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1、1,第六章 海洋中的营养盐,6-1 营养元素与营养盐6-2 海洋中的磷6-3 海洋中的氮6-4 海洋中的硅6-5 富营养化与赤潮,2,6-1 营养元素与营养盐一、营养元素,营养元素是与生物过程密切相关的一类元素。 (1)海洋中许多元素是生物生长所必需的，如H、 O、 C、N、P、Si、Mg、Cl、K、S、Ca、Fe、Co、Cu、Zn、Mo、Mn、B、Ba、Se等。 (2)有些元素含量很高，生物活动对其影响相对较小，通常不将它们称为营养元素。如： H、 O、 C、S、B、Mg、Cl、K、Ca等； (3)有些元素对海洋植物的生长起着促进作用，但在海水中的含量很低，被称为痕量营养元素，如Fe、Mn、
2、Cu、Zn、Mo、Co、Ba、Se等；,3,6-1 营养元素与营养盐一、营养元素,(4)与主要成分比较，海水中N、P、Si的浓度很低，而且受生物影响最大，被称为主要营养元素(或生源要素)。 N、P、Si是海洋生物生长所必需的最重要元素，也是海洋初级生产过程和食物链的基础，在海水中它们含量的高低会影响海洋生物生产力与生态系统结构；生物活动也会对N、P、Si在海水中的含量、分布产生明显的影响。 (5)生物制约元素：由于各类营养元素在海水中含量很低，在海洋表层常常被海洋浮游植物大量消耗，甚至成为海洋初级生产力的限制因素，所以，又称它们为“生物制约元素”。,4,6-1 营养元素与营养盐一、营养元素,海
3、洋中营养元素的来源：主要为大陆径流带来的岩石风化产物、有机物腐解的产物及人类活动排入的废弃物。此外海底火山及海底热水活动、海底冷泉、海底岩石海解、极地冰川融化，甚至来自大气的输送的固体微粒或气溶胶、降水、海洋对气体的直接吸收，雨水的加入等。 海洋中营养元素的迁出：形成固体物质和沉降作用，如形成自生矿物、被悬浮物质吸附、进入生物组织或通过海气界面向大气输送。,5,6-1 营养元素与营养盐二、营养盐,营养盐是指海水中营养元素N、P、Si的各种无机盐类，因为它们在海水中主要以酸根形式存在，并与各种金属元素结合而生成盐。营养盐的存在形式：NO3-、NO2-、NH4+、PO43-、HPO42-、H2PO
4、4-、Si(OH)4。营养盐再生：在海洋真光层内，营养盐经生物光合作用被吸收，成为生物有机体的组成部分，从而导致海洋表层营养盐的贫化；生物体在代谢过程中的排泄物和生物残骸下沉到真光层以下，有机体分解、矿化，营养元素最终以无机化学形式返回到海水中的过程。氮和磷的再生：沉降到深层水中的生物颗粒，由于自溶作用和细菌作用，使细胞中的N、P再回到海水中的现象，其结果使底层水中N、P浓度增加。,6,6-1 营养元素与营养盐二、营养盐,从真光层沉降的颗粒组分，在中、深层水体中将被分解，造成中、深层水体中无机营养盐含量的增高；通过垂直对流、扩散作用，使深部水体中的营养盐重新回到真光层，而横向平流运动把累积的营
5、养盐分散开，如此不断循环。营养盐参与生物生命活动的整个过程，它们的存在形态与分布受到生物活动的制约，同时也受到化学、地质和水文因素的影响，它们在海洋中的含量与分布并不均匀，也不恒定，往往存在明显的季节与区域变化。,7,6-1 营养元素与营养盐二、营养盐,海洋中营养盐的某些特征 营养盐是海洋生命活动的基本要素。浮游植物光合作用中被吸收，与碳、氧等为构成生物体基本组成。有较为恒定的吸收比。在真光层内是生物量或生产力的限制性因素。 营养盐的含量、分布、变化和循环主要受生物作用控制。形态转化再生与循环过程时间变化(日变化、季节变化等)明显空间分布差异很大(物理、化学、生物共同影响),8,6-1 营养元
