一、水污染(Water pollution)
美国藻类学家Patrick(1953年)认为水污染是指任何带进水体的物质能够 使水生生物多样性指数下降，达到破坏接受系统中生命的平衡状态。他(1967 年)又提出：由于还原化合物的生物氧化作用或非生物氧化作用使水中溶解氧 含量下降;化学物及其降解产生可能有毒物质，如农药，杀虫剂，表面活性剂 等;工厂排放的废水或由于水温过高影响水生物的生理机能，如酶的活性等或 由于废水的沉淀作用，或浊度加大等等导致生态环境的改变。
二、水体富营养化
1.富营养化
所谓富营养化，是由于藻类等生物生产量增加，引起水体生态系统变化的 即是富营养化。富营养化的问题，是一个属于环境污染范畴的问题，是“人为的 结果”。富营养化与一般的污染不同。一般的污染大多导致生物生产力降低，而 富营养化却是营养物质的增加，往往提高了初级生产力，甚至提高了终产品 (鱼)的生产量，但严重时也导致鱼产量的下降以及引起其他的环境问题。因此， 作为生态环境问题来讨论富营养化，应考虑的是它的危害。可以这么说——由 于人类的活动，水体中营养物质增加，引起植物(主要是藻类)过量生长和整个 水体生态平衡的改变，因而造成危害的一种污染现象。
2.与富营养化有关的主要营养物质
氮、磷、碳、微量元素及维生素等。
主要来源：
(1)地表径流(土壤和农业)大量的施用肥料是重要的来源之一，见表11-1 和11-2：
表11-1 各种类型土地流失的氮、磷量(g)
| 类型 | N | P |
| 森林
牧场 施肥农田 荒地(无植被) 市镇 |
0.24
0.85 0.11 0.18 0.88 |
0.008
0.018 0.135 0.006 0.110 |
表11-2 各种牲畜产生的氮、磷量
| 种 类 | 排泄量(kg. 1000kg-1活重a-1) | |
| N | P | |
| 牛
猪 马 羊 家禽 |
156
150 128 119 85 |
17
45 19 20 31 |
(2)畜牧业：各种牲畜产生的氮、磷量不同(见上表)。
渔业： 在网箱养鱼时，每生产一吨鱼每年要产生15kg磷和1.037kg的 BOD，因而引起水体富营养化。
(3)城镇人口(生活污水)
一般采用12gN/cd和2.25gp/cd(cd是每人每天的排出量)排出量又与该地 区的生活条件有关：如室内有给排水、卫生及淋浴装置时，则定为110～150L/cd。
表11-3 我国部分城市污水中氮、磷含量(mg/L)
| 城市 | N | P |
| 上海 | 93 | – |
| 天津
南京 武汉 北京 西安 平均 |
50
33 28.7～47.5 26.7～55.4 36 39.8～45.1 |
3.2
11 11.5～34.5 11～39 4～21 8.5～10.2 |
(4)工业废水中的氮、磷含量随其产品的不同而差异很大，以马铃薯为原料 的淀粉厂废水其氮的含量为89～106mg/L，磷为27～80.5mg/L用其他原料生产 淀粉的废水，则氮为319 mg/L，磷76.5 mg/L，同是淀粉废水其间差异很大。而酒 厂废水中氮含量高达1900 mg/L。各种工业废水中氮、磷含量见下表：
表11-4 各种工业的氮、磷负荷量
| 工业 | 按年产值计算的Kg | |
| P | N | |
| 食品
纺织 造纸 化学 钢铁 冶金 水泥 毛皮 机械制造 |
1.53
0.55 0.73 6.4 0.21 0.007 0.067 0.1 0.19 |
0.1
0.056 0.019 0.360 0.005 0.003 0.007 0.25 0.046 |
据苏州市环保局公告：“目前仅乡镇企业，每天排放工业废水已达到20万 吨，每年约有挥发酚23吨，硫化物38吨，硝基苯43吨，铜23吨，六价铬1吨等 等排入运河。”(1988年)。
(5)大气降水，雨中含有氮、磷与气候及地区有关，氨态氮大于硝酸态氮。
(6)地下水可将岩石或土壤中的氮、磷物质溶解后带入水体。这些物质都将 促使藻类生长发育。
(7)围网养殖也造成水体富营养化的主要原因之一。
我国1200条河流有850条被污染。
3.富营养化与藻类的关系
