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1、养殖水域生态学养殖水域生态学第十四章 水体富营养化和赤潮水体富营养化和赤潮第一节第一节 水体富营养化水体富营养化 l一、富营养化问题的历史与现状 l1.什么是富营养化?l2富营养化研究的现状 l二、富营养化的主要原因 l1.与富营养化有关的主要营养物质 l2营养物的主要来源 l三、富营养化的监测和评价 l四、富营养化的危害 l五、富营养化的防治 1.什么是富营养化什么是富营养化?l富营养化现象很早就有，我们可以从古代书藉中找到一些线索。关于富营养化的第 一个确实的、科学的观察应在19世纪20年代。当时瑞士的莫尔登湖(Murten see)湖水变成红褐色。周围居民认为是二百多年前德瑞战争中法国土
2、兵血迹的回溯。经过植物学家的观察，发现是由于大量红色颤藻Oscillatoria rubencens(DC)Gom.的生长，而它的大量出现可能与畜牧业中大量施用肥料有关。概念的理解概念的理解l因此，目前认为湖泊中营养物的缓慢增加不应称为富营养化，或者可称之为天然富营养化；而只有突然的、迅速的营养物增加(而这种增加都是由予人为的原因)，才可称为真正的富营养化，或人为富营养化(cultural 或anthropogenic eutrophication)。对于人为富营养化在湖泊演替中的地位，过去大都认为是加速了演替过程，使湖泊走向衰老但现在有人认为从生态系统发展过程中一些主要趋势来考虑，把它看作是
3、演替过程的逆转，使湖泊由衰老走向“年青化”。是一个属于环境污染范畴的问题也就是专指“人为富营养化”。富营养化作为污染问题又与一级的污染不同。一般的污染大多导致生物生产力的降低，而富营养化却是营养物质的增加，往往提高了初级生产力(但也非总是如此)，甚至提高了终产品(鱼)的生产量，但严重时也导致鱼产量的下降以及引起其他的环境问题。因而，作为环境问题来讨论富营养化问题，我们考虑的是它的危害方面。水体富营养化的定义水体富营养化的定义l“由于人类活动，水体中营养物质增加，引起植由于人类活动，水体中营养物质增加，引起植物过量生长和整个水体生态平衡的改变，因而造物过量生长和整个水体生态平衡的改变，因而造成危
4、害的一种污染现象成危害的一种污染现象”。六、赤潮的预测预报 对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尚未完全了解，还需要进行许多基础研究，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根据水化特征的预测 由于海域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。目前已提出一些以氮、磷、叶绿素a含量，COD等参数组成的富营养化程度判断公式可供实践中应用。除了藻类生长所必需的基本无机营养盐外，还应特别注意那些具有促进赤潮发生的微量物质的量，其中最受重视的是Fe和Mn。因为很多现场
5、和室内实验都已证实Fe、Mn对赤潮生物生长的刺激作用。最近，日本东京水产大学等研究单位提出利用硒(Se)含量变化预测赤潮的发生，因为赤潮发生之前，随着浮游植物的增殖，表层海水中Se浓度就有所上升，赤潮高峰值时，硒浓度是平时的3倍以上。此外，张水浸等人(1994)认为，水体中pH值和溶解氧(DO)也可作为预测指标，当pH值超过8.,25，DO的饱和度超过110一120时，有可能在未来几天内发生赤潮。2根据水温、盐度和气象条件的预测根据水温、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
6、。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，日本学者曾应用过这种方法并有一定效果。例如，兵库县的明石发生Chattonella赤潮的年份往往与5月份的水温变动量(TD值)和盐度变动量(SD值)有关。有的学者认为，可对观测水温进行累积来预测赤潮发生的时间。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，若天气形势发展比较稳定，海区风干浪静，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根据生物学特征的预测(1)赤潮生物的增殖速度：跟踪海区中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。(2)叶绿素a的变化：叶绿素a是
7、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10mgm3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开始实际应用，将大大推进赤潮预测预报的进展。(3)胞囊的调查；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。因此若能查清赤潮生物胞囊(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。此外，还有一些其他的预测依据，例如以海区细菌类别及数量变化、赤潮藻类的光合活性等来作为赤潮预测的方法。应当强调指出，在实际工作中对上述几种预测赤潮的依据应尽可能考
8、虑多项目连续跟踪和综合性分析判断，才能获得较为准确的预测预报效果。七、赤潮的防治-1当赤潮已经出现时，迄今还没有一个有效的治理方法。最早试用的方法是用硫酸铜杀死赤潮生物，即将硫酸铜装在布袋中放在船后拖曳，使药物缓慢地溶解水中。当海水中硫酸铜浓度达到50100 mg/L时可杀死裸甲藻而对养殖贝类无害。但海区面积太大且海水不断流动，化学药品很难奏效。引入食浮游生物鱼贝类来滤食赤潮生物，或用超声波杀死赤潮生物等方法在实验室试验取得成效，但也难应用于大海。因此，当前的对策应该以防为主。赤潮的防治-2l主要措施是控制海区富营养化的发展。首先要根据海区的自净能力确定城市生活污水、工业污水，畜牧业排水和农田
9、排水的流入量，其次对浅海海域的渔业发展要有计划地合理布局，不要盲目扩大养殖面积，避免出现局部过度养殖局面。在发展养殖业中应注意贝、藻、虾、鱼和不同食性，不同生活空间种类的混养，这样既可提高单产，又能强化水体的自净性能。赤潮的防治-3l对富营养化海区可利用各种不同生物的吸收、摄食、固定、分解等功能，加速各种营养物质的利用与循环以达到生物净化的目的。例如，利用海生植物吸收剩余的营养盐类，利用浮游动物和底栖动物摄取各种碎屑有机物，利用细菌同化、分解有机物等等，其中，植物的净化作用特别重要。例如，在水体富营养化的内湾或浅海，有选择地养殖海带、裙带菜、羊栖菜、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。赤潮的防治-4l此外，在进行港湾的围海造地或修建海堤等工程时应充分考虑和论证其生态效应，防止过度影响水的交换率和潮流的净化能力以及加速淤泥的沉积。在海港管理中，应防止含有大量赤潮生物孢囊的轮船压舱水排放入海。