天灾还是人祸？太湖水危机，你真的了解吗

李玲玲(中国科学院南京地理与湖泊研究所)

编者按

对于那些担心水污染的孩子来说，十年前江苏省太湖的严重水危机一定还记忆犹新。蓝藻水华导致无锡市水污染，生活用水和饮用水严重短缺，超市和商店的瓶装水销售一空。

事实上，太湖蓝藻爆发并非“突发性自然灾害”。在院子里，er特别邀请了中国科学院南京地理与湖泊研究所的老师，来解释蓝藻爆发背后的科学。

大家好，我是太湖。这个湖一直很低调，但有时运气不能阻止它。谁曾想过像我一样低调，这曾经是一个“网络红人”,被所有主要媒体报道。发生了什么？

2007年5月29日，作为无锡的一个水源，我突然发现自己又黑又臭(图1)，不适合饮用。像这样爆发了一场水危机。无锡市民只能去超市购买纯净水。我也因此而出名。

图1太湖蓝藻暴发(互联网图片)

唉，这个名字真可耻。我希望我像以前一样清楚。那我为什么会变成这样？我们必须从头开始。

我是谁？

虽然我已经获得了好名声，但在我过去的生活中，我并不认识很多朋友。那让我先自我介绍一下。

图2太湖的美丽图片(图片来自互联网)

我的名字叫太湖。古代有许多化名，如镇泽、右曲、芜湖、李泽等。这些名字在古籍中有图片和事实。那为什么我又被称为太湖呢？

商朝末年，姬昌(未来的周文王)的叔叔太保(也叫“太保”)为了让弟弟周文王的父亲继承王位，从中原逃到长江以南的无锡，在现在的美丽地区建造了一个名为“太保城”的小镇。我碰巧毗邻“太保邑”，所以名字就改成了太湖。

听着，虽然我的名字不是很受欢迎，但它已经有3000多年的历史了。

我住在长江三角洲的南缘，面积2427.8平方公里，是中国第三大淡水湖。虽然面积不小，但我个子不高，平均深度只有1.89米，属于一个大浅湖。

我的事业

事实上，我已经大到可以忘记很多事情了。幸运的是，我有一群杰出的科学家，他们发明了一种叫做沉积学的东西来分析我的出生。当然，太多的人不可避免地会导致纠纷，而我的粉丝们仍然是一群“严肃”的人。

关于我的出生，主要有“泻湖起源论”、“构造湖泊论”、“三江拥挤论”、“风暴涡旋起源论”和“陨石论”。其中，“我是否从泻湖进化而来”的问题是最大的。

反对者认为我是由河流堰形成的，而不是全新世海侵形成的海湾或泻湖。然而，尽管有争议，他们在许多方面达成了共识。

沿海水系格局的建立是我现在面貌形成的基础，即所谓“三河立即入，河底稳定”。

由于地形格局的演变，原来流入杭州湾并汇入东海的条溪河改变了流向，从我的西南方向流向我。我受不了了。湖水太高了，我感到不舒服。我必须“顺流而下”，只要有口就钻。

看着我的到来给人们带来痛苦，我也很痛苦。幸运的是，这时一个英雄大禹出现了。他疏浚了娄江、吴淞和东江(图3)，让我感到无忧无虑。

图3太湖古地理(洪，1991)

这发生在大约3700年前，有人说是2000-2500年前。简而言之，我和周围的人过着幸福的生活。后来，由于人类水利工程的建设，我无法从娄江和东江排水，吴淞河的流量越来越小。结果，我的领域继续扩大，我成为了现在的我。

说到我的外表，我实际上是相当Q型的。我的西部和南部海岸线相对平滑，呈弧形。在北部和东部有许多湖泊和海湾。俯瞰它有点像头朝西南的章鱼，这也许是世界上独一无二的。一些粉丝认为我西南海岸线的弧形是由于湖泊河流的侵蚀(图4)，我的沉积物类型也受到这些河流的影响。

图4太湖水流的分布和沉积类型(孙顺才和吴亦凡，1987)

我的零钱

我本可以年复一年地过着平静的生活，直到我变老死去。但是到了20世纪，我周围发生了变化:

以前，长江以南可爱的水乡苏州和无锡放弃了美丽的徽州建筑，建起了丑陋的高楼。许多人不再骑自行车，而是开四轮车。速度真快。据说他们可以一路开车去北京。然而，我受不了它“屁股”的尾气。我周围的人口也经历了爆炸性的增长。房子建在许多农田上。工厂也加入了进来，其中一些人开车到我家门口，严重侵占了我的地盘。

这不算。他们进来后，用垃圾和脏水填满了我的胃。我尽了最大努力保持清洁，但随着情况越来越糟，我无法忍受。近几十年来，我体内的氮、磷和其他营养物质迅速增加。1981年总无机氮浓度比1960年增加了18倍，1998年总磷浓度比1988年增加了2.7倍。

随着营养物质的增加，我的身体正在悄然变化，我的粉丝们把它命名为“富营养化”。受富营养化的影响，自1960年以来，共有23种水生维管束植物从我的湖水中消失，取而代之的是蓝细菌。