自然环境中水体富营养化的进程是缓慢的，但是由于人为的活动(排污等) 促使其富营养化的进程加快。水中营养盐数量的增加从而为藻类生长发育提供 了物质基础，大量的营养物，是以NH4和PO4的形式溶解(释放)在水中的，既 被藻类吸收利用也为藻类生长发育提供了物质基础，其种类数量又与水温密 切相关，常随水温变化而变化，冬季水温低于10℃时，以硅藻为多，到春季水温 为14℃～16℃时，鱼腥藻(Ananbaena)占优势，当水温达到16℃～18℃，它们就以 水华束丝藻(Apanizomewow flos aquas)为主，到夏末水温达到25℃左右时，铜绿 微囊藻(Microcystis sp)迅速繁殖，大量疯长，形成水华。这些死亡的蓝藻沉入水 底被细菌分解，又增加了大量的营养物。
20世纪80年代初(1983—1984年)我们取太湖56个点(断面)的水样，测 定其中总氮在1.2～1.8mg/L之间，2000年14个断面水样的总氮为8.6～26.5mg/ L，2005年10个断面水样的总氮为23.8～54.6mg/L，个别地点竟高达138.5mg/L 以上，2007年6个断面水样的总氮为145～180.6mg/L这期间如此逐年上升的 情况，表明太湖已遭到有机污染，水环境的生态也被破坏。实验检测表明：藻类 (漂浮)集聚处，无机氮的浓度与非聚集处相比，可增加10～20倍;有机氮的浓 度可增加30～400倍，其C：N明显下降，从而促进了水体富营养化。藻类受光 照、水温、透明度，以及溶解于水中盐类等等因素的影响，藻类在与这些因素相 互作用，相互制约的过程中不断改变周围环境，同时藻类的种群结构，数量组成 也发生改变，而浮游动物等其他水生物的种类，组成也随之相应地发生变化。如 早期占优势的Arclodiaptomus bacilliqen的消失以及原有的一种类臂尾轮虫 (Brachiunus sp)和须足轮虫(Euchlanis sp)等及大量的食肉性晶囊轮虫的骤增 以及细菌、真菌、原生动物等的变化。都是由于藻类发生了变化，再引起其他水 生物种群结构，数量组成的改变：多数种类日渐减少，一些种类迅速骤增。最终 是蓝藻疯长，形成“水华”。
三、富营养化与水污染之间的关系
由于人类活动的关系，使大量的营养物质流入水体，其数量严重地超过了 自然存在的，从而促使藻类迅速生长发育。随着季节、水温的变化，藻类种群之 间也随之出现更替、在春季水温14℃左右时，鱼腥藻(Anabaena sp)占优势，到 水温18℃时，它们被水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)取代，到夏季水温 25℃时，则铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)大量发生形成“水华”，当秋冬水 温下降，这些藻类死亡时，其分解物常以NH4和PO4形式被释放入水中。在腐 烂死亡藻类漂浮沉降聚集处(俗称水花点)，无机氮的浓度可增加10倍左右， 有机氮的浓度可增加20倍以上。C：N比下降到4：1～5：1，此时则出现“水华”。
富营养化导致藻类的大量繁殖，甚至出现“水华”但“水华”不可能长期的发 生，它又受环境及其自身的生命规律的影响而呈现出周期性。富营养化可使鞘 藻Oedogunius、水绵Spirogyra sp，的数量增加，大大的超过一些水生维管束植 物，促使丝状藻类的产量和一些水生植物的减少。
直到现在，富营养化与水污染之间始终没有明确的区分和分界线，尤其在 水质的处理(净化)中，更是如此，特别是污水中组成的有机物的不同化学元素 的相对浓度。如某个水体的C：N：P之比是100：10：1，那么如果流入的污水中其 他元素组成(有机物)的比例与其相同就不易引起水生态系统的破坏。如果流 入水中的物质，其(N+P)：C的比例较高，此时就能引起营养物的过量，就可能发 生富营养化。当该比例差距更大时，就引起污染。
1.水污染(Water pollution)加速富营养化的进程
由于水污染，使藻类的种群结构、数量组成也发生相应的改变，首先是一些 耐污藻类，如裸藻等的出现，继之是蓝，绿藻，鞭毛藻类的大量生长繁殖，疯长而 形成水华，出现水体富营养化。
2.富营养化是水生态环境恶化的前(兆)导标志
