醫(yī)學(xué)專題—-水體富營養(yǎng)化和赤潮課件

1、醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮養(yǎng)殖養(yǎng)殖(yngzh)水域生態(tài)學(xué)水域生態(tài)學(xué)第十四章 水體水體(shu t)富營養(yǎng)化和赤富營養(yǎng)化和赤潮潮第一頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮第一節(jié)第一節(jié) 水體水體(shu t)富營養(yǎng)化富營養(yǎng)化 l一、富營養(yǎng)化問題(wnt)的歷史與現(xiàn)狀 l1. 什么是富營養(yǎng)化? l2富營養(yǎng)化研究的現(xiàn)狀 l二、富營養(yǎng)化的主要原因 l1. 與富營養(yǎng)化有關(guān)的主要營養(yǎng)物質(zhì) l2營養(yǎng)物的主要來源 l三、富營養(yǎng)化的監(jiān)測和評價 l四、富營養(yǎng)化的危害 l五、富營養(yǎng)化的防治 第二頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮1. 什么什么(shn me)(shn me)是富營養(yǎng)化是富營養(yǎng)化?

2、l富營養(yǎng)化現(xiàn)象很早就有，我們可以從古代書藉中找到一些線索。關(guān)于富營養(yǎng)化的第 一個確實的、科學(xué)的觀察應(yīng)在19世紀(jì)20年代。當(dāng)時瑞士的莫爾登湖(Murten see)湖水變成紅褐色。周圍居民認(rèn)為是二百多年前德瑞戰(zhàn)爭中法國土兵血跡的回溯。經(jīng)過植物學(xué)家的觀察，發(fā)現(xiàn)是由于大量紅色顫藻Oscillatoria rubencens (DC)Gom.的生長(shngzhng)，而它的大量出現(xiàn)可能與畜牧業(yè)中大量施用肥料有關(guān)。 第三頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮概念概念(ginin)的理解的理解l因此，目前認(rèn)為湖泊中營養(yǎng)物的緩慢(hunmn)增加不應(yīng)稱為富營養(yǎng)化，或者可稱之為天然富營養(yǎng)化；而只有突然

3、的、迅速的營養(yǎng)物增加(而這種增加都是由予人為的原因)，才可稱為真正的富營養(yǎng)化，或人為富營養(yǎng)化(cultural 或anthropogenic eutrophication)。對于人為富營養(yǎng)化在湖泊演替中的地位，過去大都認(rèn)為是加速了演替過程，使湖泊走向衰老但現(xiàn)在有人認(rèn)為從生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展過程中一些主要趨勢來考慮，把它看作是演替過程的逆轉(zhuǎn)，使湖泊由衰老走向“年青化”。是一個屬于環(huán)境污染范疇的問題也就是專指“人為富營養(yǎng)化”。富營養(yǎng)化作為污染問題又與一級的污染不同。一般的污染大多導(dǎo)致生物生產(chǎn)力的降低，而富營養(yǎng)化卻是營養(yǎng)物質(zhì)的增加，往往提高了初級生產(chǎn)力(但也非總是如此)，甚至提高了終產(chǎn)品(魚)的生產(chǎn)量，但嚴(yán)

4、重時也導(dǎo)致魚產(chǎn)量的下降以及引起其他的環(huán)境問題。因而，作為環(huán)境問題來討論富營養(yǎng)化問題，我們考慮的是它的危害方面。 第四頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮水體水體(shu t)富營養(yǎng)化的定義富營養(yǎng)化的定義l“由于人類活動，水體中營養(yǎng)物質(zhì)增加，引起植由于人類活動，水體中營養(yǎng)物質(zhì)增加，引起植物過量物過量(gu(guling)ling)生長和整個水體生態(tài)平衡的改變，生長和整個水體生態(tài)平衡的改變，因而造成危害的一種污染現(xiàn)象因而造成危害的一種污染現(xiàn)象”。 第五頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮 2富營養(yǎng)化富營養(yǎng)化(f yn yn hu)(f yn yn hu)研究的現(xiàn)狀研究的現(xiàn)狀 上世紀(jì)

5、下葉和本世紀(jì)上葉水體的主要污染是有機物污染，為此建立了一級和二級 污水處理場。但有機物的生物降解帶來了無機營養(yǎng)物質(zhì)的增加，引起了廣泛的水體富營 養(yǎng)化。特別是60年代后，已成為一個(y )突出的、全球性的問題。 (1)對湖泊進(jìn)行富營養(yǎng)化程度及原因的調(diào)查 美國、日本、意大利、原蘇聯(lián)、北歐、東歐等均進(jìn)行過，我國也有調(diào)查和統(tǒng)計。 (2)召開了各種國際會議和進(jìn)行合作研究。如美國、歐洲共同體、加拿大、日本、原蘇聯(lián)。我國也已召開過專門的國際學(xué)術(shù)討論會。 (3)出現(xiàn)了一些專門的、有關(guān)富營養(yǎng)化的著作。第六頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮二、富營養(yǎng)化二、富營養(yǎng)化(f yn yn hu)(f yn yn

