赤潮及其防治

1、赤潮及其防治 一、赤潮的定義與類型 （一）赤潮定義赤潮是海洋中某些微小的浮游藻類、原生動(dòng)物或細(xì)菌，在一定的環(huán)境條件下爆發(fā)性繁殖（增殖）或聚集而引起水體變色的一種有害的生態(tài)異?，F(xiàn)象。迄今人們所發(fā)現(xiàn)的能形成赤潮的浮游生物絕大多數(shù)是浮游甲藻和硅藻，少數(shù)為原生動(dòng)物和細(xì)菌（表9-11）。 表911 世界赤潮生物的種類組成現(xiàn)狀（截至1989）（引自張水浸等，1994）門類種類數(shù)屬數(shù)有毒種淡水種或半咸水種細(xì)菌門44未發(fā)現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)藍(lán)藻門12758綠藻門1411未發(fā)現(xiàn)4裸藻門144未發(fā)現(xiàn)10金藻門141422黃藻門114101硅藻門1034213甲藻門147422916隱藻門62未發(fā)現(xiàn)未發(fā)現(xiàn)原生動(dòng)物門55未發(fā)現(xiàn)未

2、發(fā)現(xiàn)總計(jì)3301334744 赤潮引起的海水變色可因形成赤潮的生物種的不同而不同。例如，夜光藻、紅海束毛藻、中縊蟲等種類形成的赤潮呈紅色、粉紅色。而許多甲藻形成的赤潮呈黃色、茶色或茶褐色。綠色鞭毛藻形成的赤潮通常呈綠色。硅藻類赤潮多為土黃、黃褐色或灰褐色等等。因此，目前所謂赤潮可以說(shuō)是各種色潮的統(tǒng)稱。 （二）赤潮的類型 1.外海性和近岸、內(nèi)灣性赤潮 外海（或外洋）性赤潮是指在外?；蜓髤^(qū)上出現(xiàn)的赤潮。它們大多數(shù)出現(xiàn)在上升流區(qū)或水團(tuán)交匯處，那里的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)比較豐富。有些種類自身還有固氮能力，在水體缺乏無(wú)機(jī)氮營(yíng)養(yǎng)鹽時(shí)，還可直接利用大氣中的分子氮（N2）。外海性赤潮最常見和最具代表性的種類是藍(lán)藻門中的束

3、毛藻，在中國(guó)主要分布于東海以南水域。 近岸、內(nèi)灣、河口性赤潮系分別指發(fā)生在近岸區(qū)、內(nèi)灣區(qū)或河口區(qū)等水城的赤潮。能在這些區(qū)域形成赤潮的生物種類很多，且具有一定的地區(qū)性差別。其中，廣泛分布于中國(guó)沿海的主要種類有中肋骨條藻、夜光藻。原甲藻屬和裸甲藻屬的一些種類也較常見。 2.外來(lái)型和原發(fā)型赤潮 所謂外來(lái)型赤潮是屬外源性的，即赤潮并非是在原海域形成的，而是在其它水域形成后，由于外力（如風(fēng)、浪、流等）的作用而被帶到該海區(qū)。這類赤潮往往來(lái)去匆匆，持續(xù)時(shí)間短暫，或者還具有“路過性”的特點(diǎn)，也有可能將同一起赤潮的遷移誤認(rèn)為是發(fā)生在不同地點(diǎn)的兩起赤潮。外來(lái)型赤潮最常見的是束毛藻赤潮，在中國(guó)東南沿海的福建平潭島幾

