海洋环境化学-第6章-富营养化课件.ppt

第四章、富营养化和赤潮,一、什么是富营养化？,富营养化（eutrophication)是指湖泊、河流、海洋、水库等水体中氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。由于水体中氮、磷营养物质的富集，引起藻类及其他浮游生物的迅速繁殖，使水体溶解氧含量下降，造成藻类、浮游生物、植物、水生物和鱼类衰亡甚至绝迹。,自然条件下湖泊会从贫营养湖过渡为富营养湖，进而演变为沼泽和陆地，富营养化加快了这个进程。,富营养化湖泊 生物的生长率增加，演替加快 贫营养化湖泊 水体洁净，生物生长率低,二、海洋中的营养物质,海洋中浮游植物所需的营养成分有很多，主要有氮（）、磷（）、硅（）、有机物、微量元素及各类维生素。由于、有机物、微量元素及各类维生素等在海水中的量都相对比较大，一般不会成为浮游植物生长的限制因素。海洋中硝酸盐和磷酸盐是海洋浮游植物生长、发育各阶段所必需，因此，、是影响浮游植物生长的主要限制因素。,天然情况：海水中磷酸盐和氮化物含量非常小，受生物活动的影响非常明显，在海洋营养盐分布存在时间和空间的变化。人为来源：工业废水、生活污水和农业污水大量入海；农业上肥料成分流失；大气的氮、磷负荷输入。,来源：,有 氧：(CH2O)106(NH3)16H3PO4138O2106CO2+122H2O+16HNO3+H3PO4 缺 氧：脱氧菌(CH2O)106(NH3)16H3PO484.8HNO3106CO2+42.4N2+148.4H2O+6NH3+H3PO4 缺 氧(NO3-、NO2-已耗尽)：还原菌(CH2O)106(NH3)16H3PO4 53SO42-106CO2+53H2S+106H2O+H3PO4,氮的降解：,海洋中的磷：,海洋中的磷主要可分为颗粒态的磷和溶解态的磷，又可分为无机态磷和有机态磷;海水中可溶性无机磷酸盐有：HPO42-、H2PO4-、PO43-形式存在，其中可能以HPO42-形式为主。水体中可溶解的磷有限，因为这很容易与Cd2+、Fe3+、Al3+等生成难溶性沉淀物沉积于底质中；海水中磷和氮一起参与光合作用，合成有机物，生物体死亡分解，生物活体排泄，以及沉积物与海水的物质交换，构成磷在海洋中的循环。,富营养化：,海水中磷、氮、碳、氧的比值基本上与藻类组成相近，即PNO(原子比)=116106；PNC(质量比)=17.241。但是，过量的氮、磷营养物质的存在，使得海水过渡的“肥沃”引起藻类大量繁殖，这样的现象称为富营养化。,有利的：不利的：,三、富营养化的影响,对浮游生物的影响 对底栖生物的影响 对整个生态系统结构和生物分布的影响 其它影响,适度的富营养化对于当地水产养殖和渔业 生产是有益的；对全球气候变化的贡献；,适度的富营养化对于当地水产养殖和渔业生产是有益的。,由于海水“营养度”的增加，海域的浮游植物初级生产率增加从而导致次级生产率的增加。因此，从一定意义上来讲适度的富营养化是有益的，尤其是对当地的水产养殖和渔业生产。如在某些河口区和上升流区存在大渔场便是很好的例子。但是这种情况往往只限于某些由自然过程而引起的富营养化海区。因为由人为因素引起的富营养化往往很难“富”至“恰到好处”，一旦引起水体的过份富营养化就会产生负面结果。,对全球气候变化的贡献,等（1985）认为水体富营养化有助于海水中有机物向底质转移，从而加速海水作为大气中储存库的过程，从这一点上来说对地球气候进一步变暖还有一定的缓解作用。另外，某些能生产二四基硫化物（）的藻类的大量繁殖能使大气中硫酸盐含量增高，从而使大气中的云凝核增加，云的增加及云的的反照率增加，会导致气温下降。