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近年來，我國水污染防治攻堅戰取得了顯著成效。但在一些地區，水華依舊是困擾水生態環境質量提高的難點和痛點問題。《群眾身邊水體保護治理行動方案》（以下簡稱《方案》）提出到2030年實現“無異色、無異味、無異物”（以下簡稱“三無”）目標。這對水華機理研究提出了怎樣的新要求？基層又該如何精準防控？記者就此專訪了中國環境科學研究院湖泊生態環境研究所所長、研究員姜霞。

中國環境報：近年來，一些地區出現了水華從大河大湖向支流溝渠蔓延的現象。這是否意味著水華問題的空間格局正在發生變化？這種變化對開展水華機理研究、水環境整治等工作提出了什么挑戰？

姜霞：藍藻起源于約25億年前，是地球上最早進行產氧光合作用的生物，長期演化篩選出極強的抗逆基因組，擁有遠高于真核藻類的環境耐受閾值。藍藻優勢株系的適應性演化不完全依賴長期、漸進式的基因突變累積，不同藍藻株系可以通過水平基因轉移獲得適應性功能，如快速獲得固氮、產毒素、磷儲存、抗紫外、群體聚集等相關基因，短時間內形成具備強競爭優勢、易觸發水華暴發的變異株，疊加全球氣候變暖和流域氮磷持續輸入等環境驅動，藍藻水華防控也成為全球性生態治理難題。

一些地區出現了水華從大河大湖向支流溝渠蔓延的現象，恰好說明我國治水成效顯著。事實上，黑臭水體和貧營養水體都很難發生水華。十多年的污染防治攻堅戰，使我國的地表水環境質量得到明顯改善，水質和透明度都有所提升，生物多樣性開始好轉，各種藻類也開始萌發繁殖，在適宜的氣候和水動力條件下，水華迅速增殖和暴發，從而出現了水華從大河大湖向支流溝渠蔓延的現象。

這說明了我們的治理是有效的，方向是對的。但也對我們的水環境綜合整治提出了更高的要求，即進一步提升群眾身邊水體水質，改善水生境條件，構建健康生態系統，從而有效防控水華發生，實現“三無”目標。

中國環境報：為何要在《方案》中提出加強水華機理研究？

姜霞：水華暴發會導致水體異色、異味、大量藻類漂浮聚集，因此，強化水華機理研究是實現這項治理目標不可或缺的科學支撐。

以往，水華暴發機理研究通常集中在太湖、巢湖等天然大型湖泊，小微水體水華暴發的研究基礎薄弱。群眾身邊水體通常以城市小微湖泊、景觀塘、河道、農村坑塘等小型緩滯水體為主。這類水體面積小、水深淺、封閉性強、受人類活動干擾密集，熱環境、營養循環、水力條件均有利于水華暴發。

小型水體水華因缺乏針對性機理認知，治理措施容易治標不治本，形成反復治理反復暴發的惡性循環。

當前，多數小微水體水華治理以應急處置為主，水華暴發后再實施曝氣、藥劑、打撈，成本高，且藥劑、絮凝劑存在次生風險，難以持續保障“三無”穩態目標。單純依靠末端打撈、應急消殺，只能短期清除表象，無法阻斷水華周期性復發。

因此，《方案》中提出開展水華發生機理研究，擬通過厘清驅動機理，找準營養鹽閾值、水力調度、溫度耦合等關鍵管控節點，識別水華早期預警信號，推動管控模式前置，實現預防優先、源頭調控，避免季節性反復反彈。

此外，群眾身邊水體類型多元：城區景觀水體、農村坑塘、城郊連通河道水文、污染源、管護條件各不相同。通過機理研究，可區分不同類型水體水華主導驅動因子，厘清內源釋放、面源污染、熱力分層、水力停滯各自貢獻，為分類制定總磷管控標準、生態修復方案、調度管控規則提供科學依據，避免“一刀切”治理。

中國環境報：從科研角度，您如何看待“三無”目標對水華機理研究提出的新要求？

姜霞：傳統水華評價指標常以葉綠素a、藍藻藻細胞密度等強度指標為主，現在治水不再只看水里藻類數值，而是提出了“無異色、無異味、無漂浮雜物”的老百姓直觀標準，盯著老百姓親眼能看見、鼻子能聞到的問題，科研思路主要有五大變化：

一是研究導向不再只看重藍藻多少，重點管老百姓的直觀感受。不僅要盯大面積/高強度藍藻水華，還要關注到底多少藻類、多少臭味物質會讓人看著、聞著不舒服，分清“水里長藻”和“看著難聞、看著臟”的界限。

