第一节 蓝藻暴发

一、蓝藻暴发含义

1.蓝藻暴发基本含义

蓝藻暴发是富营养化水体在较高温度时以蓝藻为主的藻类大量增殖而在较短时间内浮于水面或聚集于水体上层形成一层藻密度较高且面积较大的蓝藻层的现象。若在风作用下聚集于下风处蓝藻群的藻密度更高，蓝藻暴发后死亡时常散发出腥臭味和呈蓝白色。蓝藻暴发也称“水华”暴发，广义上也称“水华”。本书中一般使用蓝藻暴发一词，若不能确定是否是蓝藻暴发或非蓝藻暴发时则用“水华”暴发，而不能确定其暴发程度或规模时则用“水华”。

2.卫星遥感图像对蓝藻暴发分析

目前大中型湖泊蓝藻暴发的规模无法或难以由人工直接测定，一般通过卫星遥感图像进行分析，把蓝藻暴发分为高强度与低强度两类。

卫星遥感图像分析蓝藻暴发的原理：因为蓝藻暴发时叶绿素升高，导致光谱特征变化，蓝藻暴发形成水面覆盖区域与无蓝藻覆盖区域的光谱特征有明显差异，所以可利用卫星遥感数据监测蓝藻暴发。利用卫星上的光谱仪用近红外遥感测量光谱，蓝藻暴发时光谱的近红外反射率明显升高，以此来判别有无蓝藻暴发和蓝藻暴发强度的高与低。

3.蓝藻暴发规模的衡量

蓝藻暴发的规模一般以面积计，单位为km²，包括年最大暴发面积或年累积暴发面积。

蓝藻暴发面积是表示蓝藻暴发程度的其中一个指标，蓝藻暴发面积大不一定表示其总生物量多，可能由于其藻密度低而总生物量不是很多。所以有时必须根据其他多个指标来分析蓝藻暴发程度的轻与重。其他指标可包括叶绿素、藻蓝素、藻密度、生物量等。其中，Chl a和生物量之间有其相关性，1mg的P（PO₄^3-）可产生384.6μg的Chl a，相当于产生128.2mg的藻类。

4.蓝藻“爆发”与“暴发”用词的个人观点

鉴于目前汉字用法的问题，本文中全部用的蓝藻“暴发”，但个人认为蓝藻的“爆发”较“暴发”的用词更能反映出蓝藻对于较高水温和快速上浮聚集的实质，原因有二：其一是蓝藻暴发需要一定的热量，即水域中的藻密度达到一定程度后在温度较高和适宜的光照时才能发生蓝藻暴发现象；其二是蓝藻暴发在较短时间内（如数小时）发生或暴发面积在较短时间内能扩大至较大范围和暴发程度加重，如卫星遥感图像测得的巢湖蓝藻暴发面积，2008年11月20日10：33表层水温13.7℃时为11.9km²，同日13：44水温15.2℃时为13.3km²，仅3小时就增加1.4km²。又如卫星遥感图像测得的太湖蓝藻指标值及其暴发面积，2008年11月20日10：33表层水温12.7℃时为叶绿素14.4μg/L、藻蓝素49.7μg/L、蓝藻暴发面积65km²（低强度的），同日13：44表层水温14.6℃时为叶绿素20.2μg/L、藻蓝素56.3μg/L、蓝藻暴发面积74.8km²（低强度的）和另外有9.9km²（高强度的），仅3h就增加接近20km²。

但蓝藻暴发不是在数小时蓝藻就能快速生长繁殖达到暴发的一定藻密度，而是蓝藻在适宜的生境下经1～2d或更多一些时间的快速增殖后，存在于水体上中层的蓝藻群体在适宜条件下，于较短时间内快速上浮、聚集于水面和水体表层为人们所能看见的一种现象。

二、蓝藻暴发历史和现状

（1）蓝藻暴发在国外相当湖泊中存在。早在20世纪初、中期，经济发达的国家就发生湖泊富营养化和蓝藻暴发，如日本琵琶湖、霞浦湖，美国Apopka湖、Onondaga湖，瑞典Finjasjon湖，以及康士坦茨湖等。

（2）国内湖泊蓝藻暴发一般在20世纪80年代开始。目前有相当湖泊常年发生或间断发生蓝藻暴发现象。太湖在80年代末开始零星蓝藻暴发，有专家调查认为巢湖发生蓝藻暴发的时间可能更早一些，而“三湖”（太湖、滇池和巢湖）在20世纪90年代起暴发日益严重、暴发规模大、几乎年年暴发；杭州西湖、南京玄武湖、武汉东湖间断发生蓝藻暴发；地广人稀的云南洱海也曾在1996年、2003年发生蓝藻暴发；长江三峡水库开始蓄水运行后的库湾水域也有蓝藻暴发；其他一些富营养化严重的湖泊和水库也有蓝藻暴发；一些河面宽广的河道如长江支流汉江和大清江缓流区域也存在蓝藻暴发现象。

三、蓝藻暴发与聚集堆积现象

蓝藻聚集堆积。蓝藻暴发时若有风存在则在下风处则可能发生严重的蓝藻聚集堆积现象。若在下风处发生蓝藻轻度聚集堆积现象，只能说是发生“水华”。蓝藻暴发后聚集堆积后蓝藻的Chl a、生物量和藻密度大幅度增加。

Chl a增加。如太湖蓝藻暴发的Chl a的判别值《太湖水环境综合治理总体方案》（简称《太湖总体方案》）认为是40μg/L（有些专家认为湖泊蓝藻暴发时Chl a的判别值为10μg/L）。太湖蓝藻暴发时的Chl a一般为40～150μg/L。发生蓝藻聚集堆积现象时，Chl a最大值超过1mg/L，如2009年5月湖州沿岸水面5号点的Chl a达到1219μg/L。另有专家考虑了水温、风场等因素后，通过生态动力学模型对卫星监测云图计算Chl a浓度，得出2007年5月8日太湖的Chl a为1.4～2.4mg/L，5月19日Chl a为1.4～2.7mg/L。1987—2005年太湖Chl a的年平均值稳步上升，近20年间Chl a从0.007mg/L上升到 0.034mg/L，浓度增加了近5倍。

生物量（干物质计）增加。太湖蓝藻暴发时生物量一般为0.01～0.1g/L。蓝藻聚集堆积时，蓝藻漂浮在水体表层的生物的干物质量可达到1～5g/L，最多时可达到10～30g/L。

藻密度增加。太湖蓝藻暴发时藻密度（蓝藻或藻类细胞密度的简称）一般为3000万～1亿cells/L，蓝藻聚集堆积时的藻密度可达到2亿至百亿cells/L。如太湖蓝藻聚集堆积后的密度一般可为蓝藻暴发初期的10～1000倍。“三湖”蓝藻严重暴发而没有得到清除时的水面似绿油油一片、厚厚一层，堆积厚度一般1～10cm，蓝藻暴发和聚集堆积严重时，局部水域如太湖梅梁湖的自来水取水口的堆积厚度可达1～2m。

各湖泊蓝藻暴发与聚集堆积程度不尽相同。由于湖泊蓝藻种类、生境、蓝藻细胞群体的大小和多寡等情况的不尽相同，所以发生蓝藻聚集堆积现象后的情况也不尽相同。如滇池相对于太湖，由于其蓝藻细胞群体较小，蓝藻暴发时漂浮于水面的比例相对较少，而存在于水体上层相对较多，所以蓝藻聚集堆积于水面后给人的感觉也有些不同。

四、蓝藻暴发历史的五个阶段

湖泊蓝藻暴发一般经历富营养化准备、零星暴发、大规模暴发、减轻和消除等阶段。其中蓝藻暴发减轻直至消除阶段是长期的，其他阶段是短期的。

以太湖为例，蓝藻暴发历史的前三阶段分别为20世纪70—80年代中期、80年代末、1990—2007年；第四阶段的开始时间为2007年，结束时间可能为2025年或略长一点时间；最后阶段的时间可能为2025—2035年或略长一点时间。①第一阶段是蓝藻暴发的准备阶段，70—80年代中期太湖富营养化程度开始缓慢增加，为蓝藻暴发做好了基础准备；②第二阶段是蓝藻零星暴发阶段，太湖在1987—1989年，由于富营养化程度发展到一定程度，初步具备蓝藻暴发的基本条件而在北部水域发生零星暴发现象；③第三阶段是蓝藻大规模暴发阶段，由于蓝藻种群种源数量的大量增加和富营养化的日益严重，自1990年起几乎是年年发生蓝藻大规模暴发，而且暴发的总趋势日益严重；④第四阶段是蓝藻大规模暴发得到逐步控制至基本消除阶段，由于太湖流域各级政府和人民的共同努力，治理蓝藻暴发和富营养化，至目前已经使富营养化程度开始下降，蓝藻大暴发的势头得到初步控制，但距离基本消除还有相当一段时间，这段时间的长短取决于综合治理方案的科学合理程度和持续投入的力度；⑤完全消除蓝藻暴发的第五阶段，经过坚持不懈的艰苦努力这一阶段一定会到来。

