Chapter06《海洋科學(xué)》通識-海洋化學(xué)(赤潮)

印春生海洋化學(xué)MarineChemistrychunshengyin@《海洋科學(xué)》通識上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院第五章：海洋化學(xué)第一節(jié)海水酸化第二節(jié)富營養(yǎng)化與赤潮知識點：富營養(yǎng)化、為什么富營養(yǎng)化、赤潮上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮EutrophicationandRedtide海洋為什么會發(fā)生赤潮？赤潮都是紅色的嗎？富營養(yǎng)化對海洋和湖泊意味著什么？海洋藻類（赤潮）對人類有好處嗎？海洋中有哪些類型的赤潮？面對赤潮，人類該怎么辦？視頻:赤潮—大海的憤怒/v_show/id_XNzk4NTMxMDg=.html滸苔泛濫！海水富營養(yǎng)化是主因/show/2AvoFexSHYXWVWzH.html上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮1、兩個故事:之一紅褐色湖水富營養(yǎng)化現(xiàn)象很早就有，從古代書藉中可找到一些線索。富營養(yǎng)化的第一個真實科學(xué)觀察是在19世紀20年代。當(dāng)時瑞士莫爾登湖湖水變成紅褐色。周圍居民認為是二百多年前德瑞戰(zhàn)爭中法國土兵血跡的回溯。經(jīng)過植物學(xué)家的觀察，發(fā)現(xiàn)是由于紅色顫藻大量生長，而它的大量出現(xiàn)可能與畜牧業(yè)中大量施用肥料有關(guān)。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮1、兩個故事:之二—大事不妙！滸苔來了2008年6月，眼看奧運會就要開幕了，大量的滸苔卻突然飄到了青島沿海。奧帆賽警戒水域面積共49.48平方公里，有滸苔面積為15.86平方公里，占總面積的32.04%。作為奧運帆船項目的舉辦地，那么多滸苔到來，帆船運動員的訓(xùn)練受阻了，怎么辦？上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮2、富營養(yǎng)化定義海水中磷、氮、碳的比值基本上與藻類組成相近，即P∶N∶C(原子比)=1∶16∶106；P∶N∶C(質(zhì)量比)=1∶7.2∶41（Redfield比值）。海水中過量的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的存在，使得海水過渡的“肥沃”引起藻類大量繁殖，這樣的現(xiàn)象稱為富營養(yǎng)化。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮Eutrophicationofthesea3、富營養(yǎng)化的原因由于地表徑流的沖刷和淋溶，雨水對大氣的淋洗，以及廢水、污水帶有一定的營養(yǎng)物質(zhì)向湖泊和近海水域匯集，使得（含有營養(yǎng)鹽）水體的沿岸帶擴大，沉積物增加，N、P等營養(yǎng)元素數(shù)量大大增加，造成水體的富營養(yǎng)化。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮Eutrophicationofthesea4、如何理解富營養(yǎng)化水體中營養(yǎng)物緩慢增加不應(yīng)稱為富營養(yǎng)化，或可稱之為天然富營養(yǎng)化；而只有突然的、迅速的營養(yǎng)物增加(人為原因)，才稱為真正的富營養(yǎng)化，或人為富營養(yǎng)化(anthropogeniceutrophication)。