海洋污染和赤潮現(xiàn)象

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1、第 十 二 章 海 洋 污 染 和 赤 潮 現(xiàn) 象學(xué) 習(xí) 目 的n 掌 握 海 洋 污 染 的 特 點 、 污 染 物 質(zhì) 遷 移 、 轉(zhuǎn) 化過 程 、 海 洋 的 自 凈 機(jī) 理 和 環(huán) 境 容 量 概 念 .n 了 解 海 洋 污 染 的 個 體 、 種 群 和 群 落 的 生 物 學(xué)效 應(yīng) 以 及 海 洋 污 染 的 生 物 監(jiān) 測 方 法 。n 了 解 赤 潮 現(xiàn) 象 概 念 及 其 危 害 、 赤 潮 發(fā) 生 的 原因 和 基 本 過 程 以 及 赤 潮 預(yù) 報 的 理 化 、 生 物 學(xué)依 據(jù) ， 同 時 明 確 預(yù) 防 赤 潮 的 基 本 對 策 。 第 一 節(jié) 海 洋 污 染

2、概 述 一 、 海 洋 污 染 和 污 染 物 質(zhì) 的 遷 移 與 轉(zhuǎn) 化 （ 一 ） 海 洋 污 染 的 定 義 及 其 特 點 n 海 洋 污 染 的 定 義 ：n 由 于 人 類 活 動 ， 直 接 或 間 接 地 把 物 質(zhì) 或 能 量 引 入 海 洋 環(huán) 境 ，造 成 或 可 能 造 成 損 害 海 洋 生 物 資 源 、 危 害 人 類 健 康 、 妨 礙 海洋 活 動 （ 包 括 漁 業(yè) ） 、 損 壞 海 水 和 海 洋 環(huán) 境 質(zhì) 量 等 的 有 害 影響 ， 稱 為 海 洋 污 染 （ marine pollution） 。 海 洋 污 染 的 特 點n 1 污 染 源 廣

3、 ： 人 類 活 動 所 產(chǎn) 生 的 污 染 物 質(zhì) 多 種 多 樣 ， 所 有 這 些 污 染 物 質(zhì) 除 直接 排 放 入 海 外 ， 還 可 通 過 江 河 徑 流 、 大 氣 擴(kuò) 散 和 雨 雪 沉 降 而 進(jìn) 入 海 洋 ， 所 以 有 人 稱 海 洋 是 陸 上 一切 污 染 物 的 “ 垃 圾 桶 ” 。 n 2 持 續(xù) 性 強 、 危 害 大 ： 海 洋 是 最 低 的 區(qū) 域 ， 只 能 接 受 來 自 大 氣 和陸 地 的 污 染 物 質(zhì) ， 很 難 再 從 海 洋 轉(zhuǎn) 移 出 去 。 一 些 不 能 溶 解 和 不 易 分 解 的 物 質(zhì) （ 如 重 金 屬 和 有 機(jī)

4、氯農(nóng) 藥 ） 會 長 期 在 海 洋 中 蓄 積 著 ， 由 海 洋 生 物 的 攝 取 而 進(jìn) 入 生 物 體 內(nèi) ， 并 通 過 海 洋 生 物 的 富 集 作 用使 得 生 物 體 內(nèi) 的 污 染 物 質(zhì) 含 量 比 在 海 水 中 的 濃 度 大 得 多 。 海 洋 生 物 還 能 把 一 些 毒 性 本 來 不 大 的 無機(jī) 物 轉(zhuǎn) 化 為 毒 性 很 強 的 有 機(jī) 物 （ 如 無 機(jī) 汞 被 轉(zhuǎn) 化 為 甲 基 汞 ） ， 污 染 物 質(zhì) 還 可 以 通 過 食 物 鏈 傳 遞 和放 大 ， 對 人 類 造 成 潛 在 威 脅 。n 3 擴(kuò) 散 范 圍 廣 ： 浩 瀚 的 海 洋