五、蓝藻暴发特性

我国蓝藻暴发严重湖泊主要是“三湖”（太湖、巢湖和滇池），分析蓝藻暴发程度严重湖泊发生蓝藻暴发的特性主要为连续性、规模性、周期性、增加N C和富集N P，以及形成优势或绝对优势、治理难度大和容易反复等。

（1）蓝藻暴发的连续性。如“三湖”自20世纪90年代起局部湖区的蓝藻年年大暴发，仅是每年蓝藻大暴发的规模程度、发生时间和持续时间有所差异。

（2）蓝藻暴发的规模性。如太湖1990年后，一般每年蓝藻暴发最大面积均超过100～120km²，期间有许多年份发生特大规模的暴发，如2007年超过太湖总面积的2/5，达到979km²。滇池和巢湖蓝藻暴发面积每年也有数十至数百平方千米。

（3）蓝藻暴发的周期性。“三湖”所在区域一般均有春夏秋冬四季之分，所以一般蓝藻每年春末首次暴发起，经持续暴发期、衰退期、休眠期、复苏期，如此周而复始。若没有人为的强力干预、治理，蓝藻每年的暴发趋势将越来越严重。“三湖”的不同点主要在于因为纬度、海拔高低和气候类型不同，造成首次暴发时间的早晚和全年暴发时间长短有所差异。

（4）湖泊蓝藻暴发的过程是增加N C和富集N P的过程。①蓝藻暴发增加N。部分蓝藻可直接固定分子态N。已知有固N能力的蓝藻约160多种或变种，其中绝大多数属于念珠藻目中的种类，如念珠藻、鱼腥藻、项圈藻等，此外色球藻目、真枝藻目的一些种类也有固N能力，但目前认为微囊藻无固N能力。固N蓝藻通过其细胞中的固N酶作用，将大气中的游离态N还原成可供应植物利用的N素化合物。所以当蓝藻暴发、大量死亡时，蓝藻体内的N就进入底泥或水体，增加了底泥和水体间N的总含量。增加N的数量取决于蓝藻暴发过程中固N蓝藻比例的大小。②蓝藻暴发增加C、有机质。蓝藻利用阳光能进行光合作用，将CO₂还原成有机碳化合物，所以蓝藻暴发、大量死亡后，将沉入水底和增加大量有机质并污染底泥，这一特性为太湖“湖泛”的发生创造有利条件。③蓝藻暴发聚集和堆积水域富集N P。其中，蓝藻暴发诱导了底泥中P（而不是N）的大量释放。或当底泥增加酸性物质或水中某些自养的细菌活动所生成的酸类，可使底泥中P的溶解过程加快。如蓝藻暴发、大量死亡后沉入水底的残体，在某些微生物作用下，产生酸性物质。此现象可增加局部水体中P浓度，但水体和底泥中P的总量未增加。在夏季，蓝藻可快速生长，蓝藻暴发可有效富集水体中N P，期间蓝藻生长率可达到6.2g/（m²·d），藻类富集N、P率分别为0.062t、0.0062t/（km²·d）[1]。

（5）蓝藻暴发时蓝藻成为优势或绝对优势且可持续很长时间。因为蓝藻生命力强，能在非常恶劣的生境中较快生长繁殖，其竞争力超过其他藻类、生物，所以“三湖”蓝藻暴发时蓝藻成为湖泊藻类中的优势或绝对优势种。大中型湖泊蓝藻暴发成为优势或绝对优势种后，自然条件没有发生特别大的变化，其一般难以再变为非优势种。也说明只有在人为改变湖泊生境情况下才能相对较快达到消除蓝藻暴发。

（6）蓝藻暴发而未死亡时期一般不污染水体和释放藻毒素。蓝藻的生长、繁殖和暴发是在光照条件下吸收水体中营养盐富集N P的过程，蓝藻成为N P载体，在其没有死亡时一般不会污染水体，也基本不释放藻毒素。蓝藻死亡后则是污染期，其所含N P、有机质和藻毒素污染水体和底泥，这为多次监测所证实。所以蓝藻的生长繁殖暴发和死亡的过程是营养盐和有机质的富集、转换过程。要治理富营养化和蓝藻暴发就必须把握好此过程。

（7）蓝藻暴发后可随风漂移，堆积于下风处。大部分蓝藻具有浮力调节机制。蓝藻在适宜的水温、风速和水动力条件下上浮后可以随风漂移。蓝藻暴发后易在顺风向的湖泊凹岸处聚集、堆积，直至死亡、下沉。若风向转变，蓝藻的漂移方向也随之转变。如太湖在东南风和南风时蓝藻漂向梅梁湖、贡湖和竺山湖，在东南风和东风时蓝藻漂向太湖西部沿岸，在东北风时蓝藻漂向太湖南部沿岸；滇池蓝藻暴发的大部分时间为偏南风，所以蓝藻随风漂移至外海的北部或偏北部；巢湖蓝藻暴发的大部分时间为偏南风，所以蓝藻随风漂移大部分至西半湖和少部分至东半湖。所以随风向聚集蓝藻的自然现象为人们提供了在湖泊沿岸大量打捞蓝藻的有利时机和合适位置。

（8）风生流和吞吐流重合有利于移动、带走蓝藻。处于水体表面和表层一定深度范围内的蓝藻可随风生流漂移，处于水体上层一定深度范围外的蓝藻可随吞吐流移动。其中风生流使水体上层一定深度范围内的湖水随风力的方向流动；吞吐流即由于湖泊上下游的水位差引起湖水的流动。风生流和吞吐流可以是同一方向，也可以是不同方向，但不同方向流动有一个中间层。人工调水可形成人工的吞吐流，应该选择合理的人工调水路径，尽量与风生流重合，有利于带走尽量多的蓝藻，“三湖”的人工调水均应尽量考虑到此点。

（9）蓝藻暴发一般发生在水温较高时。由于蓝藻的特性是喜欢比其他藻类较高的水温，所以随着湖泊中温度的升高，藻类中可能存在的非蓝藻的总体优势也随之逐步变化为以蓝藻为优势。如太湖水温9～12.5℃，藻类群落主要由绿藻、硅藻组成，蓝藻很少；在12.5～19.5℃，绿藻、硅藻占优势；蓝藻在19.5℃以后逐步取得优势。滇池是高原湖泊，其年均水温总体低于太湖，蓝藻暴发时的水温与太湖不尽相同。

（10）治理蓝藻暴发难度大易反复。大中型湖泊发生蓝藻大规模暴发后的治理难度大、时间长。如“三湖”治理蓝藻暴发从“零点行动”开始算起已经有14～15年了，就是从2007年太湖供水危机算起也已经有6年了，取得了有所减轻的成绩，但还可能有反复。如太湖采取了综合性五类工程技术措施和相应的保障措施，蓝藻暴发最大面积在2008年、2009年明显连续下降，由2007年的979km² 下降为2009年的450km²，减少了54%，但2010年、2011年由于温度有所升高及其他因素又有反复，2011年的蓝藻暴发面积又基本回到2007年水平。其他中小型湖泊如云南洱海、武汉东湖等也有蓝藻暴发反复的现象。所以治理蓝藻暴发必须持续努力，否则不进则退。

（11）蓝藻暴发程度较轻湖泊的特性。蓝藻暴发较轻湖泊的特性相当部分与蓝藻暴发严重湖泊的特性相仿，只是缺乏蓝藻暴发连续性、周期性，而是根据湖泊每年不同的生境，发生或不发生蓝藻暴发现象，蓝藻暴发的规模大小不等。如西湖、洱海几十年来仅各发生2次较大规模的蓝藻暴发。

六、“三湖”蓝藻每年生长暴发过程阶段

蓝藻严重暴发的“三湖”，蓝藻每年经历长时间大规模暴发后，经初冬蓝藻衰退期进入休眠期，再经春天的复苏期至该年首次暴发，再至大规模暴发，每年如此循环。

根据蓝藻生长暴发情况，本书把淡水湖泊蓝藻严重暴发的过程分为若干个阶段：如太湖可分为休眠、复苏、首次暴发、持续暴发和衰退等五阶段。孔繁祥等根据蓝藻一年中的生长情况主要分为四阶段：休眠、复苏、生物量增加、上浮和积聚形成水华。其中在蓝藻种群数量和富营养化程度基本相同的情况下，生长暴发阶段的时间及其时间长度主要取决于水温和光照及其他因素。

（1）休眠期，即冬季休眠期。此时大部分蓝藻种源在底泥表层或水底越冬，新陈代谢作用较弱。太湖蓝藻休眠期一般为上年的12月中下旬起至第二年的2月，此期间水温一般在0～9℃范围，即从上年底的9℃下降至0℃或接近0℃，再逐步升高至9℃。此时藻类大部分存在于底泥表层或水底，另外部分蓝藻则存在于水温较低的水体中生长，所以水体中尚存密度较低的蓝藻，如近年五里湖冬天的Chl a尚有10μg/L左右。