,对浮游生物的影响 1,富营养化的海水再加上合适的温度和光照等，浮游植物便会大量繁殖（尤其是鞭毛藻类），相应地以这些浮游植物为生的浮游动物的生产量也会大量增加（尤其是桡足类甲壳动物）。但是水体中藻类的大量繁殖也降低了水体的透明度，从而限制了生活在较深水域的褐藻和红藻的繁殖。,虽然这时也有有机物的垂直对流，但由于水体分层，这种对流量是很小的，因此，水体中的有机物就大量堆积，而无机营养物质则随着时间的推移而逐渐减少。这种趋势一直要到某种营养物的枯竭才停止，这种营养物通常为或。接着而来的是藻类的大量死亡和水体中有机物大量向底层转移。,对浮游生物的影响 2,对底栖生物的影响 1,通常，底栖动物能很快地吃掉上层水中沉降下来的有机物，而不至于导致多余有机物的细菌分解，从而使底层水处于厌氧状态。但是如果上层水体过份“肥沃”，藻类大量繁殖，情况就不同了。除了多余的有机物在分解时消耗氧气以外，底栖动物的大量繁殖也要消耗大量的氧气。,对底栖生物的影响 2,在一些垂直对流差及水交换不良的海区，氧消耗量就有可能超过供应量，从而使底层水体处于厌氧环境。这时一些厌氧细菌通过消耗硫酸盐和硝酸盐来进行新陈代谢。其结果是水体中出现象、之类的有毒气体，最后必定引起底栖生物的大量死亡。这又给厌氧细菌提供了大量的高质量的“食物”使其繁殖更迅速，从而形成恶性循环。海域的第一次厌氧环境对底栖大型生物的破坏尤为严重，它可以使经过多年才建立起来的底栖生物群落毁于一旦。,对整个生态系统结构和生物分布的影响,由于水体富营养化，在改变浮游植物结构的同时，也改变了整个生态平衡。如在水体富营养化以前通常是硅藻占支配地位，这时鲑鱼等高等鱼种的生产量较高。而在水体富营养化之后，水体中的浮游植物便以鞭毛藻类为主，食植动物增加，食肉动物减少，高级鱼种开始减少，低级的普通鱼种增加，这对当地的渔业生产显然是非常不利的。在浮游植物（或动物）数量增加的同时，它们的种群数量减少（由于海域富营养化，生存环境变得越来越只适应于少数种类的生长），生物多样性变少，破坏了原先的生态平衡。,其它影响,富营养化还有可能改变海域的沉积模式（大量死亡的浮游植物在沉降过程中同时也吸附了大量的悬浮物一同沉到海底）。由水体富营养化引起的有毒藻类的大量繁殖还会造成贝类等海洋生物的中毒，间接地也会影响人类的身体健康。除此之外，海水富营养化引起的浮游植物大量繁殖，还会对沿岸旅游业造成不利影响（生活在表层的大量藻类很容易被带到海岸边和沙滩上，大大影响了海滨的景观），对工业用水造成影响（大量的藻类堵塞工业冷却水管道），及加速河口、海湾、泻湖的填埋（死亡）。,2008，青岛浒苔攻坚战,水体中氮、磷含量与富营养化程度的关系,四、富营养化的评价标准,上述结果看出，磷的限制浓度低于氮，说明富营养化作用中磷是限制因子。虽然磷是限制因子，但不能忽视高浓度氮的作用。研究一般认为氮为0.20.3ppm，磷0.010.02ppm为富营养标准。此外，富营养化还与水体氮、磷负荷及其比例有关。,表3.2.1 海域营养状况的划分,富营养化的环境质量标准Environmental Quality Standard(EQS)of Eutrophication,1.富营养化指数(E):E=CODDINDRP106/1500E1:富营养化 2.营养质量指数(NQI):NQI=CCOD/CCOD+CTN/CTN+CTP/CTP+CChla/CChla,营养质量指数法评价,营养质量指数式：NQI=Ai=Ci/CisNQI:营养质量指数;Ai:单项营养质量指数;Ci:指标监测的平均值(mg/l);Cis:指标评价标准(mg/l)。评价指标：COD、DIN、DRP和Chla。,表3 营养水平分级,厦门同安湾海域营养状态评价,1.