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
对于关注水污染的童鞋来说，十年前江苏太湖爆发的严重水危机事件想必还记忆犹新吧？那次的蓝藻水华事件造成无锡全城自来水污染，生活用水和饮用水严重短缺，超市、商店里的桶装水被抢购一空。
其实，太湖的蓝藻爆发并不是一次“突发的自然灾害”，大院er特别请到中科院南京地理与湖泊研究所的老师，为大家解读蓝藻爆发背后的科学。
大家好，我是太湖。本湖一向低调，但有时候运气来了挡也挡不住，谁曾想，低调如我，竟也曾当过“网红”，被各大媒体争相报道，这是咋回事呢？
2007年5月29日，一向作为无锡水源地的我突然发现自己发黑发臭（图1），不能饮用。一场水危机就这么爆发了，无锡市民只能到超市抢购纯净水。我也因此出了名。
唉，这名出得着实不光彩，我多么希望自己像过去那样清澈。那我为啥会变成这样了呢？事情还要从头说起……
我是谁
虽然我已经声名远播，但要说到我的前世今生，知道的小伙伴应该不多。那我就先来个自我介绍吧。
我叫太湖，古时还有很多别名，如震泽、具区、五湖和笠泽等，这些名字在古籍中都是有图有真相的。那我怎么又叫太湖了呢？
商代末期，姬昌（未来的周文王）的大伯泰伯（亦作“太伯”）因为想让贤者（他的弟弟，周文王的父亲）继承王位，便从中原避位到江南，在今无锡梅里一带建造了小城“太伯邑”。而我恰好与“太伯邑”相邻，于是名字顺理成章地就被改成了太湖。
大家看，虽说我的名字不起眼，但它已经有三千多年历史了呢。
我住在长江三角洲的南缘，有2427.8平方千米那么大，是中国的第三大淡水湖。虽然面积不小，但我个子不高，平均深度只有1.89米，属于大型浅水湖泊。
我的成因
其实我年龄已经很大了，大到很多事都记不清了。所幸，我有一个头脑灵光的科学家粉丝团，他们发明了一种叫沉积学的东西来分析我的出生。当然人多了必然引起争执，何况我的粉丝还是一帮“认真”的人。
关于我的出生，主要有“泻湖成因说”、“构造成湖说”、“三江壅塞说”、“风暴流涡动成因说”以及“陨石说”等说法。这其中，关于“我到底是不是泻湖演变而来”的问题吵的最凶。
反对者认为我是由河流堰塞形成，而非全新世海侵形成的海湾、泻湖演变而来。然而，除去争执不谈，在很多方面他们还是达成了共识。
沿岸水系格局的确立是形成我现在相貌的基础，即所谓“三江即入，震泽底定”。
由于地貌格局的演变，原来流往杭州湾，汇入东海的苕溪河改变了流向，从我的西南边向我涌来。这一下我可受不了了，湖水太多涨的我难受，迫于无奈我只能“水往低处流”，哪里有口我就往哪钻。
眼看着我的到来导致民不聊生，我也苦不堪言，幸好这时出现了一个英雄大禹，他疏通了娄江，吴淞江和东江三江（图3），让我一泻千里，好不畅快！
这件事大概发生在距今3700年前，也有说是距今2000-2500年左右。总之，我和我周围的人民过上了幸福的生活。后来由于人类水利工程的建设，我不能从娄江和东江排水了，吴淞江水量也越来越小。于是我的面积不断扩大，长成了现在的样子。
说起我的长相，其实蛮Q的，我的西面和南面岸线比较平滑，呈弧状，北面和东面有许多湖湾。俯瞰有点像一只头朝西南方向的章鱼，这个特点恐怕全世界独一无二了吧。有粉丝认为，我的西南岸线呈弧形是湖流侵蚀的缘故（图4），同时我的沉积物的类型也受到这些流的影响。
我的变化
本来我可以就这样一年年平静地生活下去，直到衰老和死亡。但到了20世纪,我的周围发生了变化：
之前可爱的江南水乡苏州、无锡摒弃了漂亮的徽派建筑，盖起了丑陋的大高楼。很多人不再骑自行车，开上了四轮小汽车，那速度真快，听说能一路开到北京呢，不过它的“屁股”产生的尾气我闻着实在受不了。我周围的人口也发生了爆炸性的增长，好多农田上面都盖了房子。工厂也跟着凑热闹，有的都开到我家门口了，严重侵犯了我的领地。