（2）萌发期，即复苏期。蓝藻、藻类在底泥“种源库”中复苏，其复苏的数量也与底泥表层或水底层藻类活细胞的种类、数量、密度有关。蓝藻、藻类在休眠期后有相当部分能复苏，进入萌发期的蓝藻、藻类的新陈代谢活动加剧，开始加快生长繁殖速度。太湖萌发期一般为3月，此期间水温一般为9～16℃。藻类复苏的温度认为是9～12.5℃，其中绿藻、硅藻在9℃时开始复苏，蓝藻在12.5℃时开始复苏。

（3）首次暴发期。从藻类复苏开始至首次暴发，一般与当时的水温和冬天的积温有关。太湖首次暴发时间一般为4月。此期间一般为水温16～20℃的晴好天气。藻类复苏后随着温度升高，生长繁殖速度逐渐加快。该时期12.5℃时绿藻、硅藻的生长速率达到最大值，在19.5℃时蓝藻生长速率达最大值，蓝藻在复苏后的生长速率均大于其他藻类。此期间藻类的生长繁殖速度及首次暴发时间，与藻类复苏的数量和复苏时间早晚有密切关系。藻类以较快速度生长繁殖，当藻类密度积聚达到一定程度和遇到晴好天气时就形成首次蓝藻（藻类）暴发。若为暖冬，水温较高，积温较高，蓝藻首次暴发时间就提前。湖泊首次蓝藻暴发的水域也有一定规律，主要是取决于水域在上年冬天蓝藻越冬休眠的种源数量、次年复苏数量，也即在一定程度上取决于蓝藻越冬休眠当时一段时间的风向，也可能有其他原因。如2007年太湖首次蓝藻暴发的水域在南部湖州沿岸，可能原因一是上年冬天11—12月初有较多的北风或偏北风，使蓝藻聚集、下沉在南部太湖沿岸水域，增加蓝藻种源，蓝藻在此休眠和次年复苏；二是南部沿岸水域的水温可能略高于北部沿岸水域，较早复苏。但也有相当年份太湖首次蓝藻暴发在太湖西部沿岸水域或梅梁湖，如2008年、2009年。这也说明太湖一般情况开始打捞蓝藻最早的水域在太湖南部和西部水域。

（4）持续暴发期。即为蓝藻长时间以较快速度生长繁殖的时期，时间段为蓝藻首次暴发至衰退开始。太湖的持续暴发期一般为5—10月，此阶段水温一般从20℃升高至33℃（近几年最高水温均低于33℃），再降至18℃。期间蓝藻生长繁殖速度加快，使藻密度持续达到或间隔达到蓝藻暴发的程度，致使蓝藻持续或间隔暴发，即在蓝藻首次暴发后至10月、11月间持续多次暴发，如2007年，或间隔发生多次蓝藻暴发如2010年、2011年，在蓝藻首次暴发后经过1～2个月才发生第2次及以后的连续暴发。持续暴发期的暴发程度均较首次暴发为重，暴发面积较首次为大。其中7—10月，水温25～33℃时蓝藻暴发规模最大。

（5）衰退期。即是蓝藻经持续暴发后由于生境变化特别是温度降低使新陈代谢活动减弱，生长繁殖速度减慢，蓝藻暴发逐渐停止。太湖的衰退期一般为11月至12月上半月，此阶段水温一般从18℃下降至9℃。蓝藻历经夏秋季长时间大规模暴发后进入衰退期，此阶段前期仍存在蓝藻聚集现象，但规模逐渐减小。但水温降至9℃时的水面蓝藻仍受气温一定程度的影响，所以此时若遇晴好天气，蓝藻仍能在水面上的部分水域存活聚集数天；若遇特殊天气如气温突然下降或连续阴雨天气等，则蓝藻马上会在水面全部消失。

（6）太湖每年蓝藻暴发五阶段的时间不尽相同。每年由于水温高低、光照时间长短和强度、N P浓度和水动力情况的不尽相同，五阶段发生时间早晚和每阶段时间的长短可能有差异。如以往个别年份太湖在1月、2月就存在部分蓝藻复苏的现象，2007年的首次暴发期就提前至3月底。蓝藻的生长暴发五阶段周而复始，若得不到控制则永不停止，而且暴发阶段的规模越来越大（表2-1）。

（7）巢湖滇池的蓝藻暴发阶段。由于巢湖纬度略高于太湖，所以蓝藻首次暴发时间一般较太湖为晚，但由于某些年份存在北热南凉的现象，所以也可能首次暴发时间早于太湖；一般巢湖的衰退期早于太湖。滇池由于纬度相对较低和海拔较高（高程2000m左右），四季如春，所以滇池蓝藻休眠期、萌发期的温度较太湖为高，萌发期也较太湖为早；首次暴发时间一般也较太湖早；但由于其夏天日平均水温明显低于太湖，一般不超过28℃，所以其暴发规模（此处指暴发面积与湖面积之比）虽较大，但浮于水面蓝藻的聚集程度低于太湖。另外蓝藻下沉水温的临界值各湖泊也不尽相同，一般是8～12.8℃。

七、影响蓝藻暴发程度的因素主要为种源和生境二类

蓝藻在绝大多数湖泊、水体中均存在，只是因为相当多湖泊、水体的气候、水文水动力、营养物质种类和数量等生境不适合蓝藻增殖，或虽适合蓝藻大量增殖，但由于藻类的种间竞争、动物的捕食压力或植物的生存竞争力而使蓝藻未形成暴发。

湖泊蓝藻暴发的确切原因尚无定论。但根据国内外专家的研究和对现实情况的总结和分析，影响蓝藻暴发因素主要有种源和生境两类。蓝藻种源是蓝藻暴发的根本条件。蓝藻暴发有其必要的3类生境，包括：①气象地理和水文水动力，主要是水温、光照，还有水深、透明度、出入湖水量、流速、换水次数、气温、降雨、风和湖泊形状等；②营养物质，主要是N P，还有其他常量元素和微量元素；③生物的种间竞争，生物主要包括水中藻类、动物、植物和微生物对蓝藻的竞争等。人类的干预则对上述3类生境均可产生一定的或很大的影响等（图2-1）。

（一）根本条件是蓝藻种源种群的大量存在

蓝藻种源种群的大量存在或相当数量的存在是蓝藻暴发的根本条件。水体中存在的蓝藻种源充分利用和发挥自有的生理优势，在合适的生境下快速生长繁殖及在生物种间竞争中占优势，形成较大生产力和产生较大生物量，达到一定的密度直至形成蓝藻为主的藻类暴发。目前“三湖”的蓝藻种源充足，所以几乎年年蓝藻大暴发。

（1）蓝藻种源种群达到一定密度并有合适生境就暴发。一个富营养化湖泊，有一定数量的蓝藻种源起始密度，且存在一个合适的生境，当蓝藻种源种群生长繁殖至一定程度，达到一定密度时，蓝藻就暴发。如1990年后太湖在总体满足N P浓度、阳光、水温和其他生境的情况下蓝藻年年大规模暴发，但各水域的蓝藻暴发情况各不相同，其中太湖东半部的大部分水域（包括东太湖湖湾、东部沿岸水域、湖心水域）夏秋季蓝藻密度小于200万～1000万cells/L和全年Chl a小于10～20μg/L，蓝藻一般不暴发或暴发程度很轻；太湖西半部的大部分水域（包括梅梁湖、竺山湖、西部沿岸、贡湖、南部沿岸和部分湖心水域）夏秋季蓝藻密度大于1000万～2000万cells/L和全年Chl a平均值大于20～40μg/L，一般蓝藻都暴发且暴发程度严重。由于每年生境不尽相同，蓝藻密度和Chl a也不尽相同，各水域的蓝藻暴发程度也不尽相同。所以设法控制、降低蓝藻密度和Chl a是逐步减轻已经发生蓝藻暴发湖泊蓝藻暴发程度的极为重要的思路。

（2）蓝藻种源种群越多，暴发规模越大。如1990—2007年，太湖蓝藻暴发规模日渐增大，其种源种群数量也日渐增多，又促使次年蓝藻暴发规模增大，所以总趋势是蓝藻暴发规模逐渐增大。2007年开始由于采用各类措施大量削减蓝藻数量，使种源种群呈现逐步减少的趋势，蓝藻暴发规模就有所减少。

（3）冬季蓝藻种源主要存在于底泥表层，少部分存在于水体中。蓝藻每年的第一次暴发时间和以后的生长繁殖速度与底泥和水体的蓝藻活细胞的种类、数量、密度及其休眠复苏时间有关。所以冬季清淤清除蓝藻种源是减轻次年蓝藻暴发的一个有效办法。

（4）蓝藻占藻类比值达到一定程度。随着湖泊富营养化基础条件的提升，蓝藻占藻类的比值会逐步上升，直至在夏秋季蓝藻占优势或绝对优势，直致造成蓝藻持续大暴发。所以应在湖泊发生蓝藻大暴发前就应尽量采取措施削减蓝藻数量，预防蓝藻暴发或减小暴发程度。