二是研究范圍從大型湖庫延伸到老百姓身邊的水塘、溝渠、城市湖泊。這類水體水淺、底泥易懸浮，因此要搞明白下雨、底泥釋放和換水等對水華發生的影響規律。

三是機理研究從“藻類暴發機制”延伸至“致色、致嗅、漂浮全過程機理”。不僅主要研究藻類怎么瘋長，還要搞懂水發綠、發臭、湖泛的整套過程。

四是驅動機制從單因子、穩態條件向多因子、多情景動態復發機理解析轉變。研究要綜合氣候、流速、養分、水體生態健康狀況等多種條件下水華暴發的主要原因，篩選出水華防控的有效技術和工程措施。

五是成果轉化從偏重基礎理論走向面向實戰的應用導向。科研不能只停留在書本理論，“三無”是實打實要落地完成的治理目標，要做出能直接用來治水的實用工具。一方面做預警工具，提前預判水體變綠、發臭、長藻；另一方面研發便宜、無副作用的控藻辦法。

中國環境報：群眾身邊水體多為小微水體、支流及坑塘溝渠，其水華發生機理與大型湖泊（如太湖、滇池）有何本質差異？

姜霞：群眾身邊水體與大型湖泊的藻類生長均依賴光照、溫度、營養鹽。但小微水體的水華發生機理與大小湖泊存在顯著差異。

水動力特征不同。大型湖泊的水動力以大尺度風生流為主，水力停留時間相對穩定，水體交換具有連續性；小微水體水力停留時間受人為調度和降雨等的影響跨度極大，水體交換是間歇性脈沖式（雨水溢流、人工間歇性換水、泵站調度），不存在穩定持續的水文條件；大型湖泊的富營養化、水華模型默認“連續穩態輸入”，小微水體是脈沖擾動驅動的非穩態系統。舉一個典型現象：同樣總磷濃度0.08mg/L，大型湖泊不一定暴發藍藻水華；小型封閉景觀塘在一場暴雨徑流輸入疊加持續高溫下，1天—3天即可快速起藻。

穩態轉換路徑不一樣。大型淺水湖泊清水草型穩態與濁水藻型穩態可以互相轉換，但轉換存在臨界閾值、滯后效應。小微水體生態脆弱，暴雨、大風、清淤、漁業等都能摧毀沉水植被，系統直接跳轉藻型穩態。大型湖泊草藻競爭是長期季節尺度博弈，小微水體穩態切換可以是事件驅動、瞬時跳轉。

營養鹽供給模式不同。大型河湖營養鹽供給模式為外源持續輸入+季節性內源釋放。小微水體營養鹽以外源突發性脈沖負荷為主（初期雨水、合流制溢流），很多小微水體總氮總磷年均濃度不高，但短時生物可利用營養鹽暴發式提升誘發水華。此外，小微水體有機氮、有機磷、落葉腐殖質降解帶來的營養供給占比遠高于大型湖泊。

中國環境報：目前針對這類水體的水華研究還存在哪些困難？

姜霞：一是非穩態驅動機制難以刻畫。小微水體水文條件極不穩定，無穩定水動力環境，水體交換、營養鹽輸入以暴雨徑流、人工換水等脈沖式事件為主，短時可暴發高濃度生物可利用營養鹽。

二是多擾動耦合效應難以解析。小微水體長期受城市熱島、人類活動與泥水界面內源釋放的多重復合脅迫影響，其生態緩沖容量極低，草藻穩態轉換具備事件驅動、瞬時跳轉特征，群落演替快、反彈滯后效應強，難以定量識別水華主控因子。

三是過程觀測與理論模型存在短板。小微水體分布零散、體量微小，常規監測與遙感手段較難捕捉短時、突發性水華全過程，無法精準模擬水華暴發、消亡及反復反彈的演化規律，不利于篩選高效管用的防控措施。

中國環境報：從水華機理研究的角度，群眾身邊水體的水華暴發是哪些關鍵因子驅動的？氮磷比、水動力條件、底泥內源釋放、溫度光照等因素在這些小微水體中如何進行耦合作用？

姜霞：群眾身邊水體主要包括城市景觀塘、小型內河、鄉村坑塘、小區水景等淺水小微水體，普遍具備水域面積小、水深淺、水體流動性弱、人為干擾頻繁、人工調控措施多、生態系統結構簡單等特征。其水華驅動機制與氮磷營養鹽、水動力、底泥內源、溫度光照等密切相關。

外源氮磷負荷輸入疊加內源氮磷釋放共同決定水體氮磷水平，為藻類暴發提供了營養條件；氣溫升高與充足的光照條件促進了底泥中休眠藍藻孢子萌發，有機質分解降低水體溶氧含量促進了活性磷的釋放，這些都為藻類的持續暴發提供了營養條件；水動力條件（曝氣、循環、補水）是一把“雙刃劍”，調控時機得當，能夠減少水華暴發和藻團的聚集；調控不當，則會加劇內源釋放，反而加重水華。