这还不算，他们住进来后，还把垃圾、脏水往我肚子里填。我使出浑身解数要洁身自好，但随着他们变本加厉，我实在承受不住了。近几十年来，我的水体中的氮、磷等营养物质急速增加，1981年总无机氮浓度比1960年增加了18倍，1998年总磷较1988 年上升了2.7倍。
随着营养物质的增多，我的身体在悄悄发生着变化，粉丝们给它起了个名字叫“富营养化”。受富营养化的影响，1960年以来，共有23 种水生维管植物从我的湖水里消失，取而代之的是蓝藻的爆发。
蓝藻&水华&黑水团
蓝藻也叫蓝绿藻，因其细胞大多呈蓝绿色而得名。它属于原核生物，没有叶绿体，但是有能进行光合作用的类囊体。蓝藻是地球上最早的光合自养生物，出现在距今35～33亿年前，据说它对地球表面从无氧的大气环境变为有氧环境起了巨大的作用，这个还真得感谢它。不过现在的我内心可对它一丝感激也没有。
蓝藻喜欢高温、强光照偏碱性和营养物质高的环境，在这样的环境下它会快速繁殖，每年的6-9月，我的北部和西部湖区就成了它们洗澡的乐园（图5）。蓝藻死亡后，它的尸体随着降解会消耗水体中的溶解氧，导致鱼虾、水草等水生生物因缺氧而死亡，它们残体的腐烂又进一步消耗溶解氧，并释放出营养物质。
还有个厉害之处是，部分蓝藻还能进行生物固氮，即把分子氮还原成可供植物利用的氮素化合物。这些固氮蓝藻死亡后会释放出大量的氨态氮，加重我的富营养化。所有这一切形成了一个恶性循环。
蓝藻大量繁殖在水面上会形成一层蓝绿色而有恶臭味的浮沫，称为“水华”。发生蓝藻水华的水体不但闻着臭，喝着还有毒，因为蓝藻细胞的破裂会释放藻毒素，接触可导致皮肤过敏，引用可引起肝中毒，甚至危及生命。
最近，科学家粉丝团在我的西北部还发现了一种更严重的现象，他们称之为“黑水团”，也叫“湖泛”。
“黑水团”是大面积暗黑色水团，黑水团区溶氧可降为零，氨氮和硫化物浓度超级高，那气味的酸爽，简直不能用语言来形容，连蓝藻也不能在其中生存。
他们认为，无锡水危机事件正是这些黑水团在作怪。那么黑水团又是怎么形成的呢？这就涉及到另一个问题了。
因为几十年蓝藻爆发的影响，我的底泥也不干净了，大量未碳化的有机质的沉降导致底泥有机质含量非常高，再加上金属元素的增加，它们在底泥的厌氧环境中反应产生挥化性硫化物、二甲基三硫等硫醚类物质。挥发性硫化物与底泥中的重金属化合而形成致黑物质，在吸附凝聚过程中受湖泊风浪及水动力条件影响，悬浮而成“黑水团”。
黑水团正是在蓝藻大量死亡、高有机质底泥和温度高风力小的天气条件三者均满足后形成的。2007年就恰好是这样一个灾年。
感谢小伙伴们听完我这些絮叨。从上面的介绍大家可以看出，无锡水危机事件绝不是一场“突发的自然灾害”，它的发生其实早有预兆：从人口的增加，工厂、高楼的建设，污染排放，渔业养殖，水生植物、鱼类死亡到蓝藻爆发，再到发生黑水团，这一切甚至在二三十年前就已命中注定。
可怜我成了无辜的牺牲品。那些十年前在超市抢购纯净水的人们，如今可能已不记得当时的情形，但这一切对于我却成了家常便饭。
蓝藻爆发年年都有，黑水团也时有发生（图6）。好在我知道人类已经采取措施要让我变好，对此我心存感激。只是希望十年后大家勿忘历史，引以为戒！
图6 2010年8月20日太湖西部沿岸区湖泛黑水团的空间分布信息提取结果（李旭文等，2012）
致谢：
感谢中科院南京地理与湖泊研究所的闫人华博士及河南省新乡市平原外国语学校的李娟娟老师对本文写作提出的宝贵建议及对文章初稿进行的认真修改。
参考文献：
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（文章首发于科学大院，南京地理与湖泊研究所供稿，转载请联系cas@cnic.cn）
