（云南省水文水资源局 昆明分局，云南 昆明 650051）

摘要: 2015年7月，在牛栏江引水入滇池工程成功引水补给滇池情况下，在滇池外海北岸集中爆发蓝藻水华。从蓝藻在滇池中的位置分布，结合滇池自身特殊地理环境，分析滇池蓝藻爆发原因，为遏制蓝藻大规模爆发，探寻对策具有重要现实意义。分析表明：富营养化程度高，补给水量不足，水体流动性差，水体置换缓慢，水温升高和特殊的位置是滇池北岸爆发蓝藻的主要原因。单一使用一种方法很难完全杀灭或控制住蓝藻，而联合采用加大补水量，蓝藻收集排放及水体置换通道工程建设，灵活调度，放养滤食性鱼类等多种方法则可以使蓝藻的浓度处在一个低水平的动态平衡，有效防止蓝藻水华现象。

关键词：滇池；蓝藻爆发；原因；对策

1引言

蓝藻是最简单、最原始的一种单细胞生物。蓝藻在淡水水体中集中爆发时存在较大危害，主要是威胁饮用水源，污染水体水质，通过食物链影响人类健康，破坏水生态环境等。近年来，受淡水中富营养化的影响，淡水水体中蓝藻“水华”频繁出现，面积逐年扩散，持续时间逐年延长，呈愈演愈烈的趋势，如太湖、滇池、巢湖、洪泽湖等几大淡水水体都有“水华”现象发生，甚至流动的河流，如长江最大支流——汉江下游汉口江段中也出现“水华”。针对这些现象，国内学者开展了大量相关研究[1-5]。

滇池是中国污染较为严重的淡水湖泊之一。从云南省水环境监测中心昆明分中心监测资料来看，2015年1月到7月滇池外海水质类别介于Ⅳ类～劣Ⅴ类之间，超标污染物在各个区域的分布不尽相同，总体以湖心的水质状况最好。在滇池外海21各监测站点中，监测结果为Ⅳ类的有16个，占76.2%；劣Ⅴ类站点3个，占14.3%。主要超标指标为总磷、总氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数、化学需氧量。总富营养化程度来看，滇池外海除滇池北部为中度富营养外，外海东部、南部、西部及湖区中心均为轻度富营养，富营养化程度较高。总氮、总磷等污染物的超标致使滇池水体富营养化，“水华”频繁出现，每年7月是滇池发生季节性蓝藻爆发最为集中的季节。近年来，围绕滇池“水华”的成因分析、演变规律以及应对措施等成为研究的热点，方红云、方奋飞、郭艳英、潘继征等[6-12]等学者开展了相应的研究，并取得了一批研究成果，然而由于蓝藻水华自身的复杂性和面源污染难以有效控制，滇池蓝藻水华研究及治理尚存在许多悬而未决的问题。2015年7月滇池外海北岸大堤沿线再度发生蓝藻爆发，大量蓝藻聚集形成重度蓝藻水华，再次给滇池水环境水生态提出挑战。本文就该次蓝藻爆发情况，从影响蓝藻爆发影响因子角度出发，结合滇池自身及实际运行情况，分析蓝藻爆发原因，探寻相关对策，为有效解决滇池蓝藻爆发提供参考。

2蓝藻爆发原因分析

2.1蓝藻产生的影响因子

2.1.1水体富营养化 

蓝藻是水中的浮游植物，影响蓝藻产生的因素较多，喜欢生活在有机质丰富且pH值较高的水体中，且一些种属的蓝藻有固氮作用，能够利用空气中的氮气合成自身需要的氮肥，从而改变了水体中的氮磷比。湖泊水体中氮和磷的含量以及它们的存在形态在一定程度上制约着藻类的生长，蓝藻的发生和水体的营养元素比例失衡有很大关系。国际上一般认为湖水中总氮达0.2mg/L，总磷达0.02mg/L是富营养化发生的浓度。当水中的氮、磷等营养盐浓度大量增加后，为蓝藻快速繁殖提供了有利的条件。因此，控制、削减湖泊中氮磷的来源是抑制水体富营养化及蓝藻产生的重要途径。

2.1.2水文与气象等环境因子

其一，光照、温度、pH值、光辐射等物理因子对藻类繁殖有重大影响。光照的影响主要表现在藻类光合作用的速率随着光强变化而变化，以及不同种类藻类对不同波长和强度的光敏感性不同；温度对藻类生长的影响比较突出。在水温低于30 ℃而其他条件不变时，藻类的生长速度与温度呈正相关关系，当温度低于15 ℃或高于30 ℃均不利于蓝藻细胞生长，同时也不利于蓝藻胞内理化成分的积累。水体增温对浮游藻类的影响与环境温度和增温幅度有关。水体的物化性状包括溶解氧、氧化还原电位、有机质含量、金属螯合作用、颗粒物沉降与再悬浮、吸附与解吸、沉淀与溶解等，这些因素不仅直接作用于藻体本身，影响藻的各生理阶段，从而对藻类生长起间接作用。