6、素与营养盐二、营养盐,营养元素和氧的吸收与再生的化学计算哈维(1926)：NO3-N和磷酸盐因浮游植物的生长彼此以恒定比例自海水中移出。雷德菲尔德(1934)指出不同位置和深度的海水也以近似恒定的比例含有这两种成分。Riley(1965)等：在沿岸水体中，通常N:P比值在5:1和8:1之间。凯彻姆等指出浮游动物的N:P比值比浮游植物的要高。不能预测硅与其他营养元素和氧消耗之间能表现出一种密切的化学计算关系，因为浮游植物产量中硅藻的比例及其硅化作用的程度有很大的变化。,9,6-1 营养元素与营养盐二、营养盐,营养盐垂直分布规律对于大洋水来说，营养盐的分布可分成四层：表层，营养盐含量低，分布比较均
7、匀：次层，营养盐含量随深度的增加而迅速增加；5001 500m次深层，营养盐含量出现最大值；深层，厚度虽大，但磷酸盐和硝酸盐的含量变化很小，硅酸盐含量随深度的增加而略为增加。,10,海洋中营养盐的垂直分布,11,海洋中营养盐循环示意图,12,6-2 海洋中的磷,一、磷在生物体中的作用二、磷在海水中的存在形态三、磷在海水中相互转化和循环四、磷在海洋中的含量分布与变化,13,6-2 海洋中的磷一、磷在生物体中的作用,磷哲人石点石成金冷光“鬼火”磷是所有生物进行能量传输和生长所必需的营养盐；磷是DNA、RNA、ATP、ADP、磷酸脂的必需组分；对于脊椎动物，磷(磷酸钙)是构成其牙和骨骼的主要成分；海
8、水中磷酸盐是海洋动植物生产量的控制因素之一，与海洋生物的生命活动紧密相联系。,14,6-2 海洋中的磷二、磷在海水中的存在形态,1. 海水中磷的形态划分自然界的无机磷4种价态：PH3、P4、H3PO3、H3PO4磷以不同的形态存在于海洋水体、海洋生物体、海洋沉积物和海洋悬浮物中。海水中磷的化合物有多种形式，如溶解态无机磷酸盐、溶解态有机磷化合物、颗粒态有机磷物质和吸附在悬浮物上的磷化合物。通常以溶解的无机磷酸盐为主要形态，用PO43-P表示。,15,6-2 海洋中的磷二、磷在海水中的存在形态,表层海水中的溶解和颗粒有机磷来自于生物分解与排泄产物，有： 磷酸糖类、磷脂、磷核苷酸及其水解产物，以及
9、磷酸酯、 更稳定的氨基磷酸。溶解无机磷(DIP)： H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-,1. 海水中磷的形态划分,16,6-2 海洋中的磷二、磷在海水中的存在形态,1. 海水中磷的形态划分,17,6-2 海洋中的磷二、磷在海水中的存在形态,2. 海水中无机磷酸盐的存在形式海水中无机磷酸盐存在以下的平衡：H3PO4 H+H2PO4- 2 H+HPO42- 3 H+PO43-不同pH值时，3种磷酸盐阴离子H2PO4-、HPO42- 和PO43-所占总磷量的百分比不同；相同pH下、溶液不同，磷酸盐阴离子含量不同。-常量阳离子Ca、Mg等的影响,18,2. 海水中无机磷酸盐的存在形式,
