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1、课题组成员：郑 钰、吴芳芳 孙映青、黄勤伟 指导老师：林宗进 引赤潮生物性自然灾害赤潮是发生于近海的一种生物性自然灾害，是某些浮游生物尤其是单细胞浮游植物在适宜的环境条件下急剧增殖或聚集引起的生态异常现象。浮游植物是海洋中最主要的初级生产者，也是海洋生物的饵料基础。因此，浮游植物的数量及其变化在很大程度上影响着海洋生物资源的盛衰。在适宜的光、温、营养盐的条件下将促进浮游植物的生长。然而，当某些条件，如营养盐特别丰富，只适于某些浮游植物生长时，则将可能导致该种植物迅猛发展并抑制其他种类的生长，形成所谓“赤潮”。”赤潮发生时每毫升海水中会有成百上千个赤潮藻类细胞。这些微小的有色藻类大量生长以至使海
2、水变成红色、棕色、甚至绿色、黄色。但是，还有许多有毒的水华并不使海水变色，它也称为赤潮。反过来，改变海水颜色的并不一定是赤潮，无毒无害的藻类积累也可能改变海水的颜色。此外，还有一些浮游植物既不改变海水的颜色也不产生毒素，但却以其它的方式杀害海洋动物。因此，许多不同的现象都被归为赤潮。影响概述赤潮，在我国80年代后期，呈逐年增多的趋势，不少地区都受过赤潮灾害之苦。尤其是有毒赤潮发生时常伴有鱼贝等海洋生物的大量死亡。同时这些大面积的赤潮也使对虾养殖遭受了灭顶之灾。赤潮灾害使虾农尝到了赤潮灾害的切肤之痛，赤潮造成直接经济损失高达几亿元，是海湾或近海人工养殖的巨大威胁。此外造成的损失还有：零售业、餐饮
3、旅馆及旅游业的经济损失，中毒生病的医疗费及工资损失，水质与海鲜品质检测的费用，公共告示、宣传费用，由恐惧担忧造成的后果等等。可见赤潮带来的灾害几乎对人们生活的方方面面都有影响。成因概述产生赤潮的原因很多，除了赤潮生物本身快速的繁殖能力以及结构性质外，还需要适当的外部条件:（1） 水体中有丰富的营养因子，包括溶解氮化合物，溶解磷化合物，溶解硅酸盐，溶解铁盐、锰盐及其它几种微量金属盐，溶解维生素类及其它增殖促进有机物；（2） 海区的水文气象条件，如阳光强烈、水温升高、海水停滞、海面上空气流稳定都有利于赤潮生物集结，是出现赤潮的自然条件；（3） 由于微生物分解有机物而消耗溶解氧，使水底层出现低氧或无
4、氧水团，也会引起赤潮; 所有因素以复杂的方式相互影响，并影响藻类生长，从而影响赤潮的发生。值得一提的是，细菌或细菌的基团还可能对浮游植物毒素的产生起作用，科学家们的研究表明毒素也许是生活在浮游植物体内或体表的某种细菌产生的。污染现状在我国，随着工业的发展，特别是沿海工业和养殖业的不断增多，大量工业废水、生活污水和养殖业废水进入海洋，导致了赤潮污染不断加重。近年来，赤潮在我国沿岸海域的发生频率不断增加，范围也逐渐地扩大，危害日趋严重，已成为我国海洋经济进一步发展的制约因素之一。下面就我国邻海及厦门港海域的赤潮污染进行具体说明。一、渤海资料表明，1989年8月下旬，渤海第一次发生大面积赤潮，面积达
5、200平方公里；1998年9月下旬，渤海再次发生大面积赤潮，面积达3000平方公里； 1999年7月2日渤海又一次发生大面积赤潮。下面以1999年的渤海赤潮为例来看看我国东部沿海的情况：（一）始料不及的灾害这是一次始料不及的突发赤潮灾害，它从开始到消退只有4天5天时间。7月2日，当海监飞机飞抵河北沧州市歧口附近海域时，发现海面以酱紫色为主，且呈不规则条带状分布，经监测，该海域发生赤潮，面积为400平方公里，当飞机飞抵塘沽大沽锚地附近时，再次发现同样的赤潮，面积约为25公里。7月3日，飞机再次起飞，发现赤潮面积又扩大趋势，经监测面积达500平方公里。7月4日，上午赤潮海域面积明显扩大，已达150