6、 hu)的主要原因的主要原因 l水體富營養(yǎng)化的根本原因是營養(yǎng)物質(zhì)的增加。是哪些營養(yǎng)物質(zhì)呢?一般認(rèn)為：主要磷，其次是氮?？赡苓€有碳、微量元素或維生素等。Schindler受控生態(tài)系統(tǒng)裝置和試驗湖區(qū)的研究結(jié)果，表明磷是主要“限制因子”。Vollenweider等關(guān)于磷負(fù)荷和初級生產(chǎn)關(guān)系的研究，也表明磷的重要性。用藻類生長潛力(AGP)方法來判斷湖泊中藻類繁殖的限制物質(zhì)，結(jié)果也表明受磷限制的湖泊至少(zhsho)占一半以上，見表133。在氮磷比低于10：1時，或在某個季節(jié)，氮也有可能成為限制因子。 第七頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮2營養(yǎng)物的主要營養(yǎng)物的主要(zhyo)來源來源 可分為

7、“天然源”和“人為源”，但這種分法在實際工作中難以區(qū)分。一般分為點源和非點源(散在源、面源)。前者指排放量集中，位置固定的污染源，都屬“人為源”如通過管道排放的生活污水(w shu)和工業(yè)廢水。點源污染較易測量。非點源污染系通過地表徑流、降水、地下水等進(jìn)入水體。它可以是天然來源，也可以是人為來源，較難測定和控制。l(1)地表徑流：富營養(yǎng)化現(xiàn)象的加速，大量施用肥料是重要的原因。l(2)畜牧業(yè)、漁業(yè) 在一些畜牧業(yè)發(fā)達(dá)的國家，因畜牧業(yè)而產(chǎn)生的營養(yǎng)物質(zhì)量超過了由人口產(chǎn)生的量。漁業(yè)的污染源主要是強化養(yǎng)殖時，由于投喂各種肥料、飼料而產(chǎn)生。有資料報道，在網(wǎng)箱養(yǎng)魚時每生產(chǎn)一噸魚每年要產(chǎn)生15kg的磷和1037

8、kg的BOD，因而引起水體富營養(yǎng)化。北歐國家因此對網(wǎng)箱養(yǎng)魚加以控制，需經(jīng)批準(zhǔn)。第八頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮第九頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮第十頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮第十一頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮營養(yǎng)物的主要營養(yǎng)物的主要(zhyo)來源來源（3) 生活污水： 生活污水可以是點源排放，也可以非點源排放。它是主要的營養(yǎng)物來源。 (4) 工業(yè)廢水有些工業(yè)廢水有較高的氮、磷含量(hnling)。其中排污量較高的是食品、化工和毛皮。（5）大氣降水 雨水中含有氮、磷與氣候帶及地區(qū)有關(guān)。氨態(tài)氮大于硝酸態(tài)氮。 (6)地下水 地下水將巖

9、石或土壤中的氮、磷物質(zhì)溶解后帶入水體。日本琵琶湖資料表明地下水中氮的濃度為1268mg/L,磷為0.087mg/L。 第十二頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮第十三頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮第十四頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮第十五頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮 三、富營養(yǎng)化的監(jiān)測三、富營養(yǎng)化的監(jiān)測(jin c)(jin c)和評價和評價 1物理學(xué)指標(biāo)(1)ACV指標(biāo)，AC總集水區(qū)： V湖泊容積。 (2)形態(tài)土壤指數(shù) MEITDSZ。 TDS總?cè)芙夤腆w(mg/L)； Z平均水深(m)。 (3)透明度 由于(yuy)測定簡單，較為常用的指標(biāo)

