解謎里約奧運會的“碧池”

徐鹍+郭蕊

奧運會是世界關注的體育盛會，但在2016年第31屆里約奧運會上，原本清澈湛藍的游泳池水，一夜之間變為渾濁的碧綠色，被網友們戲稱為“碧池”。因而游泳池水的顏色也成為本屆奧運會的“亮點”之一。泳池的水為何會在一夜之間發生如此劇變？場館工作人員的解釋是由于工作失誤，導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？這些藻類會影響運動員的健康嗎？

1 “碧池”形成的原因

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

2 引起水華的常見藻類

目前，發現引起水華的藻類有3萬多種。藍藻是原核生物，在生物界地位最原始。藍藻門的中微囊藻、顫藻、螺旋藻和魚腥藻等是引起水華的常見藻類。此外，小環藻（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目不盡相同，形成的顏色也由最大優勢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 水華發生的機理

根據國內外學者對水華發生機理的研究，其關注重點大致分為兩類，即引起水華的藍藻的生理形態和環境因素。

3.1 生理形態

藍藻的生理特征是水華形成的前提。偽空泡或偽空泡群是藍藻的重要結構之一，其可以調節浮力，使藍藻在水中占據吸收光能的有利位置。由微原纖維構成的膠質鞘幾乎存在于所有的藍藻細胞外側，可將單個細胞聚集成群，使藍藻在與其他浮游生物競爭中占有優勢。一些藍藻通過CO2濃縮機制將水體中CO2降低到僅適合藍藻生活的濃度，來確保其競爭優勢。藍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，生長速率快于其他藻類。藍藻通過吸收過量的營養物質為其在逆境中生長提供營養，在營養充足時可大量生長形成水華。藍藻可產生一種氨基酸（MAAs），防止紫外線的傷害。常見的引起水華的藍藻幾乎都會產生毒素，嚴重威脅人和動物的健康，這可能是其在適應環境過程中逐步形成的生存策略，以抑制其他競爭對手和避免天敵的攝食。

3.2 環境因素

環境因素是誘導水華發生的重要外部因素。目前學者普遍贊同水華的發生是由于氮、磷的釋放導致水體富營養化的結果。因此控制氮、磷等營養鹽的輸入成為水華控制的重點。在一些地區的水體中，總氮和總磷的比值影響著水華的發生，一般認為總氮總磷比為16時比較適合藻類的生長繁殖。學者研究發現水溫的升高也會促進水華的發生，藍藻生長繁殖的最適溫度在25～35℃，比其他藻類對高溫的耐受性更強。有研究表明，全球氣候變暖對水華的發生具有促進作用。此外，微量元素、浮游動物攝食、水文條件和氣象條件等也是水華發生的重要影響因素。

綜上所述，水華的發生受多種條件影響。在不同的水體中，導致水華發生的關鍵因素不同。有學者提出了環境因子與生理特征共同作用、正反饋調節、四階段理論假說、生理潛能發揮與適應競爭策略和信號假說等水華發生機理。目前學者還沒有找到通過1、2個關鍵因素就能闡明水華發生過程的機理，有待進一步研究。

4 水華的危害及防治

4.1 水華的危害

藻類爆發式的繁殖會造成水體缺氧，導致其他生物的死亡。同時，一些藻類產生的毒素還會引起其他動物的中毒。有些藻類會產生異味，影響人類的飲水和生活，也影響自來水廠的生產和自來水的水質。發生水華的水體環境被破壞，對其旅游資源也有一定的影響。

4.2 水華的防治

水華的發生通常是由于水體的富營養化的結果。因此，防治水華的首要任務就是阻斷水體的污染源。其次，可以通過整修河道、清除淤泥、化學消毒和投放食藻類動物等方法進行防治。每種方法都具有一定的效果，也各有優缺點。針對水華的不同情況，應當選擇不同方法進行防治。另外，環保部門應該加強監管力度，堅決打擊偷排、濫排污染物的行為。加強水體環境的保護，這也是每位公民應當履行的社會責任。

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果。長時間接觸綠色的池水，對運動員的健康也十分不利。如果組委會提前做好相應的預防措施，“碧池”現象是可以避免的。

參考文獻：

[1] 周云龍，于明.水華的發生、危害和防治[J].生物學通報，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.