6、0平方公里，范围在大沽锚地至歧口附近海域之间，当飞机向南飞至老黄河口外海域时，发现多年从未发生过赤潮的该海域同时发生赤潮，面积为400平方公里。7月7日中午，监测人员在赤潮发生区河北歧口附近海域取样发现，水体中赤潮生物种类为无毒的闪光原甲藻、佛氏翅甲藻、旋沟藻sp，均低于形成赤潮的密度，赤潮现象已消失。此外，据渤海沿岸有关省市海洋行政管理部门不完全报告，在大连湾、兴城菊花岛附近海域也发生不同程度的赤潮。 （二）原因何在渤海连续发生大面积赤潮是什么原因呢？除了赤潮生物的生物学因素外，还有一个被公认的环境因素，它分为自然和人为两部分。一份关于1998年黄骅赤潮研究报告指出：1）诱发黄骅赤潮的因素有
7、：人海河流排污、虾池废水、人海石油等；2）诱发赤潮的条件有：气温偏高、海面无风、干旱少雨，阳光辐射、水动力条件等。而1999年7月2日，渤海再一次突发赤潮，原因何在？有关资料表明：当时正值北方高温天气，几条渤海西岸的主要排污河的沿岸，都能看见污浊的河水不停的向渤海流淌。在海河口船闸，船闸内外的海水混浊不清，白沫横生，且水面漂浮着一些垃圾污物。在这样长时间的高温下是极可能诱发赤潮的。从监测的情况看，此次赤潮发生和发展的速度都很快，但持续时间较短，也与那几天连续刮风、降雨，温度降低有关。二、厦门港一、 环境因素 （一）.水温 海水温度是海洋环境中最重要的生态因子之一，水温对生物的生活起着重要的作用
8、。在适温范围内，当温度升高时加速生物的新陈代谢，增加繁殖速度。赤潮一般都发生在水温较高的季节。据报道，日本的赤潮一般发生在水温1525摄氏度间，通常在2025摄氏度时发生赤潮。厦门西港是一半封闭内湾，依靠潮流与外海进行交换。在不同季节里受到浙闽沿岸水及海峡暖流水等不同水系的影响。此外，由于湾内水浅，因此气温也对本海区水温产生一定的影响。 （二）.盐度 盐度是浮游生物生活的重要因素之一。许多报道认为，降雨引起的海水盐度下降是浮游生物异常繁殖的物理刺激因素，也是发生赤潮的重要因素。 厦门西港周围无大陆径流直接排入，仅九龙江水的间接影响。本海区的盐度，除受外海水影响外，降水也是一个重要因素。调查表明
9、，其年平均盐度为28.30，其变范围在18.9832.33之间。各月（大、小潮）盐度平均值示于表1、图1。由其可见，厦门西港的盐度以9月份最高（30.83），79月的盐度均在29以上，这可能是由于高温高盐的暖水入侵引起的。4月份最低（26.01），4月和6月海水盐度的均值均为26左右，这可能是由于降水引起了盐度下降。 调查海区盐度垂直变化的特点为底层一般比表层高0.51.0左右，但是在雨季的4月和6月相差较大，往往超过1。 而盐度的平面分布则由湾口向湾内呈逐渐递减的趋势。 （三）.PH 海水的PH值是浮游生物生长繁殖的环境条件，同时浮游生物的生长繁殖也对海水中的PH值产生影响。当浮游植物大量繁
