遥感太湖蓝藻研究背景及意义

研究背景：2007年5月28日起,无锡太湖区域蓝藻大面积爆发,引发无锡市自来水严重污染,市区纯净水被哄抢,政府虽及时采取措施,但已经对人民的生活产生很大的影响。2007影响民生十件大事太湖蓝藻事件入选

2010年11月29日，云南昆明滇池蓝藻大量繁殖，在昆明滇池海埂一线的岸边，湖水如绿油漆一般。绿浪翻滚的湖水涌向岸边，带来一阵阵腥臭气味。滇池是云南九大高原湖泊中污染最严重的一个，现在水质为劣Ⅵ类，每当气温上升，加之富营养化严重，均要引起蓝藻爆发，造成严重污染。

在一些营养丰富的水体中，有些蓝藻常于夏季大量繁殖，并在水面形成一层蓝绿色蓝藻水华而有腥臭味的浮沫，称为“水华”，大规模的蓝藻爆发，被称为“绿潮”（和海洋发生的赤潮对应）。绿潮引起水质恶化，严重时耗尽水中氧气而造成鱼类的死亡。更为严重的是，蓝藻中有些种类（如微囊藻）还会产生毒素（简称MC），大约50%的绿潮中含有大量MC。MC除了直接对鱼类、人畜产生毒害之外，也是肝癌的重要诱因。MC耐热，不易被沸水分解，但可被活性碳吸收，所以可以用活性碳净水器对被污染水源进行净化。

蓝藻等藻类是鲢鱼的食物，可以通过投放此类鱼苗来治理藻类，防止藻类爆发。

蓝藻爆发成因为富营养化。过量的养分主要来自于以下这些源头：

1. 化肥流失，化肥是很多富营养化区域的主要养分来源，例如在密西西比河流域，67％的氮流入水体，随之流入墨西哥湾，波罗的海和太湖中超过50%的氮也来自化肥的流失。

2. 生活污水，包括人类的生活废水和含磷清洁剂。

3. 畜禽养殖，畜禽的粪便含有大量营养废物如氮和磷，这些元素都能导致富营养化。

4. 工业污染，包括化肥厂和废水排放。

5. 燃烧矿物燃料，在波罗的海中约30%的氮，在密西西比河中约13%的氮来源于此。

蓝藻学名为蓝细菌在部分蓝藻内部的特定区域存有藻毒素蓝

藻毒素内分为很多种，通过其危害方式可分为肝毒素和神经毒素，它们是已知的会侵袭肝脏和神经的毒素，另一类毒素对皮肤有刺激作用，当蓝藻细胞破裂或死亡时，毒素就会被释放到水中当暴露在含有蓝藻毒素的湖水中，虽然一部分人会生病，但是饮用含有受污染藻类的水却未必会导致死亡。长期地暴露在含有蓝藻肝毒素的水中，即使含量较低，也有可能对人体产生长期的或慢性的不利影响不断的摄入含有蓝藻的水，鱼或者其他水产品，就可能会产生头痛，发烧，腹泻，腹痛，反胃或者呕吐。在受污染的水中游泳，也有可能会产生皮肤发痒或者眼睛、皮肤受到刺激，如果直接接触到了污染水源身体容易发生不良反应

藻毒素它是一种肝毒素，这种毒素是肝癌的强烈促癌剂。

家畜及野生动物饮用了含藻毒素的水后，会出现腹泻、乏力、厌食、呕吐、嗜睡、口眼分泌物增多等症状，甚至死亡。病理病变有肝脏肿大、充血或坏死，肠炎出血、肺水肿等。

对于人类健康，微囊藻毒素也具有很大危害性。其中MC-LR的半致死剂量（LD50）约为50~100 ug/kg。人们在洗澡、游泳及其他水上休闲和运动时，皮肤接触含藻毒素水体可引起敏感部位(如眼睛)和皮肤过敏；少量喝入可引起急性肠胃炎；长期饮用则可能引发肝癌。医学部门已发现饮水中微量微囊藻毒素与人群中原发性肝癌的发病率有很大相关性。1996年在巴西造成100多名急性肝功能故障，7个月内至少50人死于藻毒素产生的急性效应，引起举世瞩目的关注。淡水水体中的蓝藻毒素已成为全球性的环境问题，世界各地经常发生蓝藻毒素中毒事件。