蓝细菌&布鲁姆&黑水公司

蓝绿藻也被称为蓝绿藻，因为它的大多数细胞都是蓝绿色的。它属于原核生物，没有叶绿体，但有能进行光合作用的类囊体。蓝细菌是地球上最早的光自养生物，出现于333亿年前。据说它在把地球表面从无氧大气变成无氧环境方面发挥了巨大作用。这真的要感谢它。但是现在我心里没有感激之情。

蓝藻喜欢高温、强光、弱碱性和高营养的环境。在这样的环境下，它会迅速繁殖。每年的六月至九月，我的北部和西部湖泊成为他们的沐浴天堂(图5)。蓝藻死亡后，其体内会消耗水中的溶解氧并降解，导致鱼类、虾和水生植物等水生生物因缺氧而死亡。它们残留物的腐烂会进一步消耗溶解氧并释放营养。

还有一个优点是，一些蓝细菌也可以进行生物固氮，即把分子氮还原成植物可以利用的氮化合物。这些固氮蓝藻在死亡后会释放大量的氨氮，加剧我的富营养化。所有这些形成了一个恶性循环。

蓝藻大量繁殖，在水面上形成一层蓝绿色、气味难闻的漂浮泡沫，称为“水华”。蓝藻水华的水体不仅气味难闻，而且饮用有毒，因为蓝藻细胞的破裂会释放蓝藻毒素，如果接触会导致皮肤过敏，如果引用会导致肝脏中毒，甚至危及生命。

图5太湖蓝藻分布范围(引自太湖生态系统研究站网站)

最近，科学家们的粉丝们在我国西北部也发现了一个更严重的现象。他们称之为“黑水集团”或“潘湖”。

“黑水团”是大面积的黑色水团。黑水质量区域中的溶解氧可以减少到零。氨氮和硫化物的浓度极高。这种味道酸酸的，令人神清气爽，无法用语言来形容。甚至蓝藻也不能在其中生存。

他们认为无锡水危机正是这些黑水会正在做的事情。黑水团是怎么形成的？这涉及到另一个问题。

由于几十年来蓝藻爆发的影响，我的底泥也不干净。大量未碳化有机物的沉积导致底泥中有机物含量非常高。再加上金属元素的增加，它们在底泥的厌氧环境中反应生成硫醚，如挥发性硫化物和二甲基三硫化物。挥发性硫化物与沉积物中的重金属结合形成黑色物质，在吸附和凝结过程中，受湖泊风浪和水动力条件的影响，悬浮形成“黑色水团”。

蓝藻大量死亡后形成黑水团，满足高有机沉积物和高温低风条件。2007年真是糟糕的一年。

谢谢大家听我说。从以上介绍中，我们可以看出无锡水危机绝不是一场“突发性自然灾害”。从人口增长、工厂和高层建筑建设、污染排放、渔业养殖、水生植物和鱼类死亡到蓝藻爆发，再到黑水团的出现，这一切都是20到30年前注定的。

宽恕我，成为一个无辜的受害者。十年前在超市买纯净水的人可能不记得当时的情况了，但这一切对我来说已经成了家常便饭。

蓝藻爆发每年都有发生，黑水团也时有发生(图6)。幸运的是，我知道人类已经采取措施让我变得更好，对此我很感激。我只是希望每个人都不要忘记十年的历史，并把它作为一个警告！

图6 2010年8月20日太湖西岸泛黑水体空间分布信息提取结果(李旭文等，2012)

谢谢您:

感谢中国科学院南京地理与湖泊研究所的严仁华博士和河南省新乡市平原外国语学校的李先生，感谢他们对本文初稿提出的宝贵意见和精心修改。

参考:

1.洪。太湖的形成与演化，海洋地质与第四纪地质，1991，11(4)；

2.风景和意义。《太湖的形成与演变》，地理，1989，9(4)；

3.孙顺才和吴亦凡。太湖的形成与演化与现代沉积，《中国科学》，1987年；

4.秦和罗连聪。太湖生态环境演变及其原因分析，第四纪研究，2004，24(5)；

5.张云林和秦。太湖富营养化的演变及研究进展，上海环境科学，2001，20(6)；

6.杨明，余俊杰，李子杰，郭子杰，伯奇和林天福。2008.太湖不应该成为伍克斯灾难的罪魁祸首。科学319。

7.盛东、徐兆安、高毅。太湖地区“黑水团”成因及危害分析，水资源保护，2010，26(3)；

8.李旭文、牛志春、江生、严敬。泛太湖现象的卫星遥感监测，环境监测管理与技术，2012，24(2)；

9.、周彦峰、江、、、、周杰、。1960年以来太湖水生植被的演变，《湖泊科学》，2017，29(2)；

10.、尚兆堂、姜、秦、姜维。2007年太湖蓝藻暴发的气象条件分析，安徽农业科学，2008，36 (27)

(这篇文章最初发表在《科学综合体》上，由南京地理与湖泊研究所撰稿。请联系cas@cnic.cn重印)