10、殖时，由于光合作用增强，大量吸收二氧化碳将使海水的PH值增加；反之，当浮游生物呼吸或死亡分解产生二氧化碳将使PH值下降。通常海水的PH值在7.58.4之间。而厦门西港的PH在7.908.46之间，80%以上测站的PH值在8.008.30之间。各月PH的平均值变化如图4所示。由图4可见，表层PH以5月份最高（8.31），10月最低（7.98），26月较高，均在8.2以上。810月为低值期，46%测站的PH21umol/dm3的高峰期，其他月份在721umol/dm3之间。按上述评价富营养化的标准，本海区的无机氮的含量达到轻度富营养化(12umol/dm3)的标准。 4 活性磷酸盐 活性磷酸盐（以
11、下简称磷）是浮游植物生长繁殖的重要元素，尤其在中国南方海区一般都存在着富氮乏磷的现象，磷在这些海区往往成为浮游植物生长繁殖的限制因子。 （六）.底质有机质和硫化物 底质中的有机物和硫化物能较稳定地反映海区的有机污染状况。本调查对10个测站的底质有机质和硫化物测定结果列于表6。有机质含量在0.842.26%(m/m)之间，平均含量为1.75%(m/m)；硫化物均值为239*10-6 (m/m)。从有机质和硫化物的平面分布可以看出，从13号站以北至湾顶区域的含量比较高，1318号站有机质的均值为2.0%(m/m)。1318站的硫化物含量一般都在0.1*10-3（m/m）以上，17号站竟高达1.01
12、*10-3（m/m）。根据日本海域营养等级的划分,认为底质中硫化物含量在(0.030.3)*10-3 (m/m)间为富营养水域。因此，宝珠屿海区是值得重视的海区。从表6还可以看出,从1985至1987年,海区的有机质和硫化物的含量也有逐年增加的趋势,尤其是1318号站的海域较为明显。至于1987年11号站和12号站的有机质和硫化物含量比历年偏低，这可能是由于这段时间附近正在进行港口的建设，大量填土可能影响了测站的底质。 (七)浮游植物 本次调查初步鉴定出浮游植物110种，其中硅藻93种、甲澡13种、金澡2种、蓝藻2种。以8月份种类最多，达63种；39月都在35种以上；1月最少，仅13种。这些种
13、类大多为广温或暖水近岸种。 在这110种浮游植物中，可形成赤潮的种类有41种，其中硅藻29种，甲澡12种。 1、浮游植物的数量变化 调查海区的浮游植物不仅种类繁多，而且由于气候温暖，阳光充足，营养盐丰富，因此浮游植物数量也较大。 2、浮游植物的季节分布 浮游植物数量的平面分布各月不尽相同，现仅用2、5、8和11月作为季度代表月。这4个月的平面分布图示于图12。由图中可以看出，2月和11月份不论湾内湾口浮游植物数量分布比较均匀，而且与对照的10号站差别不大，甚至湾内的数量比对照站更低。在浮游植物异常繁殖的5月份，13号站以北的海域浮游植物的数量均比海口的11、12号站高，其中尤以宝珠屿马銮湾口一
14、带最高，1118号站的数量也都比照站高得多。8月份的平面分布比较均匀，但仍可看出海堤附近的15、18号站比较高。 3、浮游植物的周日变化 由于厦门西港的海水主要受潮汐的影响，因此浮游植物的周日变化较为明显。 厦门西港浮游植物周日变化的几个特点：1）不论白昼或夜晚，高平潮时恰好是浮游植物数量的最小值，这可能是由于外海水的浮游植物数量少，高潮时外海水起到稀释湾内浮游植物的作用，导致浮游植物浓度降低;2）浮游植物的数量与氧饱和度呈较好的正相关关系，浮游植物的两次低值期正好也是溶解氧的最低值，溶解氧的高值期也基本上与浮游植物的高值期一致；3）浮游植物的数量和硝酸氮成较好的负相关关系，尽管浮游植物的高值
