科普中国-赤潮

科普中国-赤潮

赤潮,又称红潮或有害藻华(HarmfulAlgalBlooms,HABs),国际上也称其为“有害藻类”或“红色幽灵”。是在特定的理化因子和营养条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色,造成生态系统结构与功能破坏的一种有害生态现象。这种生态现象最早因海水变红而得名,但实际上赤潮的颜色并非仅限于红色,还可能呈现绿色(浒苔类)、黄色、褐色(抑食金球藻类)等多种颜色,具体取决于引发赤潮的生物种类和数量。1

赤潮的形成原因复杂多样,既包括自然因素也包含人为因素。自然因素主要有气温高、静水、静风以及海域相对封闭等条件,这些条件有利于浮游生物的快速繁殖。人为因素则主要包括沿岸地区人口稠密、经济发达,导致大量工业和生活污水排入海洋;农业生产中过量使用化肥和农药;以及海洋开发程度高和养殖业规模扩大,严重污染了养殖水域。这些污染物质为赤潮生物提供了丰富的营养物质,促进了它们的爆发性增殖。2

赤潮具有显著的突发性特点,但多发季节也具有一定的规律性,大多发生在比较温暖的季节。根据赤潮生物的种类和毒性特征,赤潮可以划分为有毒赤潮、有害赤潮和无毒赤潮三大类。有毒赤潮特指能引起人类中毒甚至死亡的赤潮,其生物毒素通过食物链传递至其它动物体内及人体,造成严重危害。有害赤潮则对人类没有直接危害,但可通过物理、化学等途径对海洋自然资源或海洋经济造成危害。无毒赤潮则相对较为温和,不会对生态环境和人类健康造成显著影响。34

简介赤潮又称红潮。因海洋中的浮游生物暴发性急剧繁殖造成海水颜色异常的现象。本来是渔业方面的用语,并没有严格的定义。水面发生变色的情况甚多,厄水(海水变绿褐色)、苦潮(按即赤潮,海水变赤色)、青潮(海水变蓝色)及淡水中的水华,都是同样性质的现象。赤潮并不都是红色的,不同的浮游生物(甲藻、硅藻类等)引起海水不同的颜色,赤潮只是各种颜色潮的总称。过于丰富的营养元素导致藻类生物的大量繁殖,而引起缺氧是产生赤潮的主要原因。铁、锰等微量元素和某些有机化合物是赤潮生物大量繁殖的重要诱因。由于海洋污染日趋严重,赤潮发生的次数也愈益频繁,海湾和沿岸海域更为突出。赤潮是海洋污染的信号,赤潮期河,鱼、虾、蟹、贝类大量死亡,对水产资源破坏很大,严重的还会因形成沉积物而影响海港建设。防止赤潮发生的有效措施是防止营养物质污染,特别要控制氮、磷等营养元素大量进入水体5。

基本特征赤潮,作为一种常见的海洋生态现象,具有一系列显著的基本特征,这些特征共同构成了对赤潮现象的基本认识。

水体颜色异常:赤潮最直观的特征就是水体颜色的异常变化。尽管名为“赤潮”,但实际上其颜色并不局限于红色,还可能包括绿色、褐色、蓝色等多种颜色,这取决于引发赤潮的浮游生物种类及其色素成分。这种颜色变化是由于浮游生物大量繁殖并聚集在水体表面,使得水体呈现出与平时不同的颜色。

浮游生物暴发性增殖:赤潮的核心是浮游生物的暴发性增殖,当发生赤潮时的浮游生物的密度一般是102—106细胞/毫升。这些浮游生物(如甲藻、硅藻等)在适宜的环境条件下(如富营养化水体、适宜的水温、光照等)会迅速繁殖,形成高密度的生物群落。这种增殖速度之快、数量之大,是赤潮现象的重要特征之一。

富营养化水体:赤潮的发生往往与水体富营养化密切相关。富营养化是指水体中氮、磷等营养物质含量过高,导致藻类和其他浮游生物大量繁殖。这些营养物质主要来源于农业、工业和生活污水的排放,以及土壤侵蚀等自然过程。富营养化水体为赤潮生物提供了充足的营养来源,促进了它们的快速繁殖。2

生态系统失衡:赤潮的发生会严重破坏海洋生态系统的平衡。大量繁殖的赤潮生物会消耗水体中的溶解氧,导致其他水生生物因缺氧而死亡。同时,赤潮生物死后分解过程中也会消耗大量氧气,并可能释放有毒物质,进一步加剧生态系统的恶化。这种生态系统失衡不仅影响水产资源的可持续利用,还可能对人类的健康造成威胁。2

季节性和区域性:赤潮的发生具有一定的季节性和区域性特征。不同种类的赤潮生物对环境条件的要求不同,因此它们在不同季节和区域的出现频率和强度也会有所不同。一般来说,赤潮在春季和夏季较为常见,因为这些季节水温较高、光照充足、营养物质丰富,有利于赤潮生物的繁殖。同时,海湾、河口等水流缓慢、营养盐丰富的区域也是赤潮的高发区。