天然富營養(yǎng)化氣實是水體的“衰老”現(xiàn)象，但現(xiàn)在特指水體環(huán)境污染問題，也即“人為富營養(yǎng)化”。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮富營養(yǎng)化作為污染問題卻又與一般污染不同一般的污染大多導(dǎo)致生物生產(chǎn)力的降低，而富營養(yǎng)化卻是營養(yǎng)物質(zhì)的增加，往往提高了初級生產(chǎn)力(并非總是如此)，甚至提高了終產(chǎn)品(魚)的生產(chǎn)量；但嚴重時卻又導(dǎo)致了魚產(chǎn)量的下降以及引起其他環(huán)境問題。因而，我們關(guān)注的是富營養(yǎng)化的危害方面。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮5、富營養(yǎng)化的直接后果——赤潮赤潮在國際上也稱作有害藻類（HAB），是指在一定的環(huán)境條件下，海洋中的浮游微藻、原生動物或細菌等在短時間內(nèi)突發(fā)性鏈式增殖和聚集，導(dǎo)致海洋生態(tài)系嚴重破壞或引起水色變化的災(zāi)害性海洋生態(tài)異常現(xiàn)象。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮赤潮是一個歷史沿用名，它并不一定都是紅色。赤潮發(fā)生的原因、種類、和數(shù)量的不同，水體會呈現(xiàn)不同的顏色，有紅顏色或磚紅顏色、綠色、黃色、棕色等。值得指出的是，某些赤潮生物（如膝溝藻、裸甲藻、梨甲藻等）引起赤潮有時并不引起海水呈現(xiàn)任何特別的顏色。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮綠潮：是在特定的環(huán)境條件下，海水中某些大型綠藻（如滸苔）爆發(fā)性增殖或高度聚集而引起水體變色的一種有害生態(tài)現(xiàn)象，也被視作和赤潮一樣的海洋災(zāi)害。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院赤潮圖片東碇島赤潮舟山海域-面積7000多平方公里（衛(wèi)星圖片）上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院滸苔綠潮圖片青島南部，15100km2青島青島青島青島上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院陸地綠藻-2008年太湖淡水水體中富營養(yǎng)化引起的藻類爆發(fā)叫做“水華”或藍綠藻。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮6、赤潮現(xiàn)象：1）赤潮和赤潮生物能形成赤潮的浮游生物稱為赤潮生物。據(jù)報道，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個門類中的細菌和綠藻赤潮生物在我國尚未發(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)和藍藻類(4種)(張水浸等，1994)。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院甲藻類硅藻類藍藻類上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮6、赤潮現(xiàn)象：1）赤潮和赤潮生物據(jù)國內(nèi)外的報道，最常見的赤潮生物有以下幾個屬：

