第十四章海洋缺氧事件

第十四章海洋缺氧事件内容提要氧在水体中的循环缺氧水体的概念大型缺氧湖盆缺氧的开阔海盆缺氧环境的剖面与标志上升流与缺氧环境1氧在水体中的循环水体中氧的供应（溶解氧）水体中氧的消耗水体中氧的供应表层氧饱和的水体向深层运动，向水体深度提供氧，表层水体中的氧含量是充分的，主要来源是通过与大气交换和表层水体中的低等植物进行光合作用产生。(一)溶氧的来源。一是从空气中溶解氧。在静止状态下这种方式溶氧是非常缓慢的，而且仅仅限于表层。在一定的温度、高程(压力)等条件下，空气中的氧气溶解于水中的最大量称为氧的饱和浓度，其溶氧量和水量的百分比称为饱和度，也是水对氧的溶解度。如水温10℃时，纯水的溶解量是11.33毫克/升。在有水流动的河流中，空气中的氧气不断溶入水中，超过饱和度的溶氧也会逸入大气中。如果没有水的流动变化，只要有风浪出现，也会使空气与水体的界面接触不断更新，从而使氧气大量溶入水中。特别在湖泊、水库等大型水体，“无风三尺浪”，空气的深入就成为大水面溶氧的主要来源。

二是通过水生植物的光合作用增加水中溶氧。特别在面积较小的池塘，一般水生动物的养殖密度较大，加以施肥、投饵的影响，水质肥沃，浮游植物密度大，在太阳照射下产生的氧气也多。如果天气平静无风，溶氧大量积存在水中，可以高达饱和度的200%以上。在有风浪的天气下，多于饱和浓度的溶氧就会逸入空中，直到降至饱和度为止。

水体中氧的消耗一是人工饵料对氧气的消耗。水中残饵分解要消耗氧，被鱼虾摄食后变成固态和液态排泄物也消耗氧(以上耗氧都是通过细菌的作用)。每单位重量的饵料，年形成0.12--0.25单位的鱼粪。如在鲤鱼池，有机质耗氧占总溶氧消耗量的32%。

二是养殖动物的呼吸消耗。随水温、年龄等诸多因素而变化。在20--22℃的水温下，二龄鱼每公斤每小时耗氧200毫克；但在25℃时，耗氧量就会增加0.5倍；15℃时降低一半。

三是水生生物的消耗。大型饵料动物对氧气的消耗，超过总耗氧量的4.5%。但浮游植物和小型浮游动物及溶解和悬浮有机物分解(细菌呼吸则占总耗氧量的50%(鲤池)和47.5%(鳗池)。

2缺氧水体的概念水体中，由于各种原因，使水中溶解氧耗损，实际上使一切氧生生物基本停止活动，也就是说，氧不能满足生物化学的需要，出现氧供不应求的地方，这一水体就可以叫缺氧水体。海洋生物死亡地带：墨西哥湾、波罗的海和黑海等由于水体严重缺氧，墨西哥湾、波罗的海和黑海已经变成了人称“海上墓地”的“死亡区域”。3大型缺氧湖盆非洲东部坦噶泥喀湖150m以下普遍存在生物致死的缺氧条件，缺氧水体中含有一定量硫化氢浅于150m的湖底沉积物中，有机碳含量仅为1%-2%。而150m以下的湖底沉积物中，有机碳含量高达7-11%。伍基湖60m以下为缺氧水体，含大量硫化氢，有机质含量高达15%。黑海2.2万年1.1万年地中海水通过达达尼尔海峡和博斯普鲁斯海峡入侵黑海，使黑海水体分为2层，下部为比重大的海水，上部为比重小的淡水，从而形成缺氧环境。7000-3000年形成40cm厚度的黑色微纹层理沉积层，有机质含量高达20%3000年以来，沉积30cm厚度，含碳量2-5%。湖盆缺氧形成的原因水温结构层效应生物生产量高气候稳定，季节变化不大，水温稳定全新世气候变暖4缺氧的开阔海盆1）缺氧环境主要分布在大洋东侧，纬度在10-40度之间，分布在靠近南北向的海岸带，这些地区往往是上升流发育区。2）在垂直剖面上，缺氧出现在水深100-1200m，即大陆架外侧和大陆坡的上部3）在缺氧水体下部的海底，多沉积具有纹层理的黑色泥，有机质含量高。5缺氧环境的剖面与标志缺氧剖面分三个带：1）生物耗氧带生物死亡部分氧化分解2）细菌质硫酸盐还原带无生物活动，进入缺氧带，主要进行硫酸盐还原3）细菌质CO2还原带产生CH4

硝化过程产生N2缺氧环境的标志黑色具纹层的泥质沉积含有一定的生物含碳量高存在细菌质硫酸盐还原带，黄铁矿和磷酸盐等缺氧环境中的沉积速率低，一般为1mm/Ka6上升流与缺氧环境上升流：大洋中下层海水在各种因素作用下，上升到大洋表面便形成了上升流。或者说因表面流场的水平辐散，使表层以下的海水垂直向上运动。

原因：一是表层局部海水由于风和海流作用形成质量亏损，使下部海水上升，这种上升多出现在赤道附近，称为赤道上升流。二是海底斜坡地形，如大洋中的火山岛或沿岸区，底层流随地形变化而上升到海洋表面，称为沿岸上升流。也有可能是离岸风的作用。

上升流的性质低温、低盐、高营养盐和高SiO2上升流的速度：1-5m/d，30-50m/M上升流的周期性缺氧环境与非缺氧环境交互出现上升流的分布世界海洋中上升流分布面积0.5*10（6次方），水流量为（100-200）*10（3次方）Km2/a，为河流总流量的2.6-5.2倍，给近岸带来溶解磷酸盐10-20*10（6次方），SiO2为200-400*