森林环境学综述.doc

海域赤潮成因、危害及对策作者：何瑞 专业：林学院游憩（生态） 班级：2010级2班 学号：20102239 指导老师：郝建锋摘要：为了从根本上有效控制赤潮，为赤潮的深入研究提供参考，介绍了赤潮的概念和种类，综述了我国赤潮的成因，分析了赤潮的危害及影响赤潮发生的因素，提出对赤潮的预测和控制措施，对于防治赤潮提供参考。关键词：赤潮成因；赤潮危害；赤潮治理Red tides causes,harm and sea countermeasuresAuthor: HeRui Major: Forestry Resource Protection and Recreation Class:class2 Student number:20102239Tnstrutor: Hao jianfengAbstract:in order to fundamentally effective control of red tides, for the further research on the red tides provide reference, this paper introduces the concept and types of red tides, the causes of the red tides in our country are reviewed, analyzed the influence of the dangers of red tides and red tides happen factors, put forward the red tides of the prediction and control of the measures, to provide reference for the prevention and control of red tides. Keywords:red tide causes; Red tide harm; Red tide management 目前，赤潮灾害作为海洋灾害的一种，已成为一种世界性的公害。随着海洋开发活动的增加和海洋污染的加剧，我国赤潮的发生愈来愈频繁,赤潮灾害造成的经济损失愈加严重，已严重影响我国沿海城市经济的发展。为此对我国赤潮的发生进行总结与探讨，分析赤潮灾害的成因、危害及对策，对赤潮灾害的治理工作有重要意义。1 赤潮的定义和种类1.1 赤潮的定义赤潮是海洋中某些微小的浮游藻类、原生动物或细菌，在一定的环境条件下爆发性繁殖(增殖)或聚集而引起水体变色的一种有害生态异常现象1。赤潮是一个历史沿用名，它并不一定都是红色。最早是因海水变红而得名，现今已成为很多赤潮的统称。这种繁殖或聚集是在各种物理、化学和生物因素的综合作用下形成的，如光照、水温、盐度、营养盐及微量元素等。1.2 赤潮的种类由于引发赤潮发生的生物种类和数量不同，水体会呈现不同的颜色，有红色或砖红色、绿色、黄色、棕色等。值得指出的是，某些赤潮生物(如膝沟藻、裸甲藻、梨甲藻等)引起的赤潮有时并不引起海水呈现任何特别的颜色2。目前发现的赤潮生物有330多种，其中海洋浮游微藻是引发赤潮的主要生物，在4000多种海洋浮游微藻中有260多种能形成赤潮。目前把造成危害的藻华称为有害藻华，简称之为HAB。海洋藻类中近300种能够形成赤潮，而其中有毒的约有70种3。根据形成赤潮的生物种类特性及其对人类健康和近岸水产养殖的影响，将我国赤潮分为有毒赤潮、鱼毒赤潮、有害赤潮和无害赤潮4种类型。有毒赤潮是指赤潮生物体内含有某种毒素或以能分泌出毒素的生物为主形成的赤潮，会对赤潮区的生态系统、海洋渔业、海洋环境以及人体健康造成不同程度的毒害。鱼毒赤潮，是指对人无害，但对鱼类及无脊椎动物有毒的赤潮。