研究区域概述2.样品的采集和分析3.结果与讨论4.结语,案例分析,1.研究区域概述,地理特征功能用途主要环境问题,研究区域概述,同安湾海域位于厦门岛的东北部，海湾海域面积约为91km2,为半封闭海湾，西部和北部水浅，多为滩涂，南部及东部湾口水域较深。同安湾海域主要以水产养殖和盐业为主，水产养殖面积40 km2，是厦门重要养殖区。由于海堤的建设和滩涂的围垦，减少了纳潮量，降低了潮流冲刷能力，加剧海域的淤积，影响海域生态环境。周边经济的发展，生活污水和工业废水排放量的增加，及水产养殖规规模的扩大，给同安湾环境造成潜在的危险。,2.样品的采集与分析,2.1 调查站位2.2 调查时间：1999年1月（枯水期）和1999年5月（丰水期）2.3 监测项目：T、S、SS、pH、DO、COD、BOD5、DIN、DRP、Chla和油类。2.4 水质评价标准：二类水质标准。,3.结果与讨论,3.1 水质监测结果3.2 营养质量指数法评价3.3 营养指数法评价,水质监测结果,表1 同安湾海域水质调查统计结果,同安湾营养质量指数,同安湾海域营养指数（E）,结语,对同安湾水质监测的结果表明：大部分监测项目符合二类海水水质标准，但无机氮超标，系该海域富营养化的主要因子。应用营养质量指数（NQI）和营养指数（E）两种评价方法对同安湾海域营养状况评价，结果均表明该海域处于富营养状态，存在发生赤潮的潜在危险。,研究海域N/P为40.7，磷相对短缺，为该海域富营养化的控制因子。关于保护同安湾海域的建议：应加强周边陆地污染源的治理，控制生活污水、工业废水及农业废水的排放，加强生态环境保护；控制海洋水产养殖规模，调整养殖结构，减少养殖污染环境；进一步加强海洋管理，防止发生赤潮。,结语,海洋赤潮污染,一、赤潮的定义,定义：赤潮是由于海域环境条件的改变，促使某些浮游生物（如微小的浮游植物、原生动物或细菌等）暴发性大量增殖和高密度聚集，引起水色异常，造成海域生态破坏和人类健康受损的现象。,二、赤潮的危害,对养殖区水产资源的破坏 对人类健康与安全的危害 对沿岸海域生态环境的破坏,1.对养殖区水产资源的破坏,分泌粘液，粘附于鱼类等海洋动物的鳃上，妨碍其呼吸，导致窒息死亡；产生毒素，危害甚至直接毒死养殖生物，目前我国已知有毒的就有83种；导致水体缺氧或造成水体有大量硫化氢和甲烷等，使养殖生物缺氧或中毒致死；吸收阳光，遮蔽海面，使其它海洋生物因得不到充足的阳光而死亡。赤潮破坏了基础饵料，严重地破坏整个海洋水产养殖业。,年中国沿海赤潮损失概述,继年底福建厦门西港海域和广东铙平海域发生大面积赤潮之后，年月底至月底广东珠江口海域、汕尾附近海域和南澳海域再次出现大面积赤潮，近的海域赤潮翻涌给沿海养殖业以致命的打击。这次赤潮规模为广东历年之最，直接经济损失多万元。下半年，我国渤海湾又发生了大面积的赤潮。此次赤潮持续时间为月中旬至月底，面积为多，包括辽东湾、山东莱州湾、天津新港、河北唐山、秦皇岛等海域，给沿海水产业造成直接经济损失亿多元。这次赤潮已被证实为我国有史以来面积最大、持续时间最长、损失最严重的一次。,赤潮毒素的富集与传递。由于有毒赤潮生物含有剧毒，可通过直接分泌和食物链传递，危及人类的健康与安全，甚至引起人类中毒死亡。有些赤潮生物不仅分泌毒素，甚至死后还继续放毒，而且有些毒素的毒性远远超过氰化物，如链状膝沟藻分泌的石房蛤毒素，其毒性比眼镜蛇毒高出倍，比一般可卡因麻醉剂高出万多倍，可直接或间接地毒死海洋生物及人类。病原体大量繁殖。发生赤潮的水体中，细菌、病菌生长繁殖蔓延、有的病菌可达51045108个l。,2.对人类健康与安全的危害,赤潮毒素对人类健康危害事例简述,此外赤潮还严重威胁着人类生命安全，人们一旦食用赤潮毒害过的鱼虾，尤其是贝类就会中毒身亡。