（二）基础环境条件是富营养化

（1）以N P为主的水体富营养化较易引起蓝藻暴发。公认的富营养化主要因子是N P，其中P一般认为是控制藻类暴发的关键因子。富营养化还有其他元素等因子，所以有些湖泊在有些时间段除N P以外的其他营养物质中的一类或几类对于蓝藻暴发可能会起较重要作用，这有待专家深入研究。

湖泊富营养化及引起蓝藻暴发的情况比较复杂。众多专家认为控制湖泊富营养化完全消除蓝藻暴发的N、P标准分别为0.5mg/L、0.02mg/L，也有相当多专家认为完全消除蓝藻暴发的N、P标准分别为0.2mg/L、0.01mg/L。本书认为目前我国蓝藻严重暴发的“三湖”和其他一些湖泊控制富营养化使可能不发生蓝藻暴发（同时应采取大量削减蓝藻数量的其他措施）的N、P标准可分别为0.5～1mg/L、0.02mg/L比较合理，如太湖在20世纪80年代初的N、P分别为0.9mg/L、0.02mg/L，当时就没有发生蓝藻暴发。各湖泊均有具体情况，其完全消除蓝藻暴发的N P标准可能不尽完全相同。因为影响湖泊蓝藻暴发的因素很多，而且事实上我国不是所有富营养化湖泊均引起蓝藻暴发，只是部分富营养化湖泊引起蓝藻暴发，且其比例不特别大。所以当湖泊的富营养化程度降低至一定程度时，应该考虑用进一步削减蓝藻数量的手段来控制直至消除蓝藻暴发。

根据太湖蓝藻暴发的实际情况，当N P达到一定浓度，如1987年太湖平均值达到TN＞1.5mg/L，TP＞0.02mg/L，蓝藻就在梅梁湖水域发生零星暴发；1990年N、P平均值分别达到2.35mg/L、0.058mg/L，蓝藻在1990年起几乎年年发生局部水域或全太湖的大暴发。所以控制太湖蓝藻暴发的最小N、P值分别为0.9mg/L、0.02mg/L比较合理，不必强求把N P值降的太低，因为这在社会经济非常发达的太湖流域难以达到，而应考虑采取其他非控制N P的措施。

滇池近年为中度富营养化，TN、TP均为劣Ⅴ类，其中北部水域污染最严重；巢湖近年为轻度富营养化，TN、TP为Ⅴ～劣Ⅴ类。滇池和巢湖近年也年年蓝藻暴发，所以为控制其蓝藻暴发，应该适当降低其TN、TP浓度。

（2）富营养湖泊有多种情况不发生蓝藻暴发。富营养湖泊，不仅要根据N P浓度的情况分析是否发生蓝藻暴发，也应考虑以下不会发生蓝藻暴发的情况：①异常富营养（也称超富营养）即N P浓度很高，过高的N P浓度不能使以蓝藻为主生物的生产力随着营养程度的增加而提高，反而抑制了蓝藻的生长，如TN＞8mg/L；②明显的碱性或酸性富营养即富营养水体碱性或酸性过大时影响以蓝藻为主生物的生长，如pH值＞9.5，矿化度＞3g/L，pH值＜5.5。

太湖水体的过度富营养化也不利于蓝藻的生长以至暴发，若由于特殊原因造成局部水体的TN、NH₃—N过高，蓝藻就不能很好生长，更不会暴发。如2007年太湖“5·29”太湖供水危机时，水源地NH₃—N达到12.4mg/L、TN15mg/L时，则水面上见不到蓝藻；再如在长期存放陈藻水的池塘中，TN＞30mg/L，TP＞0.5mg/L，只有极少数耐N P的蓝藻种类能够生长，数量也很少。又如滇池北部的草海以往相当长时间（2007—2010年）因为TN TP[2]过高（TN 11～16mg/L、TP 0.6～1.5mg/L）蓝藻也不暴发。这就是老百姓所说的水太脏了，连蓝藻都不长。但若TN非异常富营养而TP为异常富营养，目前常无确切数据说明TP为多大程度时蓝藻不暴发，因为武汉东湖的部分水域以往有时在TP＞1～2mg/L时仍发生蓝藻暴发。

（三）P是控制蓝藻暴发关键指标同时也须控N

（1）P是控制蓝藻暴发关键指标。P是控制蓝藻暴发的富营养化主要因子N P中的关键指标。

根据最小影响因子判定。蓝藻或藻类的生长繁殖直至暴发需要一定量的N P。每种蓝藻或藻类需要不等的N P量及其N/P比。世界上藻类所需的N/P比一般在2～40之间，但P均是最小因子，而且控制P相对较容易，投入也较少，所以P是控制蓝藻暴发的关键因子。如1981—2009年的近30年中，太湖富营养化逐渐形成并且日益加重，其N/P比一直在19～45之间，所以P一直为太湖蓝藻生长暴发的控制因子。一般专家认为只有当N/P比小于7～10（也有认为小于5）时N才是控制因子，但太湖自N P进行监测以来，均未有过此记录。

固N蓝藻可以从空气中获取N。当水体中N不足时，固N蓝藻可获取空气中的N满足其生长条件得以大量繁殖，而空气中的N₂大量存在，占大气的78%，当固N蓝藻死亡后，使水体中的N增加，此时有利于非固N蓝藻如微囊藻的快速生长和大量繁殖。所以控N相对难于控P。

湖泊实验证明P是控制蓝藻暴发的关键指标。“富营养化治理应放宽控氮、集中控磷”一文总结了湖泊实验，证明P是控制蓝藻暴发的关键指标。

实验一。在加拿大安大略实验湖区开展了历时37年的全湖施肥实验。期间P肥施入量保持不变，N肥施入量持续下降直至为零。整个过程中湖泊始终保持高度富营养化状态，蓝藻水华及其他水华持续发生。N缺乏时固N藻类具有竞争优势，而固N过程使N充足后非固N藻类才具有竞争优势。该研究证明削减N输入反而诱发固N蓝藻水华；只要P充足且时间足够，固N过程可使藻类总量达到较高水平，从而使湖泊保持高度富营养化状态。

实验二[3]。加拿大实验湖区相继开展了两个全湖实验。第一个湖实验面积3.62hm²，持续3年（1971—1973年）；第二个湖实验面积16.1hm²（包括实验区与对比区），持续14年（1973—1986年）。每年添加6.05g/m²的C和3.16 g/m²的N的湖区，藻类总量基本保持不变，Chl a一直处在0.01mg/L左右；每年C和N添加率与上相同，同时添加0.59 g/m²的P，蓝藻水华持续发生；后停止添加P，结果藻类水华很快停止，Chl a一直低于 0.01mg/L。此实验证明：湖泊富营养化的主因是P而不是C和N，只需限P即可使富营养湖泊得以恢复。

巢湖滇池和洱海的水华发生顺序与实验一的湖泊类似。巢湖、滇池和洱海一般是固N蓝藻如鱼腥藻和束丝藻在春季形成水华，随后没有固N能力的微囊藻在夏季形成水华。说明在数月至数年的尺度上，在富营养方面仅削减N负荷难以控制藻类总量，只有控P才能长期有效地治理富营养化及蓝藻水华，该规律较适用于水交换较慢的湖泊。

华盛顿湖TP控制至0.02mg/L时消除蓝藻暴发。美国华盛顿湖是华盛顿州第二大天然湖泊，面积87.6km²。20世纪30年代，大量生活污水排入湖中，TP上升，湖泊富营养化严重，蓝藻水华自1955年起持续发生至1976年，自1936年开始实施以控P为主的截污工程，至1968年全面截污成功。随后，湖泊TP显著降低，1963年、1968年和1979年分别为0.07mg/L、0.03mg/L和0.02mg/L；N的变化不明显；浮游藻类总量显著减少，1963年、1968年和1979年夏季Chl a含量分别为30μg/L、10μg/L和2μg/L；蓝藻优势明显削弱，1962—1968年占90%以上，1976—1978年占20%以下。

由于河道入湖N负荷一般均大幅度大于P，控N难于控P。湖泊N P的来源主要是河道进入，而进入湖泊N的数量一般均大于或大幅度大于P，如太湖入湖河道2011年入湖的TN、TP分别为4.78万t、0.225万t，TN为TP的21倍，控制N的难度大幅度大于P，所以关键是控P，应优先控P，有利于减轻直至消除蓝藻暴发。但巢湖和滇池入湖的N、P比例没有太湖高。

巢湖和滇池的P本底值高。当巢湖和滇池的P在降低至一定程度（如20世纪70年代的P水平）时，则主要依靠削减蓝藻数量来控制、减轻蓝藻暴发程度，直至消除蓝藻暴发。因为想把P降低至使“三湖”蓝藻完全不暴发的水平（P≤0.01mg/L）几乎不可能。

