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水华(Water bloom)[1]或藻華(Algal bloom)[2],通常为學術所称“水體富营养化”而造成,是發生在淡水或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)的氮或磷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,而这些动物的残骸在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。
藻華由水體中氮磷含量過高導致藻類、細菌或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或藍色。
“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、硝酸鹽和亞硝酸鹽)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。例如藍藻的次生代謝產物藍藻毒素能損害肝臟,有致癌可能性。
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。
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]
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