甲藻類—夜光藻、膝溝藻(Gonyaulax)、原甲藻、角藻、多甲藻、鰭藻(Dinophysis)等。

硅藻類——骨條藻、角毛藻、根管藻、海鏈藻、菱形藻等；

藍藻類——束毛藻等。

此外有些紅藻(Rhodomonas)，某些裸藻、金藻和纖毛蟲等有時也能引起赤潮。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮6、赤潮現(xiàn)象：2）赤潮的顏色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。因此，所謂赤潮是各種色潮的統(tǒng)稱。例如，夜光藻、紅海束毛藻、中縊蟲、紅硫菌等種類形成的赤潮可以是紅色、粉紅色的；裸甲藻赤潮呈黃色、茶色或茶褐色；綠色鞭毛藻類形成的赤潮通常呈綠色；硅藻類赤潮多為土黃、黃褐或灰褐色，就是同一種生物引起的赤潮，由于數(shù)量不同，顏色也不一樣，數(shù)量越大，顏色越深，甚至改變顏色。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮6、赤潮現(xiàn)象：3）單相型赤潮和雙相型赤潮發(fā)生赤潮時只有一種赤潮生物占絕對優(yōu)勢的，稱為單相型赤潮，有時有兩種赤潮生物共占優(yōu)勢，則稱雙相型赤潮。外海的赤潮生物種類較少，最具代表性的是藍藻門中的束毛藻。而在近岸、內(nèi)灣、河口發(fā)生的赤潮種類很多(主要是甲藻類和硅藻類)，且具一定的地區(qū)性差別。例如，廣泛分布于我國沿海各地的種類有夜光藻和骨條藻，其次是原甲藻屬和棵甲藻屬的一些種類。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院夜光藻赤潮（黃海，2012年5月7日）上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮7、赤潮危害：赤潮毒死魚、貝、蝦等海洋動物，甚至使人類中毒，是一種海洋災(zāi)害，其危害途徑有以下幾方面：1.赤潮生物大量死亡后，在微生物分解過程中大量消耗溶氧、產(chǎn)生硫化氫，使水產(chǎn)動物缺氧或因硫化氫致毒而死亡。2.赤潮生物大量繁殖復(fù)蓋海面或粘附在魚貝類鰓上，使動物呼吸困難而窒死。3.有些赤潮生物(主要是甲藻類)在體內(nèi)或其代謝產(chǎn)物中含有生物毒素，引起動物中毒死亡。如膝溝藻分泌毒素能使鯔魚在5h內(nèi)死亡，另一種膝溝藻分泌毒素能殺死鯊魚，一種裸甲藻分泌極毒的毒素，在10分鐘內(nèi)可殺死蝦虎魚。4.人類由于攝食中毒的魚貝類而受害。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮8、赤潮毒素：赤潮生物的毒素大致有以下幾類：1.麻痹性貝毒(PSP)，如鏈狀裸甲藻等分泌此種毒素。2.腹瀉性貝毒(DSP)，由鰭藻屬一些種類所分泌。3.神經(jīng)性貝毒(NSP)，短裸甲藻等所分泌，使肌肉發(fā)生麻醉，身體發(fā)生平衡，嚴重時因癱瘓而死。4.失憶性貝毒(ASP)，菱形藻屬某些種類分泌。5.西加魚毒素(CFP)，由一種似翼藻分泌。6.藍藻毒素(CTP)，魚腥藻、節(jié)球藻等分泌。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院藻毒素上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮9、赤潮的成因：赤潮發(fā)生的原因首先是具備一定的環(huán)境條件，其次是海區(qū)有赤潮生物或其孢囊的存在和擴布。1.養(yǎng)分的增加，氮、磷、微量元素和某些溶解有機質(zhì)是赤潮發(fā)育必需的營養(yǎng)物質(zhì)。氮0.1mg/L，磷0.016mg/L就可能發(fā)生赤潮(日本，1972)，一定數(shù)量鐵、錳、鎂、銅、鉬(Mo)、鉻(Co)等微量元素和VB1、VB12等有機質(zhì)的存在。2.適宜的溫度和鹽度高的水溫(15～33℃)是發(fā)生赤潮的主要條件。水溫突然升高常是發(fā)生赤潮的預(yù)兆，我國沿海赤潮多發(fā)生在水溫23～28℃，鹽度23～28之間。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮9、赤潮的成因：3.一定的氣象條件。炎熱無風(fēng)的晴天，有利于水層的穩(wěn)定性并形成水溫的垂直分層或水平分區(qū)，這種情形下許多赤潮生物可選擇養(yǎng)分豐富，光照充足、溫鹽度適宜水層生活，在種間競爭中占優(yōu)勢并大量繁殖。降雨也能促進赤潮的形成，赤潮易在雨季出現(xiàn)。由于降雨使大量養(yǎng)分、有機質(zhì)，微量元素流入海區(qū)，促進赤潮生物的繁殖。4.赤潮生物或其孢囊的存在。近年我國在潮間帶圍墾區(qū)大量進行對蝦養(yǎng)殖，在高度富營養(yǎng)化的蝦池內(nèi)赤潮生物迅速繁殖并被排放入海，也能促進海區(qū)中赤潮的產(chǎn)生。上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮8、赤潮對環(huán)境的危害表現(xiàn)在：20-30℃S=26-37上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮10、赤潮所造成的損失：上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮2006年中國海洋災(zāi)害公報上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮2006年中國海洋災(zāi)害公報上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院富營養(yǎng)化與赤潮2006年各海區(qū)赤潮發(fā)現(xiàn)次數(shù)2006年各海區(qū)赤潮面積統(tǒng)計（2006年