4、乎年年可見，當(dāng)?shù)厝罕姺Q其為“東洋水”或“東洋漲，即指它是從東面大洋而來(lái)的。1987年8月14日15日見于廣東大亞灣的束毛藻赤潮，也應(yīng)屬外來(lái)型赤潮。 原發(fā)型赤潮則是在某一海域具備了發(fā)生赤潮的各種理、化條件時(shí)，某種赤潮生物就地爆發(fā)性增殖所形成的赤潮。此類赤潮地域性明顯，通常也可持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間，如果環(huán)境條件沒有明顯改變，甚至可以反復(fù)出現(xiàn)。有些海域還可發(fā)現(xiàn)它每天只在某一特定的時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，這應(yīng)視其為同一起赤潮的時(shí)間延續(xù)，而不應(yīng)認(rèn)為是每天發(fā)生一起赤潮。如果赤潮生物發(fā)生更替，則又另當(dāng)別論。一般而言，在內(nèi)灣所發(fā)生的赤潮，大多是屬于原發(fā)型（內(nèi)源性）赤潮。 3.單相型、雙相型和復(fù)合型赤潮 單相型赤潮亦稱單種型赤潮，

5、系指在發(fā)生赤潮時(shí)，只有一個(gè)赤潮生物種占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)（占總細(xì)胞數(shù)的80以上）。有兩種赤潮生物共存并同時(shí)占優(yōu)勢(shì)而形成的赤潮稱為雙相型赤潮。如果赤潮中有3種或3種以上的赤潮生物，且每種的數(shù)量（細(xì)胞數(shù)）都占有總數(shù)量（總細(xì)胞數(shù)）的20%以上，即為復(fù)合型赤潮。 根據(jù)中國(guó)已有的赤潮報(bào)道，大多數(shù)屬于單相型赤潮。雙相型赤潮僅占少數(shù)。至于復(fù)合型赤潮，目前還很罕見，且與浮游植物的水花難以區(qū)分。 二、赤潮形成原因和發(fā)生過程 赤潮災(zāi)害的發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)過程，是由許多因素綜合作用的結(jié)果。 （一）赤潮形成原因 在物理因子方面，海洋中的“流”與赤潮的發(fā)生具有一定的關(guān)系，除赤潮生物的物理性聚集與流有關(guān)外，流對(duì)赤潮藻的分散（擴(kuò)散

6、）和對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)移作用也是很重要的。在內(nèi)灣，潮流的流速與潮差的大小具有對(duì)赤潮“斑”、“帶”聚集和分散的作用。當(dāng)流速較大，其分散速度快于赤潮藻的增殖速度時(shí)，這類海灣一般是不會(huì)發(fā)生赤潮的；反之，如果流緩，赤潮藻的增殖速度大于流的分散速度時(shí)這類海灣就常可頻發(fā)赤潮。在一般情況下，潮差小、水體交換量較少的海灣較易發(fā)生赤潮，并且一旦發(fā)生赤潮后，赤潮的持續(xù)時(shí)間可能較長(zhǎng)。在較開闊的沿岸和近海，則主要集中在江河徑流和上升流作用等方面，因?yàn)榻訌搅骺蓪⒋罅康臓I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)攜帶入海；上升流能把富含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的底層水搬運(yùn)到表層。兩者可分別或共同為赤潮藻的增殖提供條件。 溫度和鹽度影響著赤潮藻細(xì)胞中酶的活性，調(diào)控赤潮藻的生理

7、活動(dòng)，各種赤潮藻都有其生長(zhǎng)、增殖的最適溫、鹽范圍。因此，溫、鹽條件的適宜與否，決定了赤潮藻的時(shí)空分布，也與赤潮的發(fā)生密切相關(guān)。 在化學(xué)因素方面，鄒景忠等（1983）對(duì)渤海灣進(jìn)行的赤潮綜合調(diào)查認(rèn)為，工廠未經(jīng)處理的高含N、P有機(jī)物工業(yè)廢水和生活污水任意排入，是造成灣內(nèi)富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因，其中P含量的高低是決定赤潮生物是否出現(xiàn)數(shù)量高峰和形成赤潮的重要因子；Fe，Mn微量元素和維生素B1、B12是促進(jìn)赤潮生物異常增殖的關(guān)鍵因子。根據(jù)海水pH分布與浮游植物之間存在明顯的正相關(guān)（相關(guān)系數(shù)r0.72），還認(rèn)為pH也可作為監(jiān)測(cè)赤潮的一個(gè)重要指標(biāo)。最近林昱等（1994）從4次中尺度圍隔實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，營(yíng)養(yǎng)鹽含量與

