| 伴隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展的同時，生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化。近年來我國水體中有害藻華（Harmful Algal Blooms，HABs）（包括海洋赤潮和淡水水華）持續(xù)高頻次發(fā)生，已嚴(yán)重影響到居民的飲水安全、水產(chǎn)養(yǎng)殖、水體景觀價值等方面，造成了巨大的經(jīng)濟損失。我國各級政府部門和科研機構(gòu)對水體中浮游植物群落的動態(tài)變化進(jìn)行快速監(jiān)測、對淡水藍(lán)藻水華和海洋硅藻/甲藻赤潮進(jìn)行早期預(yù)警的需求越來越強烈。 | ||
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| 現(xiàn)有的方法及局限性 | ||
目前我國浮游植物和有害藻華的監(jiān)測主要采用顯微計數(shù)、葉綠素含量測定、衛(wèi)星遙感、藻毒素監(jiān)測等技術(shù)。 傳統(tǒng)顯微計數(shù)采集的樣品需要經(jīng)過魯格氏液、甲醛等固定液固定，帶回實驗室沉淀濃縮后進(jìn)行定性定量分析，需要花費的時間較長。傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡由于聚焦金和景深的限制，只能測量很小體積的樣品，且不能在水下原位測量。 葉綠素含量測定是一種相對較快速簡單的測量技術(shù)，但傳統(tǒng)的測量方法多為現(xiàn)場抽濾后帶回實驗室抽提，然后進(jìn)行分光光度計分析、熒光分光光度計分析或高效液相色普（HPLC）分析，但這種技術(shù)需要1－2天才能獲得結(jié)果。這兩種方法均不能立即反映出水體中的藻類信息，而是要經(jīng)過一段分析時間，從而降低了生物監(jiān)測的時效性，大大影響有害藻華的監(jiān)測/預(yù)警。此外，葉綠素含量測定也可用原位傳感器進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，但這種方法多采用若丹明法（化學(xué)法）校正數(shù)據(jù)，誤差大，且傳感器需要經(jīng)常維護。 衛(wèi)星遙感具備監(jiān)測范圍廣、數(shù)據(jù)多、不受地理位置和人為條件限制等優(yōu)點，但其容易受天氣條件影響，且往往需要藻類細(xì)胞累積到一定程度（可能已經(jīng)發(fā)生藻華）才能監(jiān)測到，往往達(dá)不到預(yù)警的效果，而且購買衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)費用高，分析復(fù)雜，因此衛(wèi)星遙感多在專業(yè)機構(gòu)進(jìn)行。 藻毒素監(jiān)測目前主要采用HPLC和ELISA方法，兩種方法都可以精確的測量水體中的藻毒素含量，但都需要人工到現(xiàn)場采集樣品，帶回實驗室破碎細(xì)胞抽提毒素，過程復(fù)雜，速度慢，且不能長期自動連續(xù)監(jiān)測。即使兩次采樣都未檢測到毒素，但也不能保證兩次采樣的間隔期藻類沒有產(chǎn)毒，或毒素沒有釋放到水中。 | ||
新方案的監(jiān)測功能 | ||
l 利用浮游植物熒光儀PHYTO-PAM-Ⅱ現(xiàn)場測量藍(lán)藻、綠藻、硅/甲藻、隱藻的葉綠素a含量和總?cè)~綠素a含量，以及它們的光合活性（“生長潛能”） l 利用水質(zhì)多參數(shù)儀及浮標(biāo)監(jiān)測平臺快速或?qū)崟r監(jiān)測水體富營養(yǎng)化趨勢 l 利用便攜式浮游植物流式細(xì)胞儀CytoSense或水下浮游植物流式細(xì)胞儀CytoSub對浮游植物細(xì)胞數(shù)進(jìn)行快速計數(shù)，并獲知主要類群的細(xì)胞濃度、細(xì)胞大小、細(xì)胞形態(tài)學(xué)信息；獲知微囊藻、棕囊藻等的群體（囊）動力學(xué)變化情況；對于鏈狀藻類，可以測量每條鏈的細(xì)胞數(shù)；對于硅藻、甲藻等形狀特殊的藻類，可根據(jù)浮游植物專家?guī)爝M(jìn)行快速鑒定 