水污染遥感是应用遥感飞机、航天实验室、地球卫星对河流、湖泊、水库和海洋进行遥感监测的技术。具有连续、快速特点，可以测定水污染的总体分布和污染源的位置，提供大面积或人不能到达的地方的水污染状况。其主要原理是利用水中物质对光波和电磁波的反射特性，以及物质本身的热辐射特性来探测漂浮在水面和悬浮于水体中的物质以及某些溶解于水的化合物。监测对象主要是水面有污染状况、水中的悬浮物、工业排放的废水、电厂的冷却水、含盐潮水、形成赤潮的藻类等。水体污染的遥感因被污染水体的光谱特性不明显，定量测定尚有困难。

水污染遥感是利用水中物质对光波和电磁波的反射特性，以及物质本身的热辐射特性来探测漂浮在水面和悬浮于水体中的物质以及某些溶解于水的化合物的。对于化学污染物可利用其荧光特性来探测，对于水中悬浮物质则利用光吸收技术来探测。红外遥感可测量水温并作出大面积水体等温线图。紫外摄影可侦察水表面的油膜。卫星遥感技术可追踪海上大面积油膜移动的方向。

水污染遥感监测的对象主要有水面油污染状况、水中的悬浮物、工业排放的废水、电厂的冷却水、含盐潮水、形成赤潮的藻类等。利用污染物的荧光特性进行遥感比其他方法更好。空中激光荧光雷达对水中叶绿素的荧光监测能确定藻类的类型和密度。多通道海洋彩色仪可从卫星轨道高度对海水作扫描，精确地对海洋颜色进行传感，观测海上各种污染和泥沙。

意义：

太湖蓝藻的爆发不仅造成了太湖水域内鱼虾等生物的大量死亡，还给整个太湖的生态系统和周边生态环境造成了及其恶劣的影响。其次是给无锡市民的生活带来了很多的不便，太湖水变臭，使得无锡市民在洗澡、洗菜等生活起居和饮水等诸多方面受影响，超市饮用水从原来的8元一桶涨到15元一桶，但即便这样仍被抢购一空，无锡不得不从周边城市紧急调用纯净水以保证无锡市民的基本生活用水供应。另外就是给无锡市的形象带来了十分严重的负面影响，治理太湖水不仅耗费了大量的资金，更主要的是给美丽的无锡和“太湖美，美

就美在太湖水”的太湖蒙上了一层阴影，而且这种影响在今后的很长时间内难以一下子恢复。

太湖蓝藻危机由来已久，危害已达25年之久。自上世纪80年代以来，太湖富营养化程度不断加重；90年代局部水域达到重富营养水平，每年夏季均爆发大规模的蓝藻水华。

太湖蓝藻问题，究其原因，虽然有流域自然地理、气候等客观原因，但主要是在经济快速发展过程中，人类对水土资源过度开发利用、对水污染防治、节约和保护重视不够所带来的负面效果，是未能很好地处理人水关系、人与自然关系所付出的沉重代价，也是缺乏统筹兼顾、协调发展、水利发展滞后的综合反映。

蓝藻水华引起水质的恶化危害人类的健康也破坏了湖泊生态系统的平衡。所以必须要进行长时间序列湖泊蓝藻水华的监测，从而掌握蓝藻爆发特性对蓝藻进行有效治理。遥感技术提供了快速长时间大范围监测蓝藻的可能

利用遥感技术监测太湖蓝藻水华具有重要的现实意义．基于不同遥感数据，包括MODIS／Terra、CBERS．2CCD、ETM和IRS—P6LISS3，结合蓝藻水华光谱特征，采用单波段、波段差值、波段比值等方法，提取不同历史时期太湖蓝藻水华