2018年10月2日 星期二

藍綠藻藻華(Cyanobacteria Bloom) II 10-02-2018



藍綠藻藻華(Cyanobacteria Bloom) II



藻華(Bloom)：藍綠藻等植物性浮游生物(Phytoplankton)因全球暖化、水域優養化、湖水深度較淺等因素，大量而快速的生長，同時釋放出毒素，導致水域的魚蝦死亡，產生惡臭。
註：藍綠藻(blue-green algae)，有些特性與藻類(algae)相似，但其實它不是「藻類」，而是和細菌(bacteria)一樣，屬於沒有細胞核的原核生物(prokaryote)，所以又稱為藍綠菌(Cyanobacteria)。



一、藍綠藻藻華之現況

1.  2007年5、6月間中國江蘇省無錫市區附近的太湖，發生嚴重的藍綠藻藻 

    華事件，導致四、五百萬人無飲用水可飲用、無洗澡水可盥洗。

2.  事隔十年之後，2017年3月太湖藍綠藻藻華重現，不僅藻華發生的時間提

    前，嚴重性也加劇，當地人在網路上戲稱：「以前大家多說太湖美，現在要

    加一個字太湖臭美！」。太湖的藻華問題整治已經十年，當地的專家認為對

    藍綠藻生長的控制，情況仍不樂觀。

   


圖01. 太湖面積2,250平方公里，水深2～5公尺之間，平均深度為1.89公尺，是中國第三大淡水湖。2017年藍綠藻藻華來勢洶洶，至五月底，光是無錫一地，已打撈了五十九萬公噸的藍綠藻！





圖02. 從2007年無錫太湖發生藍綠藻藻華危機，至今已超過十個年頭，在此期間，江蘇各級財政投入治理太湖的專款，以及民間投入的資金，已累計超過一千億人民幣，可是治理太湖藍綠藻仍然成效不彰，每年都爆發藍綠藻藻華。
圖片來源：https://kknews.cc/news/alrk2pj.html



3. 中國第五大淡水湖的安徽省合肥市巢湖，這些年夏天同樣飽受藍綠藻藻

   華之苦。作為巢湖研究院院長，朱青已與巢湖藍綠藻戰鬥了20多年。

   朱青說：「因為每年氣象條件不同，因此互相比較並不科學，就算某一年藍

   綠藻沒有暴發，數據非常好看，也未必是治理成功，可能只是老天幫忙。」




圖03. 風景秀美湖岸旁有許多古蹟的巢湖。





圖04. 2018年8月5日，合肥，工人們在合肥巢湖的派河口湖面打撈藍綠藻。打撈船配備專業機械化打撈設備，提高打撈處理效率。

受連日高溫影響，巢湖出現局部性藻華。 7月29日，湖心區和西北岸出現局部性藍綠藻藻華，藻華面積占巢湖水域面積的16%。




4.  再說太平洋的彼端，美國五大湖區伊利湖(Lake of Erie)的西岸，也長年 

    飽受藍綠藻藻華之苦。

5.  2014年俄亥俄州的第四大城托雷多市(Toledo市city)（位於伊利湖最西

邊的尖角上），因為屬於藍綠藻的微囊藻（Microcystis of cyanobacteria ） 產生大量的微囊藻毒素(Microystin)，汙染伊利湖西岸，托雷多市(Toledo city)市長被迫在8月4日1點21分宣布，要求約50萬的市民不可飲用自來水。使得50萬托雷多市(Toledo city)市民三天無水可用，飽受停水之苦！



※藍綠藻的毒素，既使煮沸也無法破壞其毒性。
※藍綠藻喜歡高溫、強光照、水質偏鹼性和營養物質高的環境，在這樣的水
  域中它會快速而大量的繁殖形成藻華。


圖05. 發生在美國伊利湖(Lake of Erie)西岸，藍綠藻藻華的元兇—微囊藻（Microcystis）以及相關的毒素，微囊藻毒素(microcystin)。