形成原因浮游生物所谓海洋浮游生物是缺乏发达的运动器官,没有或仅有微弱的游泳能力而悬浮在水层中常随水流移动的一类海洋生物。其中,能通过自身光合作用使海水中的无机化合物转化成生物新陈代谢所需有机化合物者,称之为浮游植物,不具备这种能力,即必须以浮游植物为饵者则称为浮游动物。据初步统计,世界各大洋中能形成赤潮的浮游生物有180余种,其中在中国浮游生物名录上登载的有63种。

能够形成赤潮的浮游生物有一个别名,这就是人们常说的“赤潮生物”。在被称之为赤潮生物的63种浮游生物中,硅藻有24种,甲藻32种,蓝藻3种,金藻1种,隐藻2种,原生动物1种。在中国,已有赤潮资料记载的赤潮生物达25种。其余的38种在中国海域均有分布,只是尚未形成过赤潮而已。因此说,有赤潮生物分布的海域并非一定会发生赤潮,这要看其密度能否达到足以使局部海域水体变色的水平。

人类活动随着现代化工、农业生产的迅猛发展,沿海地区人口的增多,大量工农业废水和生活污水排入海洋,其中相当一部分未经处理就直接排入海洋,导致近海、港湾富营养化程度日趋严重。同时,由于沿海开发程度的增高和海水养殖业的扩大,也带来了海洋生态环境和养殖业自身污染问题;海运业的发展导致外来有害赤潮种类的引入;全球气候的变化也导致了赤潮的频繁发生。海水养殖的自身污染亦是诱发赤潮的因素之一。

随着全国沿海养殖业的大发展,尤其是对虾养殖业的蓬勃发展。也产生了严重的自身污染问题。在对虾养殖中,人工投喂大量配合饲料和鲜活饵料。由于养殖技术陈旧和不完善,往往造成投饵量偏大,池内残存饵料增多,严重污染了养殖水质。另一方面,由于虾池每天需要排换水,所以每天都有大量污水排入海中,这些带有大量残饵、粪便的水中含有氨氮、尿素、尿酸及其它形式的含氮化合物,加快了海水的富营养化,这样为赤潮生物提供了适宜的生物环境,使其增殖加快,特别是在高温、闷热、无风的条件下最易发生赤潮。由此可见,海水养殖业的自身污染也使赤潮发生的频率增加。

海水富养海水富营养化是赤潮发生的物质基础和首要条件。

由于城市工业废水和生活污水大量排入海中,使营养物质在水体中富集,造成海域富营养化。此时,水域中氮、磷等营养盐类;铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量大大增加,促进赤潮生物的大量繁殖。赤潮检测的结果表明,赤潮发生海域的水体均已遭到严重污染,富营养化。氮磷等营养盐物质大大超标。据研究表明,工业废水中含有某些金属可以刺激赤潮生物的增殖。在海水中加入小于3mg/dm3的铁螯合剂和小于2mg/dm3的锰螯合剂,可使赤潮生物卵甲藻和真甲藻达到最高增殖率,相反,在没有铁、锰元素的海水中,即使在最适合的温度、盐度、PH和基本的营养条件下也不会增加种群的密度。

其次一些有机物质也会促使赤潮生物急剧增殖。如用无机营养盐培养简裸甲藻,生长不明显,但加入酵母提取液时,则生长显著,加入土壤浸出液和维生素B12时,光亮裸甲藻生长特别好。

自然因素赤潮多发除了人为原因外,还与纬度位置、季节、洋流、海域的封闭程度等自然因素有关。如,水文气象和海水理化因子的变化是赤潮发生的重要原因。

海水的温度是赤潮发生的重要环境因子,20—30℃是赤潮发生的适宜温度范围。科学家发现一周内水温突然升高大于2℃是赤潮发生的先兆。海水的化学因子如盐度变化也是促使生物因子—赤潮生物大量繁殖的原因之一。盐度在26—37的范围内均有发生赤潮的可能,但是海水盐度在15—21.6时,容易形成温跃层和盐跃层。温、盐跃层的存在为赤潮生物的聚集提供了条件,易诱发赤潮。由于径流、涌升流、水团或海流的交汇作用,使海底层营养盐上升到水上层,造成沿海水域高度富营养化。营养盐类含量急剧上升,引起硅藻的大量繁殖。这些硅藻过盛,特别是骨条硅藻的密集常常引起赤潮。这些硅藻类又为夜光藻提供了丰富的饵料,促使夜光藻急剧增殖,从而又形成粉红色的夜光藻赤潮。据监测资料表明,在赤潮发生时,水域多为干旱少雨,天气闷热,水温偏高,风力较弱,或者潮流缓慢等水域环境。

历史记载赤潮是一种灾害性的水色异常现象。人类早就有类似的相关记载,如《旧约·出埃及记》中就有关于赤潮的描述:“河里的水,都变作血,河也腥臭了,埃及人就不能喝这里的水了。”[7]河里的鱼必死,河也要腥臭,埃及人就厌恶吃这河里的水。

