上篇 淡水浮游藻类及其在太湖流域的基本情况
第一章 绪论
第一章 绪论
第一节 浮游藻类的基本知识
藻类是一类具有叶绿素，能进行光合作用并释放氧气，植物体没有真正根、茎、叶的分化，生殖器官多数是单细胞的低等植物。它们广泛分布于地球的江河湖海、池塘沟渠等水体，只要有阳光和水分布的地方就有藻类的踪迹。
浮游藻类是指一类能利用光能进行光合作用的低等绿色植物，它们或者完全没有游动能力，或者游动能力较弱，不能做远距离的移动，也不足以抗拒水的流动力，因此只能被动地“随波逐流”。据相关统计，全世界已知的藻类植物约为40 000种，其中淡水藻类约为25 000种，中国已发现的（包括已报道的和已鉴定但尚未报道的）淡水藻类约为9000种，加上尚未发现的估计有12 000～15 000种（占全球淡水藻类种数的50%～60%）。
浮游藻类按其营浮游性生活方式的性质或程度可分为真浮游生物（euplankton）、假浮游生物（pseudoplankton）和阶段浮游生物（meroplankton）。按其粒径（λ）大小可分为网采浮游藻类（netphytoplankton，20μm≤λ＜200μm）、微型浮游藻类（nanophytoplankton，2μm≤λ＜20μm）和超微型浮游藻类（picophytoplankton，λ＜2μm）。此外，按其生活的水体环境还可分为湖泊浮游藻类（limnoplankton）、河流浮游藻类（potamoplankton）和池塘浮游藻类（heleoplankton）。
常见的淡水浮游藻类主要包括蓝藻门（Cyanophyta）、金藻门（Chrysophyta）、黄藻门（Xanthophyta）、硅藻门（Bacillariophyta）、隐藻门（Cryptophyta）、甲藻门（Dinophyta）、裸藻门（Euglenophyta）和绿藻门（Chlorophyta）8个门类。
第二节 浮游藻类的生态特点
藻类植物是一群古老的植物。根据化石记录，在距今35亿～33亿年前，地球上的水体中首先出现了原核蓝藻。在距今15亿年前，已有与现代藻类相似的有机体存在。现代藻类的形态、构造、生理等方面也反映出藻类是一群最原始的植物。根据它们的形态，细胞核的构造和细胞壁的成分，载色体（chromatophore）的结构及所含色素的种类，贮藏营养物质的类别，鞭毛的有无、数目、着生位置和类型，生殖方式及生活史类型等，一般将它们分为8个门类。
藻类植物一般都具有进行光合作用的色素，能利用光能把无机物合成为有机物，以供自身利用，是能独立生活的一类自养原植体植物（autotrophic thallophyte）。藻类植物体在形态上千差万别，小的只有几微米，必须在显微镜下才能见到；体型较大的肉眼可见；最大的体长可达60m以上，藻体结构也比较复杂，分化为多种组织，如生长于太平洋中的巨藻属（Macrocystis）。尽管藻体有大的、小的，简单的、复杂的区别，但是它们的生殖器官多数是单细胞，虽然有些高等藻类的生殖器官是多细胞的，但其生殖器官中的每个细胞都直接参加生殖作用；形成孢子或配子，其外围也无不孕细胞层包围。
藻类在自然界中几乎到处都有分布，虽然主要生活在水中（淡水或海水），但在潮湿的岩石、墙壁和树干上及土壤中，也都有它们的分布。在水中生活的藻类，有的浮游于水中，也有的固着于水中岩石上或附着于其他物体上。藻类植物对环境条件的要求不高，环境适应能力强，可以在营养贫乏、光照强度微弱的环境中生长。在地震、火山爆发、洪水泛滥后形成的新鲜无机质上，它们是最先居住者，是新生活区的先锋植物之一，有些海藻可以在100m深的海底生活，有些藻类能在零下数十摄氏度的南北极或终年积雪的高山上生活，有些蓝藻能在高达85℃的温泉中生活，有的藻类能与真菌共生，形成共生复合体（如地衣）。
浮游藻类的生态学功能：浮游藻类是水环境中的初级生产者、食物链的开端，是无机环境与有机环境的承接者，对物质循环和能量转化起着重要作用。
（1）提供氧气。浮游藻类内含有叶绿素，能利用光能进行光合作用，将大气中的CO2转化为有机碳，对整个生物圈的碳循环起着重要作用。同时放出O2，是水体中氧气的主要来源之一，为浮游动物和鱼类等提供所需氧气。
（2）提供饵料。浮游藻类是水环境中的初级生产者，为浮游动物和鱼类等消费型生物提供丰富的饵料。浮游藻类含有维生素、蛋白质和油脂等多种营养物质，可直接在食品和饲料加工中作为维生素源、蛋白源等加以利用。
（3）物质转化。浮游藻类为自养型微生物，通过新陈代谢吸收水体中的无机营养物并将其转化为自身物质，某些藻类还能吸收利用水体中的小分子有机物；某些藻类细胞能分泌一些特定的物质（如各种酶类），促进水体中有机物的分解或消耗。浮游藻类对物质循环和能量转化有重要作用，对水体污染和净化有指示作用，在水生态系统的研究中具有重要意义。
第三节 浮游藻类与水质监测