10、19,6-2 海洋中的磷三、磷在海水中相互转化和循环,磷的循环(张正斌等，1999),20,6-2 海洋中的磷三、磷在海水中相互转化和循环,海洋磷的来源：(1)陆地径流输入：磷进入海洋主要通过河流输入，陆地岩石、土壤风化的产物是河流磷的主要来源。(2)大气沉降(3)火山活动,21,6-2 海洋中的磷三、磷在海水中相互转化和循环,海洋磷的迁出：(1)有机质的埋藏：磷从上层水体输送进入沉积物的最重要途径是通过生物吸收，结合进入到沉降颗粒有机物中，最终埋藏于沉积物。(2)磷在黏土、铁锰氧化物上的吸附与沉淀；磷结合进入CaCO3壳体迁出海洋；(3)磷灰石的埋藏被认为磷从海洋迁出的重要途径之一；(4)热
11、水活动。,22,全球磷循环,23,6-2 海洋中的磷四、磷在海洋中的分布与变化,近岸海水中磷的形态与分布,24,6-2 海洋中的磷四、磷在海洋中的分布与变化,总的规律：一般在河口沿岸水体、封闭海区和上升流区的磷酸盐含量较高，而在开阔的大洋表层含量较低。近海水域磷酸盐含量一般冬季较高，夏季较低。在河口及沿岸浅海区磷酸盐的垂直方向上分布比较均匀，而在深海和大洋中，则有明显分层。,25,6-2 海洋中的磷四、磷在海洋中的分布与变化,1. 水平分布大洋海水中无机磷酸盐的浓度一般不超过0.5-1.0 mol/dm3；在热带海洋表层水中，生物生产力大，磷的浓度较低，通常在0.1-0.2 mol/dm3；在
12、太平洋、大西洋和印度洋的南部，磷酸盐的分布及含量大致相同；大西洋北部磷含量较低，太平洋北部磷含量几乎是南部海区的两倍。磷分布与溶解氧分布呈互补，一般规律是磷含量高，氧含量低。,26,6-2 海洋中的磷四、磷在海洋中的分布与变化,2. 垂直分布大体反映出三大洋水中磷酸盐含量分布变化的一般规律。,27,6-2 海洋中的磷四、磷在海洋中的分布与变化,2. 垂直分布三大洋水中磷酸盐含量分布变化的一般规律：表层较低：由于生物活动吸收磷酸盐，使磷的含量很低，甚至降到零值。在500-800 m深水层内，随深度的增加而迅速增加：含磷颗粒在重力的作用下下沉或被动物一直带到深海，由于细菌的分解氧化，不断地把磷酸盐
13、释放回海水，从而使磷的含量随深度的增加而迅速增加，一直达到最大值(1000 m左右)。1000 m以下的深层水，随深度的增加变化很小：在1000 m以下的深层水中，磷几乎都以溶解的磷酸盐的形式存在。由于垂直涡动扩散，使来源于不同水层的磷酸盐浓度趋于均等。,28,6-2 海洋中的磷四、磷在海洋中的分布与变化,3. 季节变化,英吉利海峡海水磷酸盐季节变化,29,6-2 海洋中的磷四、磷在海洋中的分布与变化,3. 季节变化海水中磷的含量还由于受生物活动规律及其他因素的影响而存在季节变化。尤其是在温带(中纬度)海区的表层水和近岸浅海中，磷酸盐的含量分布具有规律性的季节变化。夏季：表层海水由于光合作用强
14、烈，生物活动旺盛，摄取磷的量多，而从深层水来的磷补给不足，会使表层水磷的含量降低，以致减为零值。冬季：由于生物死亡，尸骸和排泄物腐解，磷重新释放返回海水中，同时由于冬季海水对流混合剧烈，使底部的磷酸盐补充到表层，使其含量达全年最高值。,30,6-2 海洋中的磷四、磷在海洋中的分布与变化,胶州湾某站海水磷酸盐季节变化,3. 季节变化,31,6-3 海洋中的氮,一、氮在生物体中的作用二、氮在海水中的存在形态三、氮在海水中相互转化和循环四、氮在海洋中的分布与变化五、海洋中氮磷的化学计量关系,32,6-3 海洋中的氮一、氮在生物体中的作用,氮(N)是海洋生物生长的必需营养元素，它是生物体中蛋白质、核酸