耶和华晓谕摩西说,你对亚伦说,把你的杖伸在埃及所有的水以上,就是在他们的江,河,池,塘以上,叫水都变作血。在埃及遍地,无论在木器中,石器中,都必有血。

摩西,亚伦就照耶和华所吩咐的行。亚伦在法老和臣仆眼前举杖击打河里的水,河里的水都变作血了。

河里的鱼死了,河也腥臭了,埃及人就不能吃这河里的水,埃及遍地都有了血。

赤潮发生时,海水变得黏黏的,还会发出一股腥臭味,颜色大多都变成红色或近红色。在日本,早在藤原时代和镰仓时代就有赤潮方面的记载。1603年法国人马克·莱斯卡波特记载了美洲罗亚尔湾地区的印第安人根据月黑之夜观察海水发光现象来判别贻贝是否可以食用。1831—1836年,达尔文在《贝格尔航海记录》中记载了在巴西和智利近海面发生的束毛藻引发的赤潮事件。

而在中国,一些古书文献或文艺作品里已有一些有关疑似赤潮现象的记载。如明代县志中描述:

“(西晋)晋武帝太康五年(284年)夏六月任城鲁国池水皆赤如血。”“齐东昏侯永元元年(499年)七月辛未淮水变赤如血。”“陈文帝(应是陈宣帝)大(太)建十四年(582年)秋,江水赤如血。”“绍兴三十二年(1162年)春,淮水泛溢,中有赤气如凝血。”

此外,元朝延祐年间(1314-1320)沿海盐场中的异象描述与赤潮发生过程极为相似。如正德年间(1506-1521)刊印的《姑苏志》之卷五十九《纪异》记述道:“延祐间,黄姚盐场负课甚多,一夕海潮暴涨,夜有火光熠熠。数日煮盐皆变紫色,每镬视旧数倍。商人杂以他场白盐亦皆变紫‚逋课尽偿‚已而复为白色。”此外,万历年间(1573-1620)刊印出版的《嘉定县志》之卷十七〈祥异〉也转载此事。“兀(应为“元”字)延祐间‚黄姚盐场负课甚多,一夕海潮暴涨,入夜有光熠熠数日煮盐皆紫色。每镬视旧数倍之,逋课尽偿,已复为白色。”乾隆年间(1735---1795)刊印的《江南通志》之卷一百九十七〈杂类志〉也记载曰:“延佑(应为“祐”字误写)五年黄姚盐场色变紫。”再如嘉庆七年(1802年)刊印的《直隶太仓州志》卷五十九<杂缀二>又云:“元祐七年庚申,大旱,黄姚盐场负课甚多,一夕海潮暴涨,有光熠熠,数日煮盐皆紫色,每镬视旧数倍,逋课得完已而复白。”

另有清代的蒲松龄在《聊斋志异》中记载了疑似与赤潮有关的发光现象。

辨别方法典型特征赤潮是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮是一个历史沿用名,它并不一定都是红色,实际上是许多赤潮的统称。赤潮发生的原因、种类、和数量的不同,水体会呈现不同的颜色,有红颜色或砖红颜色、绿色、黄色、棕色等。值得指出的是,某些赤潮生物(如膝沟藻、裸甲藻、梨甲藻等)引起赤潮有时并不引起海水呈现任何特别的颜色。[1]

判断依据赤潮的判断依据包括感官判定、生物学判定、水质参数变化以及其他依据等多个方面。在实际应用中需要综合考虑多个方面的信息来准确判断赤潮的发生情况。

感官判定感官判定是赤潮判断中最直观、最易操作的方法,主要通过观察海水的颜色、嗅味和透明度等特征来进行。

颜色变化:赤潮发生时,海水颜色会显著变化,但并非所有赤潮都呈现红色,也可能出现黄色、绿色、褐色等颜色。颜色变化通常呈条带状、块状或不规则形状分布在海面,且颜色分布不均。这种颜色变化是由于赤潮生物大量繁殖和聚集所致。

嗅味:虽然嗅味不是所有赤潮的必然特征,但部分赤潮发生时,海水可能会发出一股腥臭味。这种嗅味的变化可以作为赤潮发生的辅助判断依据。

透明度:赤潮发生时,由于大量生物体的聚集和悬浮颗粒物的增加,海水的透明度通常会降低。透明度的变化可以间接反映赤潮生物的数量和分布情况。

生物学判定生物学判定是通过检测水体中赤潮生物的数量和种类来准确判断赤潮的发生。

生物量指标:生物量指标是衡量某种赤潮生物是否形成赤潮最明确的指标。该指标以赤潮生物是否达到一定的密度阈值来判定监测水域是否形成赤潮。不同种类的赤潮生物具有不同的密度阈值,这些阈值在《赤潮监测技术规程》等标准中有明确规定。