如年月我国福建东山岛村民因食用带赤潮的花哈曾发生过人中毒的事件；年上海、江苏因食用被甲肝病毒污染的毛蚶至使人患病；年月菲律宾发生的赤潮使万名渔民被感染麻痹性贝毒，并有名儿童死亡。,3.对沿岸海域生态环境的破坏,破坏海洋生态系统。破坏海洋食物链的正常顺序和生产过程，威胁着海洋生物的生存，降低海洋生物多样性。由于少数藻类的暴发性异常增殖，会造成海水值升高，粘稠度增大，改变浮游生物的生态系统群落结构。赤潮与海域污染的相互影响和加和作用。发生赤潮海域，若污染源不能切断，污染物仍不断输入，海域可能加剧富营养化和不断发生赤潮。赤潮加重了海域污染，污染又引起赤潮，这样不断地破坏海洋的生态平衡。对沿岸景观的破坏。,赤潮对海洋环境的危害日趋严重和剧烈,美国：佛罗里达沿海从的年间，平均每隔年才发生一次赤潮；可年间，几乎每年都有赤潮发生。,日本：濑户内海仅年间，平均每年就有次以上的赤潮，整个夏季几乎就未停止过。这些屡屡发生的赤潮给水产养殖业造成了巨大的经济损失。从的年内日本赤潮经济损失累计高达亿日元，只年一年的赤潮经济损失就高达亿日元，,赤潮对海洋环境的危害日趋严重和剧烈,中国：沿海从年代有文字记载的赤潮仅余起；年前平均每年次；年每年次，持续时间天，波及范围从几十到几千。仅年、月份所发生的从天津到黄骅岐口的大面积赤潮，其经济损失竞高达亿元以上。年我国赤潮损失高达亿元。,赤潮对海洋环境的危害日趋严重和剧烈,三、赤潮生物,引发赤潮的生物称为“赤潮生物”。(1)赤潮的潮色(2)有毒赤潮生物(3)赤潮生物孢囊(4)赤潮生物学指标(5)赤潮生物的生长与分裂速度(6)赤潮生物的垂直移动和聚集(7)赤潮类型划分,(1)赤潮的潮色,引起“赤潮”的浮游生物(主要是浮游植物)种类很多，不同的浮游生物种类呈现不同的颜色。“赤潮”只是对颜色的泛指。赤潮的潮色可以判断赤潮生物的种类。,(2)有毒赤潮生物,赤潮生物并非都有毒的，现已发现有毒赤潮生物有83 种，其中以甲藻纲居多。有毒赤潮生物含有许多种毒素，较重要的毒素类：麻痹性贝毒，神经性贝毒，腹泻性贝毒和西加鱼毒等等。,(3)赤潮生物孢囊,在生物因素中，赤潮生物“种子”群落是赤潮发生最基本的生物因素，赤潮种子是在海域中已存有的赤潮生物细胞和底栖休眠孢囊，也可以是由其他区域迁移和扩散来的。这些孢囊在环境条件不利情况下，容易诱发暂时性孢囊，保留在沉积物中，当有利其生长的环境条件时，很快释放出浮动细胞，再多次分裂，以致可以达到形成赤潮的密度。,(4)赤潮生物学指标,赤潮生物浓度是评价水域是否达到“赤潮”水平是十分重要的，作为赤潮生物学指标，许多研究报告采用生物个体长度和赤潮浓度来衡量。依据不同赤潮生物的细胞大小，当水体中赤潮生物密度超过一定范围时就形成赤潮。,表3.3.2 赤潮生物细胞密度指标,赤潮生物细胞密度指数（F）,F=细胞密度/赤潮细胞密度指标；当某种生物的细胞密度指数F 接近1时，表示此种生物赤潮出现的可能性越大；F 值大于1时，表示发生了该类型藻类的赤潮，F值越大，表示该类型赤潮的规模越大；,赤潮生物细胞密度指数换算,(5)赤潮生物的生长与分裂速度,赤潮生物在适宜的环境条件下有很高的分裂增殖速度，而当环境条件较差时，分裂增殖速度就减慢，甚至形成胞囊或休眠孢子，待环境好转时再开始萌发增殖。赤潮生物种群在单位时间内的分裂次数可以用下式计算：u=（lgNt-lgN0）/tlg2 其中，u为生长速度，以每天分裂次数表示；Nt和N0分别为单位水体中藻类细胞的起始数量和经过t天后的细胞数量（个/L）。,赤潮生物在适宜的环境条件下生长速度很快。如骨条藻每天分裂可高达5.9次。总体上来看，硅藻类赤潮生物的增殖速度比甲藻类要高，前者通常可以每天分裂2次以上，后者只有12次，大多数有毒赤潮甲藻的最大分裂速度可能低于每天1次。