解謎里約奧運(yùn)會(huì)的“碧池”

徐鹍+郭蕊

奧運(yùn)會(huì)是世界關(guān)注的體育盛會(huì)，但在2016年第31屆里約奧運(yùn)會(huì)上，原本清澈湛藍(lán)的游泳池水，一夜之間變?yōu)闇啙岬谋叹G色，被網(wǎng)友們戲稱為“碧池”。因而游泳池水的顏色也成為本屆奧運(yùn)會(huì)的“亮點(diǎn)”之一。泳池的水為何會(huì)在一夜之間發(fā)生如此劇變？場(chǎng)館工作人員的解釋是由于工作失誤，導(dǎo)致水體中藻類大量繁殖。那么，這是哪些藻類的杰作？如何防止泳池再度變綠？這些藻類會(huì)影響運(yùn)動(dòng)員的健康嗎？

1 “碧池”形成的原因

“碧池”現(xiàn)象也稱為水華或水花，通常是由于淡水水體受到污染，導(dǎo)致氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素超標(biāo)，使水體富營(yíng)養(yǎng)化或嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)化，在一定的條件下（如溫度、光照等），引起藻類爆發(fā)性的繁殖，導(dǎo)致水體呈現(xiàn)綠色或其他顏色。在海水中發(fā)生上述過(guò)程則稱為“赤潮”。水華和赤潮都是全球性的水污染公害。

2 引起水華的常見(jiàn)藻類

目前，發(fā)現(xiàn)引起水華的藻類有3萬(wàn)多種。藍(lán)藻是原核生物，在生物界地位最原始。藍(lán)藻門的中微囊藻、顫藻、螺旋藻和魚腥藻等是引起水華的常見(jiàn)藻類。此外，小環(huán)藻（硅藻門）、衣藻（綠藻門）、裸藻（裸藻門）等，也能引起水華。在不同水體中引起水華的藻類的種類和數(shù)目不盡相同，形成的顏色也由最大優(yōu)勢(shì)的藻類的顏色所決定。由葉綠素a和藻膽素等的藻類（如顫藻）引起的，多呈藍(lán)綠色；由葉綠素a、葉綠素c和墨角藻黃素等色素的藻類（如小環(huán)藻）引起的，多呈黃褐色；由有葉綠素a和葉綠素b的藻類（如衣藻）引起的，多呈黃綠色或綠色。

3 水華發(fā)生的機(jī)理

根據(jù)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)水華發(fā)生機(jī)理的研究，其關(guān)注重點(diǎn)大致分為兩類，即引起水華的藍(lán)藻的生理形態(tài)和環(huán)境因素。

3.1 生理形態(tài)

藍(lán)藻的生理特征是水華形成的前提。偽空泡或偽空泡群是藍(lán)藻的重要結(jié)構(gòu)之一，其可以調(diào)節(jié)浮力，使藍(lán)藻在水中占據(jù)吸收光能的有利位置。由微原纖維構(gòu)成的膠質(zhì)鞘幾乎存在于所有的藍(lán)藻細(xì)胞外側(cè)，可將單個(gè)細(xì)胞聚集成群，使藍(lán)藻在與其他浮游生物競(jìng)爭(zhēng)中占有優(yōu)勢(shì)。一些藍(lán)藻通過(guò)CO2濃縮機(jī)制將水體中CO2降低到僅適合藍(lán)藻生活的濃度，來(lái)確保其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。藍(lán)藻含有多種光合色素，在不同深度的水中，能有效地利用光能，生長(zhǎng)速率快于其他藻類。藍(lán)藻通過(guò)吸收過(guò)量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為其在逆境中生長(zhǎng)提供營(yíng)養(yǎng)，在營(yíng)養(yǎng)充足時(shí)可大量生長(zhǎng)形成水華。藍(lán)藻可產(chǎn)生一種氨基酸（MAAs），防止紫外線的傷害。常見(jiàn)的引起水華的藍(lán)藻幾乎都會(huì)產(chǎn)生毒素，嚴(yán)重威脅人和動(dòng)物的健康，這可能是其在適應(yīng)環(huán)境過(guò)程中逐步形成的生存策略，以抑制其他競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和避免天敵的攝食。

