| 伴随着我国经济快速发展的同时，生态环境持续恶化。近年来我国水体中有害藻华（Harmful Algal Blooms，HABs）（包括海洋赤潮和淡水水华）持续高频次发生，已严重影响到居民的饮水安全、水产养殖、水体景观价值等方面，造成了巨大的经济损失。我国各级政府部门和科研机构对水体中浮游植物群落的动态变化进行快速监测、对淡水蓝藻水华和海洋硅藻/甲藻赤潮进行早期预警的需求越来越强烈。 | ||
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| 现有的方法及局限性 | ||
目前我国浮游植物和有害藻华的监测主要采用显微计数、叶绿素含量测定、卫星遥感、藻毒素监测等技术。 传统显微计数采集的样品需要经过鲁格氏液、甲醛等固定液固定，带回实验室沉淀浓缩后进行定性定量分析，需要花费的时间较长。传统的光学显微镜由于聚焦金和景深的限制，只能测量很小体积的样品，且不能在水下原位测量。 叶绿素含量测定是一种相对较快速简单的测量技术，但传统的测量方法多为现场抽滤后带回实验室抽提，然后进行分光光度计分析、荧光分光光度计分析或高效液相色普（HPLC）分析，但这种技术需要1－2天才能获得结果。这两种方法均不能立即反映出水体中的藻类信息，而是要经过一段分析时间，从而降低了生物监测的时效性，大大影响有害藻华的监测/预警。此外，叶绿素含量测定也可用原位传感器进行连续监测，但这种方法多采用若丹明法（化学法）校正数据，误差大，且传感器需要经常维护。 卫星遥感具备监测范围广、数据多、不受地理位置和人为条件限制等优点，但其容易受天气条件影响，且往往需要藻类细胞累积到一定程度（可能已经发生藻华）才能监测到，往往达不到预警的效果，而且购买卫星遥感数据费用高，分析复杂，因此卫星遥感多在专业机构进行。 藻毒素监测目前主要采用HPLC和ELISA方法，两种方法都可以精确的测量水体中的藻毒素含量，但都需要人工到现场采集样品，带回实验室破碎细胞抽提毒素，过程复杂，速度慢，且不能长期自动连续监测。即使两次采样都未检测到毒素，但也不能保证两次采样的间隔期藻类没有产毒，或毒素没有释放到水中。 | ||
新方案的监测功能 | ||
l 利用浮游植物荧光仪PHYTO-PAM-Ⅱ现场测量蓝藻、绿藻、硅/甲藻、隐藻的叶绿素a含量和总叶绿素a含量，以及它们的光合活性（“生长潜能”） l 利用水质多参数仪及浮标监测平台快速或实时监测水体富营养化趋势 l 利用便携式浮游植物流式细胞仪CytoSense或水下浮游植物流式细胞仪CytoSub对浮游植物细胞数进行快速计数，并获知主要类群的细胞浓度、细胞大小、细胞形态学信息；获知微囊藻、棕囊藻等的群体（囊）动力学变化情况；对于链状藻类，可以测量每条链的细胞数；对于硅藻、甲藻等形状特殊的藻类，可根据浮游植物专家库进行快速鉴定 l 利用CytoSense-Online系统或在线监测型浮游植物流式细胞仪CytoBuoy对水体中的浮游植物进行长期连续监测 l 利用产毒藻及藻毒素在线监测系统ESP，在水下利用分子探针技术和免疫技术原位、长期监测产毒藻和藻毒素的变化
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| 新方案的预警功能 | ||
l 根据叶绿素a含量和细胞数变化趋势进行预警 l 根据水质变化趋势对富营养化水域进行监测 l 浮游植物的光合活性（“生长潜能”）预示着未来的生长潜力，光合活性高、耐强光的浮游植物在环境条件（营养盐、光照、温度）适合时更容易发生藻华 l 微囊藻、棕囊藻等带囊的藻类，不形成囊不发生藻华，而利用CytoSense等可长期监测水体中微囊藻、棕囊藻等“囊”的变化，进行早期预警 l 根据产毒藻和藻毒素的变化（与供水、水产养殖密切相关！!）进行预警 | ||
| 新方案所需设备及用途 | ||