,（6）赤潮生物的垂直移动和聚集,1）垂直移动，主要是具有鞭毛的甲藻类；赤潮生物的垂直移动习性，是它们生命过程中对环境的一种生理生态适应特征。一般认为，白天移动到表层可以有效地进行光合作用，当表层营养盐被大量消耗后，通过垂直移动到达较深处，可有效的摄取营养物质。2）聚集，可分为单相型赤潮或双相型赤潮等；,2）聚集，在发生赤潮的海区，人们常见到赤潮常呈带状、片状或者斑状分布，这就是聚集的结果。生物性聚集：主动聚集，靠赤潮生物的运动性（前提条件）与趋性（趋光、趋营养等）来实现。物理性聚集：由风、流、浪等环境因素产生的一种被动性聚集。其作用比生物性聚集重要，速度快，规模大。,（7）赤潮类型划分,1）按爆发赤潮的优势种类型，如中肋骨条藻赤潮，夜光藻赤潮等；2）按爆发赤潮的优势种类型个数，可分为单相型赤潮或双相型赤潮等；,单双相型赤潮 发生赤潮时赤潮生物只有一个种占绝对优势的称为单相型赤潮，这是最为常见的情况。有时发生赤潮时有两种共存的赤潮生物占优势，就称为双相型赤潮。,四、赤潮发生的影响因素,（一）生物因素1、赤潮的长消过程2.赤潮生物（二）、化学因素（三）、物理因素,赤潮发生的原因尚未完全查明，但从理化环境的变化分析，初步认为与气候、海温、盐度、营养料和环境污染等多种因素有关。,2、化学因素,赤潮研究普遍认为：赤潮的发生与海水中氮、磷等营养物质密切相关、营养盐是形成赤潮的物质基础和主要条件。其来源主要有以下两方面：大量未经处理的城市生活污水和工业废水倾注：海水养殖的自身污染：网箱养殖盲目发展也是造就赤潮泛滥的“温床”的另一个重要原因。由于投铒中的残余铒料和鱼类排泄物沉积，使一些海域严重富营养化。上述两方面原因导致在内湾、浅海区中无机态氮、磷酸盐和铁、锰等微量元素增多，给赤潮生物的大量繁殖提供了丰富的营养物质。,大量未经处理的城市生活污水和工业废水倾注：,依我国为例，近年来我国每年排入海洋中的污染水约亿吨，预计到本世纪末每年排入海内的工业废水和生活污水分别将增至亿吨和亿吨。据统计，年入海石油污染物约.万吨、有机物（）.万吨、营养盐类.万吨、重金属.万吨。在大连湾沿岸多处排污口每年排入海的亿吨污水中仅石油含量就超标倍，其它污染超标也达倍以上。上海每年排入长江口、杭州湾的亿吨污水使该地渔场南区的大肠杆菌超标竞高达万倍以上。目前我国内海、等营养盐的超标率均已超过。年广东省生活污水排放量高达亿，其中经过污水处理的不足，形成了1998年大规模赤潮的“温床”。,3、物理因素,上升流：上升流能将海底的营养物携到表层，为赤潮生物提供丰富的各种营养物，因此，赤潮常常发生有上升流的海域。海温或盐度：一般赤潮发生于水温的海域中；赤潮海域的盐度一般为。气象条件：通常赤潮出现于闷热、风平浪静的夏季。水团影响：赤潮爆发与不同盐度的海水形成的锋面有关。由于台湾暖流北上或外海海水在浙江沿海形成的锋面，使东海多发赤潮。此外，水底层出现无氧和低氧水团也会引起赤潮。城市暴雨和洪水：冲刷入大量的营养盐和微量元素，诱导海域、河口的赤潮发。,Upwellings Bring Nutrients to Surface,五、赤潮发生的基本过程,赤潮发生的基本过程通常包括以下四个阶段：1.起始阶段 将要发生赤潮的海域具有形成赤潮的生物种（包括营养细胞或胞囊），海水的各种理化条件能满足该种赤潮生物生长、繁殖的需要。在这一阶段，赤潮生物开始繁殖或胞囊大量萌发，竞争能力较强的赤潮生物可逐渐发展到一定的种群数量。2.发展阶段 在海区的各种营养物质以及光照、温度、盐度等因素继续保持有利于赤潮生物发展的状态下，赤潮生物呈指数式增长并迅速形成赤潮，同时原先的共存中多数被抑制或消失，也可能有个别种随赤潮出现而有增长。