8、廈門西海域赤潮形成密切相關(guān)?；钚粤缀渴窃摵Ｓ蚬柙宄喑钡囊粋€(gè)誘發(fā)或控制因子。 在生物因素方面，鄒景忠等（1983）根據(jù)渤海灣調(diào)查發(fā)現(xiàn)。處于調(diào)查區(qū)同一生態(tài)環(huán)境條件下占優(yōu)勢(shì)的赤潮生物之間存在著明顯的種間增殖競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象，認(rèn)為夜光藻與骨條藻種群之間可能是一種捕食與被捕食的關(guān)系，而骨條藻與微型原甲藻之間可能有刺激生長(zhǎng)的關(guān)系。王惠卿（1992）通過大連灣赤潮調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該灣赤潮生物優(yōu)勢(shì)種組成有逐漸從中型纖毛蟲向小型硅藻類（骨條藻）和微型甲藻（赤潮異彎藻）轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。林昱等（1994）探討了甲藻赤潮與其它浮游植物演替的關(guān)系。富營(yíng)養(yǎng)化后總是先發(fā)生硅藻的水花或赤潮，隨后會(huì)演替成甲藻占優(yōu)勢(shì)，甚至形成甲藻赤潮。維生素B

9、12的異常增多可能加速這種演替的進(jìn)程。但這種穩(wěn)定水體若受到擾動(dòng)，將干擾演替，使硅藻水花持續(xù)不斷地發(fā)展，阻礙甲藻形成優(yōu)勢(shì)，這可以防止甲藻赤潮的生成。 當(dāng)赤潮生物在適宜的海水理化環(huán)境條件下大量繁殖時(shí)，適宜的氣候條件，特別是風(fēng)力作用，若有利于赤潮生物的匯聚，也會(huì)加速赤潮的形成。 （二）赤潮發(fā)生過程 赤潮的長(zhǎng)消過程，大致可分為起始、發(fā)展、維持和消亡四個(gè)階段。各階段的主要理、化和生物控制因素如表9-12。 1.起始階段 海域內(nèi)具有一定數(shù)量的赤潮生物種（包括營(yíng)養(yǎng)體或胞囊）。并且，此時(shí)的水環(huán)境各種物理、化學(xué)條件基本適宜于某種赤潮生物生長(zhǎng)、繁殖的需要。 2.發(fā)展階段 亦稱為赤潮的形成階段。當(dāng)海域內(nèi)的某種赤潮生

10、物種群有了一定個(gè)體數(shù)量時(shí)，且溫度、鹽度、光照、營(yíng)養(yǎng)等外環(huán)境達(dá)到該赤潮生物生長(zhǎng)、增殖的最適范圍，赤潮生物即可進(jìn)入指數(shù)增殖期，就有可能較快地發(fā)展成赤潮。 3.維持階段 這一階段的長(zhǎng)短，主要取決于水體的物理穩(wěn)定性和各種營(yíng)養(yǎng)鹽的富有程度，以及當(dāng)營(yíng)養(yǎng)鹽被大量消耗后補(bǔ)充的速率和補(bǔ)充量。如果這階段海區(qū)風(fēng)平浪靜，水體鉛直混合與水平混合較差，水團(tuán)相對(duì)穩(wěn)定，且營(yíng)養(yǎng)鹽等又能及時(shí)得到必要的補(bǔ)充，赤潮就可能持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間；反之，若遇臺(tái)風(fēng)、陰雨，水體穩(wěn)定性差或因營(yíng)養(yǎng)鹽被消耗殆盡，又未能得到及時(shí)補(bǔ)充，那么，赤潮現(xiàn)象就可能很快消失。 表912 赤潮長(zhǎng)消過程中各階段的主要物理、化學(xué)和生物控制因素赤潮階段控制因素物理因素化學(xué)因素生