有害赤潮，是指引发赤潮的藻类本身没有毒性，但由于赤潮藻的机械性窒息作用或赤潮生物在死亡分解时产生大量对养殖生物有毒的物质并同时消耗水体中溶解氧，造成养殖生物大量死亡。无害赤潮，是指海洋中某些赤潮藻数量增加的自然现象，引起赤潮的生物种对养殖的水产品和人类没有毒性，一般对海洋生物没有不利影响，甚至由于这些藻类数量的适量增加会促进养殖水产品的增长4。2赤潮的成因赤潮作为一种复杂的生态异常现象，形成的原因也是复杂的。首先是赤潮生物和适宜赤潮生物增值的环境，此外，还与气象条件、水体条件和潮流等因素等密不可分。将形成赤潮灾害的相关因素进行归纳，得出化学因素、物理因素是形成赤潮的主要原因。2.1化学因素在化学因素方面，海水富营养化是赤潮形成的物质基础。海水富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象，它的形成与人为因素有密切关系5。人类活动由于输入了营养物质，使得天然水域的富营养化进程大大加速了。具体而言，陆源污染、养殖业自身污染以及大气沉降是近岸海域富营养化的主要来源6。2.1.1 陆源污染许多工厂将未经处理的高含N、P等有机物的工业废水排人海洋，种田施用的化肥、农药随着地表径流进人海洋，生活污水大量排人海洋等等5。因此，通过陆源污染输入水体的营养物质总量明显上升。进入21世纪，陆源污染中化肥的使用对富营养化的贡献也逐渐受到重视。最近几十年来全球氮肥和磷肥的使用量呈上升趋势。一个引人注目的现象是，尿素的产量增长迅速，目前已占全球氮肥产量的40%。各种化肥通过地表径流、河流汇人海洋，不仅抬升了沿岸海域的营养输入总量，而且可能改变水体营养的组成和比率，进而对浮游植物群落组成产生影响。研究表明，深圳市总氮(TN)、总磷(11P)净排放量以及排污中的N：P与东部海域甲藻赤潮发生频率呈明显正相关7。2.1.2 大气沉降大气沉降包括干的尘埃颗粒以及湿的降水，尘埃颗粒中的营养盐比一般雨水中的含量高10倍。由于人类活动引起大气污染日趋严重，大气沉降已成为近岸海域一个增长迅速的营养来源。统计显示，输入河口和沿海水域的氮源中，大约有20 %-40%来源于大气。通过大气输入水体的营养不仅数量巨大，而且是混合营养，可能有利于某些特定藻类的生长。据统计显示，降雨比仅添加一种氮源更能促进水体生产力。2.1.3 养殖业自身的污染随着全国沿海养殖业的大发展，尤其是对虾养殖业的蓬勃发展。也产生了严重的自身污染问题。养殖废水的影响，养殖水体中剩余饵料大大增加，加上养殖周围的水体交换不畅，营养物质会在水中积累浓度升高，为赤潮生物大量繁殖提供了物质基础。养殖废弃物的影响，海水养殖产生大量有机碎屑、动植物残体和其他有机体，这些物质可以刺激或促进某些特定赤潮生物繁殖。海水养殖造成人为新环境，使长期演化、自然形成的多元化动植物相对的稳定平衡遭到破坏，增加了赤潮生物大量繁衍的机会。这些都使赤潮发生的频率增加8。2.1.4 营养盐、微量元素的限制、赤潮生物生长因素。比如，柔弱几内亚藻大量增殖期间会产生他感物质，他感物质的产生对浮游植物种群变动及赤潮的形成可能具有重要作用9。利玛原甲藻与塔玛亚历山大藻、海洋卡盾藻和东海原甲藻之间存在交互抑制作用，其可能通过分泌化感物质、细胞间接触抑制作用等途径抑制其它藻的生长10。硅藻大量繁殖不仅需要富营养的条件，还受到N、P因素的限制，也受到Si的限制。海水中活性硅酸盐含量的丰缺对硅藻浮游植物的生长、发育和繁殖产生重大的影响在浮游植物大量繁殖季节，由于浮游植物摄取大量的硅，活性硅酸盐含量急剧下降，使硅藻的生长繁殖受到抑制。2.2 物理因素有害赤潮的形成还受到各种物理因子的影响。从宏观效应来看，赤潮的扩散、分布和动态过程受到环流、潮汐、上升流、水体层化、锋面，以及水温、盐度、光照等环境因子的影响。