控制富营养化的实践也说明控P是主要的。太湖的治理实践也证明关键因子是控P。① 1981—2006年P不断升高、蓝藻暴发面积就不断扩大。太湖P从1981年0.02mg/L升至2006 年0.103mg/L，为5.15倍；自1990年起几乎年年蓝藻大暴发，暴发面积越来越大，从20世纪90年代的100～200km²升至2007年的979km²。② 2006—2009年，由于加大治理力度，P逐年明显降低，再加上水温偏低的因素，蓝藻暴发面积明显减少。太湖P从2006年0.103mg/L降至2009年0.062mg/L，削减40%（N仅削减29%），P已相当于20世纪90年代初0.05～0.08mg/L的水平。所以年最大暴发面积2009年较2007年削减54%；蓝藻暴发累积面积减少72.7%。

污水处理厂的排放标准是以控P为主。目前污水处理厂的一级A排放标准[《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）]为TN15mg/L、TP0.5mg/L，N/P比为30，该比例大幅度大于太湖蓝藻物质的实际N/P比10。

（2）控P同时须控N。湖泊的生态环境问题不只有蓝藻暴发一个，还有“湖泛”、富营养化、生态退化和其他形式的水污染等。所以从改善湖泊整体水环境的角度来看，N对湖泊的诸多功能均有影响，所以控P同时须控N。

低P高N也能蓝藻暴发。世界湖泊数量众多，特殊情况也较多。如广东茂名的高州水库，TP已控制到较低水平，2009年、2010年的1—4月的TP达到平均值0.014mg/L，TN为0.67mg/L。但此时仍发生严重的鱼腥藻暴发。

水源地TN含量高不符合国家标准。事实上水体含N量高，给供水企业增加处理难度，特别是NH₃—N＞0.5～1.0mg/L，按普通制水工艺制出的自来水就可能有异味。

河网NH₃—N或TN过高有可能产生异味。河水变为黑臭，影响人们生活。

NH₃—N或TN过高不利于水生物生长。因为水生物对NH₃—N或TN有一定的要求。如相当部分沉水植物最适宜的TN是不大于2mg/L。

污水处理厂或中水厂的出水一般TN高、NH₃—N低。污水处理厂或中水厂的出水一般TN高（10～15mg/L），但NH₃—N低或很低，此时水的透明度也较高，一般人仅凭眼睛难以分辨水质的优劣；但其出水一般经过1～3d TN有可能大量转变为NH₃—N，水变色发臭；若TN、NH₃—N同时控制，就可避免此类现象发生。

湖泊水功能区的目标对TN有明确要求。

初步结论。P是控制蓝藻暴发关键指标，同时也须结合控N。在我国富营养化严重的“三湖”要控P＜0.02mg/L和控N＜0.5mg/L难以达到，而更难达到有些专家认为的P＜0.01mg/L、N＜0.2mg/L。只有在大幅度削减N P至尽量低程度的同时大量削减蓝藻种源，才能加快消除蓝藻暴发的速度和达到消除蓝藻暴发的目的。所以没必要过多地研究控N重要还是控P重要。

（四）N/P比对蓝藻暴发的影响

N/P比是研究其对蓝藻生长繁殖、暴发的一种学说。

据谢平对N/P比学说的汇总，世界多位生物学家提出了多种N/P比（重量比）：N/P比从7.2（其原子比16）到10、29和40均有。根据对太湖蓝藻含N P营养素的分析，蓝藻内营养物质N/P比基本为10（重量比）。

研究N/P比对有关湖泊、水域蓝藻暴发影响有几个条件，其一是水体已富营养化但未达到异常富营养化；其二是水体中蓝藻的密度已达到可能发生蓝藻暴发的程度；这样才能研究N/P比对蓝藻暴发的影响。若水体为非富营养化或异常富营养化和蓝藻密度达不到可能发生蓝藻暴发的情况，N/P比一般不会对蓝藻暴发发生影响或影响不大。当N P基本满足蓝藻暴发的营养要求时，N/P比大于10时P是控制藻类增殖的因子，目前湖泊中的N/P比一般均大于10，当N/P比小于7时N是控制藻类增殖的因子。“三湖”的N/P比一般均大于10，甚至大幅度大于10，但巢湖、滇池的个别水域在个别时间也有接近于10的时候。根据有关资料N/P比对满足条件水域蓝藻暴发影响情况分析如下。

N/P比大于10。此类情况N/P比值越大，富营养化越严重，蓝藻暴发程度越严重，并且蓝藻的优势种或绝对优势种主要是无固N能力的如微囊藻等蓝藻，因为水体已经有足够的N。此类情况引起蓝藻暴发的关键控制因子是TP。根据太湖多年富营养化资料，1990—2009年太湖湖心水质的N/P比值一般在19～25之间，太湖的北部湖湾梅梁湖在20～42之间，而且蓝藻年年暴发，暴发程度严重，夏秋季蓝藻暴发时的绝对优势种是微囊藻。

N/P比小于7。N/P质量比小于7的情况，也能发生蓝藻暴发现象。由于P含量相对较高，此时一般认为N是蓝藻暴发的控制因子，蓝藻暴发时的优势种主要是固N蓝藻，如鱼腥藻、束丝藻等，固定空气中N₂来补充水体中N的不满足。但在“三湖”以往基本无此类情况的记录。

N/P比为7～10。此类情况可能富营养化程度相对较轻或较重，也能发生蓝藻暴发现象，蓝藻暴发时的优势种，部分时间或部分水域为无固N能力的微囊藻，另一部分时间或部分水域为鱼腥藻、束丝藻等固N蓝藻。如春末夏初的巢湖西半部水域N/P比小于太湖而比较接近于10，所以此时蓝藻暴发的优势种为鱼腥藻、束丝藻等，但蓝藻暴发全盛时期总体上优势种还是以微囊藻为主。滇池外海的N/P比一般小于太湖而大于巢湖，所以也有相当程度的鱼腥藻、束丝藻存在。

有时N/P比虽大于10也缺N。有时候N/P比虽在一定范围内或相当幅度大于10，但由于蓝藻暴发时大量吸收N P，使水体中的N P在一个较短时间段内有较大程度下降，但此时由于蓝藻能在较短时间内发挥其所含磷酸酶的作用使底泥中的不溶性P转化为可溶性P便于自己吸收，或发挥其具有存储P功能的作用解决P缺乏问题，而此时的N缺乏问题只能以固N蓝藻的固N作用来解决，所以此时就发生固N蓝藻为优势种的现象。

如广东大型的高州水库，2009—2010年的年均N/P比虽已达到47，其中汛期为37，大幅度大于10，但这二年仍发生严重的鱼腥藻暴发，这或可以上述理由说明。

影响蓝藻暴发的因子很多。影响蓝藻暴发的因子除富营养化及其N/P比外，还有其他许多因素和生境，所以何种蓝藻能成为蓝藻暴发的优势种还取决于其他因素和生境。

（五）水文水动力是关键条件

湖泊有良好的水文水动力条件则蓝藻不容易暴发或不会暴发。若大中型湖泊已富营养化，但水动力条件良好，蓝藻不容易暴发或不会暴发。水动力条件包括水的流动速度、流量、径流量、换水周期、水位和水位差等。如湖泊的上下游水位差大、出水处年水位变幅大、水的流速快、流量大、径流量大、换水周期短，则水流把大量的蓝藻和营养物质带走，结果使湖泊富营养化的增速很慢或富营养化不会加重，使蓝藻生长繁殖速度较慢，藻密度不会增大或增加速度很慢，蓝藻就不容易暴发或不会暴发。同时水的流速大蓝藻不易生长，繁殖速度慢；水的流速小蓝藻容易生长，繁殖速度快。如鄱阳湖、洞庭湖即是如此。

与换水次数有很大关系。换水次数多，带走蓝藻和营养物质多；换水次数少，带走蓝藻和营养物质少。富营养化和蓝藻有一定的种源种群的大中型湖泊如鄱阳湖、洞庭湖，年换水次数一般有50～100次或更多，所以一般不发生蓝藻暴发；如“三湖”年换水次数均少于3次，一般很容易发生蓝藻暴发现象。

换水次数在蓝藻快速增殖期的除藻作用特别明显。一个湖泊全年的换水次数多则带走蓝藻和营养物质多，但在蓝藻快速生长繁殖期的换水次数多更有利于大量削减蓝藻数量。若大中型湖泊虽全年换水次数多而在蓝藻快速增殖期的换水次数不多或很少，则蓝藻就有可能暴发甚至严重暴发。如1994年洪泽湖，其全年换水次数较多，但年初至8月的换水次数很少，加上有适合蓝藻的生境，就造成该年8月较重蓝藻暴发。

封闭的小型湖泊蓝藻暴发与水动力条件关系不一定密切。封闭的小型湖泊或水域，虽年换水次数很少或甚至不换水，但只要完全控制入湖污染负荷使不超过环境容量，且有较健康水生态系统或水生态系统已经进入良性循环，则也不会或基本不会发生蓝藻暴发。如太湖的湖湾五里湖现是封闭的小型湖泊，基本不换水，由于水生态系统处于较健康状态，所以基本控制了蓝藻暴发。