生物种类:引发赤潮的生物种类繁多,包括硅藻、甲藻、蓝藻、隐藻、金藻以及某些原生动物等。了解这些生物的种类和特征有助于更准确地判断赤潮的发生。同时,不同种类的赤潮生物对环境的适应性和繁殖能力也不同,因此它们在不同海域和季节的出现频率和危害程度也有所差异。

水质参数变化赤潮发生时,水质参数也会发生一系列变化,这些变化可以作为判断赤潮的辅助依据。

pH值:赤潮发生时,由于赤潮生物的代谢活动和光合作用等过程的影响,海水的pH值可能会升高。这种变化可以反映赤潮生物的活动强度和数量变化。

溶解氧:赤潮生物在大量繁殖和代谢过程中会消耗大量的溶解氧,导致海水中的溶解氧含量降低。特别是在夜间或低光照条件下,赤潮生物的呼吸作用会加剧溶解氧的消耗。因此,溶解氧的变化也可以作为判断赤潮的依据之一。

营养盐:赤潮的发生与水体富营养化密切相关。在赤潮形成过程中,海水中的营养盐(如氮、磷等)会被赤潮生物大量吸收利用。因此,通过检测海水中营养盐的浓度变化也可以间接反映赤潮的发生情况。

其他依据除了以上三个方面外,还有一些其他依据也可以用于判断赤潮的发生。

海洋生物死亡:赤潮生物的大量繁殖和聚集可能对海洋生物造成危害,导致鱼虾贝蟹等生物的死亡。因此,海洋生物的大量死亡也是判断赤潮的一个重要依据。遥感监测:随着遥感技术的发展,利用卫星遥感技术可以实时监测海域的赤潮情况。通过分析遥感图像中的颜色、纹理等特征信息可以判断赤潮的发生范围、程度和变化趋势等。

发生过程赤潮的长消过程,大致可分为起始、发展、维持和消亡四个阶段。8各阶段的主要理、化和生物控制因素如下表。

起始阶段海域内具有一定数量的赤潮生物种(包括营养体或胞囊)。并且,此时的水环境各种物理、化学条件基本适宜于某种赤潮生物生长、繁殖的需要。

发展阶段亦称为赤潮的形成阶段。当海域内的某种赤潮生物种群有了一定个体数量时,且温度、盐度、光照、营养等外环境达到该赤潮生物生长、增殖的最适范围,赤潮生物即可进入指数增殖期,就有可能较快地发展成赤潮。

维持阶段这一阶段的长短,主要取决于水体的物理稳定性和各种营养盐的富有程度,以及当营养盐被大量消耗后补充的速率和补充量。如果这阶段海区风平浪静,水体铅直混合与水平混合较差,水团相对稳定,且营养盐等又能及时得到必要的补充,赤潮就可能持续较长时间;反之,若遇台风、阴雨,水体稳定性差或因营养盐被消耗殆尽,又未能得到及时补充,那么,赤潮现象就可能很快消失。9

消亡阶段所谓消亡阶段是指赤潮现象消失的过程。引起消失的原因可有刮风、下雨或营养盐消耗殆尽。也可因温度已超过该赤潮生物的适宜范围。还可因潮流增强,赤潮被扩散等等。赤潮消失过程经常是赤潮对渔业危害的最严重阶段。10

赤潮长消过程中各阶段的主要物理、化学和生物控制因素

赤潮阶段

控制因素

物理因素

化学因素

生物因素

起始阶段

底部湍流、上升流底层水体温度、水体铅直混合

营养盐、微量元素、赤潮生物生长促进剂

赤潮“种子”群落、动物摄食、物种间的竞争

发展阶段

水温、盐度、光照等

营养盐和微量元素

赤潮生物种群缺少摄食者和竞争者

维持阶段

水体稳定性(风、潮汐、辐合、辐散、温盐跃层、淡水注入)

营养盐或微量元素限制

迁移和扩散

消亡阶段

水体水平和铅直混合

营养盐耗尽、产生有毒物质

沉降作用、被摄食分解、孢束形成、物种间的竞争

主要危害近年来,世界上已有多个国家和地区不同程度地受到过赤潮的危害,日本是受害最严重的国家之一。近十几年来,由于海洋污染日益加剧,中国赤潮灾害也有加重的趋势,由分散的少数海域,发展到成片海域,一些重要的养殖基地受害尤重。对赤潮的发生、危害予以研究和防治,涉及到生物海洋学、化学海洋学、物理海洋学和环境海洋学等多种学科,是一项复杂的系统工程。8

破坏生态平衡海洋是一种生物与环境、生物与生物之间相互依存,相互制约的复杂生态系统。系统中的物质循环、能量流动都是处于相对稳定,动态平衡的。当赤潮发生时这种平衡遭到干扰和破坏。在植物性赤潮发生初期,由于植物的光合作用,水体会出现高叶绿素a、高溶解氧、高化学耗氧量。这种环境因素的改变,致使一些海洋生物不能正常生长、发育、繁殖,导致一些生物逃避甚至死亡,破坏了原有的生态平衡。

危害海洋生物赤潮破坏鱼、虾、贝类等资源的主要原因是:

1.破坏渔场的饵料基础,造成渔业减产。

2.赤潮生物的异常发展繁殖,可引起鱼、虾、贝等经济生物瓣机械堵塞,造成这些生物窒息而死。

3.赤潮后期,赤潮生物大量死亡,在细菌分解作用下,可造成环境严重缺氧或者产生硫化氢等有害物质,使海洋生物缺氧或中毒死亡。

4.有些赤潮的体内或代谢产物中含有生物毒素,能直接毒死鱼、虾、贝类等生物。

影响健康国内外大量研究表明,海洋浮游藻是引发赤潮的主要生物,在全世界4000多种海洋浮游微藻中有260多种能形成赤潮,其中有70多种能产生毒素。当鱼、贝类处于有毒赤潮区域内,摄食这些有毒生物,虽不能被毒死,但生物毒素可在体内积累,其含量大大超过食用时人体可接受的水平。这些鱼虾、贝类如果不慎被人食用,就引起人体中毒,严重时可导致死亡。7

赤潮生物第一优势种为链状亚历山大藻,该藻种可产生麻痹性贝毒(由赤潮引发的赤潮毒素统称贝毒),尚无成效较好的解毒办法。此外,暂时确定有10余种贝毒其毒素比眼镜蛇毒素高80倍,比一般的麻醉剂,如普鲁卡因、可卡因还强10万多倍。常见的赤潮毒素有:麻痹性贝毒、腹泻性贝毒、神经性贝毒、记忆丧失性贝毒、西加鱼毒等,其中麻痹性贝毒是世界范围内分布最广、危害最严重的一类毒素。人一旦食用含有此毒素的贝类,会产生如下的中毒症状:初期唇舌麻木,发展到四肢麻木,并伴有头晕、恶心、胸闷、站立不稳、腹痛、呕吐等,严重者出现昏迷,呼吸困难。赤潮毒素引起人体中毒事件在世界沿海地区时有发生。据统计,全世界因赤潮毒素的贝类中毒事件约300多起,死亡300多人。

消费者在烹饪贝类时,一定要煮熟煮透,高温会大幅降低微生物污染所造成的食源性风险,同时避免食用贝类周边内脏、生殖器及卵子等发黑的部位。

影响沿海经济活动渔业损失:赤潮导致的大量海洋生物死亡会直接影响渔业生产,造成经济损失。

养殖业损失:海水养殖生物也可能因赤潮而死亡或生长受阻,导致养殖业损失。

旅游业影响:赤潮可能导致海水变色、散发异味等,影响海滨旅游业的形象和游客体验。

防患治理开展赤潮有关形成机理和预测、防治应用技术的研究,是标本兼治的良策。赤潮对生物资源的影响已成为联合国有关组织所关注的全球性问题之一,已召开多次国际性赤潮问题研讨会,制订出长期研究计划,重点是赤潮发生机制、赤潮的监测和预报,以及治理赤潮的方法等。

监视监测在防范赤潮工作方面,有些国家正在建立赤潮防治和监测监视系统,对有迹象出现赤潮的海区,进行连续的跟踪监测,及时掌握引发赤潮环境因素的消长动向,为预报赤潮的发生提供信息;对已发生赤潮的海区则采取必要的防范措施。加强海洋环境保护,切实控制沿海废水废物的入海量,特别要控制氮、磷和其他有机物的排放量,避免海区的富营养化,是防范赤潮发生的一项根本措施,已引起各有关方面的重视。此外,随着沿海养殖业的兴起,避免养殖废水污染海区,很多养殖场已建立小型蓄水站,以淡化水体的营养,在赤潮发生时可以调剂用水,与此同时,改进养殖饵料种类,用半生态系养殖方法逐步替代投饵喂养方式,以期自然增殖有益藻类和浮游生物,改善自然生态环境。

治理方法从现有条件看,一旦大面积赤潮出现后,还没有特别有效的方法加以制止,对于一些局部小范围防治赤潮的方法,虽实验过多种,但效果还不够理想。主要是利用化学药物(硫酸铜)杀灭赤潮生物,但效果欠佳,费用昂贵,经济效益和环境效益均不太好;有的采用网具捕捞赤潮生物,或采用隔离手段把养殖区保护起来;有的正在实验以虫治虫的办法,繁殖棱足类及二枚贝来捕食赤潮生物等等。这些方法均在实验中,还未取得较大的突破,从发展趋势看,生物控制法,即分离出对赤潮藻类合适的控制生物,以调节海水中的富营养化环境将是较好的选择。日本科学家发现人工养殖的铜藻藻体、江篱藻体等海藻在茂盛期,可以大量吸收海水中的氮和磷,如果在易发生赤潮的富营养化海域,大量养殖这些藻类,并在生长最旺盛时及时采收,能较好的降低海水富营养化的程度。此外利用动力或机械方法搅动底质,促进海底有机污染物分解,恢复底栖生物生存环境,提高海区的自净能力,也是一种比较好又实用的方法。利用粘土矿物对赤潮生物的絮凝作用,和粘土矿物中铝离子对赤潮生物细胞的破坏作用来消除赤潮,也取得了好进展,并有可能成为一项较实用的防治赤潮的途径,因为利用粘土治理赤潮具有很多优点,已证实的优点有:对生物和环境无害,有促进生态系统的物质循环和净化作用;粘土资源丰富,且是底栖生物和鱼贝类幼仔的饵料,操作简便易行,可以大范围使用。