圖06. 美國伊利湖(Lake of Erie)面積約25,744平方公里，此圖為衛星照片伊利湖的西岸。伊利湖的西岸，或許是因為湖水深度較淺，這些年經常受藍綠藻藻華之苦，托雷多市(Toledo city)位於伊利湖最西邊的尖角上。




6.  不只太湖、巢湖、伊利湖，世界上許多湖泊、海洋多發生過藍綠藻藻華事

    件！

    誇張一點的說，藍綠藻現在已在世界各地的湖泊、海洋遍地開花(bloom)！



Toxic algae bloom threatens Florida waters
(有毒的藻華威脅佛羅里達水域)
顯然美國佛羅里達州的某些湖海河流均受到藍綠藻藻華的侵襲！



請參考BLOG文章藍綠藻藻華(Cyanobacteria bloom)http://biologicalfreak.blogspot.tw/2015/08/cyanobacteria-bloom-08-10-2015.html

  


圖07. 藍綠藻在世界各地的湖泊、海洋遍地開花(bloom)！

a中國江蘇省太湖  b瓜地馬拉阿蒂特蘭湖  c美國伊利湖  d波羅的海芬蘭灣

e中國雲南滇池    f&g中國江蘇省太湖  h波羅的海Taivallahti灣   

i美國北卡羅萊納州Neuse River河口    j美國佛羅里達州St. John’s 河

k波羅的海芬蘭灣




在修改這篇BLOG時，本來以為台灣還不是藻華的「疫區」！上YOUTUBＥ一察看才發現自己錯了！台灣早在2014年就已經淪陷！可是讓人納悶的是：金門地區既無工廠排放汙水，也無甚麼農田將多餘的肥料沖刷流入水庫，論高溫金門大概也不及台灣中南部。怎麼反而是全台第一個頻頻發生藻華的地方？
《中天新聞》血染金門水庫？宛如「陰陽湖」 縣府：藻華現象
2014年中天新聞報導：春節期間金門金湖水庫發生藻華現象！


綠色水面如染料金門太湖水庫藻華檢測
2016年台視新聞報導：金門的金湖水庫發生藍綠藻藻華現象，報導中金門自來水廠課長陳清華提到，他們金門水廠增設奈米過濾設備，可以過濾藻華毒素？這可是個無法想像的先進設備！令人「耳」界大開！


圖08. 金門縣太湖湖面最近出現大量炫綠色如水彩染料般的浮油物，顏色雖美，卻令民眾擔憂飲用水品質；自來水廠27日派員打撈，並表示因連日大雨造成藻華現象，民眾請勿擔心。（2016年 中央社）
註：雖然金門有個太湖水庫，但發生藻華的應是金湖水庫，中央社原稿有誤！

金湖水庫紅藻再現 暫停原水供應

2018年4月初，金門金湖水庫第三度發生藻華現象！
相較於中國大陸和美國整治藍綠藻藻華的態度，金門自來水廠讓人感覺對此一很難根治的問題，顯然輕忽了許多！



二、藍綠藻藻華之原因


圖09. 藍綠藻藻華(Cyanobacteria Bloom)的原因：

(1)  全球暖化，陽光照射，溫度過高(sunlight)

(2)  格外的氮、磷、鉀肥料沖刷至湖泊(excessive phosphorous + nitrogen   

    from runoff)

(3)  溫暖而靜止的湖面(warm, calm surface water)

(4)  攜帶沉積物以及養分之河流(rivers carry sediment and nutrients)

(5)  形成「黑水團」

圖片來源：https://romickinoakley.wordpress.com/2017/06/16/harmful-algal-bloom-season-beginning-in-californias-waterways/




