我國有66％的湖泊、水庫處于富營養(yǎng)化水平，太湖、巢湖、滇池三大湖泊富營養(yǎng)化問題尤其突出。2007年5月28日“無錫太湖藍藻致水危機”發(fā)生以后，太湖成了關注的焦點。太湖是重要的水源地，水質(zhì)的好壞直接關系到幾千萬人口的飲水安全和質(zhì)量。因此，有必要對水源藍藻進行監(jiān)測預警，為政府提供科學決策，提高應對藍藻水華的能力以及通過監(jiān)控水源水質(zhì)的變化情況及時調(diào)整水廠的工藝運行，保證出廠水水質(zhì)。

1藍藻水華暴發(fā)過程
“水華”通常是指浮游植物的生物量顯著高于一般水體中的平均值并在水體表面大量聚集，形成肉眼可見的藻類聚積體。在形成水華時，水體中葉綠素a的濃度一般在10mg／ma以上?！八A”已成為淡水生態(tài)系統(tǒng)主要的環(huán)境問題，目前太湖主要為微囊藻水華。目前人們對水華的認識大多是通過表觀現(xiàn)象
得出的，認為水華是在很短時間內(nèi)暴發(fā)、難以預測。但研究表明，這種突然出現(xiàn)的“水華”只不過是已存在、分散在水體中的藻類群體在適宜條件下的上浮、聚集、遷移至水面并為人們?nèi)庋鬯姷倪^程，而非藻類在短時間內(nèi)連續(xù)的快速生長所致。因此，從本質(zhì)上看“水華”顯然是一個緩慢、可以預測的過程?？追毕枵J為在四季分明、擾動劇烈的太湖，藍藻的生長與水華的形成可以分為休眠、復蘇、生物量增加、上浮和積聚形成水華等4個主要的階段。在不同階段中，微囊藻的生理特征及其主導生態(tài)因子*不同。因此，監(jiān)測部門應根據(jù)其不同的生理階段，對藍藻水華形成過程進行更有針對性的預警監(jiān)測。

2水源地藍藻水華預警監(jiān)測的技術分析
從藍藻生長和水華形成的主導影響因子來看，水華暴發(fā)是由水體的物理、化學和生物過程等多種因素共同作用的結果，而且各要素之間關系復雜。要準確、及時地對藍藻水華進行預警，那將是一項龐大的系統(tǒng)工程，需要多項技術條件支撐。本文結合作者多年實踐經(jīng)驗，以及國內(nèi)外研究進展，分析了在預警監(jiān)測過程中必須的幾項技術條件。
2．1衛(wèi)星遙感監(jiān)測及氣象觀測
衛(wèi)星遙感監(jiān)測技術具有宏觀、動態(tài)、成本低等顯著特點，其在藍藻水華監(jiān)測上的應用，有著常規(guī)監(jiān)測不可替代的優(yōu)點。它既可以滿足大范圍藍藻監(jiān)測的需要，也可以動態(tài)跟蹤藍藻水華的發(fā)生、發(fā)展。Robert等用LandSat ETM+數(shù)據(jù)，就提前5周預報了微囊藻的暴發(fā)。因此，在預警監(jiān)測過程中，可以利用EOS／MODIS遙感氣象衛(wèi)星影像資料進行解譯，并運用光譜水質(zhì)模型進行反演，結合太湖地區(qū)實時觀測的風速、風向、光照、氣溫等資料，判斷藍藻移動方向、發(fā)生面積和離飲用水源地的距離。
2．2水質(zhì)自動在線監(jiān)測
當飲用水源地水體中出現(xiàn)可見的藻類顆粒以后，需要密切關注水質(zhì)參數(shù)的變化，尤其是溶解氧。經(jīng)實際觀測，若溶解氧迅速上升，遠遠超過各種溫度下飽和溶解氧值或者歷史同期時，表明藻類顆粒在快速繁殖，此時為采取預警監(jiān)測和引起高度重視階段，應加強觀測和監(jiān)測；而當溶解氧急劇下降，甚至達到零時，此時為警戒水平，因為大量藻類死亡，藻毒素*釋放到水體。有研究也表明，葉綠素a濃度與溶解氧呈顯著正相關關系。因此，在預警監(jiān)測過程中，水質(zhì)自動在線監(jiān)測水溫、濁度、pH、溶解氧、總磷、總氮、葉綠素a等指標，每4小時提供1次監(jiān)測數(shù)據(jù)，重點關注溶解氧的晝夜變化，早晨6—8點若溶解氧量仍下降，應高度重視。還要分析天氣變化、光線強度、沉水植物對溶解氧的影響。