从微观效应来看，赤潮藻种的生长也会受到温度、盐度、光照，乃至水体扰动等因素的影响。一定程度的扰动对于硅藻的生长有促进作用11。分别从温度、盐度、其他方面来论述。2.2.1 海水温度海水的温度是赤潮发生的重要环境因子，2030是赤潮发生的适宜温度范围。科学家发现一周内水温突然升高大于2是赤潮发生的先兆。张珞平与陈伟琪对厦门西港的赤潮成因探究发现，赤潮发生前气温都出现急剧上升。赤潮期间均为高温低压的闷热天气，光照充足，风平浪静。一旦降温转阴后，赤潮随之消失。由此可见，除充足的光照条件外，赤潮的产生和消亡受控于气温，气温的急剧上升是赤潮的诱发因素之一12。 2.2.2 海水盐度 盐度在26%37%的范围内均有发生赤潮的可能，但是海水盐度15%21.6%时，容易形成温跃层和盐跃层。温、盐跃层的存在为赤潮生物的聚集提供了条件，易诱发赤潮。由于径流、涌升流、水团或海流的交汇作用，使海底层营养盐上升到水上层，造成沿海水域高度富营养化。除了上述两种主要原因，赤潮灾害与生物因素也有关系。赤潮“种子”群落、动物摄食、物种间的竞争也是重要控制因素。营养盐类含量急剧上升，引起硅藻的大量繁殖。这些硅藻过盛，特别是骨条硅藻的密集常常引起赤潮。海区的地理位置、地形特征等因素也是赤潮形成的原因，特别是内湾、浅海 水体交换能力差，海水利用率高，封闭性强，水体循环速度慢，拥有赤潮生物滋生繁衍的优良环境，是赤潮的多发区。赤潮发生也与气象条件有关，据监测资料表明，在赤潮发生时，水域多为干旱少雨，天气闷热，水温偏高，风力较弱，或者潮流缓慢等水域环境5。赤潮形成的主要原因可归纳为图1：赤潮生物因素物理因素化学因素气象因素地形因素温度盐度气温降水人为因素陆源污染养殖业自身污染大气沉降其他因素人为因素图1赤潮形成的主要原因3 赤潮的危害赤潮发生使海洋环境遭受严重破坏，海洋生物大量死亡，有时造成人类中毒，已经酿成巨大的经济损失。3.1 赤潮对海洋生态平衡的破坏海洋是一种生物与环境、生物与生物之间相互依存，相互制约的复杂生态系统。系统中的物质循环、能量流动都是处于相对稳定，动态平衡的。当赤潮发生时这种平衡遭到干扰和破坏。在植物性赤潮发生初期，由于植物的光合作用，水体会出现高叶绿素a、高溶解氧、高化学耗氧量。这种环境因素的改变，致使一些海洋生物不能正常生长、发育、繁殖，导致一些生物逃避甚至死亡，破坏了原有的生态平衡。3.2 赤潮对海洋渔业和水产资源的破坏破坏渔场的饵料基础，造成鱼虾类减产。水体缺氧造成鱼类死亡，堵塞海洋动物的呼吸器官，使它们窒息死亡，局部的海域生态环境恶化，病害增加，危及捕捞渔业。造成鱼虾中毒，危害养殖苗种的繁殖13。3.3 赤潮对人类健康的危害有的赤潮生物能分泌有害物质 如氨、硫化氢等 , 危害水体生态环境并使其生物中毒。如夜光藻在正常情况下可调节其体内多量的氨, 大量繁殖时会造成水体氨浓度剧增，使生物中毒。还有些赤潮生物虽然含有毒素, 但其毒素对贝类、鱼类无害或者不足以毒死贝类、鱼类, 而是积累在它们体内。如果人们食用了这些有毒素的贝类、鱼类, 毒素随食物链传递, 导致人体中毒或死亡14。 4 对策4.1 健全赤潮灾害治理的相关法律法规，明确责任主体 赤潮灾害作为世界性的公害之一，有关赤潮灾害治理的法规更应该完善，特别是一些规章或规范性文件应通过法律建立起来。日本120多年前就开始在防灾方面立法，不但各个灾种有法可依，而且还有涵盖各个灾种的基本防灾法律，即灾害对策基本法。我国应从中汲取经验，健全有关赤潮灾害治理的规章制度，并使其法制化。同时，明确治理赤潮灾害的责任主体，划分赤潮治理的责任区域，避免出现责任相互推诿现象5。4.2 开展环保教育提高环保意识和素质居住在沿海的居民往往将垃圾倒入江河中，因此，公民应该加强自身素质，保护环境。政府可以倡导大家明确任务与责任，加大组织宣传力度，加强机制建设，加大投入力度，开展丰富多彩的环保科普活动，加强环保专业基础知识培训，为环境污染治理贡献自己的力量。