l 利用CytoSense-Online系統(tǒng)或在線監(jiān)測型浮游植物流式細(xì)胞儀CytoBuoy對水體中的浮游植物進(jìn)行長期連續(xù)監(jiān)測 l 利用產(chǎn)毒藻及藻毒素在線監(jiān)測系統(tǒng)ESP，在水下利用分子探針技術(shù)和免疫技術(shù)原位、長期監(jiān)測產(chǎn)毒藻和藻毒素的變化
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| 新方案的預(yù)警功能 | ||
l 根據(jù)葉綠素a含量和細(xì)胞數(shù)變化趨勢進(jìn)行預(yù)警 l 根據(jù)水質(zhì)變化趨勢對富營養(yǎng)化水域進(jìn)行監(jiān)測 l 浮游植物的光合活性（“生長潛能”）預(yù)示著未來的生長潛力，光合活性高、耐強光的浮游植物在環(huán)境條件（營養(yǎng)鹽、光照、溫度）適合時更容易發(fā)生藻華 l 微囊藻、棕囊藻等帶囊的藻類，不形成囊不發(fā)生藻華，而利用CytoSense等可長期監(jiān)測水體中微囊藻、棕囊藻等“囊”的變化，進(jìn)行早期預(yù)警 l 根據(jù)產(chǎn)毒藻和藻毒素的變化（與供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖密切相關(guān)！!）進(jìn)行預(yù)警 | ||
| 新方案所需設(shè)備及用途 | ||
1）浮游植物熒光儀PHYTO-PAM-Ⅱ u 現(xiàn)場快速對水樣中的藍(lán)藻、綠藻、硅/甲藻、隱藻自動定性（分類）定量（測葉綠素a） u 現(xiàn)場快速測量藍(lán)藻、綠藻、硅/甲藻、隱藻的光合活性（“生長潛能”） 2） Xylem便攜式水質(zhì)多參數(shù)檢測儀 u 550A型便攜式溶解氧測量儀 u ProODO光學(xué)溶解氧測量儀 u YSI ProPlus型多參數(shù)水質(zhì)測量儀 u pH100A便攜式pH計 3）GreenEyes營養(yǎng)鹽原位監(jiān)測系統(tǒng)（EcoLABⅡ、Nulab4） u 將濕化學(xué)法應(yīng)用于野外 u 實時觀測水體氮、磷等藻類生長要素的變化 4） 海洋/淡水浮標(biāo)生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng) u 實現(xiàn)水文水質(zhì)實時監(jiān)測 u 水體葉綠素及浮游植物在線監(jiān)測 5） CytoBuoy系列浮游植物流式細(xì)胞儀（CytoSense、CytoBuoy、CytoSub） u 現(xiàn)場快速計數(shù)水體中浮游植物細(xì)胞總數(shù) u 現(xiàn)場快速獲取浮游植物細(xì)胞類群信息（濃度、大小、類群、定種） u 現(xiàn)場快速測量微囊藻、棕囊藻等細(xì)胞數(shù)以及“囊”的比例 6） 產(chǎn)毒藻及藻毒素在線監(jiān)測系統(tǒng)ESP u 長期、自動、連續(xù)監(jiān)測產(chǎn)毒藻和/或藻毒素的變化 u 長期、自動、連續(xù)監(jiān)測特定藻、細(xì)菌、浮游動物等的變化 u 提供定制化分子探針組合套裝，完善解決客戶的特殊需求 u 監(jiān)測結(jié)果可無線傳輸?shù)桨渡匣?/span> u 可水下原位工作（耐受50m水壓），也可在監(jiān)測平臺或水站房中工作 u 可在水下采集并保存樣品，等回收后在實驗室 | ||
| 利用浮游植物光合活性進(jìn)行藻化預(yù)警的原理 | ||