5、 是 一 個 互 相 連 通 的 整 體 ， 進(jìn) 入 海 水 的 污染 物 在 海 流 的 攜 帶 下 ， 可 從 一 個 海 區(qū) 遷 移 到 另 一 個 海 區(qū) ， 從 沿 岸 、 河 口 遷 移 到 大 洋 。n 4 防 治 困 難 ： 1、 2、 3， 加 上 海 洋 污 染 有 很 長 的 積 累 過 程 ， 不 易 被 及 時 發(fā) 現(xiàn) ，一 旦 形 成 污 染 ， 需 要 耗 費 巨 資 、 經(jīng) 過 長 期 治 理 才 能 消 除 。 在 治 理 過 程 中 ， 必 須 牽 涉 到 工 業(yè) 布 局 、資 源 開 發(fā) 等 具 體 問 題 ， 增 加 海 洋 污 染 防 治 的 復(fù) 雜

6、性 。 海 洋 污 染 物 質(zhì) 按 其 來 源 、 性 質(zhì) 和 毒 性 ， 有 多 種 分 類 方 法 。通 常 按 污 染 物 質(zhì) 來 源 分 為 以 下 幾 類 ：n 1.石 油 及 其 產(chǎn) 品 （ 包 括 原 油 和 從 原 油 分 餾 出 的 許 多 產(chǎn) 品 ）n 2 重 金 屬 ： 主 要 有 汞 、 鎘 、 銅 、 鉛 、 鋅 和 銀 等 金 屬 元 素 。n 3 農(nóng) 藥 ： 包 括 含 汞 、 銅 、 砷 、 鉛 等 重 金 屬 農(nóng) 藥 、 有 機(jī) 磷 農(nóng) 藥 、 有 機(jī) 氯 農(nóng) 藥 。 它 們 主 要來 源 于 森 林 、 農(nóng) 田 而 隨 水 流 遷 移 入 海 。 n 4 有

7、 機(jī) 廢 物 和 生 活 污 水 ： 成 分 復(fù) 雜 的 污 染 物 ， 包 括 來 自 造 紙 、 食 品 、 印 染等 工 業(yè) 生 產(chǎn) 的 纖 維 素 、 木 質(zhì) 素 、 果 膠 、 糖 類 、 脂 類 、 生 活 污 水 、 生 物 殘 骸 以 及 圍 墾 養(yǎng) 殖 區(qū) 排 放 廢 水 中 的有 機(jī) 物 質(zhì) 和 營 養(yǎng) 鹽 類 。 它 們 的 顯 著 特 點 是 不 會 在 生 物 體 內(nèi) 積 累 ， 而 是 消 耗 大 量 溶 解 氧 和 導(dǎo) 致 海 區(qū) 富 營 養(yǎng) 化 ， 甚 至 產(chǎn) 生 赤 潮 。 此 外 ， 生 活 污 水 中 還 含 有 寄 生 蟲 和 致 病 菌 。n 5 放

8、射 性 物 質(zhì) ： 來 源 于 核 武 器 爆 炸 、 核 工 業(yè) 和 核 動 力 船 艦 的 排 污 。 放 射 性 核 素 種類 繁 多 ， 其 中 以 239Pu、 90Sr和 137Cs的 排 放 量 較 大 。n 6 熱 污 染 ： 主 要 來 源 于 各 種 工 業(yè) 的 冷 卻 水 。 熱 污 染 導(dǎo) 致 局 部 海 區(qū) 水 溫 上 升 、 溶 解 氧含 量 下 降 ， 影 響 海 洋 生 物 的 正 常 新 陳 代 謝 ， 甚 至 使 動 植 物 群 落 發(fā) 生 變 化 。 隨 著 原 子 能 發(fā) 電 和 常 規(guī) 發(fā) 電 的迅 速 增 長 ， 熱 污 染 可 能 成 為 沿 岸

9、海 域 的 一 種 重 要 污 染 源 ， 導(dǎo) 致 群 落 結(jié) 構(gòu) 的 變 化 。 （ 二 ） 海 洋 污 染 物 質(zhì) 分 類 n 遷 移 的 定 義 ： 污 染 物 入 海 后 參 與 物 理 、 化 學(xué) 和 生 物 過程 而 產(chǎn) 生 空 間 位 置 的 移 動 ， 或 由 一 種 地 球 化 學(xué) 相 （ 如 海 水 、沉 積 物 、 大 氣 、 生 物 體 ） 向 另 一 種 地 球 相 轉(zhuǎn) 移 的 現(xiàn) 象 稱 為污 染 物 的 遷 移 。n 轉(zhuǎn) 化 的 定 義 ： 污 染 物 由 一 種 存 在 形 態(tài) 向 另 一 種 形 態(tài) 轉(zhuǎn)變 則 稱 為 污 染 物 的 轉(zhuǎn) 化 。（ 三 ） 海