关于赤潮的治理方法,据报道已有多种,如工程物理方法、化学方法以及生物学的方法。

1.物理法主要包括通过机械搅动、隔离、超声波、微滤机、吸附和气浮等方法去除藻类。这些方法各有其独特的优势,在不同的应用场景中发挥着重要作用。其中,粘土法作为国际上公认的一种有效方法,特别是撒播粘土法,被广泛应用于藻类去除中。利用粘土微粒对赤潮生物的絮凝作用去除赤潮生物,撒播粘土浓度达到1000mg/L时,赤潮藻去除率可达当65%左右。有报道称在小型实验场去除率可达95%~99%。20世纪80年代初,日本在鹿儿岛海面上进行过具有一定规模撒播粘土治理赤潮的实验。1996年韩国曾用6×104T粘土制剂治理100km2海域赤潮。

2、化学法主要包括无机药剂法、有机药剂法、胶体絮凝沉淀法

无机药剂法是指利用化学药剂对藻类细胞产生的破坏和抑制生物活性的方法进行杀灭控制赤潮生物,具有见效快的特点。目前研究的无机药剂主要集中在铜离子试剂(硫酸铜)、次氯酸、二氧化氯、氯气、过氧化氢和臭氧等。最早使用的无机化学药剂是CuSO4,易溶于水,在使用过程中极易造成局部浓度过高而危害渔业,同时在海水的波动下迁移转化太快,药效的持久性差,也易引起铜Cu的二次污染。二氧化氯是高效的新型杀藻剂,适用于pH值为6~10的赤潮,不会产生三氯甲烷等有害物质和避免造成二次污染。科学家也研究利用电解海水产生的次氯酸钠处理甲藻(1×104cells/mL),致死投放浓度值为200mg·min/L。以及向压载水中通5~10mg/L的臭氧,6h后可有效去除处理水中的前沟甲藻。12

目前研究的有机药剂主要包括有机胺、碘类消毒剂、有机溶剂、黄酮类和羟基自由基等。有机化合物在淡水除藻中具有药力持续时间长、对非赤潮生物影响小等优点,用有机化合物杀灭和去除赤潮生物也已有相关的报道。目前已有多种有机化学制剂用于赤潮生物治理的实验研究,如黄酮类物质、新洁尔灭、碘伏、异噻唑啉酮等有机除藻剂。12

3.生物法是利用生物本身的特性治理赤潮,目前主要包括栽培大型藻类(引入赤潮藻类生物天敌)、养殖滤食性动物以及引入可侵染微藻的细菌和病毒等。12

引入赤潮藻类生物天敌。是根据生态系统中食物链的关系,通过栽培与赤潮藻类存在营养竞争关系的大型经济藻类,或养殖摄食赤潮藻类的浮游动物等赤潮藻类生物天敌来治理赤潮。该法的弊端在于新物种的引进可能改变原有生态系统,另外,一些赤潮藻类生物天敌有毒,对人类健康存在潜在危险。12

微生物技术是以微生物来控制藻类的生长。其中由于微生物易于繁殖的特点,使得微生物控藻是生物控藻里最有前途的一种控藻方式。这些杀藻微生物主要是包括细菌(溶藻细菌)、病毒(噬菌体)、原生动物、真菌和放线菌等五类。多数溶藻细菌能够分泌细胞外物质,对宿主藻类起抑制或杀灭作用,因此通过溶藻细菌筛选高效、专一,能够生物降解的杀藻物质是灭杀赤潮藻的一个新的研究方向。治理中比较现实的方法就是利用海洋微生物对赤潮藻的灭活作用,及其对藻类毒素的有效降解作用,可使海洋环境长期保持稳定的生态平衡,从而达到防治赤潮的目的。12

化感技术。早期研究发现,一些海洋藻类能互相抑制生长;随着研究的深入,有学者尝试并成功从一些植物材料中提取出化感物质。12

预防措施1.控制海域的富营养化

①应重视对城市污水和工业污水的处理,提高污水净化率。

②合理开发海水养殖业

为了减缓由海水养殖带来的水体富营养化问题,要采取以下措施:

a、根据水域的环境条件选择一些对水质有净化作用的养殖品种,并合理确定养殖密度,控制养殖面积。

b、进行多品种混养、轮养、立体养殖,尤其是鱼、虾、贝、藻混养,建立生态养殖系统。

c、提高养殖技术,改进饵料成分及投饵技术,使其有利于养殖生物的摄食,减少残饵,减轻水质和底质的污染。

d、不能将池塘养殖的污水和废物直接排入海水,应采取逐步过滤等办法加以处理。

2.人工改善水体和底质环境

如在水体富营养化的内海或浅海,有选择地养殖海带、裙带菜、羊栖菜、红毛菜、紫菜、江篱等大型经济海藻,既可净化水体,又有较高的经济效益;利用自然潮汐的能量提高水体交换能力;可利用挖泥船、吸泥船清除受污染底泥,或翻耕海底,或以粘土矿物、石灰匀浆及沙等覆盖受污染底泥,来改善水体和底质环境。