这一阶段，任何环境因素的改变都有可能阻碍、推迟或者终止形成赤潮的过程。,3.维持阶段 维持阶段是赤潮现象持续的时间，这时赤潮生物种群数量处于相当高的水平。这一阶段的时间长短主要取决于水体的物理稳定性和各种营养物质的消耗和补充情况。4.消亡阶段 引起赤潮消亡的原因包括营养物质耗尽又未能及时得到补充，或遇台风、降雨等各种引起水团不稳定性的因素，或温度的突然变化超过该种赤潮生物的适应范围，造成赤潮生物大量死亡，赤潮现象就逐渐或突然消失。这一过程往往是对渔业危害最严重的阶段。,六、赤潮的预测预报,赤潮预测预报是减轻赤潮危害的一项非常重要的工作，但是由于发生赤潮的原因和机制很复杂，因此迄今还没有一个普遍适用的赤潮预报模式。下面介绍几项预报的依据：1.根据水化特征的预测 由于海区的富营养化是发生赤潮的物质基础，因此，一切能反映海域富营养化的指标在赤潮预报中都是有用的。目前提出的以氮、磷、COD等参数组成的富营养化程度判断公式可供实践上应用。除了藻类生长所需的基本无机营养盐以外，还应特别注意那些具有促进赤潮发生的微量物质的供应量，其中最受重视的就是Fe和Mn。,2.根据水温、盐度和气象条件的预测 很多赤潮事例表明，海区表层水温在短时间内的急剧上升且有成层现象，以及在河口、内湾因降雨或河流径流量增大而引起盐度变化，常可诱发赤潮发生。因此，可根据海区出现的上述异常现象来预测赤潮发生的可能性。气象条件包括风、气压等因素，很多赤潮事例表明，当其他条件具备时，如天气形势发展比较稳定，海区风平浪静，阳光充足、闷热的日子里，就有可能发生赤潮。,3.根据生物学特征的预测 赤潮生物的增殖速度：跟踪海区内各种赤潮生物的增殖情况，就可能在赤潮发生的起始阶段预测赤潮可能发生的时间。叶绿素a的变化：叶绿素a是藻类细胞生物量的一个指标，也是海区富营养化程度的一项指标。一般认为，当监测中，发现叶绿素a含量超过10mg/m3并有继续增高的趋势时，就预示赤潮可能即将出现。目前，大面积测定叶绿素a和水色的卫星和航空遥感技术已经开始实际应用，将大大推进赤潮预测预报的进展。“种子场”的调查：赤潮生物在不利环境条件下，会形成休眠孢子或胞囊沉于海底，待环境条件适宜时萌发并大量增殖。因此，如能查清赤潮生物种子场（范围、种类、数量）并了解其萌发条件，也有助于赤潮的预测预报。,七、赤潮的预防与治理,由于赤潮发生的原因比较复杂，目前还难以及时准确的预报。科学的治理方法仍然是以防为主，防治结合。概括起来主要有以下条：,.控制海水的富营养化 水体富营养化为赤潮生物大量繁殖和赤潮形成提供了物质基础。,控制对策：近海水体富营养化科学、合理对策的制定，必须建立在仔细研究、等的来源（陆地径流、工农业及生活排污和悬浮物、沉积物释放以及系统内、的再生等）、归宿（沉积、迁移到外海）及相互作用（、等与浮游植物、悬浮物及浮游植物与悬浮物及沉积物之间）的基础上。,（）加强科学研究和环境监测，对富营养化水体进行客观的评价。（）某些海域富营养化程度较低，可能对渔业生产有一定的帮助，可不采取任何对策，但需加强监测。（）制定相应的法令、法律来规范富营养化水域附近的排污及海水养殖，减少富营养化水域附近营养盐排放（如建造污水处理厂等）。（）向水中撒一些粘土矿物，一方面可以增加水的混浊度阻止藻类大量繁殖，另一方面粘土可以吸附水体中大量的等营养物并沉降到底质中。实验证明，这些被吸附的营养盐的再释放是微不足道的。,对策与方法：,（）在水体中养殖一些大型水生植物（如藻类、芦苇、水葫芦等），证明在湖泊中是可行的。经过研究筛选，这种措施在浅海也是可行的。（）如想让遭到破坏的水域尽快地恢复到自然状态，除减轻、负荷外，还需清除含有成为二次污染源的大量、的海底泥。