藍(lán)藻能在淡水及海洋環(huán)境中大量繁殖，形成致密而有毒的水華。這一現(xiàn)象嚴(yán)重威脅生態(tài)系統(tǒng)的功能，降低娛樂用水和飲用水的質(zhì)量，并對(duì)漁業(yè)和人類健康帶來不利影響。有證據(jù)表明，全球范圍內(nèi)水華事件的發(fā)生頻率升高，影響規(guī)模擴(kuò)大，持續(xù)時(shí)間也越來越長(zhǎng)。我們重點(diǎn)說明了導(dǎo)致藍(lán)藻爆發(fā)增長(zhǎng)的物種特性和環(huán)境條件，并解釋了富營(yíng)養(yǎng)化和氣候變化致使藍(lán)藻全球擴(kuò)張的原因。最后，我們對(duì)降低營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度、改變水力條件、進(jìn)行生化治理等對(duì)策進(jìn)行了討論，這些方法都能有效預(yù)防或控制藍(lán)藻水華的爆發(fā)。
藍(lán)藻是一種利用光能將二氧化碳(CO2)轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)并產(chǎn)生氧氣的自養(yǎng)細(xì)菌，約起源于30億年前，其光合作用促成了地球演化過程中最關(guān)鍵的事件——地球大氣的氧化。藍(lán)藻也常被當(dāng)成綠藻，但它并非嚴(yán)格意義上的藻類，而是一種光能自養(yǎng)型的原核生物。此外，許多藍(lán)藻也不是藍(lán)綠色的，由輔助色素藻藍(lán)蛋白產(chǎn)生的獨(dú)特青色(藍(lán)綠色，圖1a)常被普遍存在的葉綠素a或其他輔助色素(如紅色的藻紅素、橙黃色的胡蘿卜素)取代。因此，藍(lán)藻呈現(xiàn)出各種各樣的顏色，如綠色、紅色、棕色、黃色、粉紅色等。
藍(lán)藻可形成致密的水華(圖1)。藍(lán)藻水華指主要由藍(lán)藻引起的水體顏色的明顯改變。常見導(dǎo)致水華形成的屬有絲囊藻、胞藻、長(zhǎng)胞藻、微囊藻、節(jié)球藻、浮絲藻和束毛藻(圖2)。藍(lán)藻水華會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的水質(zhì)問題，它們?cè)龃笏臐岫葟亩鴮?dǎo)致水下植物窒息，微生物降解衰老死亡的水華消耗大量氧氣，導(dǎo)致魚類和底棲無脊椎動(dòng)物因缺氧而死亡。藍(lán)藻會(huì)產(chǎn)生帶有異味的氣體混合物，干擾湖泊的娛樂功能和水庫(kù)儲(chǔ)蓄飲用水的功能。此外，藍(lán)藻水華還可以產(chǎn)生多種藻毒素，當(dāng)被鳥類、哺乳動(dòng)物和人類攝入時(shí)會(huì)引起肝臟、消化和神經(jīng)系統(tǒng)的疾病。
近年來的大量研究表明，富營(yíng)養(yǎng)化、二氧化碳濃度升高和全球氣候變暖可能會(huì)增加全球許多水生生態(tài)系統(tǒng)中藍(lán)藻水華的發(fā)生頻率、強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，這一趨勢(shì)已引起極大關(guān)注，因?yàn)樗赡軐?duì)水生食物網(wǎng)的生物多樣性和功能產(chǎn)生負(fù)面影響。同時(shí)，受到污染的水源作為飲用水、沐浴用水、漁業(yè)用水抑或娛樂用水的用途都將大打折扣。本綜述簡(jiǎn)要評(píng)述了水華全球范圍內(nèi)爆發(fā)增長(zhǎng)的現(xiàn)有證據(jù)、水華形成的特征和機(jī)制、藍(lán)藻產(chǎn)生的毒素、水華與其他物種的相互作用、可能引發(fā)水華的環(huán)境驅(qū)動(dòng)因素以及預(yù)防和控制水華的可行措施。
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