浓度；SCOD、STN、STP、SChla分别为水体中的化学耗氧量、总氮、总磷、叶绿素a的评价标准。SCOD=3.0mg/l，STN=0.6mg/l，STP=0.03mg/l，SCHLa=10g/l当营养指数大于3时，认为海水达到富营养化。,.,75,ASSETS是一种综合方法，对河口和沿海水域富营养化状况进行综合评价。ASSETS包括定量和半定量组份和一组压力状况响应Pressure-State-Response(PSR)指标.ASSETS方法的核心是开展3种诊断:压力评价(人类活动总体影响OverallHumanInfluence)以症状为基础的状况评价(富营养化总体状况OverallEutrophicConditions)管理措施评价(确定未来趋势DefinitionofFutureOutlook).,河口营养状况评估,第二代评价方法：综合评价,.,76,压力状况响应评价指标（参照条件）,驱动力Agriculturelossoffertilizer,etcUrbanandindustrialdischargesAquacultureAtmosphericdepositionInternal(secondary)sources(e.g.Pfromsediments)Advectionfromoffshore(e.g.NandP,certaintypesofHAB),响应FertilizerreductionWWTP(sewage,industry)EmmissioncontrolsSedimentdredgingetcTime.Interdiction(e.g.HABevents),压力NandPloadingtothecoastalsystemHABphytoplankton“loading”fromoffshore,状况PrimarysymptomsDecreasedlightavailabilityIncreasedorganicdecompositionAlgaldominancechangesSecondarysymptomsLossofSAVLowdissolvedoxygenHarmfulalgae,.,77,问题评价方法,P:OverallHumanInfluence(OHI)Naturalprocessing+HumanNutrientLoadS:OverallEutrophicCondition(OEC)ConditionofwaterbodyR:DeterminationofFutureOutlook(DFO)Whatwillhappeninthefuture?,ASSETS:Pressure-State-Response,,.,78,FreshWaterisaLimitedResource,Only2.5%ofwateronEarthisfresh2/3isl