在自然界中富营养化的发生是一个缓慢的过程，其进程随时间和流入该水 域的物质变化而进行，往往要历经数百年甚至千万年，但是如果有人类的活动 参与，则其发生、发展将是非常迅速的。水体接纳过多的氮、磷等营养性物质， 使藻类以及其他水生生物过量繁殖，水体透明度下降，溶解氧降低，造成水质 恶化，从而使水体生态系统和水功能受到损害和破坏。严重的甚至发生“水华” 给水资源的应用工农业生产用水，水产养殖，旅游及运输等都将带来巨大损 失。
四、富营养化的危害
藻类过量的生长发育——个别种类的疯长，引起水体富营养化，其危害性： 藻类危害人畜，促使水体产生有特殊的气味、恶臭味。
可使水体具有各种异气味的藻类其内含物：
蓝藻——氨酸;
鱼腥藻——缩多氨酸;
绿藻——多糖均会使水有特殊气味。
硅藻、金藻——挥发油，也可使水有特殊气味。
直链藻——恶臭(极细的乳状油滴，很难去掉)。
星杆藻属的细胞腐烂时也可使水体具有气味。
在长期环境的作用下，藻类逐渐适应环境特性也与环境相关，因此很多藻 类具有气味或臭味。如鱼腥藻Anabaena(蓝)、水网藻Hydzoictyon(绿)、针杆 (硅) 藻Synedza、多甲藻Pezidinum (甲)、角甲藻Cezatium、束丝藻属 Aphainzomenon (蓝)、叉星鼓藻Stauzastzum (绿)、索球藻属Gomphosphaezia (蓝)、团藻Volvox(绿)、实球藻Pandozina(绿)生活于含有机质较多的污水中有 菱形硅藻Nitzschis;项圈藻Anabaena;裸藻Euglena;颤藻属Oscillatozia;小球藻 Chlozella;水绵Spicogyza毛枝藻Strgeoclomaum等。
微囊藻、束丝藻等，某些藻类在水中大量繁殖后，首先会促使水体变质，死 亡的藻细胞，沉入水底，在细菌作用、分解腐烂发生异臭味。大量微囊藻所形成 的“水华”，死亡、腐烂产生的恶臭，距湖边数里外都可闻到臭味，人们不得不掩 鼻而行。如1990年7月太湖部分湖区蓝藻爆发——微囊藻等，使当地一些水厂 被其阻塞，影响过滤而停水，造成一些工厂停产和居民无法正常供水。给当地造 成重大经济损失和不良影响(周万平，1992)。微囊藻在其生长繁殖(代谢)的过 程中分泌的藻毒素对脾、肝脏有一定的毒性，可引起心脏血流量下降，血管扩 张，血压下降，激素的分泌改变。而且微囊藻毒素具有热稳定性和水溶性，很难 被破坏。自来水厂采用混凝、沉淀、过滤、加氯等处理方法，以及家庭中常用的 煮沸，加茶叶等等方法都不能除去这种藻毒素对人畜造成的急性危害。
蓝藻毒素不仅可毒死鱼类，而且可以毒死饮用这种水的牛、羊等大牲畜。 1976年我国河北黄骅县，曾发生过耕牛被毒死的事件。经对江苏沿岸历年来发 生赤潮的藻类调研结果，发现引起赤潮的藻类共有蓝藻2种，甲藻7种，硅藻 21种，金藻1种。据不完全统计，自1983-1987年，在泰国、韩国、菲律宾、阿根 廷和危地马拉等处赤潮已造成433人中毒，其中39人死亡，1986年12月我国 福建省东山县磁密村居民，误食了赤潮区采挖的蛤子，竟有136人中毒，其中一 人因抢救无效死亡。又据新华日报同年4月21日报道《红潮席卷港澳海域》，香 港渔农处官员估计，全港死去的养殖鱼多达1 500吨，价值约8 000万港元;菲 律宾因赤潮引起养殖贻贝死亡，造成损失达1 000万菲币(折合为50万美元) (曾昭琪1998年)。
我们对苏州运河某河段中锌的监测发现：苏州某工厂，用锌盐法制谷氨酸， 该厂排放废水中锌含量最大可达到3 000mg/L，那里沿河居民，有使用河水洗 涤衣服、淘米、洗菜的习惯。个别地点的居民甚至直接饮用。据报道：锌铜比值 升高引起胃及消化系统癌肿瘤发病率增高。Moiton(1975年)指出，胃癌和食管 癌与口服或摄入锌过多有关。Henkin证明工业锌中毒可使任何类型的癌肿发 病率增高。我国(1980年)报告胃癌病人血锌含量增高。该河段内蓝藻数量比以 往同期增加28.6%，其中以束丝藻为多，因此影响沿河居民的健康(罗秋波，李 祥麟1988年)。
污染水体，促使水体变质，破坏水质：