10、洋 污 染 物 的 遷 移 與 轉(zhuǎn) 化 遷 移 和 轉(zhuǎn) 化 的 過 程1 物 理 過 程 ： 輸 送 、 蒸 發(fā) 、 沉 降 、 擴(kuò) 散 、 海 流 運 輸 、 重 力 沉 降 等 2 化 學(xué) 過 程 ： 氧 化 、 還 原 、 水 解 、 絡(luò) 合 等 3 生 物 過 程 ： 經(jīng) 海 洋 生 物 的 吸 收 、 代 謝 、 排 泄 和 通 過 海 洋 食 物 鏈 的 傳 遞 ， 以 及 尸體 分 解 、 碎 屑 沉 降 與 生 物 在 運 動 過 程 中 對 污 染 物 的 搬 運（ 四 ） 海 洋 的 自 凈 能 力 和 環(huán) 境 容 量1 海 洋 自 凈 能 力n 環(huán) 境 自 凈 （ env

11、ironmental self-purification）定 義 ： 是 指 環(huán) 境 受 到 污 染 后 ， 在 物 理 、 化 學(xué) 和 生 物 作 用 下 逐 漸 消 除 污 染 物 達(dá) 到 自 然凈 化 的 過 程 。（ 1） 物 理 凈 化 ： 通 過 稀 釋 、 吸 附 、 沉 淀 或 氣 化 等 作 用 而 實 現(xiàn) 的 自 然 凈 化 ， 其 中海 流 的 輸 送 和 稀 釋 擴(kuò) 散 是 快 速 凈 化 的 重 要 途 徑 。（ 2） 化 學(xué) 凈 化 ： 包 括 氧 化 還 原 、 化 合 分 解 、 交 換 和 絡(luò) 合 等 化 學(xué) 反 應(yīng) 實 現(xiàn) 的 自 然凈 化 。 （ 3） 生

12、 物 凈 化 ： 通 過 生 物 類 群 的 代 謝 作 用 （ 同 化 作 用 和 異 化 作 用 ） 使 環(huán) 境 中 污染 物 質(zhì) 的 數(shù) 量 減 少 、 濃 度 下 降 ， 毒 性 減 輕 甚 至 消 失 的 過 程 。 2 環(huán) 境 容 量n 環(huán) 境 容 量 （ environmental capacity） 定義 ： 是 在 人 類 生 存 和 自 然 生 態(tài) 不 致 受 害 的 前 提 下 ， 某 一 環(huán)境 所 能 容 納 的 污 染 物 的 最 大 負(fù) 荷 量 。n 沿 海 內(nèi) 灣 進(jìn) 行 魚 蝦 人 工 養(yǎng) 殖 將 要 考 慮 環(huán) 境 容 量 。n 決 定 環(huán) 境 容 量 的 大

13、 小 的 因 素 ： 環(huán) 境 空 間 的 大 小 、環(huán) 境 要 素 的 特 征 （ 如 內(nèi) 灣 的 潮 流 和 其 他 水 交 換 條 件 ） 、 污 染物 本 身 的 物 理 和 化 學(xué) 性 質(zhì) 。n （ 1） 絕 對 容 量 n （ 2） 年 容 量 絕 對 容 量n 絕 對 容 量 （ WQ） 由 規(guī) 定 的 環(huán) 境 標(biāo) 準(zhǔn) 值 （ WS，如 各 種 水 質(zhì) 標(biāo) 準(zhǔn) ） 和 環(huán) 境 背 景 值 （ B） 所 決定 ：n WQ WS B（ 以 濃 度 單 位 表 示 ）n 或 WQ M（ WS B） （ 以 重 量 單 位 表 示 ，M為 某 環(huán) 境 介 質(zhì) 的 重 量 ） 年 容 量n