2．3人工現(xiàn)場觀測
人工現(xiàn)場觀測看似原始的監(jiān)測方式，但也是效、直觀的監(jiān)測方法。水華暴發(fā)的一個視覺特征是整個水體中有大量藻類顆粒聚集，藻類顆粒增大。水體顏色由清澈見底的碧綠色逐漸變成黃綠色、灰黃色。當可見水華現(xiàn)象暴發(fā)以后，整個湖面出現(xiàn)成片的厚厚的一層藍藻。水華藍藻暴發(fā)后，如果藻類開始死亡，水面成片藻類中間出現(xiàn)白色泡沫，此時還有一個明顯的嗅覺特征是出現(xiàn)腥臭味。因此，在預警監(jiān)測過程中，應對水源地取水口外5公里范圍扇形布設監(jiān)測點進行人工現(xiàn)場視覺和嗅覺觀測，每周觀測一次。同時，可以配備便攜式水質(zhì)監(jiān)測儀器現(xiàn)場測定水質(zhì)參數(shù)，如風速、風向、水文條件、水溫、透明度、pH、溶解氧、藍綠藻密度和葉綠素(在線藍綠藻和葉綠素分析儀)。對出現(xiàn)異常的水樣還需要采集水樣，帶回實驗室進一步分析。
2．4實驗室分析技術
(1)藻群落結構監(jiān)測：太湖地區(qū)水華暴發(fā)后主要是微囊藻成為了優(yōu)勢種，而水華暴發(fā)前是隱藻等其它藻類為優(yōu)勢種，從藻類優(yōu)勢種所占的比例、葉綠素a和藻類總數(shù)量能進行藍藻水華暴發(fā)預警。水體中產(chǎn)生異味的因素很多，從生物方面來說，其中有產(chǎn)生異味的藻類現(xiàn)在已知大約50余種。異味藻中不同的種類產(chǎn)生異味的強度也不同，如微囊藻、顫藻等藍藻的異味較大，而隱藻等其它異味藻的異味一般較弱。所以主要以監(jiān)測藍藻門的異味藻為重點預警藻類。
(2)藻毒素的監(jiān)測：水源水中的藻毒素有多種，從其毒性上可分為肝毒素、神經(jīng)毒素和內(nèi)毒素等。這些毒素都是由一些藻類產(chǎn)生的。在這些產(chǎn)生毒素的藻類中見的是藍藻門的銅綠微囊藻。它既有霉腐味又產(chǎn)生損害肝臟的微囊藻毒素，所以對該藻的監(jiān)測預警是非常必要的?，F(xiàn)在組織和我國的飲用水標準中已經(jīng)明確規(guī)定了該毒素的安全限值不得超過1μg／L。因此，可以藻毒素臨界點為預警值。
(3)計算機模擬：大量實地監(jiān)測數(shù)據(jù)能很好地表征水體藍藻的特征，但是要更準確地預測藍藻水華暴發(fā)的過程，還需要通過大量水質(zhì)模型的運算和推測。目前主要運用的模型有QUAL一11、WASP、SALMO等水質(zhì)生態(tài)模型。此外，人工神經(jīng)網(wǎng)絡和決策樹方法也已經(jīng)成功運用到藍藻水華暴發(fā)的預測中。藍藻水華監(jiān)測部門也應該加強這方面的研究和運用，以便更好地對水華現(xiàn)象進行預測。

3 太湖水源地藍藻水華預警監(jiān)測體系的建立
3．1預警機制的建立與分工