10、。2水化學(xué)指標(biāo) (1)溶解氧：由于嚴(yán)重富營養(yǎng)化時易造成缺氧特別在深水湖泊，因此也是一常用指標(biāo)。 (2)營養(yǎng)物質(zhì)：這是最重要的指標(biāo)。過去都以氮、磷(各種狀態(tài))的濃度為指標(biāo)，現(xiàn)則更多應(yīng)用年單位面積負(fù)荷。第十六頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮富營養(yǎng)化富營養(yǎng)化(f yn yn hu)(f yn yn hu)的監(jiān)測和評價的監(jiān)測和評價3生物學(xué)指標(biāo)：包括指示種類(藍(lán)藻中幾個種類)，種類組成，生物現(xiàn)存量(數(shù)量、生物量、葉綠素量等)，初級生產(chǎn)量，細(xì)菌(xjn)等。4綜合性指標(biāo) （1)美國環(huán)保局標(biāo)準(zhǔn) 貧營養(yǎng) 中營養(yǎng) 富營養(yǎng) 總磷(n18m3) 10 1020 20 葉綠素a(nlgm3) 4 410

11、10 透明度(m) 37 2.0一3.7 20 深水層溶解氧(飽和度) 80 1080 10（2）Wetzel綜合的湖泊營養(yǎng)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)(表1312)。 （3）饒欽止、章宗涉根據(jù)東湖數(shù)十年工作提出的標(biāo)準(zhǔn)主要以藻類的數(shù)量、種類組成、初級生產(chǎn)力、透明度等為指標(biāo)，見表13.13。 （4）太湖、西湖、大伙房水庫等也都提出了評價的指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)，見表1314。 第十七頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮第十八頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮第十九頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮富營養(yǎng)化的監(jiān)測富營養(yǎng)化的監(jiān)測(jin c)(jin c)和評價和評價l (5)Carlson營養(yǎng)狀態(tài)

12、指數(shù)(TSI)l根據(jù)透明度、葉綠素a、總磷、COD等單項指標(biāo)間的相關(guān)性建立的綜合指標(biāo)。有Carlson的TSI法和Aizaki修正的TSIm法。其中TSI法的基礎(chǔ)是假定水中的懸浮物全部為浮游植物，即湖水透明度主要(zhyo)受浮游植物豐度的影響，這一方法忽略了浮游植物以外的其他因子（如水色、水中溶解物及其他懸浮物）對透明度的影響，因而具有一定的局限性，而TSIm則是以葉綠素a含量為基準(zhǔn)，較好地解決了這一問題。對Carlson指標(biāo)中的三個因子，相對重要性可定義為：Chl a SD TP, 對應(yīng)的權(quán)重分配為：lW(Chl a) = 0.540, W(SD) = 0.297, W(TP) = 0.1

13、63l將其與TSI及TSIm指數(shù)結(jié)合起來，便可得到水體營養(yǎng)狀況的綜合評價公式。例如： TSI(SD)10(6- 1nSD/ln2)，SD-透明度（m）。TSI(chl a)106 - (2.04- 0.681nchl a)l .2，chl a一葉綠素a（g/L）。修正的TSI是將上述以透明度為基準(zhǔn)的TSI改為以葉綠素a含量為基準(zhǔn)。即TSIM (chl a)= 10 (2.46+ 1nchl a / ln2.5)lTSI計算結(jié)果為0-100之間的數(shù)值，該方法的評價標(biāo)準(zhǔn)為：TSI54為富營養(yǎng)型。 第二十頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮富營養(yǎng)化的監(jiān)測富營養(yǎng)化的監(jiān)測(jin c)(jin

14、c)和評價和評價（6）綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)MTSI 利用總磷(TP)、葉綠素a（Chl.a）、透明度（SD）反映湖泊營養(yǎng)狀態(tài)，公式如下：MTSI=STSI(TP)+STSI(CHLa)+STSI(SD)/3 其中：STSI(TP)=6.67f(TP)+7.21 STSI(CHLa)=3.05 f(CHLa)+0.95 STSI(SD)=4.82 f(SD)+5.66式中： f(TP) =loglog(TP+0.025)+1.7f(CHLa) =log(CHLa+0.5)f(SD) =log(SD)MTSI值與總磷相關(guān)系數(shù)為0.98,與葉綠素a相關(guān)系數(shù)為0.80，與透明度相關(guān)系數(shù)為0.95。評價標(biāo)準(zhǔn)

15、為：MTSI1極貧營養(yǎng)型；13貧營養(yǎng)型；25中營養(yǎng)型；47富營養(yǎng)型；610極富營養(yǎng)型。 (7)還有層次分析主成分(chng fn)分析營養(yǎng)度法(AHP- PCA)，相關(guān)加權(quán)營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法。 第二十一頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮四、富營養(yǎng)化四、富營養(yǎng)化(f yn yn hu)的危害的危害l 從水產(chǎn)養(yǎng)殖來說，富營養(yǎng)化意味著水肥、飼料豐富，有其有利的方面。但從環(huán)境保護(hù)(hunjng boh)角度來看，富營養(yǎng)化會給水和水體的利用帶來多方面的問題。 第二十二頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮1. 供水方面供水方面(fngmin) 富營養(yǎng)化后、藻類、特別是大型群體藻類的大量生長，