1）浮游植物荧光仪PHYTO-PAM-Ⅱ u 现场快速对水样中的蓝藻、绿藻、硅/甲藻、隐藻自动定性（分类）定量（测叶绿素a） u 现场快速测量蓝藻、绿藻、硅/甲藻、隐藻的光合活性（“生长潜能”） 2） Xylem便携式水质多参数检测仪 u 550A型便携式溶解氧测量仪 u ProODO光学溶解氧测量仪 u YSI ProPlus型多参数水质测量仪 u pH100A便携式pH计 3）GreenEyes营养盐原位监测系统（EcoLABⅡ、Nulab4） u 将湿化学法应用于野外 u 实时观测水体氮、磷等藻类生长要素的变化 4） 海洋/淡水浮标生态监测系统 u 实现水文水质实时监测 u 水体叶绿素及浮游植物在线监测 5） CytoBuoy系列浮游植物流式细胞仪（CytoSense、CytoBuoy、CytoSub） u 现场快速计数水体中浮游植物细胞总数 u 现场快速获取浮游植物细胞类群信息（浓度、大小、类群、定种） u 现场快速测量微囊藻、棕囊藻等细胞数以及“囊”的比例 6） 产毒藻及藻毒素在线监测系统ESP u 长期、自动、连续监测产毒藻和/或藻毒素的变化 u 长期、自动、连续监测特定藻、细菌、浮游动物等的变化 u 提供定制化分子探针组合套装，完善解决客户的特殊需求 u 监测结果可无线传输到岸上基站 u 可水下原位工作（耐受50m水压），也可在监测平台或水站房中工作 u 可在水下采集并保存样品，等回收后在实验室 | ||
| 利用浮游植物光合活性进行藻化预警的原理 | ||
藻类的生长靠光合作用，藻华的爆发是在特定的环境条件下（富营养、高光、高温）由藻类短期快速暴增造成的，这其间藻类必须具备极强的光合作用才能快速生长。 监测叶绿素a含量可以了解目前水体中的藻类生物量，但这只代表历史（如果营养盐很低，即使当前藻类生物量高，也不具备发生藻华的可能）；而监测藻类的光合作 用活性可以了解藻类的“生长潜能”，结合其它环境条件可以预测未来（富营养条件且高光高温下，即使当前藻类生物量不高，但只要光合作用活性强，就具有极大的 发生藻华的可能）。由于PHYTO-PAM-Ⅱ可以测量自然水样中蓝藻、绿藻和硅/甲藻、隐藻各自的光合作用，就可以对藻华发生时不同藻类类群进行分析。利用PHYTO- PAM-Ⅱ测量不同藻类叶绿素a含量和光合作用活性的功能，可以长期监测自然水体中浮游植物种群生物量的动力学变化和不同类群光合作用潜力的变化趋势，这对于藻 华的预警具有重要参考价值。 |
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| 利用浮游植物流式细胞仪进行藻化预警的原理 | ||
蓝藻水华多由微囊藻引起，而微囊藻形成水华的前提是藻细胞聚集形成群体（“囊”）并浮到水面。如果没有群体细胞的形成，就不会形成水华。微囊藻的群体比较大，一般的流式细胞仪不能直接进样测量，但CytoBuoy系列浮游植物流式细胞仪可以直接进样测量，并且可以获知群体细胞的粒径大小和不同大小的群体所占的比例。从春季开始，定期监测不同水层的微囊藻群体细胞的粒径变化和所占比例的变化，就可以对微囊藻水华进行早期预警。当群体细胞占的比例越来越高并且从下层水面迁移时，就预示着形成水华的条件逐渐成熟了，可以启动预警方案。 有些蓝藻水华或海洋赤潮是由链状细胞形成的。对这些细胞而言，细胞链的长度有助于藻增加浮力获得充足的光照，如果营养盐丰富、气象条件合适，细胞链长的藻类就更可能形成水华。因此，利用CytoBuoy系列浮游植物流式细胞仪来测量细胞链的长度是可以用于水华预警的。 对于形状特殊的赤潮硅藻和甲藻而言，利用CytoBuoy系列浮游植物流式细胞仪可以建立专家库，进而对自然水样进行有害藻的快速筛选/预警。 | ||
| 有害藻华监测/预警展望 | ||
综上所述，浮游植物荧光仪PHYTO-PAM-Ⅱ、水质便携/在线监测技术、CytoBuoy系列浮游植物流式细胞仪和产毒藻及藻毒素在线监测系统ESP在有害藻华的监测/预警方面具有非常大的应用潜力：PHYTO-PAM-Ⅱ重在自动分类的基础上同时了解生物量和光合活性（“生长潜能”）；水下原位营养盐系统将湿化学方法应用于野外，实时观测水体氮、磷等藻类生长要素的变化，水质多参数监测仪及浮标在线监测系统可快速、实时监测水质水文要素的动态变化；CytoBuoy重在专门针对浮游植物的细胞计数，且可直接测量微囊藻，对形状特殊的藻可鉴定到种；ESP重在对于产毒藻和藻毒素进行长期、连续、在线监测。四种计数都是前沿的技术，且仪器都是为了野外应用而设计，充分考虑到了现场监测的困难。四种技术可分别用于有害藻华的监测/预警，如果结合使用，对于监测/预警的效果会更好。相信四种技术对于我们淡水与海洋的环境的有害藻华监测/预警都会发挥极大的助力作用。 | ||