15、期由于消耗大量的硝酸氮，使硝酸氮的含量变为最小值，但是此时硝酸氮仍保留约6umol/dm3的硝酸氮，此时的叶绿素a的含量高达25.0mg/dm3,浮游植物的细胞数高达4.5*106个/dm3,这说明本海区的氮是富余的；4）浮游植物的数量尽管与活性磷酸盐的关系不如硝酸氮那么明显，但仍可以看出在浮游植物最高峰处正是磷酸盐的最低值，此时的磷酸盐已被植物消耗殆尽，此后由于磷的缺乏致使浮游植物的数量不可能恢复到前面的高峰，这也说明磷酸盐是本海区浮游植物大量繁殖的主要限制因子之一。从磷酸盐的周日变化还可看出，磷酸盐的含量在退潮开始后逐渐上升，至低平潮前2h达到最大值，这可能是由于退潮时海水冲刷潮间引起底质
16、中磷释出，此问题有待于今后进一步研究证实；（5）浮游植物与叶绿素成较好的正相关关系。 4 叶绿素a 叶绿素a存在于一切浮游植物中，是植物进行光合作用最重要的物质。因其测定方法简便，目前国际上常利用海水中叶绿素a的含量来象征浮游植物的生物量。在海洋环境质量评价中也常用叶绿素a的含量作为评价富营养和发生赤潮的指标，一般认为叶绿素a在110mg/m3时为富营养，10mg/m3为过营养。 从图13中可以看出13、14、16号测站的叶绿素a随时间变化很大，且与浮游植物的变化趋势很相似。虽然某些时候如8月22日叶绿素a的增幅不如浮游植物那么大，但总的趋势很吻合。因此，叶绿素a可作为赤潮调查的有用指标。从图
17、13还可以看出，3月份以后，叶绿素a10mg/m3的峰一个接着一个，这也说明本海区为富营养化的海区，如果条件具备很容易形成赤潮。 二 赤潮发生过程的观察 根据厦门西港赤潮的发生过程，可以看出形成这次赤潮的几个特征： 1雨后放晴是形成赤潮的主要因素。如果雨后又遇阴天则浮游植物数量变化不大；但是如雨后，特别连续23d降雨之后又遇连续的几天晴好天气，引起气温、水温明显回升，利于浮游植物生长繁殖，可能发生赤潮。 2降水引起大量陆地有机物质入海是赤潮发生的重要因素。调查结果表明，厦门西港的营养含量比较高，属轻度富营养，能维持较高的浮游植物生物量，但一般不易发生赤潮，而如果大量降水把陆地的大量有机物排入海
18、中，使营养盐特别是磷的大量增加则可能发生赤潮。 3降水引起海水盐度下降是浮游植物异常繁殖的重要因素。 4海水中的微量金属Fe、Mn的增加也是形成这次赤潮的因素之一。Fe、Mn是诱发这次赤潮的重要因素。 5从这次赤潮我们还可以看到，由于浮游植物的异常增殖引起了海水中的某些物化因素的明显变化，如溶解氧和PH的增高、COD上升等现象出现。在赤潮调查过程中我们也可以从这些因素的变化来判别赤潮发生情况。 措施海域环境污染和富营养化是赤潮发生的重要条件，而引起水体严重污染的原因主要是城市工业废水、生活污水、农田排水和养殖废水的排放。要减少赤潮发生就要严格控制排入海域的污染物量，污水排放前先经污水处理厂处理
19、，使污染物的含量低于一定标准才能排放，充分利用海洋自净能力。还要加强对船舶压舱水和石油钻井平台的管理，确保海洋环境的良好。此外，浮游植物的这种非正常增殖还不能加以调节和控制，而目前最有效的防御手段是信息的传播和沟通。如丹麦已通过计算机国际互联网络Internet传递有关信息，如浮游植物生物量、赤潮发生时的范围及程度等。挪威采用先进光导纤维传感器监测环境变化，并通过卫星的MARINET系统传输数据，此外养鱼户每个星期都要观测藻类的浓集程度和水的清晰度。然后由挪威的环保部门将这些信息和5天的天气预报综合起来，为养鱼户和当局提供“藻类预报”。此外，水质水文与浮游植物的连续监测也十分重要。除常规的采样