14、年 容 量 （ WA） :是 某 一 環(huán) 境 在 污 染 物 的 積 累 濃 度不 超 過 環(huán) 境 標(biāo) 準(zhǔn) 規(guī) 定 的 最 大 容 許 值 的 情 況 下 ， 每年 所 能 容 納 的 某 污 染 物 的 最 大 負(fù) 荷 量 。n 如 果 某 污 染 物 的 輸 入 量 為 A（ 單 位 負(fù) 荷 量 ） ， 一年 后 被 凈 化 的 量 為 A， 則 該 污 染 物 在 這 一 環(huán) 境 中的 年 凈 化 率 K （ A/A) 100%。n 年 容 量 與 絕 對 容 量 的 關(guān) 系 為 : WA KWQ n WQ:絕 對 容 量 （ 一 ） 海 洋 污 染 的 生 物 學(xué) 效 應(yīng)1 個 體 生

15、 物 的 生 物 學(xué) 效 應(yīng)n （ 1） 生 物 濃 縮 與 生 物 積 累 ： 生 物 能 從 環(huán) 境 中 吸 收 某 些 元 素 或 難 分 解 的化 合 物 ， 使 生 物 體 內(nèi) 該 物 質(zhì) 的 濃 度 超 過 環(huán) 境 中 的 濃 度 ， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 生 物 濃縮 （ bio-concentration） 或 稱 生 物 富 集 （ bio-enrichment） 。 生 物 都 有 從周 圍 環(huán) 境 中 蓄 積 某 些 元 素 或 難 分 解 的 化 合 物 （ 如 重 金 屬 、 有 機(jī) 農(nóng) 藥 和 放 射 性物 質(zhì) ） ， 并 隨 生 物 的 生 長 發(fā) 育 ， 濃

16、縮 系 數(shù) 不 斷 增 加 ， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 “ 生 物 積累 ” （ bio-accumulation） 。（ 2） 急 性 中 毒 與 慢 性 中 毒 ： n 高 濃 度 或 劇 毒 性 污 染 可 引 起 海 洋 生 物 個 體 的 直 接 中 毒 致 死 。n 污 染 物 質(zhì) 對 生 物 的 生 理 、 生 化 影 響 ， 主 要 是 改 變 細(xì) 胞 的 化 學(xué) 組 成 、抑 制 酶 的 活 性 ， 影 響 滲 透 壓 的 調(diào) 節(jié) 和 正 常 的 代 謝 功 能 ， 從 而 影 響生 物 體 的 生 長 、 生 殖 和 行 為 。二 、 海 洋 污 染 的 生 物 學(xué) 效 應(yīng)

17、 和 生 物 監(jiān) 測 2 種 群 群 落 的 生 態(tài) 效 應(yīng)n 受 污 染 的 海 域 其 生 物 群 落 的 組 成 和 結(jié) 構(gòu) 會 相 應(yīng) 產(chǎn) 生 改 變 。 通常 是 某 些 耐 污 生 物 種 類 的 個 體 數(shù) 量 會 猛 增 起 來 ， 而 對 污 染 敏感 的 種 類 個 體 數(shù) 會 大 量 減 少 甚 至 消 失 ， 結(jié) 果 導(dǎo) 致 群 落 物 種 多樣 性 指 數(shù) 明 顯 下 降 。n 例 如 ， 有 機(jī) 污 染 較 嚴(yán) 重 的 水 域 ， 小 頭 蟲 數(shù) 量 明 顯 增 多n “ 生 物 放 大 ” （ bio-magnification） ： 海 洋 生 物 對污 染 物

18、 質(zhì) 有 很 強 的 富 集 能 力 ， 這 些 污 染 物 在 有 機(jī) 體 內(nèi) 的 濃 度隨 著 食 物 鏈 營 養(yǎng) 級 而 逐 步 增 大 ， 這 種 現(xiàn) 象 稱 為 “ 生 物 放 大 ”（ bio-magnification） （ 二 ） 海 洋 污 染 的 生 物 監(jiān) 測n 什 么 是 海 洋 污 染 的 生 物 監(jiān) 測 ？n 即 利 用 海 洋 生 物 個 體 、 種 群 或 群 落 對 海 洋 環(huán) 境 污 染 或 變 化 所 產(chǎn)生 的 反 應(yīng) ， 闡 明 環(huán) 境 污 染 狀 況 ， 從 生 物 學(xué) 角 度 為 環(huán) 境 質(zhì) 量 的 監(jiān)測 和 評 價 提 供 依 據(jù) 。n 監(jiān) 測 手