15、、光合色素等有机分子的重要组成元素。研究表明，氮是许多海域初级生产力和碳输出的主要控制因子，因而与大气CO2浓度的变化乃至全球气候变化有密切联系。,33,6-3 海洋中的氮二、氮在海水中的存在形态,Spencer(1975)在Chemical Oceanography(Vol.2)中介绍的海水中氮的6种形态： 元素-氮(N2)、硝酸-氮(NO3-)、亚硝酸-氮(NO2-)、铵-氮(NH4+)、溶解有机氮(DON)和颗粒氮(PN)。,34,6-3 海洋中的氮二、氮在海水中的存在形态,海洋中氮的存在形式及其储量(单位1012g),35,6-3 海洋中的氮二、氮在海水中的存在形态,36,6-3 海洋
16、中的氮三、氮在海水中相互转化和循环,37,6-3 海洋中的氮三、氮在海水中相互转化和循环,海洋生物活动是导致海洋中氮于各种形态之间相互转化的重要影响因素，其中生物固氮作用()、氮的同化作用()、硝化作用()和反硝化作用()是海洋氮循环的关键过程。,硝酸盐的还原作用,氨化作用,38,6-3 海洋中的氮三、氮在海水中相互转化和循环,颗粒氮转化为溶解无机氮的模拟实验,Von Brand and Rakestraw(1930) in Harvey(1957),39,6-3 海洋中的氮三、氮在海水中相互转化和循环,海洋浮游植物对氮的吸收NO3-、NO2-、NH4+，分子量不大的DON(如尿素、氨基酸等)
17、。生物吸收转化而成的有机氮经排泄或生物体死亡后，被微生物生化分解转变为无机氮，构成氮的循环。,40,6-3 海洋中的氮三、氮在海水中相互转化和循环,硝化作用(nitrification)通常将有机氮NH4+ NO2- NO3-的过程称作“硝化作用”。 铵的氧化：NH4+被氧化为NO2-的反应有3种：光化学氧化：在UV线照射下， NH4+很快被氧化为NO2-，但是这种作用仅能发生在海洋表面。化学氧化作用：主要指由O2进行的氧化。细菌作用下的氧化：硝化细菌作用下NH4+转化为NO2-。 海水中主要是后两种作用。,41,6-3 海洋中的氮三、氮在海水中相互转化和循环,脱氮作用(或称“反硝化作用”,
18、Denitrification)脱氮作用是使NO3-消失的作用。在缺氧海水中，由于微生物作用， NO3-还原为NO2-，在进一步还原为NO3-或N2，使NO3-消失。(CH2O)106(NH3)16H3PO4+84.8HNO3106CO2+42.4N2+148.4H2O+16NH3+H3PO4 此过程中的NH3还能被HNO3氧化为N2：5NH3+3HNO34N2+9H2O,42,6-3 海洋中的氮四、氮在海洋中的分布与变化,1. 海水中无机氮的含量： NO3-N：0.1-43 mol/dm3 NO2-N：0.1-3.5 mol/dm3 NH4+-N：0.35-3.5 mol/dm3在海水中NO
19、3-N的含量比NO2-N，NH4+-N高得多。在大洋深层水，几乎所有的无机氮都以硝酸盐的形式存在，它的分布一般与磷酸盐的分布趋势相似。海水一类标准中无机氮的含量0.2 mg/L。,43,44,6-3 海洋中的氮四、氮在海洋中的分布与变化,2. 含量分布的一般规律：随着纬度的增加而增加；随着深度的增加而增加；在印度洋、太平洋的含量大于大西洋的含量；近岸浅海海域的含量一般比大洋水的含量高。,45,6-3 海洋中的氮四、氮在海洋中的分布与变化,3. 水平分布,全球海洋表层水中NO3-的空间分布 一般大洋水中硝酸盐的含量随着纬度的增加而增加。,46,6-3 海洋中的氮四、氮在海洋中的分布与变化,3.