3.2 環(huán)境因素

環(huán)境因素是誘導(dǎo)水華發(fā)生的重要外部因素。目前學(xué)者普遍贊同水華的發(fā)生是由于氮、磷的釋放導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的結(jié)果。因此控制氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的輸入成為水華控制的重點(diǎn)。在一些地區(qū)的水體中，總氮和總磷的比值影響著水華的發(fā)生，一般認(rèn)為總氮總磷比為16時(shí)比較適合藻類的生長(zhǎng)繁殖。學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)水溫的升高也會(huì)促進(jìn)水華的發(fā)生，藍(lán)藻生長(zhǎng)繁殖的最適溫度在25～35℃，比其他藻類對(duì)高溫的耐受性更強(qiáng)。有研究表明，全球氣候變暖對(duì)水華的發(fā)生具有促進(jìn)作用。此外，微量元素、浮游動(dòng)物攝食、水文條件和氣象條件等也是水華發(fā)生的重要影響因素。

綜上所述，水華的發(fā)生受多種條件影響。在不同的水體中，導(dǎo)致水華發(fā)生的關(guān)鍵因素不同。有學(xué)者提出了環(huán)境因子與生理特征共同作用、正反饋調(diào)節(jié)、四階段理論假說(shuō)、生理潛能發(fā)揮與適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)策略和信號(hào)假說(shuō)等水華發(fā)生機(jī)理。目前學(xué)者還沒(méi)有找到通過(guò)1、2個(gè)關(guān)鍵因素就能闡明水華發(fā)生過(guò)程的機(jī)理，有待進(jìn)一步研究。

4 水華的危害及防治

4.1 水華的危害

藻類爆發(fā)式的繁殖會(huì)造成水體缺氧，導(dǎo)致其他生物的死亡。同時(shí)，一些藻類產(chǎn)生的毒素還會(huì)引起其他動(dòng)物的中毒。有些藻類會(huì)產(chǎn)生異味，影響人類的飲水和生活，也影響自來(lái)水廠的生產(chǎn)和自來(lái)水的水質(zhì)。發(fā)生水華的水體環(huán)境被破壞，對(duì)其旅游資源也有一定的影響。

4.2 水華的防治

水華的發(fā)生通常是由于水體的富營(yíng)養(yǎng)化的結(jié)果。因此，防治水華的首要任務(wù)就是阻斷水體的污染源。其次，可以通過(guò)整修河道、清除淤泥、化學(xué)消毒和投放食藻類動(dòng)物等方法進(jìn)行防治。每種方法都具有一定的效果，也各有優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)水華的不同情況，應(yīng)當(dāng)選擇不同方法進(jìn)行防治。另外，環(huán)保部門應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)管力度，堅(jiān)決打擊偷排、濫排污染物的行為。加強(qiáng)水體環(huán)境的保護(hù)，這也是每位公民應(yīng)當(dāng)履行的社會(huì)責(zé)任。

綜上所述，里約泳池成為“碧池”絕非偶然，是多種因素共同作用的結(jié)果。長(zhǎng)時(shí)間接觸綠色的池水，對(duì)運(yùn)動(dòng)員的健康也十分不利。如果組委會(huì)提前做好相應(yīng)的預(yù)防措施，“碧池”現(xiàn)象是可以避免的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周云龍，于明.水華的發(fā)生、危害和防治[J].生物學(xué)通報(bào)，2004，39（6）：10-14.

[2] Reynolds C S，Jaworski G H M，Cmiech H A，Leedale G F.On the annual cycle of the blue-green algae Microcystis aeruginosa Kütz[M].emend Elekin.Philosophical Transactions of the Royal Society of London.Series B，Biological Sciences，1981，293：419-477.

[3] Zhang Y S，Li H Y，Kong F X，Yu Y，Zhang M.Role of conony intercellular space in the cyanobacteria bloom-forming[J].Environmental Science，2011，32（6）：1 062-1 067.

[4] Shapiro J.The role of carbon dioxide in the initiation and mainterance of blue-green dominance in lakes[J].Freshwater biology，1997，14：371-383.