19、 段 主 要 有 ：1 利 用 指 示 生 物 進(jìn) 行 監(jiān) 測 n 有 些 污 染 物 質(zhì) 在 海 水 中 的 含 量 甚 微 而 不 易 檢 出 ， 因 此 可 以 利 用 生 物 與 水 質(zhì) 污 染 的 關(guān) 系 以 及 生 物富 集 某 些 污 染 物 質(zhì) 的 特 殊 性 間 接 監(jiān) 測 水 質(zhì) 。 污 染 指 示 生 物 （ indicator organism） 是 指 對 環(huán) 境 中的 污 染 物 質(zhì) 產(chǎn) 生 各 種 反 應(yīng) 或 信 息 而 被 用 來 監(jiān) 測 和 評 價 環(huán) 境 質(zhì) 量 的 現(xiàn) 狀 和 變 化 的 生 物 。n 生 物 可 以 用 作 污 染 指 標(biāo) ？n 1對 污

20、 染 物 質(zhì) 有 敏 感 反 應(yīng) 的 生 物 ： 用 海 膽 的 受 精 卵 判 斷 海 水 中某 些 重 金 屬 污 染 的 程 度 。 利 用 牡 蠣 高 度 富 集 海 水 中 的 有 機(jī) 氯 農(nóng) 藥 （ 如 滴 滴 涕 ）n 2耐 污 染 的 生 物 ： 多 毛 類 的 小 頭 蟲 （ Capitella capitata） 。 一些 浮 游 生 物 在 有 機(jī) 污 染 （ 富 營 養(yǎng) 化 ） 條 件 下 暴 發(fā) 性 繁 殖 而 引 起 海 水 變 色 的 現(xiàn) 象 ， 因此 可 以 把 發(fā) 生 赤 潮 的 范 圍 及 頻 率 看 成 是 環(huán) 境 污 染 程 度 的 一 個 指 標(biāo) 。n

21、 3與 污 染 物 質(zhì) 一 起 進(jìn) 入 海 洋 的 生 物 ： 2 利 用 生 物 群 落 結(jié) 構(gòu) 的 變 化 進(jìn) 行 監(jiān) 測n 原 理 ： 當(dāng) 環(huán) 境 受 污 染 時 ， 生 物 群 落 的 種 類 組 成 會 發(fā) 生 變 化 ，應(yīng) 用 群 落 中 生 物 種 類 多 樣 性 指 數(shù) 的 變 化 來 評 價 環(huán) 境 的 質(zhì) 量 。n 污 染 區(qū) 域 的 劃 分 ：n （ 1） 嚴(yán) 重 污 染 區(qū) ： 所 有 的 底 棲 動 物 都 不 能 生 存 ， 為 無 生 物 區(qū) ；n （ 2） 污 染 區(qū) ： 底 棲 動 物 種 類 很 少 ， 但 耐 污 染 的 種 類 增 加 ；n （ 3） 輕

22、 度 污 染 區(qū) ： 底 棲 動 物 群 落 發(fā) 生 變 化 ， 對 污 染 敏 感 的 種類 開 始 消 失 ； n （ 4） 非 污 染 區(qū) ： 底 棲 動 物 群 落 組 成 正 常 ， 沒 有 受 到 污 染 的 影響 。 （ 三 ） 毒 性 試 驗 和 殘 毒 測 定1. 急 性 毒 性 試 驗 ：n 測 定 高 濃 度 污 染 物 在 短 時 間 （ 一 般 不 超 過 幾 天 ） 內(nèi) 對 海 洋 生 物 所 產(chǎn) 生 的急 性 作 用 。 n 在 試 驗 中 使 受 試 生 物 半 數(shù) 死 亡 的 毒 物 濃 度 稱 為 半 數(shù) 致 死 濃 度（ median lethalconc

23、entration） ， 用 LC50表 示 ， 并 在 其 前 標(biāo)明 生 物 暴 露 在 毒 物 環(huán) 境 中 的 時 間 ， 如 24 小 時 LC50、 48 小 時LC50和 96 小 時 LC50等n 半 數(shù) 效 應(yīng) 濃 度 （ EC50） ， 它 表 示 在 一 定 暴 露 時 間 內(nèi) ， 使 半 數(shù)受 試 動 物 產(chǎn) 生 某 一 效 應(yīng) （ 如 喪 失 平 衡 、 發(fā) 育 異 常 或 畸 形 等 ）的 毒 物 濃 度 。2. 慢 性 毒 性 效 應(yīng) ： 低 濃 度 污 染 物 對 海 洋 生 物 生 活 周 期 的 毒 性 效 應(yīng) 。 試驗 的 常 規(guī) 指 標(biāo) 常 用 受 試 動