藍藻水華預警監(jiān)測是一項龐大的系統(tǒng)工程，良好的組織體系是預警監(jiān)測工作能否順利實施的前提，是提高政府應對藍藻能力的有效保證。因此，必須建立由環(huán)保、水利(務)、氣象聯(lián)合的藍藻預警監(jiān)測機構，整合預警監(jiān)測資源，建立區(qū)域性聯(lián)動監(jiān)測體系。實行統(tǒng)一調(diào)配、統(tǒng)一指揮，使各個部門在同步知曉水華發(fā)生情況的同時，能夠協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)。成立水源地藍藻水華預警監(jiān)測小組，統(tǒng)一指揮預警監(jiān)測工作。預警監(jiān)測小組根據(jù)環(huán)保、水利(務)和氣象信息，進行研判，必要時向?qū)＜医M咨詢，部署預警監(jiān)測工作。由環(huán)保、水利(務)、氣象各抽調(diào)1—2名技術人員組成預警監(jiān)測技術小組，實行聯(lián)合辦公。主要職責為匯總各方信息，進行數(shù)據(jù)綜合分析，為小組決策提供技術支持。此外，氣象部門負責衛(wèi)星遙感監(jiān)測及氣象觀測；環(huán)保部門負責飲用水源地取水口(內(nèi)線)水質(zhì)、生物預警監(jiān)測；水利(務)部門會同環(huán)保、氣象部門負責飲用水源地湖體現(xiàn)場預警觀測。組建由環(huán)保、水利(務)、氣象三個部門共享的信息平臺。成立由國內(nèi)藻類防治專家，各部門的高級專業(yè)技術人員、高級管理人員組成的專家組，對藍藻暴發(fā)事件的預警結果及其發(fā)展趨勢進行專業(yè)性判斷。
3．2監(jiān)測時間的確立
根據(jù)國內(nèi)外的研究情況并結合太湖的環(huán)境現(xiàn)狀，以及藍藻生長及水華形成的過程和主導因子，太湖飲用水源地藍藻水華預警監(jiān)測由常規(guī)監(jiān)測和應急監(jiān)測兩部分構成。常規(guī)監(jiān)測主要是11月一4月；應急監(jiān)測主要是4月。11月，遇特殊區(qū)域，可適當提前或延長。應急預警監(jiān)測分為常態(tài)預警監(jiān)測和加密預警監(jiān)測，常態(tài)預警監(jiān)測每周監(jiān)測一次，加密預警監(jiān)測由預警監(jiān)測小組根據(jù)監(jiān)測(觀測)信息研判決定。
3．3預警監(jiān)測的啟動
3．3．1常規(guī)預警監(jiān)測
研究表明，當水環(huán)境溫度達到7～8℃時，微囊藻群體在底泥中開始緩慢生長；微囊藻群體在15℃時，生長速率增大，并且開始少量遷移至水體中。水體中總氮總磷也會顯著影響著浮游植物的種群組成和生長狀況。因此，常規(guī)監(jiān)測以自動監(jiān)測為主，監(jiān)測頻次每日監(jiān)測一次。同時實驗室每月監(jiān)測藻類密度和優(yōu)勢種。將監(jiān)測數(shù)據(jù)與往年同期數(shù)據(jù)進行對比分析，尤其與藍藻水華暴發(fā)年代的數(shù)據(jù)進行對比，對藍藻水華的暴發(fā)進行預判斷。
3．3．2應急預警監(jiān)測
從每年4月開始啟動常態(tài)監(jiān)測，主要通過衛(wèi)星遙感監(jiān)測、氣象觀測、自動在線監(jiān)測，實驗室藻密度、優(yōu)勢種、葉綠素a監(jiān)測。常態(tài)預警監(jiān)測每周監(jiān)測一次。加密預警監(jiān)測由預警監(jiān)測小組根據(jù)環(huán)保、水利(務)以及氣象監(jiān)測(觀測)信息研判決定。