其次，湖泊本身的自然地理条件也对水华的形成起着至关重要的作用，如水深浅、换水周期长、水位低等水文因素也有利于水华的发生。

另外，湖泊水文和气象因子对水华的形成也会有驱动作用，在浅水湖泊中，风浪的搅动间接地导致了营养盐从底泥中释放，增加了更多的可为蓝藻所利用的营养物质，同时也可使蓝藻细胞从底泥中上浮，直接的作用则是在特定方向的风力作用下，使得已上浮于湖水表面的藻华在封闭性湾区，尤其是在下风带湖滨区聚集，形成厚度可观的蓝藻水华，这一现象往往也被人们误认为是该区域发生'暴发'，理解了这点，就可知道在上述区域形成的蓝藻水华，既有来自该湖区原有蓝藻的生长，又有可能是其他湖区的水华蓝藻随风浪作用漂移到该湖区堆积而成。同时由于湖区的特殊地形地貌决定了其他湖区的水华易向该区聚集，因此会加剧这些区域的水华发生程度，显然在这样的湖区，水文与气象要素对蓝藻水华的形成作用尤其显着。

2.1.3生物与生态因子

在正常的湖泊中，湖泊初级生产力包括浮游植物、底栖或固着藻类、沉水植物与挺水植物，它们是相互作用和相互制约的，形成一个良性的湖泊初级生产力平衡系统，若湖泊接纳的营养盐主要供给了浮游植物，则蓝藻的生态位置在生态系统具有较高的适合度，因而能够占据优势进而形成水华，从而会破坏了这一系统平衡。在特定环境条件下，富营养化湖泊中蓝藻在与其他藻类的竞争中获得生长优势，蓝藻成为优势种的机理研究主要集中在蓝藻与其他相近物种对生态空间和营养盐的竞争方面。另外，原生动物的摄食作用也是影响蓝藻细胞消长的主要因素。蓝藻会在同样富营养盐条件下，在竞争中获得生长优势主要是因为蓝藻对低温的适应、对低光强和紫外线的适应、蓝藻可以过量摄取无机碳和其他营养物质的能力；蓝藻细胞可以形成气囊，具有调节自身浮力的功能，通过浮游或下沉来选择其最佳的生长和生存空间，蓝藻可以形成群体胶鞘，以降低被浮游动物摄食的机率，蓝藻可以分泌他感物质对其他物种产生抑制作用，蓝藻所产生的藻毒素可以抑制其他物种生长甚至杀死其他生物。

总的来说，湖泊富营养化的实质是由于营养物质输入输出的失衡，造成湖泊生态系统中各物种的种间平衡被打破，导致某单一物种的过度生长(如蓝藻的恶性繁殖)，从而进一步破坏了系统的物质循环和能量流动，最终致使整个生态系统逐步走向消亡。

2.2滇池爆发蓝藻的原因分析

滇池作为一个内陆湖泊，水资源量补给不足，受人类活动影响，湖面缩小了1/4，水体的置换很缓慢，湖泊的自净能力很差，湖内严重污染和呈重度富营养化，加之昆明的气候温度和光照条件正适宜蓝藻滋生繁殖，从1991年至今，滇池年年出现蓝藻异常暴发，大量的蓝藻浮在水面，致使水体浑浊腥臭，水生生物大量减少，水中叶绿素平均含量大幅升高。

为改善滇池水环境，中央、省、市各部门高度重视，采用了环湖截污、生态湿地建设、外流域引水等综合治理工程，取得了一定成效，但由于滇池水源补给不足、底泥中污染物含量大、水动力不足等原因，在2015年7月仍然在滇池北岸爆发了蓝藻水华。本次将从污染源、水源、水动力条件以及水温四主要方面剖析2015年蓝藻水华爆发的原因，揭示水华爆发机理。

2.2.1污染源影响分析

（1）滇池水体仍处于富营养化状态

虽然经过多年卓有成效的综合治理，滇池水质各项指标呈下降趋势，但根据1～6月监测报告显示，目前滇池外海水体营养状态仍为中度富营养，营养化指数建议61.5～62.8之间，水质类别为Ⅴ，主要超标指标为总磷、总氮、五日生化需氧量、高锰酸盐指数、化学需氧量。其中，上半年总氮平均超标倍数为1.959倍，最大超标倍数为2.815倍（1.81mg/L），总磷平均超标倍数为0.055倍，总氮、总磷等污染物的超标致使滇池水体富营养化，为蓝藻的生长繁殖提供了营养成分。

