第十四章海洋缺氧事件

第十四章海洋缺氧事件內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闊海盆缺氧環(huán)境的剖面與標志上升流與缺氧環(huán)境1氧在水體中的循環(huán)水體中氧的供應（溶解氧）水體中氧的消耗水體中氧的供應表層氧飽和的水體向深層運動，向水體深度提供氧，表層水體中的氧含量是充分的，主要來源是通過與大氣交換和表層水體中的低等植物進行光合作用產生。(一)溶氧的來源。一是從空氣中溶解氧。在靜止狀態(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為氧的飽和濃度，其溶氧量和水量的百分比稱為飽和度，也是水對氧的溶解度。如水溫10℃時，純水的溶解量是11.33毫克/升。在有水流動的河流中，空氣中的氧氣不斷溶入水中，超過飽和度的溶氧也會逸入大氣中。如果沒有水的流動變化，只要有風浪出現，也會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、水庫等大型水體，“無風三尺浪”，空氣的深入就成為大水面溶氧的主要來源。

二是通過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，一般水生動物的養(yǎng)殖密度較大，加以施肥、投餌的影響，水質肥沃，浮游植物密度大，在太陽照射下產生的氧氣也多。如果天氣平靜無風，溶氧大量積存在水中，可以高達飽和度的200%以上。在有風浪的天氣下，多于飽和濃度的溶氧就會逸入空中，直到降至飽和度為止。

水體中氧的消耗一是人工餌料對氧氣的消耗。水中殘餌分解要消耗氧，被魚蝦攝食后變成固態(tài)和液態(tài)排泄物也消耗氧(以上耗氧都是通過細菌的作用)。每單位重量的餌料，年形成0.12--0.25單位的魚糞。如在鯉魚池，有機質耗氧占總溶氧消耗量的32%。

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

三是水生生物的消耗。大型餌料動物對氧氣的消耗，超過總耗氧量的4.5%。但浮游植物和小型浮游動物及溶解和懸浮有機物分解(細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，實際上使一切氧生生物基本停止活動，也就是說，氧不能滿足生物化學的需要，出現氧供不應求的地方，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重缺氧，墨西哥灣、波羅的海和黑海已經變成了人稱“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，有機碳含量僅為1%-2%。而150m以下的湖底沉積物中，有機碳含量高達7-11%。伍基湖60m以下為缺氧水體，含大量硫化氫，有機質含量高達15%。黑海2.2萬年1.1萬年地中海水通過達達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，有機質含量高達20%3000年以來，沉積30cm厚度，含碳量2-5%。湖盆缺氧形成的原因水溫結構層效應生物生產量高氣候穩(wěn)定，季節(jié)變化不大，水溫穩(wěn)定全新世氣候變暖4缺氧的開闊海盆1）缺氧環(huán)境主要分布在大洋東側，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，缺氧出現在水深100-1200m，即大陸架外側和大陸坡的上部3）在缺氧水體下部的海底，多沉積具有紋層理的黑色泥，有機質含量高。5缺氧環(huán)境的剖面與標志缺氧剖面分三個帶：1）生物耗氧帶生物死亡部分氧化分解2）細菌質硫酸鹽還原帶無生物活動，進入缺氧帶，主要進行硫酸鹽還原3）細菌質CO2還原帶產生CH4

硝化過程產生N2缺氧環(huán)境的標志黑色具紋層的泥質沉積含有一定的生物含碳量高存在細菌質硫酸鹽還原帶，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。或者說因表面流場的水平輻散，使表層以下的海水垂直向上運動。

原因：一是表層局部海水由于風和海流作用形成質量虧損，使下部海水上升，這種上升多出現在赤道附近，稱為赤道上升流。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，稱為沿岸上升流。也有可能是離岸風的作用。

上升流的性質低溫、低鹽、高營養(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，給近岸帶來溶解磷酸鹽10-20*10（6次方），SiO2為200-400*