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水华

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北美洲伊利湖(Lake Erie)的大规模藻華,从太空中可以看到。
2005年北京動物園中水系發生的水華(绿潮

水华(Water bloom)[1]藻華(Algal bloom)[2],通常为學術所称“水體富营养化”而造成,是發生在淡水海洋水系中藻类数量的迅速增加或积累。藻类一词包括多种水生光合生物,既有像海藻这样的宏观多细胞生物,也有像蓝藻这样的微观单细胞生物。[3]藻华通常指的是微观单细胞藻类的快速生长,而不是宏观藻类。[4]海藻林就是宏观藻华的一个例子。[3]

藻华是由于各种来源(如化肥径流或其他形式的養分污染)的等营养物质进入水生系统并导致藻类过度生长的结果。短时间内大规模繁殖的藻类会快速消耗大量氧气(远超藻类自身光合作用的产氧率),使得当地水体缺氧造成许多水生动物窒息死亡,而这些动物的残骸腐烂过程中又会造成二次污染,因此藻华会影响整个水域生态系统

藻華由水體中含量過高導致藻類細菌浮游生物突然性過度增殖的一種自然現象,同時也是一種二次污染。通常水的顏色呈現出綠色藍色

“水華”是淡水中的一種自然生態現象,涉及到的藻類有藍藻(即藍細菌)、綠藻矽藻等。自然形成的水華現象會很快消失,並不會帶來環境影響。

而人為的往水體中排放氮鹽(主要是銨鹽硝酸鹽亞硝酸鹽)和磷鹽(主要是正磷酸鹽正和各種形態的磷酸鹽),使得淡水富營養化。當水中磷化物過高,會有利於藍綠藻的生長[5]。而當​這些營養物超出環境容量和自淨能力,會令“水華”頻繁出現,面積逐年擴散,持續時間逐年延長。中國的太湖滇池巢湖洪澤湖美國俄勒岡州南部克拉馬斯縣的上克拉馬斯湖都有水華現象,這可能與含磷的清潔劑不斷被排放到水體有關[5]

“水華”造成的最大危害是:飲用水源受到威脅,藻類毒素通過食物鏈影響人類健康。例如藍藻次生代謝產物藍藻毒素能損害肝臟,有致可能性。

對有害藻華(HAB)的觀測、預警和防控對人類健康和沿海地區社會經濟尤為重要,國際社會高度關注有害藻華綜合觀測預警體系建設,有學者早在2003年開發了有害藻華預警系統[6],美國海洋綜合觀測系統(IOOS)針對墨西哥灣、加州近海和緬因灣等有害藻華多發海域,針對性地建立了有害藻華檢測預警系統[7]。歐洲和東亞國家也在佈局構建有害藻華監測預警體系。

特徵

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藻華一詞的定義因科學領域的不同而不一致,從無害藻類的 "小藻華 "(minibloom)到大規模、有害的藻華事件都有可能。[8]由於"藻類"是一個廣泛的術語,包括大小、生長速度和營養需求各不相同的生物,因此沒有官方認可的藻華閾值。由於科學界尚未達成共識,因此可以透過幾種方法來描述和量化藻華:測量新藻生物量、光合色素濃度、量化藻類的負面影響,或藻類與其他微生物群落相比的相對濃度。[8] 例如,藻華的定義包括葉綠素濃度超過100 ug/L,[9]、葉綠素濃度超過5 ug/L,[10]、被視為藻華的物種濃度超過 1000 個細胞/毫升[11],以及藻類物種濃度偏離正常生長狀態。[12][13]

藻華是特定藻類所需營養物質被引入當地水生系統的結果。這種限制生長的營養素通常是氮或磷,但也可以是鐵、維生素或胺基酸。[3] 在水中增加這些營養物質有幾種機制。在開闊的海洋和海岸線上,風和海底地形產生的上升流可將營養物質吸入海洋的透光帶,或陽光照射區。[14] 在沿海地區和淡水系統中,農業、城市和污水徑流會導致藻類大量繁殖。[15]