16、使水廠在過濾水時效率降低。如東湖(dn h)水廠，原來濾池12h反沖洗一次，現(xiàn)縮短至23h，沖洗水量最高可達(dá)出水量的20。增加新的處理裝置，又使成本提高。同時，還影響水質(zhì)。許多形成“水華”的藻類能產(chǎn)生不好的氣味。如魚腥藻(Anabaena)、微囊藻(Microcystis)、束絲藻(Aphanizomenon)均可產(chǎn)生腐臭味；腔球藻(Coelosphaerium)可產(chǎn)生草腥味；小球藻(Chlorella)和直鏈藻(Melosira)能產(chǎn)生霉腐味等。還有報道說，藻類的溶解性有機物在自來水加氯后可氯化產(chǎn)生弱的致癌物質(zhì)。 第二十三頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮2. 旅游旅游(lyu)方

17、面方面 藻類的大量生長，使水的透明度下降，水色不好，有臭味等，從而使水體的旅游價值降低或消失，這是國外對富營養(yǎng)化問題感到危害嚴(yán)重的一個主要方面。我國的一些有名的風(fēng)景游覽湖泊，如杭州西湖、武漢東湖(dn h)、南京玄武湖、長春南湖等也都已面臨這樣一個問題。宮營養(yǎng)化嚴(yán)重后也帶來了水的衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)的下降。東湖(dn h)已有幾個天然游泳場為此而關(guān)閉。 第二十四頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮3. 漁業(yè)漁業(yè)(yy)方面方面 水體富營養(yǎng)化雖然對漁業(yè)有有利的方面，如水體富營養(yǎng)化直接引起浮游植物數(shù)量增加，提高水域的初級(chj)生產(chǎn)力，從而使一些漁業(yè)品種的產(chǎn)量增加。但也同樣有不利的方面，國外因湖泊

18、較深，養(yǎng)殖魚類又以對氧要求高的冷水性魚類為主，因此，富營養(yǎng)化引起的缺氧常使魚類大批死亡，并使魚類組成變?yōu)樗麄儾幌矚g食用而稱之為野雜魚的鯉科魚類。我國類似的問題也有。如浮游植物，尤其是微囊藻、夜光藻、有毒裸甲藻(Gimnodinium)、漆溝藻（Gonyaulax polygramma）、褐胞藻和小三毛金藻等能形成有毒有害赤潮，對淡水、半咸水和海洋漁業(yè)都有不利影響。氮磷在近海的大量增加，大幅度近海水中N:Si和P：Si的比例。使海洋生態(tài)系統(tǒng)從需要硅的硅藻主導(dǎo)群落向不需要硅的鞭毛藻、小型藍(lán)藻等主導(dǎo)群落轉(zhuǎn)移，最終導(dǎo)致整個海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的本質(zhì)改變。 第二十五頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)

19、化和赤潮4其他其他(qt)方面方面 不少藍(lán)藻在某種條件下能產(chǎn)生毒素。澳大利亞、南非、美國(mi u)等曾報道因藻毒引起家畜、家禽、水鳥等的大批死亡事件。赤潮藻類產(chǎn)生的貝毒可直接危害人類生命。 第二十六頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮五、富營養(yǎng)化五、富營養(yǎng)化(f yn yn hu)(f yn yn hu)的防治的防治 （1）清潔生產(chǎn) 清潔生產(chǎn)（clean production）是指在生產(chǎn)過程中采用清潔的能源，無或少廢料以及生產(chǎn)無公害產(chǎn)品等。如生產(chǎn)過程中減少廢水中磷的含量(hnling)。洗滌劑中把支鏈型烷基苯磺酸鈉改為直鏈型。改用磷酸鹽的代用品。農(nóng)業(yè)上合理控制施肥。 (2)深海排污

20、華盛頓湖用五年時間修建管道，把經(jīng)過兩級處理后的出水不排人湖中而改為排人海中。 7年后完全恢復(fù)，表現(xiàn)在磷量下降，浮游植物數(shù)量下降，種類改變。這是一個成功的典型。 (3)深層排水 深水湖泊或水庫中，底層水中營養(yǎng)物含量高于表層水，當(dāng)水流轉(zhuǎn)時進(jìn)入湖上層，往往引起“水華”現(xiàn)象。而一般流出水均是表層水，為此設(shè)法將深層水排出，可降低富營養(yǎng)化程度。如波蘭一湖中，用此法得到較好效果。奧地利一湖中采用一“虹吸裝置”進(jìn)行深層排水。第二十七頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮五、富營養(yǎng)化五、富營養(yǎng)化(f yn yn hu)(f yn yn hu)的防治的防治(4)挖除底泥 截流和其他措施，用以減少外部營養(yǎng)物負(fù)