藍綠藻藻華之原因：

1.   水溫超過20℃→藍綠藻即快速生長。

   只有當水溫超過20℃以上，藍綠藻的生長速度才會超過其他藻類。水

   溫20℃以下時，受其他藻類的生長制約，藍綠藻不太可能形成藻花，

   只有進入高溫季節，藍綠藻的生長優勢才會呈現。因此高溫是藍綠藻形

   成藻花的主要因素之一。

2.  氮、磷是肥料、清潔劑的主要成分，人們在河岸旁耕種施肥、清洗物

   品，釋放的廢棄物直接排入河川、湖泊，造成嚴重的污染。

3.      水中高濃度的氮和磷，往往造成優養化(Eutrophication)的發生。



九十六年中山大學環境工程研究所碩士論文中提到：台灣本島地區二十座主要供水水庫，約有一半之水庫曾發生優養化，且四成以上之水庫，一年之中約有半年時間是處於優養化狀態。




圖10. 優養化(Eutrophication)的原因。





圖11. 植物性浮游生物(Phytoplankton)會因為水域中氮(Nitrogen)、磷(Phosphorus)濃度增加，產生優養化(Eutrophication)現象，而大量增生。

註：植物性浮游生物(Phytoplankton)—像植物般能行光合作用(Photosynthesis)之浮游生物，包括藍綠藻、雙鞭毛藻、矽藻、鼓藻等，其中光是藍綠藻就大約有兩千種。




什麼是優養化? Flash動畫





3.  溫暖而靜止的湖面

在溫暖而靜止的湖面，當藍綠藻發生藻華的時候，藍綠藻幾乎可以無止境的二分裂下去，結果好像在水面鋪了一層厚厚的綠色地毯(mat)，有時厚到連光線都無法穿透，結果位於下層的藍綠藻，因得不到光線無法行光合作用而死亡，死亡後釋出毒素，導致這塊水域的其他動植物也都無法存活，專家稱這樣的水域叫海洋死區(Dead Zone)。



海洋死區是指因海水嚴重優養化，而造成魚類等生物無法生存的區域。



The "dead zone" of the Gulf of Mexico | Nancy Rabalais
(墨西哥灣的海洋死區｜南希 拉巴萊斯—美國海洋生態學家)
雖然此TED短片長達12分鐘，但非常誠摯的希望，各位網友有時間上YOUTUBE網站觀看！(YOUTUBE網站有中文(台灣)的翻譯)，然後大家想想：我們能為這重病的地球母親做些甚麼？








圖12. 藍綠藻藻華在水面形成一層厚厚的綠色地毯(mat)，地毯下層死亡藍綠藻釋放之毒素，會毒害水域中其他動植物。




4.  攜帶沉積物以及養分之河流

當某個地區突然降下驟雨，將大量沉積物以及營養物質沖刷入水域 (湖泊或水庫)中，隨後水域往往發生大規模的藍綠藻藻華爆發。

5.  形成「黑水團」 or 「湖泛」

「黑水團」是大面積暗黑色水團，黑水團水域溶氧幾乎為零，氨、氮和硫化物濃度非常高，氣味酸臭刺鼻，棲所(habitat)環境惡劣到連藍綠藻也無法存活其中。

「黑水團」必須在

(1)藍綠藻大量死亡、

(2)高有機質底泥、

(3)溫度高風力小的天氣條件

(1)～(3)三種條件均符合時「黑水團」才會發生。而對太湖而言2007年、2017年就恰好是三種條件均符合的災年。


圖13. 2017年江蘇省太湖，藍綠藻藻華再度爆發。




中國無錫市太湖、安徽合肥巢湖、美國俄亥俄州的托雷多市伊利湖，藍綠藻藻華引起的水污染危機事件，絕對不是一場「突發的自然災害」，它之所以會發生其實早有預兆：
a. 人口的過度增加，
b. 工廠、高樓的大量建設，
c.   污水的任意排放至湖泊，
d.   漁業過度養殖，
e.   水生植物、魚類死亡的發生，
f.    藍綠藻藻華爆發，
g.   產生黑水團。
這一切(a.～g.)早在數十年前就已種下的「惡因」，而今，只是由這一代的人來嚐它的「惡果」！