（2）污染源尚未完全得到控制

虽然中央、省、市高度重视滇池水污染治理，采取了环湖截污、河道综合治理、尾水外排等大量工程措施，滇池点源污染得到有效控制，但面源及内源（底泥沉积物）污染问题尚有效解决，特别是滇池处于昆明主城下游，汛初的初期雨水将城市雨水管网及周期区域的大量污染物带入湖体，底泥产生扰动释放污染物，导致初汛期滇池水体污染加重，为蓝藻繁殖生长带来了养分。

  （3）降雨的影响

滇池流域多年平均雨量为931.8mm，2014年滇池流域平均降雨量1026.6mm，较多年平均偏多10.2%。

2015年1至6月，滇池流域平均降雨量401.0mm，较2014年偏多20.5%，较多年平均偏多26.8%。1至6月昆明主城降雨量为444.5mm，较同期多年平均41.0%。

由于前期雨水相对偏多，且降雨集中在主城区，导致初期雨水将大量城市面源污染物带入滇池，加剧了滇池水体污染（较其他降雨正常年份加重），为蓝藻的生长创造了有利条件。

2.2.2水源影响分析

   （1）水源条件

滇池多年平均入湖径流量为9.52亿m3，扣除水面蒸发后4.36亿m3后净水资源量为5.16亿m3，正常水位对应总湖容为15.9亿m3；2014年本区入湖径流量8.11亿m3，牛栏江补水量为4.45亿m3，总入湖径流量为12.56亿m3，扣除水面蒸发后3.29亿m3后净水资源量为9.27亿m3，较多年平均多80%，为滇池水体置换提供了可靠的水源保障，但与滇池总湖容相比，加入牛栏江补水量后，水资源补给量仍不足。

滇池1～6月多年平均入湖径流量为3.07亿m3，扣除水面蒸发后2.58亿m3后净水资源量仅为0.49亿m3；2015年1～6月滇池本区入湖径流量为2.70亿m3，牛栏江补水量为2.97亿m3，进入外海的水量仅为2.50亿m3，故滇池2015年1～6月总入湖水量为5.20亿m3，较多年平均偏多70%左右，但扣除水面蒸发后净水资源量也仅为2.6亿m3左右，海口站出湖水量为2.42亿m3，且滇池水位变化仅0.35m，湖容变量仅为1.1亿m3左右，净水资源量仅占滇池总湖容的1/6左右，湖容变量仅占总湖容的1/15左右。

2014年上半年，在牛栏江补水工程通水后，每年可为滇池提供5.72亿m3左右的清洁水源，但滇池总湖容为15.9亿m3，水源补给量仍然不足。经过一年半的补水置换，滇池水质各项指标总体呈稳中向好的趋势，但由于滇池水体面积较大（309km2），且底泥中沉积了大量的污染物，水环境要得到大的改善是以长期而艰巨的过程。

（2）水体置换周期较长

由于滇池入湖较大，即使实施了牛栏江补水工程后，其水源补给量仍然不足，导致滇池水体置换周期较长，在不考虑水动力情况下，仅以水量来计算，完成一次水体置换时间大约为3至4年，致使污染物不能有效排出湖外，为水体富营养化及蓝藻水华产生创造了有利条件。

2.2.3水动力条件影响分析

（1）北岸水动力条件较差

由于滇池水域面积较大，特别是受滇池出湖口位置分布及入湖河道水量不均的影响，入湖水量不足以使全湖形成良好水动力，入湖水量北进南出，在由北向南区域形成流动，水质相对较好的水量由海口排出。受滇池湖流、水源补给、出口位置分布等因素的影响，滇池北岸水体的流动性较差，且该区域为一湖湾区域，几乎为无法流动的死水，加之受常年西南风向的影响，将其它区域的污染物吹至北岸，导致大量污染物集聚于滇池北岸，水体污染负荷严重，为蓝藻繁殖、生长创造了条件。

2014年上半年，在牛栏江补水工程通水后，由于海口河整治未完成，牛栏江水通过盘龙江进入滇池外海后在通过节制闸进入草海，由西园隧洞排出，对滇池外海北部水体有一定的置换、改善作用，故2014年水华天数相对今年偏少。从滇池长期治理的角度看，增加外海北部水体的流动性，对改善外海北部水体水质、减少蓝藻水华具有一定的效果。