20、分析外，利用遥感技术监测赤潮的发生已成为一种很有希望的技术。而其中甲藻毒素的分析测定仍是监测的重要方面，尤其是寻找灵敏度高、分析速度更快的方法。 在我国，为减少赤潮造成的损失，保护人民健康，国家海洋局日前下发了关于加强近岸海域赤潮预防与管理的通知。 1999年5月份以来 ，渤海莱州湾、渤海湾和辽东湾、长江口及广东近岸海域连续发生大面积赤潮。特别是7月13日在辽东湾海域发现的赤潮，面积达6300平方公里，是我国有历史记载以来范围最大的一次赤潮。 近年来发生的赤潮范围大、危害重、持续时间长，严重影响了海洋生态环境、渔业生产、海水养殖、旅游开发活动以及人民的健康，造成了很大的经济损失。为此，通知指出
21、： 1、要严格控制陆源污染物向海洋中超标排放。城市生活污水排放前要进行处理。新增设的排污口要远离水产养殖区和海洋生物资源丰富的海域。以控制和减少海域有机物污染和富营养化程度，减少赤潮的发生； 2、要科学合理开发利用海洋资源。在开发利用海洋资源时应充分论证，避免盲目开发。尤其要加强对容易受到赤潮危害的海水养殖业的指导和管理，指导渔民科学地选择养殖场所，合理安排养殖密度，控制养殖废水的排放，防止海水养殖自身污染； 3、要加强对近海赤潮的监视、监测。对近岸海域、海水养殖区、赤潮多发区，要增加监测频次、站点以及与赤潮相关的监测项目，及时向国家海洋局报告并向有关单位通报已发生或可能发生赤潮的信息； 4、
22、 加强对赤潮毒素监测以及海产品的管理。有些赤潮生物含有生物毒素，可能会对海洋鱼类和贝类等造成污染。请组织有关部门加强对赤潮发生海域的海洋水产品的监测和监管，以确保食用安全；5、加强赤潮在后评估工作。赤潮发生时和消失后，应及时对赤潮造成的损失进行评估，直接经济损失的评估应该包括渔业资源损失、水产养殖业损失、旅游等其它海洋经济的损失。间接经济损失应包括对海洋生物多样性的影响，对海洋生态系统功能的影响等生态效益的损失。评估结果应尽快报告国家海洋局。以下具体介绍两种治理方法1、化学物理法化学物理法分为杀除法和沉降法：（1）采用杀藻剂，如硫酸铜。硫酸铜作为杀藻剂，在治理淡水浮游植物时非常成功，但治理有毒
23、甲藻赤潮时遭到完全失败。因为很多甲藻含有内毒素，当细胞裂解时，毒素将释放到水体中，这些毒素很稳定，即使在有光和热的情况下，几周内都不会分解。因此，这样的处理结果反而使海水的毒性增加，并造成海洋生物的尸体分解，进一步恶化海洋环境。（2）超声波杀除法。（3）臭氧杀除法。（4）采用无机混凝剂，如硫酸铝、铁盐、锰盐、钙盐等。（5）采用高分子混凝剂如粘土、聚氯化铝等，这一方法受到最为广泛的研究。此外，日本还开始采用磁力回收赤潮生物。2、生物法生物法分为：（1）采用纤毛虫捕食甲藻食物。（2）采用蓝藻分泌物质的植物间相互抑制作用来治理甲藻。其他的治理方法有回收加压浮上处理法，即采用鼓气的方法使甲藻漂浮后回收；泵水疏散法，即将水泵入赤潮发生区，以疏散甲藻，降低其密度，使海洋环境的透光性增强，鱼类的存活机会增加。回归蔚蓝我们伟大的祖国，海域辽阔，海岸线绵长，连同星星点缀的大小岛屿的海岸线在内，总长32000千米以上，是世界上海岸线最长的国家之一。如此宽广的海洋，为华夏子孙储备和提供了丰富的宝藏，是名副其实的蓝色宝库。但我国的海洋环境问题是严峻的。我们青少年应加入到保护海洋环境，维护生态平衡的活动中去，唤醒人类保护海洋环境的意识，不乱丢废物，不乱倒污水，像珍惜自己的生命那样去爱护自己的家园，去关注海洋保护，将浪漫的蓝色衣裙还给地球。