20、水平分布 在同一纬度上，由于生物活动和水文条件不同而有很大的差异。下图是大西洋一个南北断面上硝酸盐的分布，南大西洋海水中硝酸盐含量很高，北大西洋硝酸盐的含量约为南大西洋的一半。,47,6-3 海洋中的氮四、氮在海洋中的分布与变化,3. 水平分布全球海洋4000 m深度硝酸盐的空间分布特征,48,6-3 海洋中的氮四、氮在海洋中的分布与变化,4. 垂直分布一般大洋海水中硝酸盐的含量，在垂直分布上是随着深度的增加而增加，在深层水中，由于氮化合物不断氧化的结果，积存着相当丰富的硝酸盐。铵盐在真光层中为植物所利用，但在深层中则受细菌作用，硝化而生成亚硝酸盐以至硝酸盐。因此，在大洋的真光层以下的海水中，
21、铵盐和亚硝酸盐的含量通常甚微，而且后者的含量低于前者，它们的最大值常出现在温度跃层内或其上方水层之中。,49,6-3 海洋中的氮四、氮在海洋中的分布与变化,4. 垂直分布,大洋真光层以下NO2-和NH4+含量通常甚微，最大值常出现在温跃层或其上方水层。,印度洋太平洋大西洋,50,6-3 海洋中的氮四、氮在海洋中的分布与变化,5. 季节变化1931年英吉利海峡无机氮形态的季节变化(Cooper,1933),暖季：当生物生长繁殖旺盛的，3种无机氮含量下降达到最低值，这种趋势在表层水更为明显。冬季：由于生物尸骸的氧化分解和海水剧烈的上、下对流，使得3种氮含量回升达到最高值，且NH4+-N和NO2-N
22、先于NO3-N回升。,51,6-3 海洋中的氮五、海洋中氮磷的化学计量关系,海洋浮游生物元素组成与需求比(Redfield et al.,1963)海洋浮游生物主要元素组成(Redfield,1934;Flemming,1940),因此海洋浮游生物(有机物)的平均组成表示为 (CH2O)106(NH3)16H3PO4，分子量3553.3g/mol,52,6-3 海洋中的氮五、海洋中氮磷的化学计量关系,海洋浮游生物元素组成与需求比(Redfield et al.,1963) 浮游植物光合作用对P、N、C、O2的需求比为 1:16:106:-138 (Redfield 比值；Redfield et
23、 al.,1963) 106CO2+122H2O+16NH3+H3PO4 (CH2O)106(NH3)16H3PO4+138O2 若考虑光合作用中对NH3的优先吸收，则为 106CO2+106H2O+16NH3+H3PO4 (CH2O)106(NH3)16H3PO4+106O2 观测表明，浮游植物生长时从海水中吸收氮和磷的比值大约为16。,53,6-3 海洋中的氮五、海洋中氮磷的化学计量关系,海水中溶解无机氮磷比值,54,6-3 海洋中的氮五、海洋中氮磷的化学计量关系,海水中溶解无机氮磷比值,55,6-3 海洋中的氮五、海洋中氮磷的化学计量关系,56,6-3 海洋中的氮五、海洋中氮磷的化学计量
24、关系,海水中溶解无机氮磷比值 近岸海水中NO3-与PO43-的比值差异较大，且有季节变化。 如英吉利海峡冬季为10.5，夏季为19。 再如Narragamsett Bay 于1977-1982六年间月平均值：,57,6-3 海洋中的氮五、海洋中氮磷的化学计量关系,海水中溶解无机氮磷比值,58,6-3 海洋中的氮五、海洋中氮磷的化学计量关系,海水中溶解无机氮磷比值,59,6-4 海洋中的硅,一、硅在生物体中的作用二、硅在海水中的存在形态三、硅在海水中的分布与变化四、硅在海洋中的循环,60,6-4 海洋中的硅一、硅在生物体中的作用,硅是整个地球克拉克值位第3的，地壳中丰度位第2的元素，占地壳物质的