21、荷。但富營養(yǎng)型湖泊中的底部沉積物常是一個營養(yǎng)庫，在一定條件下可不斷釋放磷。這稱為內(nèi)部負(fù)荷。當(dāng)外部負(fù)荷減少后，內(nèi)部負(fù)荷可補償，使宮營養(yǎng)化現(xiàn)象繼續(xù)存在。例如瑞典的Trumman湖、因生活污水嚴(yán)重污染而出現(xiàn)藍(lán)藻水華，采取截流措施后10年仍未恢復(fù)。主要原因是底泥釋放營養(yǎng)物。經(jīng)研究后決定挖去底泥。挖除的底泥相當(dāng)于去除了50t磷和450t氮。隨之該湖恢復(fù)到接近貧營養(yǎng)湖的水平(shupng)。杭州西湖每年挖泥36萬噸，耗費比引水法高，但去除的氮、磷亦高于引水法。(5)泥水隔離 也是為了減少內(nèi)部負(fù)荷，但泥不挖出，而是就地處理。例如加入凝聚劑，塑料薄膜覆蓋。這種方法只能用于小水體，而且費用也不低，在目前我國要采

22、用不太現(xiàn)實。(6)殺藻除草 用藥劑來除藻類和水草。美國環(huán)保局批準(zhǔn)使用的殺藻劑有27種，其中最常用的是硫酸銅，但這種方法只有局部治標(biāo)作用，而且還要考慮殘毒問題；美國用得較多，每年要使用近萬噸殺藻劑。 第二十八頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮五、富營養(yǎng)化五、富營養(yǎng)化(f yn yn hu)(f yn yn hu)的防治的防治l(7) 收藻利用 富營養(yǎng)化(f yn yn hu)后藻類“水華”出現(xiàn)，能否直接利用，化害為利呢?非洲乍得人有食用藍(lán)藻的習(xí)慣，目前有用作農(nóng)肥、飼料、制沼氣和提取有用物質(zhì)的試驗。但收集是一個問題。美國曾試驗過機械的藻類收集船。原蘇聯(lián)曾試驗研究過利用水庫中藍(lán)藻“水華”于

23、農(nóng)肥、飼料及其他方面，認(rèn)為花錢少、收益大，并可改善水質(zhì)。我們也曾實際測算了東湖內(nèi)可利用的藍(lán)藻“水華”量，表明數(shù)量相當(dāng)可觀，且含有很高氮、磷量，如果加以利用，可減少東湖氮負(fù)荷的14.5和磷負(fù)荷的9.1。 第二十九頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮五、富營養(yǎng)化五、富營養(yǎng)化(f yn yn hu)(f yn yn hu)的防治的防治l(8)生物防治 過去對富營養(yǎng)化防治的措施都集中在理化方法和工程措施，對利用生態(tài)學(xué)方法，即從生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的調(diào)整來進(jìn)行治理很少注意。70年代有不少學(xué)者強調(diào)了生物(shngw)的作用，提出了生物(shngw)操縱(biomanipulation)這一名詞，并舉

24、出了不少實際觀察和試驗事例，表明這是一個有潛力的、有生命力的措施。這種觀點強調(diào)的是整個生態(tài)系統(tǒng)的管理，從營養(yǎng)環(huán)節(jié)來控制宮營養(yǎng)化，使?fàn)I養(yǎng)物改變?yōu)槿祟愋枰慕K產(chǎn)品(魚)而不是“水華”。 魚類的直接吞食 ；浮游動物的作用 ；高等植物的克藻效應(yīng) 。 第三十頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮第二節(jié)第二節(jié) 赤潮赤潮(ch cho)(ch cho)現(xiàn)象現(xiàn)象 一、赤潮和赤潮生物一、赤潮和赤潮生物 1赤潮的基本概念 所謂赤潮(red tide)是海洋或近岸海水養(yǎng)殖水體中某些微小的浮游生物在一定條件下暴發(fā)性增殖而引起海水變色(bins)并使海洋動物受害的一種生態(tài)異?，F(xiàn)象。和淡水中“水華”相近，但水華不一