蓝藻暴发与水深也有关。湖泊整体水域过浅，夏天水温就较高不利于蓝藻生长，冬天水温低或结冰不利于蓝藻生长或有可能冻死，相对不利于蓝藻暴发；湖泊整体水深，环境容量大，底层水温低，通过水量上下交换可降低上层水温，蓝藻相对生长繁殖慢，不容易暴发。如“三湖”水深一般为2～5m，总体水不深，则在其他生境相仿情况下，相对较容易发生蓝藻暴发现象。

（六）自然地理环境条件主要是温度和日照

影响蓝藻生长繁殖和暴发的气候因素主要是温度和光照，也有其他条件。此为自然条件，人类在总体上一般无法改变，年复一年循环，仅是温度略有高低、天气有晴阴等。

（1）温度。水温与蓝藻暴发。水温是自然地理环境中影响蓝藻暴发的首要条件。在蓝藻有一定量的种源种群和富营养条件下，及水温达到一定值的晴好天气，“三湖”蓝藻会暴发。其中，太湖水温达到16～20℃可能引起蓝藻首次暴发，水温20～25℃可发生数次暴发；水温25℃以上则可发生蓝藻持续暴发。

关于水温。一般在水下0.5m处测量，如根据数年资料的太湖大水体最高水温一般不超过33℃，但在湖岸边及浅水区域的温度还要高一些；蓝藻暴发季节的无蓝藻聚集水面的温度，一般略高于同一水体水下0.5m处测得的温度；蓝藻聚集水面的温度即为蓝藻聚集面上的温度，其温度可较水下0.5m处测得的温度高出数度，如卫星遥感图像测得的太湖2009年7月3日曾经达到34～37℃。

蓝藻暴发均与水温有关。在富营养化程度、蓝藻种源数量和水动力条件基本相仿情况下，蓝藻每年暴发时间长短、面积大小均与水温有关。水温高的日子持续时间长，蓝藻暴发时间就长。如太湖1990年后蓝藻每年暴发的时间一般为6～9个月，较短的为5个月。蓝藻暴发时间最长的2007年前后有10个月，因为该年平均水温高和高水温日持续时间较长，所以蓝藻暴发面积也大。2007年的日平均水温较2006年高，暴发面积大17.7%，当然此与2006年蓝藻暴发严重增加了蓝藻种源种群的基数也有关；2008年、2009年的年平均日水温比2007年低，蓝藻暴发面积就较小，当然此与加大治理太湖力度有关。其中，2009年与2008年的年平均日水温基本相仿，但蓝藻暴发最大面积前者却减少29%，此说明采用人工措施削减蓝藻种源种群数量和降低富营养化与减轻蓝藻暴发程度密切相关（表2-2）。

水温与气温有关。水温与测点的平面位置和深度有关，与水的深浅和是否靠近湖岸有关，与最近几天的天气状况和气温有关。水温常规监测时的水深一般在水面以下50cm处。

水面的水温与气温有直接关系。水面（与空气接触处或非常接近处）的水温与气温有一定的直接关系，水面以下的水温一般与气温直接关系不大或没有直接关系。空气中的热量（气温或光照），一般是通过对流、传导和辐射等作用进入水体，使水温变化。如太湖、巢湖的水较浅，受气温或光照的影响较大，而滇池的水较深，受气温或光照的影响相对较小。

水温和气温有一定差别。水温的变化一般均滞后于气温，年平均日水温一般略高于气温。如太湖气温的日温差（日最高-日最低）一般在2～10℃或更多；日水温差一般很小仅0.2～2℃。日水温最大值一般较最高气温推迟1～2h。

气温与蓝藻生长繁殖的关系。温度对于蓝藻生长繁殖的影响最主要是水温，一般情况下气温对蓝藻生长繁殖的大部分时间段没有直接影响，而是通过影响水温间接起作用。如蓝藻休眠期和复苏期与气温一般没有直接关系；蓝藻首次暴发期与气温有些关系，主要是水体表层的蓝藻与气温有直接关系；持续暴发和衰退期，浮于水面的蓝藻与气温有比较密切的直接关系。

（2）光照影响蓝藻暴发。光照在气候条件中是影响蓝藻暴发的另一个重要因素。在光照条件好的情况下，蓝藻光合作用强烈、生长繁殖快、易引起暴发；反之光照条件不好，蓝藻生长繁殖慢、不易引起暴发。光照与天气的晴、阴、雨有关。衡量光照的因素有时间和强度等。光照条件好会影响春天蓝藻的首次暴发时间和规模，如春天太湖水温在16～20℃，遇阴雨或连续阴天则蓝藻不易暴发；若连续数天晴好，则蓝藻很易暴发。

（3）风与蓝藻聚集。风影响蓝藻的浮沉和使蓝藻顺风向漂浮，造成蓝藻暴发后在顺风向的凹岸处或湖湾聚集和堆积。

合适的风速可使蓝藻较快的聚集或大面积飘移而形成蓝藻暴发或加大蓝藻暴发的严重程度；风速过小不利于蓝藻聚集；风速过大则引起较大波浪将蓝藻沉入水底，湖面聚集的蓝藻也可消失沉于水中。如太湖风速3.1m/s，蓝藻大面积飘移；巢湖1～2m/s的较小风速容易聚集形成蓝藻暴发；太湖梅梁湖的风力小于临界风速3.0～3.2m/s时蓝藻上浮、漂浮，大于临界风速时，风力作用引起的波浪主要使蓝藻作垂直运动，24h的风力作用可使蓝藻漂移进入梅梁湖的水华面积可占全部水华面积的3.7%～13.3%。

由于“三湖”均位于北半球，春夏盛行东风或偏南风，蓝藻暴发后易聚集在湖泊的西北部、北部和东北部水域。如太湖主要聚集在西北部和北部水域；滇池是南北向的狭长湖泊，印度洋季风气候，蓝藻暴发后大量堆积于外海北部水域；巢湖则易聚集在西半湖水域。由于蓝藻暴发期间的风向有一定差异，所以少部分时间蓝藻暴发后也可能聚集在其他方向水域。

（4）蓝藻暴发与降雨。降雨可降低水温、增氧、蓝藻下沉和降低蓝藻生长速度。中等降雨对蓝藻有一定的抑制作用，大雨以上对蓝藻的抑制作用比较明显，连续阴雨天气与集中性强降雨对蓝藻的抑制作用尤为明显。

（5）蓝藻暴发与气压。蓝藻暴发与气压是为负相关关系[4]。即在其他环境条件相仿情况下，气压高则蓝藻暴发程度相对比较轻，气压低则蓝藻暴发程度相对比较重。

（6）其他。蓝藻暴发程度与水域形状有关，如蓝藻易聚集于顺风向的湖湾；也与水体的电导、盐度、扰动和水的垂直分层和稳定性、微生物等生境均有关。

（七）种间竞争

种间竞争包括其他藻类、植物、动物和微生物对蓝藻的竞争。包括竞争生命和生境二类，有些是直接消除对方的生命，有些则是通过竞争生境，使对方不适合生境而被消除。详见图2-2。

其他藻类与蓝藻的种间竞争。当其他藻类很快生长繁殖为优势或绝对优势种时就压制了蓝藻的生长繁殖，使蓝藻无法成为绝对优势种或优势种。

植物与蓝藻的种间竞争。湖滩地的大量存在是减轻蓝藻暴发的重要条件，也是以芦苇等挺水植物为主的植物与蓝藻种间竞争的一种形式。湖滩地特别是大量生长芦苇等挺水植物位于下风处的湖滩地可直接消除大量蓝藻。当蓝藻在夏秋季大量进入芦苇滩，由于数量众多芦苇的阻滞作用，蓝藻进入后不易再出来，冬季则由于无水或严寒结冰而大部分死亡，蓝藻的残体春天成为次年植物的营养。如目前鄱阳湖、洞庭湖等有大量的湖滩地，这也是不发生蓝藻暴发的原因之一；“三湖”则由于人工因素使湖滩地大量减少，减少了削减蓝藻的此因素，所以容易造成蓝藻暴发，或若由于大量湖滩地没有被减少，蓝藻的生产力就没有那么高，可使“三湖”蓝藻暴发推迟相当长时间。另外紫根水葫芦能够直接消除蓝藻，其他良好生长的植物均具有抑制蓝藻的作用。但植物与蓝藻均有相互抑制作用。