（7）海水养殖的“合理密植”、投饵的科学化及科学的饵料组成等都是预防海域发生富营养化的可行办法。,.改善水质和底质生态环境在赤潮多发区养殖某些海藻，用以吸收富余的氮和磷，可以减少赤潮发生。利用海底耕耘机在有机物堆积的底泥上拖曳，使底泥翻转，促进有机物分解，达到改良底质的目的等。应用粘土改良土质和底质环境；撒播石灰可起到促进有机物分解、改善底质、抑制磷释放、防止水体营养化、灭菌消毒和防止发生硫化氢等作用。海洋清洁剂也可作为净化水质和底质的改良剂。,.减缓海水养殖业自身对海洋生态环境的影响 应选择一引起对水质有净化作用的养殖品种进行多品种混养、轮养和立体养殖，充分利用水体，合理开发。.控制有毒赤潮生物外来种类的引入 通过货运船压舱水的排放，赤潮生物种类可能从一个海域被携带到另一地区的海域。.建设良好的海洋环境 在开发建设中，应尽量减少破坏沿岸自然生态环境，防止水土流失。,大鹏湾环境与赤潮的研究,国家自然科学基金重大项目,大鹏湾环境与赤潮的研究,一、大鹏湾及其沿岸自然环境概况二、采样与方法三、赤潮多发区海洋环境与赤潮四、赤潮爆发的主要物化因素归纳五、赤潮防治对策和生态环境保护,案例分析,一、大鹏湾及其沿岸自然环境概况,1.地理位置和自然条件,大鹏湾（Mirs Bay）：位于广东省宝安县大鹏半 岛和香港九龙半岛之间。地理位置：北纬22242236、东经 1141211430；面积：335km2；水深：湾顶810m、中部平均18m、湾口水深 2224m。河流：沿岸无大河流，最大河流为葵冲河（0.44m3/s）；,2.水文特征,水温潮流波浪潮汐,三、采样与方法,大鹏湾环境与赤潮的研究,站位布设采样频率观测项目数据处理,站位布设,观测站,赤潮多发区,站位布设,布点说明：S：常设站；M：赤潮发生时增设站；S0：depth5m，只采表层水；M：只采表层站。,采样频率,A.集中采样：35月赤潮多发期间，1次/3天；B.半月采样：除集中观测外的其余月份，每个月2次；C.加频采样：在赤潮发生时，在赤潮现象集中的地方增加站点，增加采样频次，最密为1次/2h。,数据处理,赤潮发生期间：单独处理；其余时间：以集中观测和半月观测数据为依据，按月份统计平均，舍弃了密集观测的数据，以求得时间上得均衡和月均值的真实意义。,理化参数和赤潮的关系海水营养状况与赤潮的关系微量元素和赤潮的关系水文要素和赤潮的关系维生素B1、B12与赤潮的关系,四、赤潮多发区环境与赤潮的研究,大鹏湾环境与赤潮的研究,表底层水温差异小，表明该海域水体密度差异较小，分层现象较弱，有利于海水垂直运动，使底层的营养盐较易移到表层，为赤潮生物的生长繁殖提供了更多的物质基础。,盐田海域夜光藻赤潮发生时盐度范围为2632；此外，发生3次细长翼根管藻赤潮时盐度范围为32.4032.90。,1.1 水温与赤潮关系,海水水温对赤潮发生起着重要的作用，直接控制着赤潮的发生、发展与消亡。盐田海域水体较小，表底层温差不大。,1.理化参数和赤潮的关系,1.2 盐度与赤潮关系,赤潮发生除与水温有重要关系外，不同种类赤潮生物有其最合适的盐度范围。,1.3 溶解氧与赤潮关系,3月22日为夜光藻赤潮，在此之前发生的是褐胞藻赤潮：夜光藻是一种捕食性浮游植物，在每年首次发生夜光藻赤潮之前，水域都有硅藻、甲藻大量繁殖的阶段。19901993年盐田海域赤潮多发期的35月份，DO变化范围较小，一般为6.57.5mg/L。91-3-20夜光藻赤潮发生前：发生后：,1.理化参数和赤潮的关系,图2。1。3,1.3 溶解氧与赤潮关系,1.4 COD与赤潮关系,1991年盐田海域COD月均值0.280.73mg/l，其中35月逐月升高。