25、定有害。 第三十一頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮2赤潮赤潮(ch cho)(ch cho)生物的類別生物的類別 能形成赤潮的浮游生物稱為赤潮生物。據(jù)報道，全世界已記錄的赤潮生物有300種左右(可能個別存在同種異名)，隸屬于10個門類。我國海域分布的約有127種，隸屬于8個門類(國外已報道的10個門類中的細(xì)菌和綠藻赤潮生物在我國尚未發(fā)現(xiàn))。其中在我國沿海發(fā)生赤潮的赤潮生物有30多種，主要是甲藻類(15種)，其次是硅藻類(7種)和藍(lán)藻類(4種)(張水浸等，1994)。據(jù)國內(nèi)外的報道，最常見(chn jin)的赤潮生物有以下幾個屬： 甲藻類夜光藻、膝溝藻(Gonyaulax)、原甲藻(

26、Prorocentrum)、角藻、多甲藻、鰭藻(Dinophysis)等。 硅藻類骨條藻、角毛藻、根管藻、海鏈藻、菱形藻等； 藍(lán)藻類束毛藻等。 此外有些紅藻(Rhodomonas)，某些裸藻、金藻和纖毛蟲等有時也能引起赤潮。 第三十二頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮赤潮赤潮(ch cho)(ch cho)生物的類別生物的類別l赤潮引起海水變色可因形成赤潮的生物種類不同(b tn)而呈現(xiàn)出不同(b tn)的顏色。例如，夜光藻 (Noctiluca scientillens)、紅海束毛藻(Trichodesmium erythracum)、中縊蟲、紅硫菌等種類形成的赤潮可以是紅色、粉紅

27、色的；裸甲藻赤潮呈黃色、茶色或茶褐色；綠色鞭毛藻類形成的赤潮通常呈綠色；硅藻類赤潮多為土黃、黃褐或灰褐色，就是同一種生物引起的赤潮，由于數(shù)量不同，顏色也不一樣，數(shù)量越大，顏色越深，甚至改變顏色。因此，所謂赤潮是各種色潮的統(tǒng)稱。第三十三頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮單相單相(dn xin)型赤潮和雙相型赤潮型赤潮和雙相型赤潮l發(fā)生赤潮時只有一種赤潮生物占絕對優(yōu)勢的，稱為單相型赤潮，有時有兩種赤潮生物共占優(yōu)勢，則稱雙相型赤潮。另外(ln wi)，外海的赤潮生物種類較少，最具代表性的是藍(lán)藻門中的束毛藻(Trichodesmium spp.)。而在近岸、內(nèi)灣、河口發(fā)生的赤潮種類很多(主要

28、是甲藻類和硅藻類)，且具一定的地區(qū)性差別。例如，廣泛分布于我國沿海各地的種類有夜光藻和骨條藻(Skeletonema costatum)，其次是原甲藻屬(Prorocentrum)和棵甲藻屬(Gymnodinium)的一些種類。第三十四頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮二、赤潮二、赤潮(ch cho)(ch cho)的危害的危害 l 赤潮毒死魚、貝、蝦等海洋動物，甚至使人類中毒，是一種海洋災(zāi)害，其危害途徑有以下幾方面：l 1.赤潮生物大量死亡后，在微生物分解過程中大量消耗溶氧甚至產(chǎn)生硫化氫，使水產(chǎn)動物缺氧或因硫化氫致毒而死亡。l 2.赤潮生物大量繁殖復(fù)蓋海面或粘附在魚貝類鰓上，使動物

29、呼吸困難(h x kn nn)而窒死。l 3.有些赤潮生物(主要是甲藻類)在體內(nèi)或其代謝產(chǎn)物中含有生物毒素，引起動物中毒死亡。如一種膝溝藻(Gonyanlax monilata)分泌毒素能使鯔魚在5h內(nèi)死亡，另一種膝溝藻分泌毒素能殺死鯊魚，一種裸甲藻(Gymnodinium vendficum)分泌極毒的毒素，在10分鐘內(nèi)可殺死蝦虎魚。l 4.人類由于攝食中毒的魚貝類而受害 第三十五頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮三、赤潮(ch cho)的毒素赤潮生物的毒素大致有以下幾類：1.麻痹性貝毒(PSP)，如鏈狀裸甲藻(G.catenatum)等分泌此種毒素。2.腹瀉性貝毒(DSP)，由鰭

30、藻屬(Dinophysis)一些(yxi)種類所分泌。3.神經(jīng)性貝毒(NSP)，短裸甲藻(G.breve)等所分泌，使肌肉發(fā)生麻醉，身體發(fā)生平衡，嚴(yán)重時因癱瘓而死；4.失憶性貝毒(ASP)，菱形藻屬某些種類分泌。5.西加魚毒素(CFP)，由一種似翼藻(Gambierdiscus tacicuw)分泌。 6.藍(lán)藻毒素(CTP)，魚腥藻、節(jié)球藻等分泌。 第三十六頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮四、赤潮(ch cho)的成因l赤潮發(fā)生的原因首先是具備一定的環(huán)境條件，其次是海區(qū)有赤潮生物或其孢囊的存在和擴布。l 1.養(yǎng)分的增加，氮、磷、微量元素和某些溶解有機質(zhì)都是赤潮生物發(fā)育必需的營養(yǎng)物質(zhì)