24、物 的 生 長 率 、 生 物 的 生 理 、 生 化 和 行 為 反 應(yīng) 。3 殘 毒 測 試 ： 很 多 污 染 物 質(zhì) （ 如 重 金 屬 、 有 機(jī) 農(nóng) 藥 和 放 射 性 物 質(zhì) ） 能在 生 物 體 內(nèi) 殘 留 和 積 累 ， 這 些 物 質(zhì) 在 生 物 體 內(nèi) 的 含 量 常 為 周 圍 水 中 的 幾千 倍 甚 至 幾 萬 倍 。 所 以 ， 通 過 對 生 物 體 的 毒 物 含 量 測 試 ， 可 以 作 為 評 估水 體 污 染 狀 況 的 一 個 指 標(biāo) 。 第 二 節(jié) 赤 潮 現(xiàn) 象 一 、 赤 潮 和 赤 潮 生 物1 赤 潮 的 定 義 所 謂 赤 潮 （ red

25、 tide） 是 海 洋 中 某 些 微 小 的 浮 游 生 物 在 一定 條 件 下 暴 發(fā) 性 增 殖 面 引 起 海 水 變 色 的 一 種 有 害 的 生 態(tài) 異 ?，F(xiàn) 象 。 日 本 學(xué) 者 安 達(dá) 六 郎 （ 1973） 根 據(jù) 各 海 區(qū) 赤 潮 的 實 例 統(tǒng) 計 ，提 出 以 不 同 生 物 體 長 的 赤 潮 生 物 密 度 作 為 判 斷 赤 潮 的 標(biāo) 準(zhǔn)（ 表 12.1） 。 2 赤 潮 生 物 類 別全 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

26、 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 尚 未 在 我 國 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） 。 n 赤 潮 引 起 海 水 變 色 可 因 形 成 赤 潮 的 生 物 種 類 不 同 而 呈現(xiàn) 出 不 同 的 顏 色 。n 紅 色 赤 潮 ： 夜 光 藻 （ Noctiluca scienti

27、llens） 、 紅 海 束毛 藻 （ Trichodesmium erythracum） 、 中 縊 蟲 、 紅 硫菌 等n 黃 色 、 茶 色 或 茶 褐 色 赤 潮 ： 裸 甲 藻n 綠 色 赤 潮 ： 綠 色 鞭 毛 藻 類n 土 黃 、 黃 褐 或 灰 褐 色 赤 潮 ： 硅 藻 類 赤 潮 是 各 種 色 潮 的 統(tǒng) 稱 單 相 型 赤 潮 和 雙 相 型 赤 潮 1. 發(fā) 生 赤 潮 時 赤 潮 生 物 只 有 一 個 種 占 絕 對 優(yōu) 勢 的 稱 為 單 相 型 赤潮2. 發(fā) 生 赤 潮 時 有 兩 種 共 存 的 赤 潮 生 物 占 優(yōu) 勢 ， 就 稱 為 雙相 型 赤 潮

28、 3 赤 潮 生 物 的 生 長 與 分 裂 速 度 (lgNt-lgN0)/t/lg2 上 式 為 生 長 速 度 ， 以 每 天 分 裂 次 數(shù) 表 示 ， N 0和 N t分 別 為 單 位 水 體 中 藻 類 細(xì) 胞 的 起 始 數(shù) 量 和經(jīng) 過 t天 后 的 細(xì) 胞 數(shù) 量 （ cell/L） 。 4 赤 潮 生 物 的 垂 直 移 動 和 聚 集（ 1） 垂 直 移 動 一 般 認(rèn) 為 ， 白 天 移 動 到 表 層 可 有 效 地 進(jìn) 行 光 合 作 用 ， 當(dāng)表 層 營 養(yǎng) 鹽 被 大 量 消 耗 后 通 過 垂 直 移 動 到 較 深 處 ， 可 有 效 地攝 取 營 養(yǎng) 物