,营养化水平（E）的评价,E=COD(mg/l)DIP(g/l)DIN(g/l)/1500,2.海水营养状况与赤潮的关系,大鹏湾环境与赤潮的研究,表2。2。4,3.微量元素和赤潮的关系,海水发生赤潮是多因素相互作用的结果。除外在环境因素外，某些微量元素对赤潮生物生长、发育、增殖等过程有重要影响。赤潮生物对某些微量元素的可利用性，是导致其增殖、中毒或死亡的原因之一。探索微量元素与赤潮元素的关系，有助于揭示赤潮产生的引发内因。,主要的微量元素：,Fe、Mn：其它微量元素（Cu、Pb、Cd、Hg、Cr和Se等）：,Fe、Mn：近年来研究表明，无论是赤潮现场观测、实验室培养实验和围隔生态模拟研究，水体中微量的Fe、Mn对不同藻种均有促进增长作用，其增幅同水体中Fe、Mn存在形式和含量密切相关。,其它微量元素（Cu、Pb、Cd、Hg、Cr和Se等）：,1）上述元素在某个较低浓度时，往往能促进某种藻类的生长；2）当高于该浓度时，则对赤潮生物产生抑制作用或中毒或致死；3）微量元素的生物效应，与金属离子的形态、活度、藻细胞表面活性点的络合常数密切相关；4）不同赤潮生物吸收微量元素具有选择性；5)一些微量元素共存时，彼此产生拮抗作用，或使藻群发生演替现象。,4.水文要素和赤潮的关系,4.1 当地潮汐特点4.2 潮汐与赤潮,4.1 当地潮汐特点,水域的潮汐属非正规半日潮，月潮周期中，多数1d内出现2次高低潮的高度不等，呈现日潮不等的特点。潮流属非正规半日潮流型。,夜光藻细胞个体较大，是漂游性浮游植物。在研究水域，受潮汐影响，其不但可在上下水层移动，而且可在一些水流不畅通的地方积聚。,4.2 潮汐与赤潮,添加图2。5。4,由于盐田海域的潮汐为非正规半日潮，日潮不等为其主要特征，在高潮或日潮潮差较大时，赤潮出现的机率较大。表明赤潮一般发生在水体交换缓慢的情况。,5.维生素B1、B12与赤潮的关系,促进赤潮藻类生物繁殖的作用；水中含量极低（ng/L）；与赤潮的机理尚不清楚。,四、赤潮爆发的主要物化因素归纳,1 物理因素2 化学因素,大鹏湾环境与赤潮的研究,赤潮生物,赤潮,五、赤潮防治对策和生态环境保护,大鹏湾环境与赤潮的研究,A、物理方法B、化学方法C、生物方法,A.物理方法,发生赤潮时，赤潮生物主要集中在水体表层，所以对海洋表层危害最大。国内外常用的物理方法：围隔栅法：用围隔栅将表层赤潮水同养殖区隔开；气幕法：通过事先在养殖区周围海底布设的通气管，向上放出大量气体，形成垂直环流气幕，将养殖区同赤潮区分开，同时达到充氧目的；增氧法：网箱沉降法：网箱养殖区；过滤法：超声波法：用超声波杀死赤潮生物。,B.化学方法,化学方法具有见效快的特点，是采用最早、目前使用最多、发展最快的一种方法。主要方法：CuSO4：最早方法，适用于小面积、内湾的应急措施；易产生二次污染，故应慎用！KMnO4、NaClOCl2、H2O2、O3粘土：(较新方法)特点：来源丰富、成本低、无污染和吸附力强等优点。,有机“除草剂”：有机羧酸和有机胺等，秸杆、海蕴；凝集剂：利用物质的胶体化学性质，使赤潮生物凝集和沉淀，而后回收是其主要目的。三大类；无机凝集剂（AL、Fe化合物）、表面活性剂和高分子凝集剂。,B.化学方法,C.生物方法,即“以虫治虫”法，新的发展方向。培养出赤潮生物的“克星”生物，如弧菌、病毒、择食赤潮生物的浮游动物投放于赤潮多发区，或在赤潮多发区养殖滤食性浮游动物的贝类等来防治赤潮发生或消除赤潮。弧菌（破坏赤潮细胞的细胞壁）光合细菌（消耗养殖池中营养盐）沙蚕（以单胞藻为食）,建立良好的海洋生态环境,1 依法管理海湾2 合理开发利用海湾自然资源3 防止或减缓养殖自身污染4 保护沿岸自然生态,Thanks for your attention.,