参见

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資料來源

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  1. ^ 水華 water bloom. 國家教育研究院資訊網. (原始内容存档于2014-08-26) (中文(繁體)). 
  2. ^ 藻華 algal bloom. 國家教育研究院資訊網. [2014-08-22]. (原始内容存档于2014-08-26) (中文(繁體)). 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 Barsanti, Laura; Gualtieri, Paolo. Algae: Anatomy, Biochemistry, And Biotechnology. Boca Raton, FL: CRC Press. 2014: 1. ISBN 978-1-4398-6733-4. 
  4. ^ Smayda, Theodore J. What is a bloom? A commentary. Limnology and Oceanography. July 1997, 42 (5part2): 1132–1136. Bibcode:1997LimOc..42.1132S. doi:10.4319/lo.1997.42.5_part_2.1132可免费查阅. 
  5. ^ 5.0 5.1 Toye, Suelan. Blooms in Canada's lakes on rise: study. Ryerson University. 2007-01-26 (英语). [永久失效連結]
  6. ^ Lee, Joseph H. W.; Huang, Yan; Dickman, Mike; Jayawardena, A. W. Neural network modelling of coastal algal blooms. Ecological Modelling. 2003-01-15, 159 (2). ISSN 0304-3800. doi:10.1016/S0304-3800(02)00281-8. 
  7. ^ Projects for HAB from IOOS. 
  8. ^ 8.0 8.1 Smayda, Theodore J. What is a bloom? A commentary. Limnology and Oceanography. 1997, 42 (5part2): 1132–1136. Bibcode:1997LimOc..42.1132S. ISSN 1939-5590. doi:10.4319/lo.1997.42.5_part_2.1132可免费查阅. 
  9. ^ Tett, P. The Ecophysiology of Exceptional Blooms. Rapp. P.-v. Reun. Cons. Int. Explor. Mer. 1987, 187: 47–60. 
  10. ^ Jonsson, Per R.; Pavia, Henrik; Toth, Gunilla. Formation of harmful algal blooms cannot be explained by allelopathic interactions. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2009-07-07, 106 (27): 11177–11182. Bibcode:2009PNAS..10611177J. ISSN 0027-8424. PMC 2708709可免费查阅. PMID 19549831. doi:10.1073/pnas.0900964106可免费查阅. 
  11. ^ Kim, H.G. Population cell volume and carbon content in monospecific dinoflagellate blooms. Toxic phytoplankton blooms in the sea. Developments in Marine Biology 3. Elsevier. 1993: 769–773. 
  12. ^ Parker, M. Exceptional Plankton Blooms Conclusion of Discussions: Convener's Report. Rapp. P.-v. Reun. Cons. Int. Explor. Mer. 1987, 187: 108–114. 
  13. ^ Carstensen, Jacob; Henriksen, Peter; Heiskanen, Anna-Stiina. Summer algal blooms in shallow estuaries: Definition, mechanisms, and link to eutrophication. Limnology and Oceanography. January 2007, 52 (1): 370–384 [2024-06-23]. Bibcode:2007LimOc..52..370C. ISSN 0024-3590. S2CID 15978578. doi:10.4319/lo.2007.52.1.0370. (原始内容存档于2024-06-23). 
  14. ^ Hallegraeff, Gustaaf M.; Anderson, Donald Mark; Cembella, Allan D.; Enevoldsen, Henrik O. Manual on harmful marine microalgae Second revised. Paris: UNESCO. 2004. ISBN 9231039482. OCLC 493956343. 
  15. ^ Gilbert, Patricia M.; Anderson, Donald M.; Gentien, Patrick; Graneli, Edna; Sellner, Kevin G. The Global Complex Phenomena of Harmful Algal Blooms. Oceanography. 2005, 8 (2): 130–141 [2024-06-23]. (原始内容存档于2024-09-18).