29、 質(zhì) 。（ 2） 聚 集n 很 多 赤 潮 生 物 具 有 聚 集 習(xí) 性 ， 在 發(fā) 生 赤 潮 的 海 區(qū) ， 人 們 常 見到 赤 潮 常 呈 帶 狀 、 片 狀 或 斑 狀 分 布 ， 就 是 這 種 聚 集 的 結(jié) 果 。 生 物 性 聚 集 和 物 理 性 聚 集 n 生 物 性 聚 集 是 一 種 主 動 聚 集 ， 主 要 依 靠 赤 潮 生 物 的 運 動 性 和 趨 性 來 實 現(xiàn) 。物 理 性 聚 集 是 風(fēng) 、 流 、 浪 等 環(huán) 境 因 素 產(chǎn) 生 的 一 種 被 動 性 聚 集 。 （ 1） 赤 潮 生 物 大 量 繁 殖 ， 覆 蓋 海 面 或 附 著 在 魚 、

30、 貝 類 的 鰓 上 ， 造成 呼 吸 困 難 甚 至 死 亡 ； （ 2） 赤 潮 生 物 在 生 長 繁 殖 的 代 謝 過 程 和 死 亡 細(xì) 胞 被 微 生 物 分 解 的過 程 中 大 量 消 耗 海 水 中 的 溶 解 氧 ， 使 海 水 嚴(yán) 重 缺 氧 ， 魚 、 貝 類 等海 洋 動 物 因 缺 氧 而 窒 息 死 亡 ； （ 3） 有 些 赤 潮 生 物 體 內(nèi) 及 其 代 謝 產(chǎn) 物 含 有 生 物 毒 素 ， 引 起 魚 、 貝中 毒 或 死 亡 。 如 鏈 狀 膝 溝 藻 （ Gonyaulax catenella） 產(chǎn) 生 的 石 房蛤 毒 素 就 是 一 種 劇 毒

31、 的 神 經(jīng) 毒 素 ； （ 4） 居 民 通 過 攝 食 中 毒 的 魚 、 貝 類 而 產(chǎn) 生 中 毒 。 目 前 已 知 的 赤 潮毒 素 有 麻 痹 性 貝 毒 、 神 經(jīng) 性 貝 毒 和 瀉 痢 性 貝 毒 等 三 大 類 。 5 赤 潮 的 危 害 （ 一 ） 赤 潮 發(fā) 生 的 原 因1 富 營 養(yǎng) 化富 營 養(yǎng) 化 （ eutrophication） 是 指 生 物 所 需 的 氮 、 磷 等 營 養(yǎng) 物 質(zhì) 大 量進(jìn) 入 湖 泊 、 河 口 、 內(nèi) 灣 ， 引 起 藻 類 大 量 繁 殖 、 水 體 溶 解 氧 量 下 降 、 水 質(zhì)惡 化 的 現(xiàn) 象 。 2 促 進(jìn) 赤 潮

32、 生 物 生 長 的 有 機(jī) 物維 生 素 B1、 B12和 維 生 素 H （ 特 別 是 B12） 是 最 主 要 的 生 長 促 進(jìn) 物 質(zhì) ， 其 他有 機(jī) 物 質(zhì) 包 括 DNA、 嘌 呤 、 嘧 啶 、 植 物 激 素 以 及 其 他 一 些 有 機(jī) 物 質(zhì) 分 解 產(chǎn) 物 ， 也 會 促 進(jìn) 赤 潮 生 物 增 殖 。 二 、 赤 潮 發(fā) 生 的 原 因 和 基 本 過 程 3 微 量 金 屬 元 素 誘 發(fā) 和 促 進(jìn) 赤 潮 發(fā) 生 的 因 素l 赤 潮 生 物 所 需 的 微 量 金 屬 元 素 中 比 較 重 要 的 有 鐵 （ Fe） 、 錳 （ Mn） 、 鎂 （ M