水体系统也和其他生态系统一样，是畅开的，不停地进行着物质交换。藻类 的生长(生命)周期一般为几天到几十天，即完成一代而死亡，这些死亡的藻类 在细菌作用下腐烂、分解，使水质缺氧、发臭、变质。在这种条件下，即使没有外 源营养盐进入，藻类还是能继续大量繁殖，促使水体富营养化。随着水体营养 化的发展其中藻类逐渐减少，而其个体数量则迅速上升。由硅藻、绿藻、甲藻、隐 藻等多种藻类组成的种群结构，数量组成逐渐转化成以蓝藻为主的类群。有些 蓝藻具有胶质，不能作为鱼类的饵料。有些蓝藻还含有毒性，可毒害人畜。死亡 的蓝藻在细菌作用腐烂而污染水体。
五、富营养化水体中藻类的一般防治
当水体中营养(污染)物较多时，水体的自净作用受影响(限制)。此时，水中 藻类就会“疯长”，甚至形成“水华”。对这些过量生长的藻类，必须将其去除，常 用的方法：
1.化学除藻
富营养化后的一些供水水域如自来水厂，常采用化学物质如CuSo4等抑制 藻类生长，但是也常产生一些问题。CuSo4对各种藻类的杀灭量是不等的，如对 蓝藻类中的鱼腥藻属，微囊藻属，束丝藻属的使用量为0.12～0.5g/m3水;对硅藻 类中的星杆藻属，针杆藻属，平板藻属的使用量虽也是0.12～0.50g/m3水，但个 别种还有差异。对金藻属则为0.05～0.25g/m3水，对CuSo4最有抵抗能力的是绿 色鞭毛藻类中的：衣藻属为0.5g/m3水，实球藻属为20 g/m3水，空球藻属10 g/m3 水，蓝纤维藻属和栅藻属为1g/m3水，如使用量过多，反而不起杀(灭)藻作用， 可能还会促使某些藻类的生长。20世纪八九十年代期间，苏州横山自来水厂， 在杀灭贮水池中藻类时，由于盲目加大CuSo4用量，结果出现CuSo4使用越多， 藻类长得越多的现象。CuSo4用量过多，不仅会促使藻类生长，而且还直接影响 饮用者的健康，澳大利亚曾发生居民饮用了经CuSo4处理有藻类生长的水后， 结果发生肝功能受损事件。因此，用CuSo4灭藻，目前已不再使用。其他一些化 学药剂(2，3—DNQC2，3—二氯—1，4萘醌)由于它可使蓝藻细胞裂解，且对水 华蓝藻有选择性的毒害作用，以及双氯酚等等均能杀灭藻类或阻止藻类的生 长(曾昭琪、陈子涛1981)但是这些化学药品，对水质和饮用者的健康都有影 响;虽然杀除了藻类，而且也影响其他水生物的正常生长。
2.物理清(除)藻
采用网过滤捞取等手法，其效果较差，一般单细胞藻类都不易用网捞取，而 微囊藻细胞虽然小，但它们具有伪空泡，能够根据外界自然环境，特别是光照强 度来控制伪空泡的数量，以调节漂浮能力，以及有些种类形成的群体，如鱼腥藻 的大型不定型群体，它们常浮于水面，特别在高温，强光照，高pH值，营养盐等 适宜的环境下，其繁殖生长速度更快，从而形成群体，结成厚厚的一层，堆集厚 度从几厘米到几十厘米，这虽便于捞取，但由于机械作用，不仅使这些漂浮的 藻群被扰乱飘散开，而且在外力作用下促使部分藻类解体或断裂，散放出孢子 或断裂成新个体(段殖藻类)。因此不能彻底清除藻类，甚至越捞越多。
3.利用微生物的代谢
产物或培养物，如一些真菌产生的头孢菌素类的抗菌素及噬菌体，蓝藻病 毒SM—1等它们可引起蓝藻细胞裂解从而控制水花产生。这些产物对其他藻 类就作用不大了。
4.栽种水生高等植物
适当的栽种一些水生维管束植物。这些水生高等植物在其生长，发育的过 程中须要阳光和营养物质，它们就要吸收水体中的营养物和光(能)线。因此，也 就部分减少了藻类生长时要吸收的营养物和光线，从而使藻类生长受到抑制。 有些水生高等植物的茎、叶具有吸附水中悬浮物的作用，可提高水的透明度， 这些植物虽比藻易采收。(清除)，使水质的感官性状得到改善。但仅能部分抑制 其周围小范围内少数藻类生长，同样不能彻底清除藻类。
5.放养鱼类直接吞食藻类
放养一些杂食性的鲢、鳙、鳊，吊养三角帆蚌水底除放养少量的底层鱼类 (鲫、鲤等)。
吞食藻类的鲢、鳙等水生物在控制水体富营养化中起到一定的作用，可以 作为一种生物操纵方法的生物防治途径(谢平1996)但也有研究认为：养鱼反 而促进了富营养化，虽然鱼类吞食了些藻类，但鱼粪，鱼的运动，代谢释放，浮游 动物种群的改变——鱼类选择性的吞食浮游动物，它们常吃掉了不少的大型浮 游甲壳类，如此就促进了浮游动物的小型化(黄祥飞1995)等这些因素都可能 促进营养化。
上列这些措施，只能改善局部水质，不能从根本上清除藻类的污染，使被破 坏的水生态环境恢复平衡。