3.控制有毒赤潮生物外来种类的引入

要制定完善的法规和措施,防止有毒赤潮生物经船只和养殖品种的移植带入养殖区。

研究过程中国的赤潮研究起步较晚,最早有文字记载的是1933年原浙江水产实验场费鸿年报道发生在浙江镇海至台州-石浦-带的夜光藻-骨条藻赤潮,之后近20年时间,由于日本的侵略和国内战争等原因而无人问津。直到新中国成立至今近50年的时间,经过一代人的努力,这门学科-赤潮灾害学才从无到有、从小到大、由浅及深的发展起来,为推动中国赤潮灾害学自身理论建设和赤潮的防治与管理做出了世人瞩目的科研成果,其发展过程大致可分为三个阶段。

初始阶段(1952-1976),这一阶段主要是从1952年原中央水产所记述发生于黄河口范围约1460km2夜光藻赤潮及危害,后经费鸿年在“学艺杂志”正式发表这一文章为开始的。这一时期缺乏对赤潮的认识和调查监测,资料甚少,只见到周贞英在福建平潭岛附近海域发现的两次“东洋水”-即束毛藻赤潮和陈亚瞿发生在长江口以东外海面积约2000km2的束毛藻赤潮等论文报告,工作零星,基本上停留在赤潮现象的定性描述,尚未进行过赤潮专项调查研究。

起步阶段(1977-1989),这个阶段是从1977年由于在渤海湾海河口发生规模宏大、持续时间长达50多天的微型原甲藻(Prorocentrummininum)赤潮及其对渔业造成的严重危害以后,才引起中国政府和有关部门高度重视开始的。此外,此阶段的赤潮危害严重影响居民人身安全。比如,1986年12月,福建诏安湾东北部发生裸甲藻赤潮,导致59人严重中毒,1人死亡。国家和有关部门相断开始设立赤潮研究专项,组织有关科研教育部门进行专题研究,特别值得一提的是1978年国家环保局设立的重大科研项目--渤黄海污染防治研究项目中的145专题“渤海湾赤潮的发生机制及预测方法研究”并由中国科学院海洋研究所赤潮课题组率先组织实施“渤海湾富营养化和赤潮问题”的调查研究以后,赤潮专项研究才犹如雨后春笋般在黄海、东海和南海相继开展起来。中国著名的浮游生物学家郑重教授发表的“赤潮生物研究--海洋浮游生物学的新动向”一文,对当时中国赤潮研究工作的开展也起到积极的推动作用。

发展阶段(1990-2000),1990年以来,中国赤潮研究开始跨入了一个新的发展阶段,这个阶段的重要标志是于1990年由全国赤潮研究联合体申请获得国家基金委资助开展的重大项目“中国东南沿海赤潮发生机理研究”开始的大规模、多学科综合研究(1990-1994)和由国家科委资助的“八五”攻关专题“近海富营养评估和赤潮预测技术研究”(1990-1995)、国家攀登计划B专题“有机污染诱发有机赤潮及危害机理研究”(1994-1998)以及国家基金“九五”重大项目“中国沿海典型增养殖区有害赤潮发生动力学及防治机理研究”等(1997-2000),其主要特点是研究领域全方位、研究内容的前沿性、前瞻性,开展了包括:赤藻甲藻的孢囊生理生态及生活史、赤潮微型甲藻识别新技术、赤潮种群生态动力学,赤潮生消过程、成因和机理,开拓赤潮藻种间及藻菌相互作用,赤潮毒素及产毒、致毒机理,赤潮的生物、化学治理方法、赤潮的生态数值模拟及围隔生态系实验应用研究等,获得了一批具有创新性的研究成果。其中大部分工作属于填补国内空白,部分内容属于跟踪国际前沿、与国际的前期工作,少数属于世界开创性工作。

相关灾情2000年2000年中国海域共记录到赤潮28起,比1999年增加了13起,累计面积1万多平方公里。其中,东海发现11起,累计面积达7800多平方公里;渤海发现7起,累计面积近2000平方公里,黄海发现4起,累计面积800多平方公里;南海发现6起,但累计面积不到50平方公里。

赤潮发生次数较多的有浙江、辽宁、广东、河北、福建近岸、近海海域。浙江中部近海、辽东湾、渤海湾、杭州湾、珠江口、厦门近岸、黄海北部近岸等是赤潮多发区。引发赤潮的生物以甲藻类为主,其中有夜光藻、锥形斯氏藻和原甲藻。