采取加密預警監(jiān)測措施的主要依據(jù)：(1)衛(wèi)星遙感圖片顯示藍藻大面積出現(xiàn)；(2)水面風速小于3m／s；(3)風向是西北或西風，溫度偏高；(4)常態(tài)預警監(jiān)測結果顯示水質(zhì)異常，水體中微囊藻數(shù)量急劇增加。應急預警監(jiān)測范圍自飲用水源地取水口起由內(nèi)向外分三條線：內(nèi)線為飲用水源地取水口；中線為飲用水源地湖體I至Ⅱ級保護區(qū)之間；外線為飲用水源地取水口外5公里一線。應急監(jiān)測將全面啟動遙感監(jiān)測、氣象監(jiān)測、自動在線監(jiān)測、人工現(xiàn)場觀測、實驗室分析，監(jiān)測頻次為每天一次，自動在線監(jiān)測每2—4小時上報數(shù)據(jù)一次。
3．4預警信息的發(fā)布
預警監(jiān)測技術小組及時通過內(nèi)部共用信息平臺共享的預警監(jiān)測信息。預警監(jiān)測工作人員發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常時，要經(jīng)過三個部門的統(tǒng)一協(xié)商，上報預警監(jiān)測小組。小組會同專家組協(xié)商藍藻暴發(fā)的預警結果及其發(fā)展趨勢，并將判研結果匯報政府和自來水廠。政府負責對太湖藍藻暴發(fā)事件的新聞媒體報道實施管理、協(xié)調(diào)和指導，對藍藻暴發(fā)事件進行正確的引導，及時向社會公開藍藻暴發(fā)事件的相關信息，保障公民享有知情權，并有效引導，盡可能減少因心理恐慌造成的負面影響，樹立政府新形象。
3．5預警監(jiān)測的終止
在采取一系列應急措施之后，根據(jù)預警組的跟蹤監(jiān)測結果，當結果顯示飲用水源地水質(zhì)達標，藍藻水華的影響基本消除，由市應急工作小組或根據(jù)專家組意見作出決定，解除應急響應，恢復正常的常效管理。

4預警監(jiān)測的保障機制
4．1資金和物資保障
政府應預先設立藍藻水華監(jiān)測的專項資金，以及時應對藍藻水華的暴發(fā)。各部門預警監(jiān)測所需的資金由政府有關部門提出，經(jīng)市財政審核后，按規(guī)定程序列人年度財政預算。各級財政和審計部門要對應急保障資金的使用和效果進行監(jiān)管和評估。借鑒國內(nèi)外藍藻監(jiān)測的*技術，及時更新監(jiān)測儀器，以提高應對藍藻暴發(fā)的監(jiān)測能力。
4．2人才保障
藍藻水華預警監(jiān)測涉及環(huán)境、生物、化學、物理、氣象、遙感、水文等多個學科，對專業(yè)技術人員的要求也較高，既要求扎實的專業(yè)基礎知識，還要有豐富的實踐經(jīng)驗。因此。對專業(yè)人才的培養(yǎng)顯得尤為重要，也是科學預警的必要條件?？梢酝ㄟ^引進來和送出去的方式對技術人員進行培訓，引進在藍藻監(jiān)測方面有豐富經(jīng)驗的專家學者來對技術人員進行講解和現(xiàn)場培訓，或?qū)⒓夹g人員送到科研院所進行系統(tǒng)的培訓。
4．3技術保障
藍藻水華暴發(fā)的機理目前在學術界尚未有統(tǒng)一的定論，藍藻水華的研究工作也需要進一步深入。政府應該鼓勵對藍藻的機理和防治技術研究，以及對藍藻監(jiān)測新技術的研發(fā)。水質(zhì)預警的模型現(xiàn)在已經(jīng)有很多，但是真正能在監(jiān)測部門中推廣的卻很少，因此，要針對預警監(jiān)測的需要，開發(fā)出合適的水源地藍藻水華的預警模型和數(shù)據(jù)庫，以提高監(jiān)測部門的預警能力。