（2）滇池调度

滇池位于昆明主城下游，受滇池周边地形和城市建设影响，滇池水位长期维持在相对较低的水位，特别是汛期，为预留足够的防洪库容，在水位相对较低，但同时需接纳有滇池北岸进入滇池的较大量级的面源污染，水位低、水量小、高污染量大大增加了滇池爆发蓝藻的风险。

2.2.4水温影响分析

温度条件是影响藻类生长的重要环境因子之一。在水温低于30 ℃而其他条件不变时，藻类的生长速度与温度呈正相关，当温度低于15 ℃或高于30 ℃均不利于蓝藻细胞生长，同时也不利于蓝藻胞内理化成分的积累。

（1）大环境气候变化情况

从去年3月份开始，气象专家已经发现赤道中东太平洋海水正逐渐从异常冷水转为异常暖水，并在10月底宣布新厄尔尼诺现象已经形成。国家海洋与大气管理局（NOAA）的气候科学家也在早前宣布，因厄尔尼诺现象再次来临，2015年可能成为有气候记录以来最炎热的一年，而且通常厄尔尼诺现象只会持续6至8个月，但是今年的厄尔尼诺持续期可能会增加到两年或者更长。

由于受厄尔尼诺现象的影响，今年，印度安得拉邦和特伦甘纳邦的气温超出同期平均水平3至6℃；去年冬季我国平均气温较常年同期偏高1.1℃，特别是在今年1月和2月，全国平均气温已刷新了历史新高。

（2）滇池外海水体温度变化情况

正常情况下，滇池外海北岸蓝藻富集区水体的水温从3月至4月开始上升，最高水温约为24℃，9月以后水温开始大幅度下降， 最低水温度为12月至次年的2月，约为10 ℃左右。

到目前为止，相比去年，2015年滇池外海北部水域的温度变化呈升高趋势。从今年1月份起水温便高于去年同期，其中，今年滇池外海北部水体最低温度出现在1月，为11.8℃，7月13日最高水温甚至达到26.3℃，总体上看今年以来滇池外海北部水域的温度比去年同期高出1.17℃，水体水温过高加剧了蓝藻的生长、繁殖。

3对策研究

滇池蓝藻爆发区域主要位于北岸。根据上述分析，滇池北岸爆发蓝藻的主要原因为补给水量不足，面源污染量级大，水体流动性差，水体置换缓慢，水温升高等原因。针对上述不利因数，结合滇池实际情况，提出如下参考建议：

（1）加强对城市面源污染控制。影响滇池的面源污染主要是以降雨引起的雨水径流的形式产生，径流中的污染物主要来自于雨水对河流周边道路表面的沉积物、无植被覆盖裸露的地面、垃圾等的冲刷，污染物的含量取决于城市河流的地形、地貌、植被的覆盖程度和污染物的分布情况。因此，对面源污染的控制也可以理解成对城市河流周边降雨径流污染的控制。根据城市河流面源污染的特点，采取污染物源头的分散控制（如海绵城市建设）和末端集中控制（如环湖截污和沿湖人工湿地等），较大程度的削减城市面源污染进入滇池。

（2）加大外海补给水量。目前，牛栏江调水部分水量用于补充草海，在草海水环境已有改善的前提下，建议减小或停止牛栏江草海补水，将牛栏江水量尽量补入外海，稀释蓝藻的浓度，加快水体置换和水动力，稀释外海污染浓度，同时也稀释了蓝藻分泌的毒物浓度，促进其它藻类的生长和保持整个生态系统的动态平衡。

（3）加快实施滇池外海北岸蓝藻收集排放及水体置换通道建设工程。通过该工程的实施，将外海北岸富集的蓝藻收集后经西园隧洞排出。同时，在海口满足下游用水的前提下，抓住汛期有利时机，多余水量建议由该通道外排，使外海水体形成流动，增加外海水动力、加速水循环。

（4）做好滇池蓄泄调度。在牛栏江水大量进入外海的前提下，利用目前汛期滇池来水较多的有利条件，加大下泄量的同时做好蓄水计划，使外海水体形成一定的水位变幅，有效置换水体，增加水体流动性，同时对降低水体温度具有一定效果。
　　（5）放养一定数量的滤食性鱼类。虽然蓝藻不易被消化，但由于其颗粒较大，更容易被滤食性鱼类摄食到体内，在一定程度上延缓、阻碍了蓝藻的生长。可供选择的鱼类有白鲢、花鲢、白鲫等。实践表明，尾重200g以上的白鲢对蓝藻有明显的抑制作用，每0. 067ha2总量达到100 Kg时，基本不会爆发蓝藻。

（6）综合防治，单一使用一种方法很难完全杀灭或控制住蓝藻，而多种方法的联合使用则可以使蓝藻的浓度处在一个低水平的动态平衡，有效防止蓝藻水华的生成。 

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