11、物因素起始階段底部湍流、上升流底層水體溫度、水體鉛直混合營(yíng)養(yǎng)鹽、微量元素、赤潮生物生長(zhǎng)促進(jìn)劑赤潮“種子”群落、動(dòng)物攝食、物種間的競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展階段水溫、鹽度、光照等營(yíng)養(yǎng)鹽和微量元素赤潮生物種群缺少攝食者和競(jìng)爭(zhēng)者維持階段水體穩(wěn)定性 （風(fēng)、潮汐、輻合、輻散、溫鹽躍層、淡水注入）營(yíng)養(yǎng)鹽或微量元素限制過量吸收的營(yíng)養(yǎng)鹽和微量元素、溶胞作用、聚結(jié)作用、鉛直遷移和擴(kuò)散消亡階段水體水平和鉛直混合營(yíng)養(yǎng)鹽耗盡、產(chǎn)生有毒物質(zhì)沉降作用、被攝食分解、孢束形成、物種間的競(jìng)爭(zhēng) 4.消亡階段 所謂消亡階段是指赤潮現(xiàn)象消失的過程。引起消失的原因可有刮風(fēng)、下雨或營(yíng)養(yǎng)鹽消耗殆盡。也可因溫度已超過該赤潮生物的適宜范圍。還可因潮流增強(qiáng)，赤潮

12、被擴(kuò)散等等。赤潮消失過程經(jīng)常是赤潮對(duì)漁業(yè)危害的最嚴(yán)重階段。 三、赤潮的防治赤潮發(fā)生時(shí)，在海洋生態(tài)系中生物與環(huán)境的關(guān)系將發(fā)生強(qiáng)烈的變化。眾多浮游植物在光合作用過程中消耗水體中大量的CO2，破壞了海域水體CO2平衡體系，使得水體的酸堿度發(fā)生較大的變化。由于生產(chǎn)過量，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被消耗殆盡，赤潮生物最終將大量死亡。死亡的尸體在分解過程中又產(chǎn)生硫化氫、氨、甲烷等。大量滋長(zhǎng)的微生物，以及微生物分解活動(dòng)使水體溶氧耗竭，加上有毒赤潮生物分泌的毒素等，嚴(yán)重危害著海洋動(dòng)物的生存，導(dǎo)致原有海洋生態(tài)系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)與功能幾近徹底崩潰。因此，赤潮的防治是一項(xiàng)極為重要的課題。 目前，赤潮的防治技術(shù)主要還局限在實(shí)驗(yàn)研究階段。已有

13、實(shí)驗(yàn)表明，懸浮沉積物對(duì)磷的吸附作用可以從水體中去除部分磷，達(dá)到減少和抑制赤潮發(fā)生的目的；蒙脫石對(duì)介質(zhì)營(yíng)養(yǎng)鹽有明顯的競(jìng)爭(zhēng)和去除效應(yīng)以及增大介質(zhì)的濁度等；蒙脫土體系對(duì)赤潮生物有吸附作用，吸附能力依次為菱形藻骨條藻夜光藻；高嶺土對(duì)原甲藻和夜光藻的吸附能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同等條件下的蒙脫土體系；用硫酸亞鐵處理赤潮生物污染的海水可達(dá)到凈化，而使人工養(yǎng)殖扇貝苗獲得成功。 日本研制出一種化學(xué)藥品利凡諾，用于殺滅日本最常見的赤潮生物褐胞藻，利凡諾在光照下容易分解，不會(huì)造成水體二次污染。有人提出生物防治的方法，把一些攝食赤潮藻的動(dòng)物，如貝類、魚類等，引入赤潮多發(fā)區(qū)或養(yǎng)殖地混養(yǎng)，可達(dá)到抑制赤潮生物的大量繁殖。 從某些生物中提取生理活性物質(zhì)，用以殺滅赤潮是近幾年來(lái)的一個(gè)研究方向。例如，1986年，日本筑波大學(xué)化學(xué)系柿尺寬和愉見武德的研究小組，從海蘊(yùn)中萃取了一種能防止赤潮的生理活性物質(zhì)，這種活性物質(zhì)為高度不飽和脂肪酸十八烷四烯酸，試驗(yàn)表明，1×10-6