第十四章海洋缺氧事件

第十四章海洋缺氧事件內(nèi)容提要氧在水體中的循環(huán)缺氧水體的概念大型缺氧湖盆缺氧的開(kāi)闊海盆缺氧環(huán)境的剖面與標(biāo)志上升流與缺氧環(huán)境1氧在水體中的循環(huán)水體中氧的供應(yīng)（溶解氧）水體中氧的消耗水體中氧的供應(yīng)表層氧飽和的水體向深層運(yùn)動(dòng)，向水體深度提供氧，表層水體中的氧含量是充分的，主要來(lái)源是通過(guò)與大氣交換和表層水體中的低等植物進(jìn)行光合作用產(chǎn)生。(一)溶氧的來(lái)源。一是從空氣中溶解氧。在靜止?fàn)顟B(tài)下這種方式溶氧是非常緩慢的，而且僅僅限于表層。在一定的溫度、高程(壓力)等條件下，空氣中的氧氣溶解于水中的最大量稱(chēng)為氧的飽和濃度，其溶氧量和水量的百分比稱(chēng)為飽和度，也是水對(duì)氧的溶解度。如水溫10℃時(shí)，純水的溶解量是11.33毫克/升。在有水流動(dòng)的河流中，空氣中的氧氣不斷溶入水中，超過(guò)飽和度的溶氧也會(huì)逸入大氣中。如果沒(méi)有水的流動(dòng)變化，只要有風(fēng)浪出現(xiàn)，也會(huì)使空氣與水體的界面接觸不斷更新，從而使氧氣大量溶入水中。特別在湖泊、水庫(kù)等大型水體，“無(wú)風(fēng)三尺浪”，空氣的深入就成為大水面溶氧的主要來(lái)源。

二是通過(guò)水生植物的光合作用增加水中溶氧。特別在面積較小的池塘，一般水生動(dòng)物的養(yǎng)殖密度較大，加以施肥、投餌的影響，水質(zhì)肥沃，浮游植物密度大，在太陽(yáng)照射下產(chǎn)生的氧氣也多。如果天氣平靜無(wú)風(fēng)，溶氧大量積存在水中，可以高達(dá)飽和度的200%以上。在有風(fēng)浪的天氣下，多于飽和濃度的溶氧就會(huì)逸入空中，直到降至飽和度為止。

水體中氧的消耗一是人工餌料對(duì)氧氣的消耗。水中殘餌分解要消耗氧，被魚(yú)蝦攝食后變成固態(tài)和液態(tài)排泄物也消耗氧(以上耗氧都是通過(guò)細(xì)菌的作用)。每單位重量的餌料，年形成0.12--0.25單位的魚(yú)糞。如在鯉魚(yú)池，有機(jī)質(zhì)耗氧占總?cè)苎跸牧康?2%。

二是養(yǎng)殖動(dòng)物的呼吸消耗。隨水溫、年齡等諸多因素而變化。在20--22℃的水溫下，二齡魚(yú)每公斤每小時(shí)耗氧200毫克；但在25℃時(shí)，耗氧量就會(huì)增加0.5倍；15℃時(shí)降低一半。

三是水生生物的消耗。大型餌料動(dòng)物對(duì)氧氣的消耗，超過(guò)總耗氧量的4.5%。但浮游植物和小型浮游動(dòng)物及溶解和懸浮有機(jī)物分解(細(xì)菌呼吸則占總耗氧量的50%(鯉池)和47.5%(鰻池)。

2缺氧水體的概念水體中，由于各種原因，使水中溶解氧耗損，實(shí)際上使一切氧生生物基本停止活動(dòng)，也就是說(shuō)，氧不能滿(mǎn)足生物化學(xué)的需要，出現(xiàn)氧供不應(yīng)求的地方，這一水體就可以叫缺氧水體。海洋生物死亡地帶：墨西哥灣、波羅的海和黑海等由于水體嚴(yán)重缺氧，墨西哥灣、波羅的海和黑海已經(jīng)變成了人稱(chēng)“海上墓地”的“死亡區(qū)域”。3大型缺氧湖盆非洲東部坦噶泥喀湖150m以下普遍存在生物致死的缺氧條件，缺氧水體中含有一定量硫化氫淺于150m的湖底沉積物中，有機(jī)碳含量?jī)H為1%-2%。而150m以下的湖底沉積物中，有機(jī)碳含量高達(dá)7-11%。伍基湖60m以下為缺氧水體，含大量硫化氫，有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)15%。黑海2.2萬(wàn)年1.1萬(wàn)年地中海水通過(guò)達(dá)達(dá)尼爾海峽和博斯普魯斯海峽入侵黑海，使黑海水體分為2層，下部為比重大的海水，上部為比重小的淡水，從而形成缺氧環(huán)境。7000-3000年形成40cm厚度的黑色微紋層理沉積層，有機(jī)質(zhì)含量高達(dá)20%3000年以來(lái)，沉積30cm厚度，含碳量2-5%。湖盆缺氧形成的原因水溫結(jié)構(gòu)層效應(yīng)生物生產(chǎn)量高氣候穩(wěn)定，季節(jié)變化不大，水溫穩(wěn)定全新世氣候變暖4缺氧的開(kāi)闊海盆1）缺氧環(huán)境主要分布在大洋東側(cè)，緯度在10-40度之間，分布在靠近南北向的海岸帶，這些地區(qū)往往是上升流發(fā)育區(qū)。2）在垂直剖面上，缺氧出現(xiàn)在水深100-1200m，即大陸架外側(cè)和大陸坡的上部3）在缺氧水體下部的海底，多沉積具有紋層理的黑色泥，有機(jī)質(zhì)含量高。5缺氧環(huán)境的剖面與標(biāo)志缺氧剖面分三個(gè)帶：1）生物耗氧帶生物死亡部分氧化分解2）細(xì)菌質(zhì)硫酸鹽還原帶無(wú)生物活動(dòng)，進(jìn)入缺氧帶，主要進(jìn)行硫酸鹽還原3）細(xì)菌質(zhì)CO2還原帶產(chǎn)生CH4

硝化過(guò)程產(chǎn)生N2缺氧環(huán)境的標(biāo)志黑色具紋層的泥質(zhì)沉積含有一定的生物含碳量高存在細(xì)菌質(zhì)硫酸鹽還原帶，黃鐵礦和磷酸鹽等缺氧環(huán)境中的沉積速率低，一般為1mm/Ka6上升流與缺氧環(huán)境上升流：大洋中下層海水在各種因素作用下，上升到大洋表面便形成了上升流?；蛘哒f(shuō)因表面流場(chǎng)的水平輻散，使表層以下的海水垂直向上運(yùn)動(dòng)。

原因：一是表層局部海水由于風(fēng)和海流作用形成質(zhì)量虧損，使下部海水上升，這種上升多出現(xiàn)在赤道附近，稱(chēng)為赤道上升流。二是海底斜坡地形，如大洋中的火山島或沿岸區(qū)，底層流隨地形變化而上升到海洋表面，稱(chēng)為沿岸上升流。也有可能是離岸風(fēng)的作用。

上升流的性質(zhì)低溫、低鹽、高營(yíng)養(yǎng)鹽和高SiO2上升流的速度：1-5m/d，30-50m/M上升流的周期性缺氧環(huán)境與非缺氧環(huán)境交互出現(xiàn)上升流的分布世界海洋中上升流分布面積0.5*10（6次方），水流量為（100-200）*10（3次方）Km2/a，為河流總流量的2.6-5.2倍，給近岸帶來(lái)溶解磷酸鹽10-20*10（6次方），SiO2為200-400*