25、28%。硅是海洋与陆地大量生物生长所必需的营养盐；硅是某些高等动物和人体骨骼物质的构成组分；对许多植物而言，硅起着关键的支撑作用，如水稻、竹子等；是硅藻的主要组成元素之一。如海洋中的硅酸盐浓度降低的话，海洋的生产力有可能维持同样的水平，但硅藻和放射虫将减少，使浮游生物的种类结构发生明显的变化，进而影响海洋中的碳输送。,61,6-4 海洋中的硅二、硅在海水中的存在形态,1. 海水中硅的形态区分,62,6-4 海洋中的硅二、硅在海水中的存在形态,海水中硅的存在形态有：可溶性的硅酸盐、胶体状的硅化合物、悬浮态硅和作为海洋生物组织硅等；并以可溶性硅酸盐和悬浮二氧化硅两种为主；硅酸H4SiO4或Si(O
26、H)4是弱酸，在水中存在如下平衡： H4SiO4 H3SiO4-+ H+ H3SiO4- H2SiO42-+ H+在pH值为7.78.3的海水中，只有约5%的溶解硅以离子形态H3SiO4-存在，大部分以H4SiO4形态存在。,63,6-4 海洋中的硅二、硅在海水中的存在形态,活性硅酸盐：指可通过滤膜孔径为0.1-0.5m的硝化纤维膜、并且可用硅钼黄络合比色法测定的低聚合度的溶解硅酸和单分子硅酸。硅酸在海水中的溶解度：25时纯水中SiO2的溶解度为180mol/dm3，0时为79mol/dm3。天然海水中硅酸盐处于不饱和状态，在海水中不可能出现SiO2自行沉淀析出现象，而只能是继续溶解。,64,
27、6-4 海洋中的硅三、硅在海水中的分布与变化,海洋中可溶性硅的平均浓度为36 mol/dm3，在大洋深水中可达100-200 mol/dm3。硅在海洋中的含量分布规律与氮、磷元素相似，海洋中硅酸盐含量随着海区的季节的不同而变化。但硅是海洋中浓度变化最大的元素，无论是丰度还是浓度，变化幅度都比N，P元素来得大。因此，它在海水中的分布规律有它的特别之处。海水中的硅主要来源于河流输入，平均约3108吨SiO2/年。,65,6-4 海洋中的硅三、硅在海水中的分布与变化,1. 水平分布大洋表层水中，因有硅藻等浮游植物的生长繁殖，硅酸盐被消耗而使硅的含量大为降低。大洋深水中硅含量由大陆径流量最大的大西洋朝
28、着大陆径流量最小的太平洋的方向显著增加类似于其他生源要素(硝酸盐和磷酸盐等) 。表层水中溶解态硅的分布显示其在极地与亚极地海域具有较高的浓度。沿岸水体由于得到河流的输送，其硅酸盐浓度一般高于开阔大洋。,66,硅的水平分布,67,6-4 海洋中的硅三、硅在海水中的分布与变化,2. 垂直分布海水中硅的垂直分布与硝酸盐和磷酸盐不同。溶解态硅酸盐分布特点： 硅的浓度随深度增加而增加，介于0200 M之间。 中间水层硅的含量没有最大层。 太平洋和印度洋深层水中含硅量要比大西洋深层水中高得多，太平洋底层水中硅含量有时高达270 mol/dm3。,68,6-4 海洋中的硅三、硅在海水中的分布与变化,2. 垂
29、直分布,69,6-4 海洋中的硅三、硅在海水中的分布与变化,3. 季节分布硅酸盐同磷酸盐和硝酸盐一样：春季：因硅藻等浮游植物繁殖旺盛，使海水中硅酸盐含量大为减少。 但由于含有大量硅酸盐的河水径流人海，生物活动减少的硅酸盐不像磷酸盐和硝酸盐那样可消耗至零。夏季：由于表层水温升高，硅藻生长受到抑制，硅含量又有一定程度的回升。冬季：生物死亡，其尸体下沉腐解使硅又重新溶解于海水中，海水中硅酸盐含量迅速提高。硅循环过程与磷、氮不同： 氮和磷的再生必须在细菌的作用下分解释放。 硅质残骸主要是靠海水对它的溶解作用。,70,沉积物中生源硅的分布,沉积物生源硅的高浓度出现在赤道与亚极地上升流海域。其控制因素包括
30、：(1)水柱中生源硅的沉降通量；(2)沉积物生源硅的保存程度；以及(3)其它颗粒物的相对累积速率。,71,6-4 海洋中的硅四、硅在海洋中的循环,溶解态硅的来源包括：河流、沉积物间隙水的扩散和海底热水活动。溶解态硅的迁出途径：上层水体浮游生物硅质外壳沉降和河口区颗粒物的吸附。其中浮游生物硅质外壳的沉降是溶解硅迁出的主要途径。,72,6-4 海洋中的硅四、硅在海洋中的循环,73,6-5 富营养化与赤潮,一、富营养化二、赤潮,74,6-5 富营养化与赤潮一、富营养化,富营养化是水体营养过剩的一种现象。营养元素来自地表径流的冲刷和淋溶，雨水对大气的淋洗，以及向湖泊和近海水域排放的含营养物质的废水、污