动物与蓝藻的种间竞争。鲢鱼、鳙鱼和贝类可滤食蓝藻，食藻虫、轮虫、原生动物可觅食蓝藻。

微生物与蓝藻的种间竞争。附着于蓝藻或水体中其他载体的微生物包括病毒、溶藻细菌等可直接杀死蓝藻或抑制蓝藻生长。

（八）人为条件

人类活动对蓝藻暴发及其生境有干预作用，可在一定范围内直接改变其暴发规模，或通过改变生境达到改变其暴发规模的作用。

人类对湖泊水体富营养化的作用。人类在推进社会经济持续发展过程中，向湖泊大量排放了N P等污染物，加速水体富营养化，这是基础环境条件富营养化的主要成因，因为在自然条件下湖泊富营养化是一个漫长的过程。同样人类可以采用多种措施治理富营养化，起到减轻湖泊富营养化的作用。

人类对湖泊物种和种群的干扰作用。人类引进或移去湖泊中的一个或若干个物种，或增加（减少）一个或若干个物种的种群数量，对蓝藻暴发均有一定影响。如打捞蓝藻、调水、清淤、水葫芦的引进，人工修复植物，人工放养鱼类贝类，大量收获水生植物、捕获鱼类和水生动物等，均可对蓝藻生长暴发起到抑制或减弱作用。大量减少芦苇地、过量收割水草和捕获鱼类、在水流通道上建闸筑坝等则在一定程度上有利蓝藻生长暴发。

目前蓝藻暴发主要是由于人类对湖泊不合理的干扰作用。如在近百年历史中，太湖流域的气象水文和地理条件，虽然每年不同，但没有太大变化，可在1990年以前均没有发生蓝藻大暴发，只有其后才发生大暴发。2007年下半年以前则是人类对湖泊不合理的干扰促进太湖富营养化和蓝藻暴发，以后则是有益干预起到削减富营养化和减弱蓝藻暴发。巢湖、滇池蓝藻暴发的主要影响因素与太湖大致相仿，但因其纬度、高程、温度、气候类型、光照和水文水动力条件不尽相同等而存在差异。

（九）种源和生境两者相互影响

相当多水域，由于生境不适合或种间竞争激烈，则不发生蓝藻暴发或暴发频次很低、暴发程度较轻，甚至不发生“水华”。如杭州西湖、武汉东湖、滇池的草海、南京的玄武湖、太湖的五里湖和东太湖等。又如20世纪中期巢湖即呈富营养，那时仅发生“水华”，至20世纪80年代或早一些才开始蓝藻较大规模暴发。

一般水体中均存在蓝藻，当具有适当的生境和一定密度的蓝藻种源，以及缺少生物种间竞争时，蓝藻会富集于某一水域发生“水华”或蓝藻暴发。

当蓝藻一旦形成优势种，发生暴发现象特别是年年暴发（如“三湖”）之后，消除其暴发就较困难和需很长时间。因为蓝藻在全部藻类中有其自己的生理优势：伪空泡，可上浮占据有利的生态位；蓝绿色，低光也能很好生长；有效利用营养盐，各类N/P比均可；高温适应性较其他藻类广泛；pH值的适应幅度宽；形成多细胞群体和大型丝状体等结构的保护机制，以防止被浮游动物觅食和控制沉降；很强的P的吸收和存储能力；在厌氧环境中有较强生存能力；休眠期，适应低温等不利条件，顺利越冬；有藻毒素，保护自己、抑制竞争者的机制等。所以要加快治理“三湖”蓝藻年年暴发，方法之一是想方设法改变水体的生境，使不利于蓝藻生长繁殖。

八、容易发生蓝藻暴发湖泊的特点

湖泊流域社会经济发达。大多蓝藻暴发湖泊周围地区乃至整个流域社会经济发达或较发达。如太湖地区完全是发达地区，滇池和巢湖是较发达地区。

蓝藻暴发以平原湖泊居多。如太湖、巢湖、西湖、东湖、玄武湖等平原湖泊现在或原来蓝藻暴发严重或曾经发生过蓝藻暴发；发生蓝藻暴发的高原湖泊相对较少，如滇池、洱海等，而如西藏、贵州等省和云南的其他湖泊一般不暴发或暴发程度轻。

蓝藻暴发的大中型湖泊以长江流域居多且严重。长江流域特别是中下游总体是社会经济发达，湖泊容易富营养和引起蓝藻暴发，如太湖、巢湖、滇池均是长江流域湖泊；由于湖泊或与河流连通，其间的蓝藻种源可随水流迁移，如滇池以往多年打捞的蓝藻水有相当多进入其西部的螳螂河，经金沙江再至长江干流。

年均温度较高区域的湖泊蓝藻暴发较多。如淮河以南年均温度较淮河以北为高，不易结冰，所以淮河以南湖泊蓝藻暴发较多且暴发程度较重。“三湖”均在淮河以南。而高寒地区湖泊蓝藻暴发的较少及暴发程度较轻。

湖泊底泥N P丰富的容易发生蓝藻暴发。底泥N P丰富的湖泊其释放率一般也较高，易造成湖泊富营养化，所以相对容易发生蓝藻暴发和暴发现象可能较严重。“三湖”流域均为发达或较发达区域，通过河流入湖的悬浮污染物较多，转变为内源底泥。其中巢湖、滇池流域的P本底值相对较高，底泥中P相对丰富。

环境容量小的湖泊容易发生蓝藻暴发。环境容量小的湖泊也即允许容纳污染负荷的能力差，所以相对较容易形成富营养化和发生蓝藻暴发，且暴发现象可能较严重。“三湖”的环境容量均小或比较小，所以易发生蓝藻暴发。如与滇池相距不远的抚仙湖，水面积217km²，水深为平均95m、最大159m，蓄水量206亿m³，占全国淡水湖泊总蓄水量的9.16%，占云南九大高原湖泊总蓄水量的72.8%，环境容量很大，不容易形成富营养化和蓝藻暴发。

年换水次数少的湖泊易发生蓝藻暴发。换水次数少的湖泊带走蓝藻和净化水体的能力较小，容易引起富营养化及蓝藻的增繁速度快，容易发生蓝藻暴发及暴发现象可能较严重。年换水次数大于10次的湖泊如鄱阳湖、洞庭湖目前状况一般均不会发生蓝藻暴发；年换水次数小于3次的湖泊如“三湖”一般均较容易发生蓝藻暴发，当然其中还有一个种源多少和生物种间竞争的问题（见表2-3）。

换水次数多但水流缓慢的局部水域也可发生蓝藻暴发。若一个湖泊或水库虽然总体上换水次数多，但其局部水域由于水流缓慢也可能造成蓝藻暴发或“水华”暴发。如长江三峡水库就是总体上换水次数多，但其支流的回水河段由于水流缓慢而经常发生间隔性的“水华”暴发或蓝藻暴发。同样，以后鄱阳湖入长江的湖口处若建了闸坝控制枢纽工程，鄱阳湖以后可能在局部时间段成为人工控制型湖泊，其入湖河流的回水河段由于水流缓慢可能造成“水华”暴发或蓝藻暴发。

水生植物覆盖率低的湖泊容易发生蓝藻暴发现象。水生植物覆盖率低的湖泊净化水体的能力也小，抑制蓝藻能力较差，容易引起富营养化或加重富营养化，有利于蓝藻生长繁殖和暴发。其中生长芦苇等挺水植物少的湖泊，由于消除蓝藻能力差，易发生蓝藻暴发。且蓝藻多次严重暴发水域对水生植物（特别是沉水植物）有很强抑制作用，可导致沉水植物几乎全部死亡，蓝藻暴发程度将进一步加重，植物覆盖率将越来越少，形成恶性循环。

九、影响“三湖”每年蓝藻首次暴发的因素

影响每年首次蓝藻暴发的因素主要决定于休眠蓝藻复苏的数量和时间，以及复苏后的生长繁殖速度。主要受蓝藻种源、温度、光照、营养盐、水深、透明度、底泥扰动等多种因素影响。一般湖泊多年水深、透明度没有很大差别，所以主要影响因素是蓝藻种源的数量、营养盐、温度和天气状况。气候因素中，温度是影响蓝藻复苏及以后生长繁殖的关键因子，其次是光照。

现状营养条件下，影响“三湖”每年首次蓝藻暴发因素：①主因是水温，如太湖一般水温超过12.5℃蓝藻开始复苏，4—5月水温升高至16～20℃，加快生长繁殖速度，即发生首次暴发，一般首次蓝藻暴发在4月。太湖2008年、2009年、2010年分别在4月3日、4月29日、4月30日发生蓝藻首次暴发。但水温高低和光照程度不同可提前或推迟首次暴发时间，如2007年、2012年太湖分别在3月29—30日、5月1日首次暴发。“三湖”年均温度不一致，所以蓝藻首次暴发时间也不一致。②风的聚集作用与蓝藻首次暴发的时间、位置和时间有关。③底泥中蓝藻种源复苏数量影响蓝藻首次暴发的时间、程度和位置。