31、。根據(jù)日本水產(chǎn)資源保護(hù)協(xié)會(1972)的資料，氮0.1 mg/L，磷0.016 mg/L就可能發(fā)生赤潮，一定數(shù)量鐵、錳、鎂、銅、鉬(Mo)、鉻(Co)等微量元素和VB1、VB12等有機質(zhì)的存在，也是引起赤潮生物繁殖的環(huán)境條件。l 2.適宜的溫度和鹽度 高的水溫(1533)是發(fā)生赤潮的主要條件。水溫突然升高常是發(fā)生赤潮的預(yù)兆，因降水(jingshu)引起鹽度的突然降低也常與赤潮發(fā)生有關(guān)。我國沿海赤潮多發(fā)生在水溫2328，鹽度2328之間。第三十七頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮赤潮赤潮(ch cho)(ch cho)的成因的成因 3.一定的氣象條件。炎熱無風(fēng)的晴天持續(xù)一段時間，有利于

32、水層的穩(wěn)定性并形成水溫的垂直分層或水平分區(qū)，這種情形下許多赤潮生物因具有垂直移動或水平運動能力，可選擇養(yǎng)分豐富，光照充足、溫鹽度適宜水層生活，在種間競爭中占優(yōu)勢并大量繁殖。如許多赤潮甲藻垂直移動速度達(dá)220 m/d,一般白天上升到光照最適表層，夜晚下降到養(yǎng)分豐富的深層。l降雨也能促進(jìn)赤潮的形成，赤潮易在雨季出現(xiàn)。由于降雨使大量養(yǎng)分、有機質(zhì)，微量元素流入海區(qū)，促進(jìn)赤潮生物的繁殖。4.赤潮生物或其孢囊的存在。當(dāng)環(huán)境條件適宜而缺少赤潮生物種源時，水流或人為地帶(ddi)進(jìn)赤潮生物或其孢囊常可引起赤潮的突然發(fā)生。近年我國在潮間帶圍墾區(qū)大量進(jìn)行對蝦養(yǎng)殖，在高度富營養(yǎng)化的蝦池內(nèi)赤潮生物迅速繁殖并被排放入海

33、，也能促進(jìn)海區(qū)中赤潮的產(chǎn)生。 赤潮的發(fā)生有很大的突然性，如廣東大鵬灣發(fā)生夜光藻赤潮時，3月30日密度僅480個/L，4月1日即猛增至14萬個/L。持續(xù)時間一般不超過3天，兩個相鄰赤潮間隔時間不超過10天。 第三十八頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮五、赤潮(ch cho)發(fā)生的基本過程1起始階段：將要發(fā)生赤潮的海域具有形成赤潮的生物種(包括營養(yǎng)細(xì)胞或胞囊)，海水的各種理 化條件能滿足該種赤潮生物生長、繁殖的需要。在這一階段中，赤潮生物開始繁殖或胞囊大量萌發(fā)，競爭能力較強的赤潮生物可逐漸發(fā)展到一定的種群數(shù)量。 2發(fā)展階段:在海區(qū)的各種營養(yǎng)物質(zhì)以及光照、溫度、鹽度等因素繼續(xù)保持有利于赤潮

34、生物發(fā)展的狀態(tài)下，赤潮生物呈指數(shù)式增長并迅速形成赤潮，同時原先的共存種多數(shù)被抑制或消失，也可能有個別種隨赤潮出現(xiàn)(chxin)而有增長。這一階段任何環(huán)境因素的改變都有可能阻礙、推遲或終止形成赤潮的過程。第三十九頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮赤潮發(fā)生的基本(jbn)過程 3維持階段維持階段是赤潮現(xiàn)象:持續(xù)的時間(shjin)，這時赤潮生物種群數(shù)量處于相當(dāng)高的水平。這一階段的時間(shjin)長短主要取決于水體的物理穩(wěn)定性和各種營養(yǎng)物質(zhì)的消耗和補充狀況。4消亡階段: 引起赤潮消亡的原因包括營養(yǎng)物質(zhì)耗盡又未能及時得到補充，或遇臺風(fēng)、降雨等各種引起水團不穩(wěn)定性的因素，或溫度的突然變化超過

