卫星遥感监测技术具有宏观、动态、快速、大 范围、周期性等显著特点，已经成为蓝藻水华监测 的重要手段，其在蓝藻水华监测上的应用，有着常 规监测不可替代的优点。它既可以满足大范围蓝 藻监测的需要，也可以动态跟踪蓝藻水华的发生、 发展。在 太 湖 蓝 藻 水 华 预 警 监 测 中，可 以 利 用 EOS / MODIS、环境一号小卫星（ HJ-1 A / B） 等遥感 卫星数据，提供蓝藻水华暴发时间、暴发面积、迁 移方向等信息，结合地理信息系统统计蓝藻水华 暴发频次，并预测可能到达区域与分布范围。利 用 2012—2013 年 EOS / MODIS 卫星数据，监测太 湖蓝藻水华发生时间、蓝藻水华暴发面积、暴发频 次、迁移方向等信息。2012 年和 2013 年太湖蓝 藻水华暴发频次见图 2，2012 年和 2013 年蓝藻水 华平均聚集面积对比见图 3。
以期能够更好地开展太湖蓝藻水华预警监测工作，为确保太湖地区饮用水安全，提高环保部门应对太湖蓝藻水华暴发的
能力，为政府决策提供技术支持和保障。
关键词： 蓝藻水华； 预警监测； 监测系统； 太湖
中图分类号： X84
文献标志码： A
文章编号： 1002-6002（ 2015） 01-0139-07
Early Warning Monitor Comprehensive System Construction of Cyanobacteria Blooms in Lake Taihu HUANG Jun1 ，ZHANG Hu-jun1 ，JIANG Lan1 ，SONG Ting1 ，DAI Min2 1． Wuxi Environmental Monitoring Centre，Wuxi 214121，China 2． Wuxi Zhongxun Detection Technology Limited Company，Wuxi 214423，China Abstract： The process of eutrophication in shallow lakes has been accelerated in recent years，the cyanobacteria blooms phenomena has been appearing frequently，It is very necessary to early warn cyanobacteria blooms in Lake Taihu by scientific and comprehensive methods． Based on all technical methods on early warning monitor of cyanobacteria blooms in Lake Taihu，include scene patrol，remote sensing，lab analysis and auto-monitoring，establishing each monitor system，combining characteristics and relations of every monitor system，we preliminarily confer the construction of early warming monitor comprehensive system of cyanobacteria blooms，It is a reference for dealing with early warming monitor of cyanobacteria blooms better，in order to insure the drinking security and enhance the environment department capability of cyanobacteria blooms，providing technical support and security． Key words： cyanobacteria bloom； early warming monitor； monitor system； Lake Taihu
黄 君等： 太湖蓝藻水华预警监测综合系统的构建141ຫໍສະໝຸດ 图 1 现场巡视监测系统组成图
图 2 太湖蓝藻水华暴发频次
遥感技术在水质监测中常用的方法有 3 种： 物 理方法、经验方法和半经验方法［7］，通过这些方法 可以对水体中水温、悬浮物浓度等理化指标进行估 测，同时可以通过在卫星遥感影像上产生类似陆生 植被的光谱特征，实现对叶绿素 a、藻类密度等指 标的反演估算。刘堂友等［8］通过室内实验发现微
测工作提 出 了 更 高 的 要 求，如 何 发 挥 各 种 预 警 监测技术 手 段 的 特 点，并 建 立 联 系 各 种 技 术 手 段的预警 监 测 系 统，发 挥 预 警 监 测 系 统 在 太 湖 蓝藻水华预警监测工作中的积极作用显得尤为 重要。该文在太湖蓝藻水华预警监测工作基础 上，阐述了 预 警 监 测 工 作 中 使 用 的 监 测 技 术 手 段 ，根 据 各 种 监 测 技 术 手 段 的 监 测 指 标 、监 测 特 点及其功 能 建 立 各 自 监 测 系 统，包 括 现 场 巡 视 监 测 系 统 、卫 星 遥 感 动 态 监 测 系 统 、实 验 室 分 析 监 测 系 统 、水 质 在 线 自 动 监 测 系 统 等 ，将 各 系 统 间相互联 系 的 功 能 相 结 合，构 建 能 够 实 现 各 监 测系统 功 能 的 太 湖 蓝 藻 水 华 预 警 监 测 综 合 系 统，该综合 系 统 整 合 各 子 系 统 提 供 的 蓝 藻 水 华