4.3 建立和发展赤潮应急处理技术赤潮具有不同的海洋生态效应，研究它们对关键生物种、重要资源种及浮游生态系结构与功能的影响，有助于了解赤潮对生态系统、资源和环境的危害机理，科学地评估赤潮的危害。研究人类活动和关键生态环境因子的调控对减少和降低赤潮发生强度和频率是减轻赤潮灾害的关键问题15。在现行方法和治理经验的基础上，进行物理、化学、生物治理和鉴别。4.3.1 物理治理利用某些设备、器材在水体中设置特定的安全隔离区，分离赤潮水体中的赤潮生物或利用机械装置来灭杀、驱散赤潮生物的方法。粘土法目前国际上公认的一种方法是撒播粘土法。利用粘土微粒对赤潮生物的絮凝作用去除赤潮生物。赤潮治理的物理方法具有方法简单、没有二次污染。4.3.2 化学方法化学方法，利用化学产品或矿物质来抑制、杀死或去除赤潮生物的方法，化学除藻法是利用化学药剂对藻类细胞产生的破坏和抑制生物活性的方法进行杀灭控制赤潮生物，具有见效快的特点。4.3.3 生物治理浮游动物和一些滤食性的贝类在水体中与赤潮生物共存，并能以这些赤潮生物为食，是具有明显赤潮治理功效的生物控制剂。另一方面，利用大型海藻与微藻间的相生相克和营养竞争等作用在养殖区域内进行赤潮的防控被认为具有较强的理论和实践意义16。利用真菌、病毒、细菌等微生物抑制有害藻类，利用植物间的拮抗作用抑制赤潮生物的生长，利用浮游动物和海洋滤食性贝类去除赤潮17。在化感作用的基础上，利用外来入侵植物风眼莲对赤潮进行生态调控18。化感作用和化感物质的发现为开发藻类控制技术提供了新方向，可以通过化感作用防止水华的产生。致力于新的化感物质的进一步分离、鉴定和提纯，开发出新型杀藻剂，研究化感物质的基因和在自然界的归趋与生态毒性，掌握其在自然界的迁移转化规律和生物毒性，以避免生态危机19。4.4 加强对赤潮的鉴别及新技术的研究随着仪器技术和光谱信号处理技术的发展，利用荧光技术识别测定赤潮藻必然更加快捷和准确。有研究表明，将三维荧光光谱技术与主成分分析方法相结合，实现了对我国东海常见的11种赤潮藻的在属水平上的快速识别测定，识别正确率8520。进行新的治理技术的研究，有研究表明，随着钢渣浓度的增加，对赤潮异弯藻的生长呈现先促进后抑制的趋势这种作用在无营养盐限制，不添加任何微量元素的大洋水中要比在相同条件的近岸海水中表现得更加明显21。5 总结本文分析了赤潮的成因和发生机制，对危害进行了解释，提出加强法制体系建设，提升公民意识对防治赤潮灾害有积极意义。并从物理、化学和生物方法进行防治对策的探讨，可能生物对策在现今条件下不能大规模实施。要不断完善治理对策，才能有效推动海洋经济的可持续发展。参考文献1 冯士榨,李凤岐,李少菁,等.海洋科学导论M.北京,高等教育出版社,1999,2442 袁美玲,李岩.赤潮及有害赤潮发生趋势概述J.生物学教学,2010,35(5):663 厨名江,朱名远,张经.中国赤潮的发生趋势和研究进展J.生命科学,2011,l3(2):54-59 4 江天久,佟蒙蒙,齐鱼藻.赤潮的分类分级标准及预警色设置J.生态学报,2006,26(6):2035-2040 5 陈泽浦,刘垫.浅析赤潮灾害形成原因、危害与减灾工作J.中国渔业经济,2010,28(1):60-656 徐宁,段舜山,李爱芬,等.沿岸海域富营养化与赤潮发生的关系J.生态学报,2005,25 (7):1782-17877 江天久,牛涛,应文晔.深圳市污染物排放总量与其东部水体赤潮发生的关系J.应用生态学报,2007,18(5):1102-11068 李士虎,吴建新,李庭古,等.赤潮的危害、成因及对策J.水利渔业,2003,23(6):38-399 赵卫红,崔鑫,王江涛,等.赤潮水体中胶体物质对赤潮异弯藻和中肋骨条藻生长