35、該種赤潮生物的適應(yīng)范圍，造成赤潮生物的大量死亡，赤潮現(xiàn)象就逐漸或突然消失。這一過程往往是對漁業(yè)危害最嚴(yán)重的。 第四十頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮六、赤潮(ch cho)的預(yù)測預(yù)報 對赤潮預(yù)測預(yù)報是減輕赤潮危害的一項非常重要的工作。但是，由于發(fā)生赤潮的原因和機制尚未完全了解，還需要進(jìn)行(jnxng)許多基礎(chǔ)研究，因此迄今還沒有一個普遍適用的赤潮預(yù)報模式。下面介紹幾項預(yù)報的依據(jù)：第四十一頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮1根據(jù)水化特征根據(jù)水化特征(tzhng)的預(yù)測的預(yù)測 由于海域的富營養(yǎng)化是發(fā)生赤潮的物質(zhì)基礎(chǔ)、因此，一切能反映(fnyng)海域富營養(yǎng)化的指標(biāo)在赤潮預(yù)報中

36、都是有用的。目前已提出一些以氮、磷、葉綠素a含量，COD等參數(shù)組成的富營養(yǎng)化程度判斷公式可供實踐中應(yīng)用。除了藻類生長所必需的基本無機營養(yǎng)鹽外，還應(yīng)特別注意那些具有促進(jìn)赤潮發(fā)生的微量物質(zhì)的量，其中最受重視的是Fe和Mn。因為很多現(xiàn)場和室內(nèi)實驗都已證實Fe、Mn對赤潮生物生長的刺激作用。最近，日本東京水產(chǎn)大學(xué)等研究單位提出利用硒(Se)含量變化預(yù)測赤潮的發(fā)生，因為赤潮發(fā)生之前，隨著浮游植物的增殖，表層海水中Se濃度就有所上升，赤潮高峰值時，硒濃度是平時的3倍以上。此外，張水浸等人(1994)認(rèn)為，水體中pH值和溶解氧(DO)也可作為預(yù)測指標(biāo)，當(dāng)pH值超過8.,25，DO的飽和度超過110一120時

37、，有可能在未來幾天內(nèi)發(fā)生赤潮。 第四十二頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮2根據(jù)根據(jù)(gnj)水溫、鹽度和氣象條件的預(yù)水溫、鹽度和氣象條件的預(yù)測測 很多赤潮事例表明，海區(qū)表層水溫在短時間內(nèi)的急劇上升且有成層現(xiàn)象，以及在河 口、內(nèi)灣因降雨或河流徑流量增大而引起鹽度變化，?？烧T發(fā)赤潮發(fā)生。因此，可根據(jù)海區(qū)出現(xiàn)的上述異?，F(xiàn)象來預(yù)測赤潮發(fā)生的可能性，日本學(xué)者曾應(yīng)用過這種方法并有一定效果。例如，兵庫縣的明石發(fā)生Chattonella赤潮的年份往往與5月份的水溫變動量(TD值)和鹽度變動量(SD值)有關(guān)。有的學(xué)者認(rèn)為，可對觀測水溫進(jìn)行(jnxng)累積來預(yù)測赤潮發(fā)生的時間。 氣象條件包括風(fēng)、氣壓

38、等因素，很多赤潮事例表明，當(dāng)其他條件具備時，若天氣形勢發(fā)展比較穩(wěn)定，海區(qū)風(fēng)干浪靜，陽光充足、悶熱的日子里，就有可能發(fā)生赤潮。 第四十三頁，共四十九頁。醫(yī)學(xué)專題-水體富營養(yǎng)化和赤潮3根據(jù)生物學(xué)特征根據(jù)生物學(xué)特征(tzhng)的預(yù)測的預(yù)測 (1)赤潮生物的增殖速度：跟蹤海區(qū)中各種赤潮生物的增殖情況，就可能在赤潮發(fā)生 的起始階段預(yù)測赤潮可能發(fā)生的時間。 (2)葉綠素a的變化：葉綠素a是藻類細(xì)胞生物量的一個指標(biāo)，也是海區(qū)富營養(yǎng)化程度的一項指標(biāo)。一般認(rèn)為，當(dāng)監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)葉綠素a含量超過10mgm3并有繼續(xù)增高的趨勢時，就預(yù)示赤潮可能即將出現(xiàn)。目前大面積測定葉綠素a和水色的衛(wèi)星和航空遙感技術(shù)已開始實際應(yīng)用，將大大推進(jìn)赤潮預(yù)測預(yù)報的進(jìn)展。 (3)胞囊的調(diào)查；赤潮生物在不利環(huán)境條件(tiojin)下會形成休眠孢子或胞囊