中國環境報：坑塘溝渠等水體往往流動性差、自凈能力弱，極易形成“靜水—富營養化—水華”的惡性循環。從機理層面，打破這一循環的關鍵節點在哪里？

姜霞：坑塘、溝渠屬于典型淺水封閉/半封閉小微靜水水體，“靜水”是水華暴發的適宜生境條件，富營養化是水華暴發的物質基礎，而水華是“靜水—富營養化”導致的生態系統失衡的表觀結果，三者形成正向自我強化的閉環反饋。

靜水條件有利于藻類生長、阻礙藻類擴散、利于藻團上浮聚集形成水華。大量藻體衰亡沉降導致底泥有機質持續累積，進一步加劇底泥耗氧、內源磷釋放，持續抬高水體營養基線，次年水華更容易暴發。打破惡性循環的可在以下三大核心關鍵節點開展工作：

一是外源污染截污（削減外部氮磷輸入），外源負荷是初始富營養化誘因，因此要堅定不移開展流域污染減排。

二是調控水動力，打破“長期靜水穩態”。靜水狀態構建了藻類生長、內源釋放與藻類富集的有利環境，因此適度水體交換、周期性擾動可以破壞熱力分層，提升底層溶解氧，抑制底泥磷釋放；縮短水力滯留時間，帶走水體懸浮藻類與溶解營養鹽，降低藻類累積概率；但持續劇烈擾動會掀起底泥顆粒，反而促進磷釋放，形成負面效應。因此需要間歇性、適度水力調控。

三是阻斷內源污染釋放和藻體衰亡沉降帶來的有機質閉環反饋。外源輸入會導致營養物在底泥中的累積；水華發生后，大量藻類沉降和藻類孢子也沉積在底泥中，為次年水華暴發提供了營養物和藻源。因此，可通過冬季在藻類聚集沉積區開展環保疏浚，配合構建水生生物食物鏈，利用浮游動物、魚類控藻；重建沉水植被，競爭營養、抑制藻類，減少沉降有機質輸入底泥。

中國環境報：湖泊所近年來在哪些典型地區開展過群眾身邊水體（如農村坑塘、城市小微水體）的水華機理研究？能否分享一個具體案例，說明摸清機理如何指導了精準治理？

姜霞：中國環境科學研究院的湖泊所一直協助生態環境部開展湖泊水華發生機理與防控技術研究，近年來協助部水司出臺了《重點湖庫水華預警工作機制（修訂）》《重點湖庫水華預警應對工作預案（試行）》《湖庫水華應急控制技術工具箱》等文件。同時，作為湖泊水污染治理與生態修復技術國家工程實驗室的主要依托單位，在研究太湖、巢湖、洱海等大型湖泊水華發生機理及防控技術的同時，也圍繞小微水體（如云南昆明的翠湖、浙江嘉興的祥符蕩）的水華發生機理與防控技術開展了系統的研究，并進行了工程化的示范應用。

以云南昆明的翠湖為例，針對降雨導致的初期污染雨水對水體水質的沖擊影響，采用了適應降雨大水量沖擊的濾料和靶向微生物聯用設備；針對滯水區水流不暢導致有機質累積、溶氧降低問題，快速篩選高效土著靶向微生物，通過固定化技術形成載體柱，微納米曝氣技術結合，實現菌液快速擴散、增殖，降解水體中的黑臭有機質同時，提高水體溶解氧含量；依據草藻穩態轉化理論，實施沉水植物恢復及水生動物生態量管理，工程實施后透明度顯著提升，可以達到1米以上，不足1米的水體可清澈見底；水質達到地表Ⅲ類水。以機理研究指導工程建設和運維，能夠有效提高修復成功率，且具有運行維護簡單、成本低、效果持久等特點。

此外，湖泊所還支撐了嘉興南湖、長三角一體化核心區祥符蕩、昆明震莊迎賓館景觀水體、杭州西湖涌金池、湖濱一公園、大華飯店水環境提升、重慶鳳鳴湖水生態修復等的工程建設，均取得良好的應用效果。

中國環境報：對基層生態環境部門在開展群眾身邊水體水華防控工作時，有哪些基于科學機理的實操建議？

姜霞：群眾身邊小微水體應急處置見效快，但長效穩定治理難度更大，受高頻人為擾動影響，修復系統極易發生穩態逆轉。因此其水華，需立足營養鹽限制、底泥釋磷、草藻穩態轉換等機理，分類施策、長短結合。

一是源頭控污，小型水體多為磷限制系統，優先治理雨污混排直排、養殖尾水等重點污染源，入水口布設生態緩沖帶削減雨季面源脈沖污染，從源頭降低藻類增殖底物供給。

二是精準管控內源污染，冬季清理表層富有機質和藻種的浮泥；合理布設底層曝氣，抑制底泥厭氧釋磷。

三是優化水力條件，打通斷頭浜、適度調度活水，控制水體滯留時間，維持合理水深，消除靜水區藍藻聚集條件。

四是穩步推進生態修復，在外源污染管控基礎上構建沉水、挺水植物群落，推動水體向清水草型穩態轉化。

來源：中國環境APP