第 31 卷 第 1 期 2015 年 2 月
中国环境监测 Environmental Monitoring in China
Vol． 31 No． 1 Feb． 2015
太湖蓝藻水华预警监测综合系统的构建
黄 君1 ，张虎军1 ，江 岚1 ，宋 挺1 ，戴 敏2
1． 无锡市环境监测中心站，江苏 无锡 214121 2． 无锡中讯检测技术有限公司，江苏 无锡 214423
湖泊富营养化和蓝藻水华暴发是当前我国 湖泊面临的 最 重 要 的 环 境 问 题 之 一 ，也 是 全 世 界 关 注 的 湖 泊 富 营 养 化 控 制 的 焦 点［1］。 近 年 来 我国内陆湖泊面临的一个主要问题是水体的富 营 养 化 ，蓝 藻 水 华 频 繁 暴 发 ，不 仅 破 坏 水 体 景 观 和生态系 统 平 衡，而 且 由 于 蓝 藻 在 生 长 过 程 中 释放毒 素，消 耗 溶 解 氧，引 起 水 体 生 物 大 量 死 亡 ，湖 泊 水 质 恶 化 ，严 重 威 胁 了 湖 泊 周 围 地 区 的 饮用水安全［2］。尤其是 2007 年 5 月暴发的“太 湖饮 用 水 危 机 ”更 是 给 我 们 敲 响 了 警 钟 ，并 进 一 步凸现了我国湖泊富营养化的严峻局面和蓝藻 水 华 频 发 的 现 状［3］。 湖 泊 富 营 养 化 治 理 和 控 制 蓝藻水华 尤 其 迫 切，对 于 太 湖 蓝 藻 水 华 预 警 监
1. 1 现场巡视 现场巡视是最原始的监测方式，但也是最有
效、最直观的监测方法。现场巡视主要包括气象 条件、视觉特征、理化指标、生物指标、嗅觉特征等 观测因子。气象条件能准确反映巡视现场的风 速、风向、光照等参数，有助于预测藻类迁移方向 和在湖面的聚集程度。视觉特征能够直观地反映 水体颜色以及水面和水体中藻类分布与聚集形 态，如藻类颗粒大小、颜色、聚集形态等，根据藻类 的聚集形态、颗粒大小和藻类颜色可以初步判断 藻类生物密度和藻龄的大小。水华暴发的一个视 觉特征是整个水体中有大量藻类颗粒聚集，藻类 颗粒增大，水体颜色由清澈见底的浅绿色逐渐变 成黄绿色、灰黄色，当蓝藻水华暴发时，整个湖面 出现成片的厚厚的油漆状蓝藻，水华蓝藻暴发后， 如果藻类开始死亡，水面成片藻类中间出现白色 泡沫，此时还有一个明显的嗅觉特征是出现腥臭 味，这也意味着藻类生理周期的终止［6］。借助便 携式水质多参数检测仪（ YSI6600V2） 能够在现场 快速测定水温、透明度、pH、溶解氧、电导率、浊度 等理化指标以及蓝绿藻密度和叶绿素 a 等生物指 标。水体中 pH、溶解氧等理化指标可以作为产生 腥臭味的原因，而蓝绿藻密度和叶绿素 a 等反映 水体生物量大小的指标又可以作为预测藻类聚集 范围的重要依据。这些指标和感官特征都能通过 现场巡视监测得到及时、准确的反映，在此基础上 我们建立了现场巡视监测系统，系统组成结构及 其相互关系见图 1。 1. 2 卫星遥感监测
收稿日期： 2014-03-20； 修订日期： 2014-04-09 基金项目： 国家水体污染控制与治理科技重大专项（ 2012ZX07101-013-06） 作者简介： 黄 君（ 1982-） ，男，江苏无锡人，学士，工程师。
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中国环境监测
第 31 卷 第 1 期 2015 年 2 月
预警信息，通 过 GIS 平 台 进 行 信 息 的 分 析 和 展 示 ，发 布 太 湖 蓝 藻 水 华 预 警 预 报 信 息 ，为 政 府 决 策和科学治太提供技术支持和保障。
1 太湖蓝藻水华预警监测
太湖蓝藻水华主要是指微囊藻水华。微囊 藻为光能 自 养 型 浮 游 微 生 物，生 长 在 水 体 中 的 微囊藻有单体细胞和囊状不定形群体 2 种形 态 ，群 体 常 由 几 十 个 、几 百 个 甚 至 上 千 个 单 体 细 胞组成。微囊藻对 逆 境 的 耐 受 能 力 较 强，每 年 温 度 下 降 后 ，微 囊 藻 沉 入 底 泥 ，以 休 眠 孢 子 形 式 抵抗低温 侵 袭，到 来 年 气 侯、化 学、生 物 等 条 件 成熟时又开 始 快 速 生 长、繁 殖［4］。蓝 藻 水 华 的 “暴发”是表观现象，其前提还是藻类一 定 的 生 物量，且 是 一 个 逐 渐 形 成 的 过 程。根 据 生 态 学 的基本 理 论 和 野 外 对 水 华 形 成 过 程 的 原 位 观 测，孔繁翔 等［5］提 出 了 蓝 藻 水 华 成 因 的 四 阶 段 理 论 假 设 ，即 在 四 季 分 明 、扰 动 剧 烈 的 长 江 中 下 游大型浅 水 湖 泊 中，蓝 藻 的 生 长 与 水 华 的 形 成 可以分为休眠、复苏、生物量增加（ 生 长） 、上 浮 及聚集等 4 个 阶 段，蓝 藻 秋 季 下 沉 到 底 泥 表 面 越冬，春季 复 苏，生 物 量 累 积 和 优 势 确 立，并 在 适当的水文气象条件下上浮并聚集形成水华， 微囊藻的生理特征及每个阶段的主导生态因子 各不相同，详见表 1［5］。因此，在不同时期 对 蓝 藻生长情况的研究可以更好地掌握蓝藻水华形 成的原因。