33、g） 、 銅 （ Cu） 、鉬 （ Mo） 、 鉻 （ Co） 等 。 其 中 ， Fe是 藻 類 細(xì) 胞 色 素 （ 鐵 卟 啉 ） 和 許 多 酶 的 組 成 成 分 ， Mg也 是葉 綠 素 的 構(gòu) 成 元 素 ， Co對 能 合 成 維 生 素 B12的 藍(lán) 藻 有 增 殖 促 進(jìn) 作 用 。 Fe和 Mn最 為 重 要 。 近 年 來 的 研 究 表 明 ， 非 金 屬 元 素 硒 （ Se） 也 有 促 進(jìn) 赤 潮 發(fā) 生 的作 用 。 l 4 溫 度 和 鹽 度 ： 赤 潮 的 發(fā) 生 往 往 與 該 海 區(qū) 的 溫 、 鹽 變 化 狀 況 有 密 切 關(guān) 系 。 從 我 國 發(fā)

34、 生 赤 潮 的 現(xiàn) 場 溫 、 鹽 記 錄 來 看 ， 除 了 微 型 原 甲 藻 明 顯 適 應(yīng) 于 低 鹽 和 束 毛 藻 明 顯 適 應(yīng) 于 高 鹽 外 ， 多 數(shù) 赤 潮 發(fā) 生 時 的水 溫 較 高 （ 2328 ） ， 鹽 度 則 較 低 （ S 2328） 南 方 海 區(qū) 的 赤 潮 多 發(fā) 生 在 春 、 夏 之 交 ， 而 北 方 海 區(qū) 的 赤 潮 多 見 于 7-10月 ，都 與 水 溫 升 高 以 及 因 雨 季 而 引 起 的 海 區(qū) 鹽 度 降 低 相 符 合 。 應(yīng) 當(dāng) 指 出 ， 由 于 發(fā) 生 赤 潮 的 原 因 是 多 方 面 的 、 綜 合 的 ， 目

35、前 尚 未 完 全 了 解清 楚 ， 需 要 今 后 繼 續(xù) 進(jìn) 行 更 深 入 的 現(xiàn) 場 調(diào) 查 研 究 和 實 驗 生 態(tài) 研 究 。 赤 潮 發(fā) 生 的 原 因 簡 圖 （ 二 ） 赤 潮 發(fā) 生 的 基 本 過 程 1 起 始 階 段 ： 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 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

36、 赤 潮 出 現(xiàn) 而 有 增 長 。 3 維 持 階 段 這 一 階 段 的 時 間 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 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(tuán) 不 穩(wěn) 定 性 的 因 素 ， 或 溫 度 的 突 然 變 化 超 過 該 種 赤 潮 生物 的 適 應(yīng) 范 圍 ， 造 成 赤 潮 生 物 大 量 死 亡 ， 赤 潮 現(xiàn) 象 就 逐 漸 或 突 然 消 失 。 （ 一 ） 赤 潮 預(yù) 測 預(yù) 報1 根

37、 據(jù) 水 化 特 征 的 預(yù) 測目 前 已 提 出 一 些 以 氮 、 磷 、 化 學(xué) 耗 氧 量 等 參 數(shù) 組 成 的 富 營 養(yǎng)化 程 度 判 斷 公 式 可 供 實 踐 上 應(yīng) 用 。 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 供 應(yīng) 量 ， 其中 最 受 重 視 的 是 Fe和 Mn。 2 根 據(jù) 水 溫 、 鹽 度 和 氣 象 條 件 的 預(yù) 測氣 象 條 件 包 括 風(fēng) 、 氣 壓 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) 平 浪 靜

38、， 陽 光 充足 、 悶 熱 的 日 子 里 ， 就 有 可 能 發(fā) 生 赤 潮 。 三 、 赤 潮 的 預(yù) 測 預(yù) 報 和 防 治 對 策 3 根 據(jù) 生 物 學(xué) 特 征 的 預(yù) 測 （ 1） 赤 潮 生 物 的 增 殖 速 度 （ 2） 葉 綠 素 a的 變 化（ 3） “ 種 子 場 ” 的 調(diào) 查在 實 際 工 作 中 對 上 述 幾 種 預(yù) 測 赤 潮 的 依 據(jù) 應(yīng) 盡 可 能 考 慮 多項 目 連 續(xù) 跟 蹤 和 綜 合 性 分 析 判 斷 ， 才 能 獲 得 較 為 準(zhǔn) 確 的 預(yù) 測預(yù) 報 效 果 。 1 富 營 養(yǎng) 化 物 質(zhì) 入 海 負(fù) 荷 的 控 制2 海 區(qū) 自 身 污 染 控 制 3 富 營 養(yǎng) 化 水 體 和 底 質(zhì) 的 改 善