十、蓝藻暴发的作用和危害

蓝藻暴发有很大危害，但也有一定作用。总的是在蓝藻暴发初期有可净化水体的作用，而蓝藻大量死亡时则严重污染水体。

（一）蓝藻暴发的作用

蓝藻光合作用释放氧气。由于蓝藻光合作用释放氧气，所以远古时代的大量蓝藻成就了地球大气层的氧气，促进了地球生物的进化。蓝藻在夜间则消耗氧气。

蓝藻是生产者。蓝藻具有高营养价值，富含蛋白质、多糖和脂质等有机质，是很好的C、N来源，在正常水体中，蓝藻的适量存在是水生态系统食物链的重要成员。

蓝藻的聚集与富集水体N P为打捞蓝藻创造条件。湖泊中蓝藻暴发初期可吸收N P、净化水体，所以当清除蓝藻削减其数量的同时，即清除水体中相应的N P，降低富营养化。同时蓝藻的聚集为打捞蓝藻清除蓝藻种源创造了有利条件。

蓝藻可资源化利用。蓝藻含大量N P、有机质、微量元素等物质，为蓝藻实现资源化综合利用创造基本条件。

（二）蓝藻暴发的危害

蓝藻危害主要表现在蓝藻暴发及其大量死亡期，危害主要是：严重遮阳；藻毒素危害；可造成严重“湖泛”，使水源地无法供水；增加水体或底泥的N、C；严重影响景观、生态和环境安全等。而非蓝藻暴发的危害一般较同等程度的蓝藻暴发为小，主要是无藻毒素。

危害供水安全。蓝藻暴发可产生严重“湖泛”、危害供水安全。表现在两个方面。①严重影响水源地安全。由于蓝藻暴发、大量死亡，使湖水发臭发黑、腥臭难闻，引发强烈“湖泛”，造成如2007年5月29日至6月初在太湖贡湖湾发生的供水危机。②影响自来水厂制水。蓝藻暴发聚集时，大量蓝藻堵塞自来水厂滤网、通道，严重影响制水能力。

藻毒素对人体的直接危害。部分蓝藻具有藻毒素，对人类身体有直接危害，如微囊藻毒素等通过饮用水或被藻毒素污染的水产品进入人体，严重危害人类健康。藻泥中的藻毒素在自然状态下，降解十分缓慢，其中藻毒素MC—RR、MC—LR在自然存放30d后的含量仍分别高达1410μg/kg、510μg/kg。藻毒素在厌氧发酵情况下容易降解。但太湖蓝藻在没有死亡时释放的藻毒素极少，水体符合饮用水标准。

危害水生态系统。蓝藻大规模暴发是生态灾难。“三湖”蓝藻暴发期蓝藻已成优势或绝对优势种，利用其在极其恶劣的生境也能顺利生存的特性，抑制其他藻类，其他生物已无法与之抗衡；由于蓝藻暴发时大量浮于水面的遮光效应，降低湖水透明度，导致沉水植物得不到阳光而难以生存甚至死亡；由于蓝藻暴发及大量死亡可产生藻毒素、升高pH值、降低DO和阻断食物链等原因，可影响如鱼类、底栖动物和其他生物的生长繁殖和种群发展，甚至造成其部分或绝大部分种群的死亡。

蓝藻暴发引起鱼类等动物死亡的原因。有些专家认为不一定是直接由蓝藻暴发引起，而是蓝藻暴发引起水中pH值升高到10或11时，碳酸氨放出的游离氨的毒害作用而造成；有些认为蓝藻大暴发使DO急剧减少，导致鱼类等动物窒息死亡；有些则认为由于蓝藻死亡后释放出的藻毒素使鱼类中毒死亡；或许这几种情况均存在。

影响经济社会发展和人民生活。蓝藻暴发严重影响工农业生产，严重影响居住、旅游、投资环境，影响水体景观，影响人体的视觉效果和精神生活，影响经济社会发展和人民生活。

增加底泥淤积和污染。蓝藻暴发将增加N和有机质，蓝藻死亡后沉入水底的残体，一代又一代的堆积，日积月累，增加底泥的淤积量和污染程度。特别是在蓝藻大量聚集堆积、死亡的水域，其底泥的淤积量和污染程度增速很快。底泥的大量增加，使湖泊逐渐变浅、湖泊容积日益减少和防洪调蓄能力下降。

加重富营养化和有机污染。蓝藻暴发且大量死亡后，其所含N P很易释放，所以在很大程度上增加底泥N P释放量，升高水体N P浓度；蓝藻大量死亡增加湖泊底泥有机物，为发生规模“湖泛”创造条件。如太湖2007年发生“5·29”供水危机后，由于蓝藻大暴发、大量死亡，贡湖北部水域底泥中有机质达到创纪录的13.01%，较北部湖湾同期底泥中TN一般含量增加2～3倍。

蓝藻多年连续暴发加重其危害。蓝藻连续暴发后持续加重湖泊底泥污染和水体富营养化，增加蓝藻种源种群数量，使蓝藻暴发规模进一步加大。特别是蓝藻暴发后在顺风处蓝藻大量聚集和堆积，使该处底泥特别是在冬天积聚大量活蓝藻，可引起次年更大规模蓝藻暴发。所以“三湖”几乎年年大暴发，以往没有得到有效治理前的蓝藻暴发程度日益严重，其危害也日益严重。

十一、大中型湖泊蓝藻暴发程度建议标准

蓝藻暴发程度建议标准为轻度暴发、中度暴发、较重暴发、严重暴发、非常严重暴发5级（表2-4）。此标准系根据中国“六大湖”蓝藻暴发或蓝藻的有关情况归纳而成。由于资料有限，所以此建议标准仅供参考，有待以后完善。较蓝藻暴发更轻的，此处称为“水华”，“水华”与蓝藻暴发没有明确的界线，如太湖、巢湖可能在20世纪中期或更早就存在“水华”，也有人把蓝藻暴发也统称为“水华”。

建议标准分9项内容。一般包括蓝藻暴发的规模（2项）、次数、时间长度，蓝藻叶绿素（2项）、藻密度（2项）、人的感觉等项内容。

湖泊某一年蓝藻暴发程度的评价。若评价湖泊某一年的蓝藻暴发程度，9项指标中需至少有4项满足该级别的标准。仅有1、2项不能确定。如太湖，1987—1989年可评价为轻度—中度暴发级，1990年起至2007年可评价为由较重级逐渐上升为非常严重级，而2008年以后至目前可评价为由非常严重级降低为严重级。而太湖1986年以前的可评价为“水华”。湖泊某一年蓝藻严重暴发中各水域的程度也不完全一致，暴发程度也不同。如太湖蓝藻暴发严重的水域主要在西部湖湾和沿岸，东部水域一般不发生蓝藻暴发或部分水域暴发程度很轻；巢湖也是西部水域蓝藻暴发严重，东部水域一般不发生蓝藻暴发或部分水域暴发程度很轻；滇池外海的南、北水域蓝藻暴发严重程度的差异就没有太湖、巢湖那样清晰。若湖泊某水域发生面积不大但较严重的蓝藻暴发，则只能称为某水域发生严重蓝藻暴发，一般不能称为某湖泊蓝藻暴发严重，否则容易混淆视听，造成不利影响。

蓝藻严重暴发湖泊的评价。蓝藻严重暴发湖泊应该是10年或更多年份蓝藻年年连续严重暴发，仅有1年严重暴发或若干年严重暴发1次的只能认为是该湖泊某一年蓝藻暴发严重，而不能认为该湖泊是蓝藻严重暴发湖泊。如目前“三湖”是蓝藻严重暴发的大中型湖泊。本书中涉及的其他曾经发生过蓝藻严重暴发的湖泊仅能认为其某一年蓝藻严重暴发，一般称不上蓝藻严重暴发湖泊，如洪泽湖在1978—2009年的32年间曾有11年发生“水华”或轻度、中度甚至较严重的蓝藻暴发，但其中较严重的几次蓝藻暴发是间隔性的，故不能称洪泽湖为蓝藻严重暴发湖泊。

其他湖泊或水库。小微型湖泊和大中型水库因生境不同，蓝藻暴发情况不同，此标准中的部分内容可参考。如长江三峡水库藻密度150万～500万cells/L就可能发生蓝藻暴发或“水华”暴发。

[1]：❶ 濮培民于2000年10月1日在无锡马山召开的梅梁湖水环境治理研讨会上的《湖泊生态系统的退化、保护与修复》。

[2]：❶ 本书中的TN TP即为总氮总磷，相当部分作为专有名词，此时TN TP间不加“、”号，而是空半格，下同。

[3]：❶ 编者说明：因为实验一、实验二中未说明实验区域底泥中的N P含量，而蓝藻暴发后若水体缺P，蓝藻有加快底泥中P释放的功能，以满足其对P的需求，所以底泥中 P含量对人工添加P量有相当的影响。

[4]：❶ 殷高方于2012年4月21日在合肥举行的水环境论坛上的《藻类活体萤光原位监测技术》。

[5]：❶ 范成新于2012年10月24日在南京举办的2012年流域生态保护与水污染控制研讨会的报告《太湖湖泛的过程装备模拟与底泥影响监控技术》。会议由中国环境科学学会、环境保护部南京环境科学研究所主办。