【应用】有害藻华及藻类监测

奕枫仪器

2022/08/24 10:36

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藻类对地球上的生命和商业水产养殖至关重要。大约 5,000 种微藻构成了水生食物链的基础，有助于控制大气中的 CO 2水平，并产生世界上大约一半的氧气。但是其中大约 250 种是可以产生强效毒素或通过其纯粹的生物量造成伤害的物种。

什么是有害藻华？
‍‍‍‍‍有害藻华是藻类在水中的过度生长。有些会在淡水或海水中产生危险的毒素，但即使是无毒的水华也会损害环境和当地经济。联合国教科文组织将有害藻类事件定义为“人类、动物或其他生物受到藻类负面影响的任何事件”。这些包括：

• 产生极其危险的毒素

• 在水环境中形成死区

• 提高饮用水的处理成本

• 损害依赖清洁水的工业

随着全球变暖和人类活动进入海洋环境，有害藻华 (HAB)的发生率可能正在上升。它们不仅影响人类和海洋生态系统的健康，而且影响当地和区域经济的“健康”。

举一个特别的例子，商业水产养殖业，藻类大量繁殖降低了鱼类和其他水生生物寻找食物的能力，使鱼类种群枯竭。这是因为这些藻类水华不仅产生对鱼类和其他动物有害的毒素，而且通过消耗氧气，有害的藻类水华减少了水中的溶氧，而溶氧是鱼类生活的可持续性。此外，藻类水华还会阻挡阳光并堵塞鱼鳃。‍‍‍

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在美国记录超过166个死区，影响了切萨皮克湾和墨西哥湾等水体。

在非洲截至 2022 年 3 月 1 日，赤潮已导致约 500 吨西海岸龙虾受影响。

2016 年智利鲑鱼死亡事件造成创纪录的 8 亿美元损失，造成重大社会动荡。2022 年，智利通过了一项新法律，强制养鱼者从海床中清除无机废物并修复有机废物的影响，该法律将于 2024 年生效。

过去30年来，中国沿海水域有害藻华频繁发生造成大量鱼类和贝类死亡，并对旅游业造成了严重的负面影响，造成了超过59亿元(约8.7亿美元)的经济损失。

藻华的影响并没有就此结束。在被小鱼和贝类食用后，毒素会沿着食物链向上移动，并可能影响鸟类和水獭等大型野生动物，或者像内陆池塘、溪流和河流一样，影响游泳的水质和人们的宠物。2017年报道多名福建群众食用赤潮污染的水产品中毒，2020年法国一养殖户吸入大型藻华产生的有毒气体后死亡。

由于一些藻可以形成较大的具有黏性的囊体(如球形棕囊藻)能够堵塞核电冷源系统, 近年来赤潮又成为威胁近海核电冷源安全的新隐患。

对有害藻华可以做些什么？

减少死区，控制有害藻华的关键是从源头解决它们。目前的解决方案包括：

· 减少肥料的使用并调整施肥时间，以限制农田多余养分的流失

· 控制动物粪便以防止进入水道

· 监测化粪池系统和污水处理设施，以减少营养物质向地表水和地下水的排放

· 谨慎的工业实践，例如限制生产设施中营养物质、有机物和化学品的排放

这些解决方案需要联邦或国家立法和计划来实施，并将显着减少对脆弱水体的氮和磷输入。这种方法已成功用于五大湖从富营养化中恢复。但所有这些解决方案都从监测藻类开始。

藻华监测

目前，根据地点和监管机构，只需每 1~2 周需要一次水样来评估水中有毒藻类的水平，但对于水产养殖业来说，这还不够。例如使用卫星数据进行遥感，以预警藻类大量繁殖的发生。藻华的早期预警对至关重要，因为它使能够采用管理措施来最大限度地减少藻华的影响。例如，如果怀疑出现水华，操作员可以增加养殖场的通风以帮助避免窒息，或者可以停止喂食，让鱼在水体中“定居”得更远，并尽量减少与水面藻类的接触。

尽管这些举措有助于早期发现藻华和识别有毒物种，但它们有局限性。每周采样对藻类种群的每日变化了解甚少，并且通过此例程可能会错过藻类繁殖。此外，卫星测量依赖于晴朗的天空，测量可能是间歇性的。持续的原位藻类监测对于了解养殖场所的昼夜、季节和环境变化至关重要。传感器可以放置在关键区域，以持续监控任何传入的水华，使操作员能够采用管理实践来最大程度地降低风险。