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2018年10月1日 星期一

藍綠藻藻華(Cyanobacteria bloom) 10-01-2018



藍綠藻藻華(Cyanobacteria bloom) 

   

    2013年2月2日法新社報導：地處於南美洲的內陸國家─巴拉圭(Paraguay)，當地的觀光勝地伊帕卡萊湖(Ypacarai Lake)，於大約五個月前，因為藍綠藻(Cyanobacteria)的藻華(bloom)—藍綠藻數目快速而大量的增加，結果汙染了湖水，導致魚蝦等水產大量的死亡，同時湖水產生惡臭，嚴重影響當地民生以及觀光事業。


圖01. 佔地35平方英里(=90.65平方公里)，原本風光明媚，湖水清澈的巴拉圭伊帕卡萊湖(Ypacarai Lake)。





圖02. 2013年因為藍綠藻藻華的嚴重汙染，導致魚蝦水產等的死亡。甚至當地居民都必須戴上口罩來阻隔湖水傳來的惡臭。



圖03. 濃綠得如染料的巴拉圭伊帕卡萊湖(Ypacarai Lake)湖水。


    網友們可能會好奇，為什麼會這樣呢？

    首先有一個觀念要呈清，藍綠藻(blue-green algae)是一個錯誤的命名，或許有一些特性與藻相似，但其實它不是屬於真核細胞的「藻」，而是和細菌一樣，屬於沒有細胞核的原核生物(prokaryote)，所以又稱為藍綠菌(Cyanobacteria)。既然和細菌相似，特性也就和細菌相同：

a.   細胞體積非常小，肉眼不可見。根據2014年版大英百科全書的資料，藍綠

   藻的大小在0.5〜60微米(micrometers)之間。

b.   繁殖速度非常快，和細菌一樣都是以二分裂繁殖(binary fission)。

c.   跟大部份細菌不一樣的是：藍綠藻可以進行光合作用(Photosynthesis)，而且藍綠藻不止能行光合作用，因為它已演化成兩套光合作用系統(Photosystems，PSI & PSII)所以進行的光合作用跟植物一樣，是能夠產生氧氣的光合作用(Oxygenic photosynthesis)。



    當發生藻華的時候，藍綠藻幾乎可以無止境的二分裂下去，結果好像在水面鋪了一層厚厚綠色的地毯(mat)，有時厚到連光線都無法穿透，結果位於下層的藍綠藻，因得不到光線無法行光合作用而死亡，死亡後釋出毒素，這塊水域的其他動植物因此也都無法存活，專家稱這樣的水域叫Dead Zone。

    藍綠藻形成藻華可以發生在世界上大部分的水域，最近這些年來更是屢有所聞：例如2009年11月中美洲瓜地馬拉(Guatemala)的阿蒂特蘭湖(Lake Atitlán)也發生藍綠藻的藻華，情況嚴重到美國太空總署(NASA)的人造衛星都清楚可以拍攝到(圖04.)


圖04. 2009年11月中美洲瓜地馬拉(Guatemala)的阿蒂特蘭湖(Lake Atitlán)藍綠藻藻華，於太空中清晰可見。




Science Bulletins: Bloom Sullies Guatemalan Lake
(科學公告：藻華汙染了瓜地馬拉的湖泊)
美國太空總署的衛星照片清楚可見，瓜地馬拉的阿蒂特蘭湖(Lake Atitlán)2009年發生嚴重的藍綠藻的藻華。



    可能網友會想說巴拉圭(Paraguay)在南美洲；瓜地馬拉(Guatemala) 在中美洲，都隔著一萬多公里遠的太平洋，似乎跟台灣沒甚麼關係吧？問題就在於，藍綠藻幾乎任何水域它都存在，甚麼時候要發生藻華(bloom)？跟水中氮磷含量、陽光強度、水溫高低…都息息相關。