31、水；结果是导致生物疯长、沿岸带扩大，沉积物增加。富营养化现象在人为污染水域或自然水域均会发生。引起富营养化的物质，主要是浮游生物增殖所必需的元素，有C，N，P，S，Si，Mg，K等20余种，其中N，P最为重要。一般认为N，P是浮游生物生长的制约因子。,75,6-5 富营养化与赤潮一、富营养化,氮主要来源于大量使用化肥的农业排水和含有粪便等有机物的生活污水。磷主要来自含合成洗涤剂和生活污水。工业废水对N，P的输入也起着重要作用。微量元素Fe和Mn有促进浮游生物繁殖的功能。维生素B12是多数浮游生物成长和繁殖不可缺少的要素。,76,6-5 富营养化与赤潮一、富营养化,水体出现富营养化现象时，由于浮
32、游生物大量繁殖，往往使水体呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等，这种现象在江河湖泊中叫水华(水花)，在海中叫赤潮。,77,6-5 富营养化与赤潮二、赤潮,赤潮在国际上也称有害藻类(HAB)，是指在一定的环境条件下，海洋中的浮游微藻、原生动物或细菌等在短时间内突发性链式增殖和聚集，导致海洋生态系严重破坏或引起水色变化的灾害性海洋生态异常现象。,78,6-5 富营养化与赤潮二、赤潮,赤潮对环境的危害主要表现在以下几个方面： (1)影响水体的酸碱度和透明度； (2) 消耗水体中的营养物质，并分泌出抑制其他生物生长的物质； (3)造成水体中生物量增加，但种类数减少； (4)许多赤潮生物含有毒素，可使海洋生物
33、生理失调或死亡； (5)赤潮也可使海洋动物呼吸和滤食活动受损，导致大量的海洋动物机械性窒息死亡； (6)处在消退期的赤潮生物大量死亡分解，水体中溶解氧大量被消耗，导致其他生物死亡。,79,6-5 富营养化与赤潮二、赤潮,危害：赤潮不仅严重破坏了海洋生态平衡，恶化了海洋环境，危害了海洋水产资源，危及海洋生物，甚至威胁着人类的健康和生命安全。赤潮大多发生在内海、河口，港湾或有上升流的水域。赤潮一般发生在春、夏季，这与水温有关。赤潮是一种复杂的生态异常现象，涉及水文、气象、物理、化学和生态环境的多学科交叉的海洋学问题。多数学者认为，富营养化是形成赤潮的主要原因，但不惟一。,80,6-5 富营养化与赤
34、潮二、赤潮,温度，盐度、pH值、光照、海流、风速、细菌量和微量元素等条件对赤潮都有影响，不同海域，赤潮爆发的成因也不同。已知赤潮生物有40属，4 000多种，主要是甲藻和硅藻。赤潮的治理大都利用化学手段，如直接灭杀法使用CuSO3，NaClO3，O3和过碳酸钠等无机物。目前研究较多的是有机除藻剂，利用胶体性质的凝聚法(如氧化铝溶胶聚合体的无机凝聚剂，高分子凝聚剂以及天然黏土矿物助凝剂等)。预防水体富营养化是预防赤潮的重要手段。,81,赤潮发生的环境条件,82,6-5 富营养化与赤潮二、赤潮,我国赤潮记录总的来说东海和南海多于黄渤海，20世纪5090年代，南海共记录了145次，占赤潮总额次的45
35、；东海区记录了118次，占总数的36.3；黄海区记录了32次，占记录总数的10；渤海区记录了27次，仅占赤潮总数的8.3。这表明赤潮发生的频次有从北到南递增的分布趋势。但是，赤潮的规模从南到北则有不断扩大的趋势，19982000连续3年，国际上罕见的面积达到几千平方千米的特大赤潮都发生在渤海和东海。,83,6-5 富营养化与赤潮二、赤潮,84,作业,1、试比较营养元素与营养盐两个概念的差异；4-62、磷酸盐在世界各主要大洋中的垂直分布有何规律和特征?4-63、给出氮的不同特征形态及含量；4-64、何谓海水中营养盐的氨磷比?世界主要大洋的氮磷值是多少?通常如何作图表达?5、硅酸盐在世界各主要大洋中的垂直分布有何规律和特征?,