藻類的生長靠光合作用，藻華的爆發(fā)是在特定的環(huán)境條件下（富營養(yǎng)、高光、高溫）由藻類短期快速暴增造成的，這其間藻類必須具備極強的光合作用才能快速生長。 監(jiān)測葉綠素a含量可以了解目前水體中的藻類生物量，但這只代表歷史（如果營養(yǎng)鹽很低，即使當(dāng)前藻類生物量高，也不具備發(fā)生藻華的可能）；而監(jiān)測藻類的光合作 用活性可以了解藻類的“生長潛能”，結(jié)合其它環(huán)境條件可以預(yù)測未來（富營養(yǎng)條件且高光高溫下，即使當(dāng)前藻類生物量不高，但只要光合作用活性強，就具有極大的 發(fā)生藻華的可能）。由于PHYTO-PAM-Ⅱ可以測量自然水樣中藍(lán)藻、綠藻和硅/甲藻、隱藻各自的光合作用，就可以對藻華發(fā)生時不同藻類類群進(jìn)行分析。利用PHYTO- PAM-Ⅱ測量不同藻類葉綠素a含量和光合作用活性的功能，可以長期監(jiān)測自然水體中浮游植物種群生物量的動力學(xué)變化和不同類群光合作用潛力的變化趨勢，這對于藻 華的預(yù)警具有重要參考價值。 |
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| 利用浮游植物流式細(xì)胞儀進(jìn)行藻化預(yù)警的原理 | ||
藍(lán)藻水華多由微囊藻引起，而微囊藻形成水華的前提是藻細(xì)胞聚集形成群體（“囊”）并浮到水面。如果沒有群體細(xì)胞的形成，就不會形成水華。微囊藻的群體比較大，一般的流式細(xì)胞儀不能直接進(jìn)樣測量，但CytoBuoy系列浮游植物流式細(xì)胞儀可以直接進(jìn)樣測量，并且可以獲知群體細(xì)胞的粒徑大小和不同大小的群體所占的比例。從春季開始，定期監(jiān)測不同水層的微囊藻群體細(xì)胞的粒徑變化和所占比例的變化，就可以對微囊藻水華進(jìn)行早期預(yù)警。當(dāng)群體細(xì)胞占的比例越來越高并且從下層水面遷移時，就預(yù)示著形成水華的條件逐漸成熟了，可以啟動預(yù)警方案。 有些藍(lán)藻水華或海洋赤潮是由鏈狀細(xì)胞形成的。對這些細(xì)胞而言，細(xì)胞鏈的長度有助于藻增加浮力獲得充足的光照，如果營養(yǎng)鹽豐富、氣象條件合適，細(xì)胞鏈長的藻類就更可能形成水華。因此，利用CytoBuoy系列浮游植物流式細(xì)胞儀來測量細(xì)胞鏈的長度是可以用于水華預(yù)警的。 對于形狀特殊的赤潮硅藻和甲藻而言，利用CytoBuoy系列浮游植物流式細(xì)胞儀可以建立專家?guī)?，進(jìn)而對自然水樣進(jìn)行有害藻的快速篩選/預(yù)警。 | ||
| 有害藻華監(jiān)測/預(yù)警展望 | ||
綜上所述，浮游植物熒光儀PHYTO-PAM-Ⅱ、水質(zhì)便攜/在線監(jiān)測技術(shù)、CytoBuoy系列浮游植物流式細(xì)胞儀和產(chǎn)毒藻及藻毒素在線監(jiān)測系統(tǒng)ESP在有害藻華的監(jiān)測/預(yù)警方面具有非常大的應(yīng)用潛力：PHYTO-PAM-Ⅱ重在自動分類的基礎(chǔ)上同時了解生物量和光合活性（“生長潛能”）；水下原位營養(yǎng)鹽系統(tǒng)將濕化學(xué)方法應(yīng)用于野外，實時觀測水體氮、磷等藻類生長要素的變化，水質(zhì)多參數(shù)監(jiān)測儀及浮標(biāo)在線監(jiān)測系統(tǒng)可快速、實時監(jiān)測水質(zhì)水文要素的動態(tài)變化；CytoBuoy重在專門針對浮游植物的細(xì)胞計數(shù)，且可直接測量微囊藻，對形狀特殊的藻可鑒定到種；ESP重在對于產(chǎn)毒藻和藻毒素進(jìn)行長期、連續(xù)、在線監(jiān)測。四種計數(shù)都是前沿的技術(shù)，且儀器都是為了野外應(yīng)用而設(shè)計，充分考慮到了現(xiàn)場監(jiān)測的困難。四種技術(shù)可分別用于有害藻華的監(jiān)測/預(yù)警，如果結(jié)合使用，對于監(jiān)測/預(yù)警的效果會更好。相信四種技術(shù)對于我們淡水與海洋的環(huán)境的有害藻華監(jiān)測/預(yù)警都會發(fā)揮極大的助力作用。 | ||