    最可能引起藍綠藻藻華的原因是：

a.   附近農田的肥料、

b.   養殖動物的排遺、

c.   居民亂倒的垃圾以及滿溢的汙水

d.   附近工廠隨意排放未經處理的汙水

以上這些藍綠藻的「養分」流至湖水中→導致水域優養化(Eutrophication)→藍綠藻即大量繁殖。


圖05. 湖水優養化(Eutrophication)的原因。


    網友們試想想看，如果圖02.～圖04.的情形，發生於風光旖妮的日月潭(面積7.93平方公里)，或是濃妝淡抹總相宜的西湖，那會是多麼煞風景的一件事！更有甚者是如何將它清除？能不能完全清除？可能都會讓學者專家們大傷腦筋！

    藍綠藻藻華，再舉美國五大湖區的第四大湖伊利湖(Lake Erie)為例：      

   伊利湖從1960年代開始，就有藍綠藻藻華的問題。而歷年來最嚴重的藍綠藻藻華發生於2011年，那年Ohio州處於有史以來最潮溼的夏天，可能是促使伊利湖發生最嚴重的淡水藍綠藻藻華的原因。

   藍綠藻微囊藻產生的微囊藻毒素(Microcystin)，會傷害動物的肝臟，導致魚蝦等水產的死亡，結果這場藻華造成上百億美金的損失。


圖06. 藍綠藻藻華，連美國如此先進的國家也不能倖免！

註：伊利湖在美國五大湖中排名第四，湖水面積為25,700平方公里，是世界第十一大湖。超過台灣三分之二的面積！




Something Strange Has Turned Lake Erie A Ghostlike Green
(有些奇怪的事將伊利湖湖水變成鬼怪般的綠色)
短片中伊利湖藍綠藻藻華之實際鏡頭，幾乎跟圖06.的照片一模一樣！



    伊利湖的藻華問題，2011年嚴重發生後直到2015年都尚未解決，而且有越來越糟的趨勢。2014年藍綠藻藻華嚴重的指數為6.5，2015年卻高達8.7。

    本文ㄧ開始提到的巴拉圭伊帕卡萊湖(Ypacarai Lake)，佔地只有90.65平方公里，而伊利湖可是佔地25,700平方公里的世界第十一大湖，2011年伊利湖藍綠藻藻華最嚴重的一年，一半左右的湖岸都受到波及(圖09.)，造成上百億美金的損失。

    專家研判罪魁禍首是，附近農場以及草地的肥料、滿溢的汙水系統均流入湖中→伊利湖水中因而含有過量的磷(Phosphorous)→導致湖水優養化(Eutrophication)→引起淡水藍綠藻的過量增生而發生藻華(Bloom)。


圖07.因藍綠藻藻華，汙染成濃綠色的伊利湖湖水。





圖08. 左圖是2015年衛星照的伊利湖藻華情形；右圖是2009年安大略(Ontario)Pelee island東南岸拍攝的藍綠藻藻華。





圖09. 2011年藍綠藻藻華最嚴重的一年，伊利湖一半左右的湖岸都受到波及(衛星照片中綠色的部分)。




  


圖10. 2014年八月四日，伊利湖旁居民於Maumee Bay State Park拿著罐裝的伊利湖湖水。

(A resident of Northwood, Ohio, holds a jar of water collected from Lake Erie at Maumee Bay State Park, Aug. 4, 2014, in Oregon, Ohio.  Getty Images)





圖11. 2015年7月21日在研究船上拍攝的伊利湖湖水，因藍綠藻藻華而像豌豆湯一樣的綠。




圖12. 2017年9月空拍伊利湖西岸的藍綠藻藻華(Cyanobacteria bloom)。




   如果網友們仔細看圖08.～圖12.標示的年代，就會發現事情的嚴重性！2009年、2011年、2014年、2015年、2017年伊利湖都發生藍綠藻藻華事件！
幾番思量，感覺這又是一樁政客向財團妥協，但造成的後果卻要全民買單的實例！





Toxic Algae Bloom Cancels Some Florida July 4th Celebrations
(有毒的藻類藻華美國佛羅里達州取消七月4日國慶日的慶祝活動)7-4-2016


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