浮游藻类生活在水体中，与水环境的关系密切，水质的任何变化都可能影响到浮游藻类的生理功能、种群密度、群落结构和功能。同时，浮游藻类种类繁多，在水体中分布广泛，可以生存在不同生境和类型的水体中。因此，浮游藻类的生物学、生态学和生理学特征能客观地反映水环境质量的好坏。
浮游藻类是水生态系统生物资源的重要组分，作为水环境中的主要自养生物，是物质代谢和能量循环的初级生产者，浮游藻类在水生态平衡中起着非常重要的作用。不同营养状态的水体中存在着不同的生物种类，特别是在优势种方面存在明显的差异。以与富营养化关系最密切的浮游藻类来说，各大门类藻类适应生存于不同的营养型水体中。一般来说，贫营养型水体中的浮游藻类以金藻、黄藻类为主，中营养型水体中常以甲藻、隐藻、硅藻类占优势，富营养型水体则常以绿藻、蓝藻类占优势。
浮游藻类监测与评价是利用水体污染物对浮游藻类的影响而产生的各种反应来测试并评价水体的污染状况。浮游藻类在不同的水体中具有特定种类组成，它们的数量和种类的变化反映了环境中水质的变化。浮游藻类与其水体环境的统一性是水生生物监测的生物学基础，因为浮游藻类群落与水体水质变化进程关系密切，它们的种群组成、群落结构等的变化直接或间接地反映着水体状况及其发展趋势。它所反映的环境质量内容是理化监测无法替代的。通过对浮游藻类种类和数量组成及它们的生理生化和对毒物的积累特点等进行研究，可对水体的污染性质和程度做出一个更加全面、正确的评价，进而为水资源保护及治理提供一定的理论依据。因此，人们将它们作为水质监测和评价的重要参数。
浮游藻类作为水体中广泛存在的植物体，其生态特征对水体有重要的影响，因此对水质状况具有重要的监测作用。由于藻类分布广，种类多，一年四季都易采得，在水体生物监测和生物评价中具有不可比拟的优点。
浮游藻类监测和评价的最终目的是通过对浮游藻类种类组成、种群结构和群落由于水体环境变化而产生的物种组成及其多样性、稳定性、生产力、生理状况变化情况的监测，全面及时掌握水环境质量的动态变化特征，为水资源保护、水环境管理，以及水污染防治和决策提供可靠依据。
第四节 水华监测及意义
水华（water bloom）主要是指淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象，是水体富营养化的一种特征，主要是生活及工农业生产中排出的含有大量氮、磷的废污水进入水体后，蓝藻（又叫蓝细菌）、绿藻、硅藻等大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象。
淡水富营养化后，水华频繁出现，面积逐年扩大，持续时间逐年延长。太湖、滇池、巢湖、洪泽湖都有水华（蓝藻），就连流动的河流，如长江最大支流—汉江下游汉口江段中也出现了水华（硅藻）。淡水中蓝藻水华造成的最大危害是：通过产生异味物质和蓝藻毒素，影响饮用水源和水产品安全，特别是蓝藻的次生代谢产物—微囊藻毒素（microcystin，MC）能损害肝脏，直接威胁人类的健康和生存。此外，自来水厂的过滤装置会被藻类水华填塞，漂浮在水面上的水华会影响景观，并有难闻的臭味。所以每次发生水华现象都会给人类和自然界带来损失或灾害。 我国深受蓝藻水华折磨的最著名的湖泊有滇池、太湖和巢湖，在过去的20 年，国家和地方政府在“三湖”治理上已耗资数千亿元，但依然挡不住滚滚的“绿波”，乐观地估计还要继续奋斗20年，悲观地说也许遥遥无期，不仅如此，浩瀚的洞庭湖和鄱阳湖似乎准备赴其后尘，云南秀丽的洱海也即将呈现水华的常态化状态。
目前的蓝藻水华监测通常采用以下4种方式。
（1）人工调查方式。常被用于典型调查，在预设的观测点上进行蓝藻和环境条件等项目的观测，观测内容除了叶绿素、溶解氧、浊度等定量指标，还包括对水华的感官描述。观测方法主要采用走航式采样，每周若干次，用专用交通艇在湖区移动观测和采样，由于蓝藻在水平和垂直方向上变化速率较快，十几分钟就有较大的变化，因此走航式观测得不到太湖湖区蓝藻水华的瞬时分布情况，难以反映蓝藻的时空变化规律。
（2）自动监测。主要采用水质自动站，能够测量与蓝藻水华有关的大部分定量指标，包括藻类密度、溶解氧含量、总磷含量、总氮含量和氨氮含量等。目前水质自动站价格昂贵，维护难度大，难以大量布设。
（3）遥感反演。采用中低分辨率遥感影像数据源较多，已经形成了较多的反演模型，并且有相应的遥感监测软件出现。目前反演模型的建模数据主要来自人工调查，缺乏长系列的数据支撑，模型可靠性仍然有待提高。
（4）综合应用。考虑到单独采用人工调查、自动监测和遥感监测都存在诸多困难，因此，多种技术综合应用成为较理想的大型湖泊蓝藻水华监测方式。多种监测方式的综合应用可以从不同技术层面完成湖泊蓝藻水华的监测，各种监测方式的缺点可以通过技术手段之间的互补得以克服。自2005年起，不断加强太湖流域蓝藻监测能力建设和相关课题研究，针对太湖蓝藻水华的特点，逐步形成了点、线、面三维一体全方位的太湖蓝藻水华监测体系。通过多重手段
湖流域（江苏）水生态监控系统建设与业务化运行示范”研究成果之一。本书涵盖了浮游藻类的基本知识、生态特点及在水质监测中的应用.