2000年7月9日至15日,辽东湾鲅鱼圈海域发现中心区域以淡红色为主,边缘区域以淡黄色、红褐色为主,呈絮状、条带状分布的赤潮,面积约350平方公里。其西南方有近2000平方公里的水色异常区分布。2000年5月12日至2000年5月16日,浙江中部台州列岛附近海域发生面积为1000平方公里的赤潮。2000年5月18日在该海域再次发现赤潮,赤潮区域呈褐色条状和片状分布,长约80公里,宽约57公里,面积约4560平方公里,赤潮生物以具齿原甲藻(含有毒素)为主,密度最高值在水下2米处。2000年5月20日赤潮区域扩展至5800平方公里。2000年5月24日,该赤潮仍然存在,呈暗红色块状,区域较2000年5月20日有所北移,面积进一步扩大。

2000年8月17日,深圳坝光至惠阳澳头海域发生赤潮,面积约20平方公里,赤潮生物为锥形斯氏藻和原多甲藻。此次赤潮导致东升网箱养殖区养殖的卵形鲳参、美国红鱼、红鳍笛鲷、师鱼等大批死亡。

2003年2003年,各级海洋行政主管部门在巩固海洋赤潮预防、控制和治理工作所取得成果的基础上,将中国赤潮监控区由上年的10个增至18个,同时,充分利用船舶、海监飞机和卫星遥感等技术手段加大赤潮监测监视频率,提高了赤潮发现率,进一步完善了赤潮的应急响应系统。

2003年全海域共发现赤潮119次,累计面积约14550平方公里。其中,在赤潮监控区内发现赤潮36次,累计面积近1500平方公里。

2002-2003年各海区赤潮发生情况对比

海区

赤潮发生次数

赤潮发生次数

累计发生面积(平方公里)

累计发生面积(平方公里)

2002年

2003年

2002年

2003年

黄海

3

5

310

410

渤海

14

12

300

460

东海

51

86

9000

12990

南海

11

16

540

690

合计

79

119

10150

14550

2003年赤潮发生的主要特点为:

时段长、高发期集中、持续时间延长。全年12个月均有赤潮发生,黄、渤海赤潮主要集中在夏季,高发期在7~8月;东海从春末至秋末均有赤潮发生,高发期在5~9月;南海赤潮四季均有发生,但5~9月为高发期。长江口及浙江近岸和近海海域从4月中旬至7月初发生赤潮近40次,且持续时间长,最长一次赤潮过程持续35天。

大面积赤潮增加、区域集中。全海域共发生100平方公里以上的赤潮27次。其中,500平方公里以上的赤潮8次,大面积赤潮仍集中在长江口和浙江沿海,累计面积超过10000平方公里。东海赤潮发生次数和累计面积分别约占全海域的72%和89%。

有毒有害藻类增加。黄渤海海域赤潮生物多为可对鱼类产生危害的夜光藻(Noctilucascintillans)、海洋卡盾藻(Chattonellamarina)和赤潮异湾藻(Heterosigmaakashiwo);长江口和浙江沿海6月下旬之前赤潮生物种类多为甲藻类的具齿原甲藻(Prorocentrumtriestinum),后期主要为硅藻类的中肋骨条藻(Skeletonemacostatum);福建与广东沿海发生的赤潮相对较为分散,面积也较小,但有害赤潮生物种类较多,如亚历山大藻(Alexandriumsp.)、米氏凯伦藻(Kareniamikimotoi)、倒卵形鳍藻(Dinophysisfortii)、海洋卡盾藻(Chattonellamarina)、赤潮异湾藻(Heterosigmaakashiwo)和球形棕囊藻(Phaeocystisglobosa)等。

2006年2006年,全海域赤潮发生次数较上年增加,累计面积减少。有毒藻类引发赤潮的次数和面积与上年相当。东海为中国赤潮的高发区。大面积赤潮集中在渤海湾、长江口外和浙江中南部海域。赤潮主要影响到沿岸鱼类和贝类养殖。

2005~2006年各海区赤潮发生情况对比

海区

赤潮发生次数

赤潮发生次数

累计发生面积(平方公里)

累计发生面积(平方公里)

2005年

2006年

2005年

2006年

渤海

9

11

5320

2980

黄海

13

2

1780

420

东海

51

63

19270

15170

南海

9

17

700

1270

合计

82

93

27070

19840

全年共发现赤潮93次,较2005年增加约13%;赤潮累计发生面积约19840平方公里,较2005年减少约27%。其中,在赤潮监控区内发现赤潮46次,累计面积约11590平方公里,分别约占全海域赤潮累计发生次数和面积的49%和58%。

全海域共发生100平方公里以上的赤潮31次,累计面积18540平方公里,分别占赤潮发生次数和累计面积的33%和93%;其中,面积超过1000平方公里的赤潮为7次,较上年减少2次,累计面积减少51%。赤潮高发区集中在东海海域,赤潮发生次数和累计发生面积分别占全海域的68%和76%。

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