Chapter06《海洋科学》通识-海洋化学(赤潮)

印春生海洋化学MarineChemistrychunshengyin@《海洋科学》通识上海海洋大学海洋科学学院第五章：海洋化学第一节海水酸化第二节富营养化与赤潮知识点：富营养化、为什么富营养化、赤潮上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮EutrophicationandRedtide海洋为什么会发生赤潮？赤潮都是红色的吗？富营养化对海洋和湖泊意味着什么？海洋藻类（赤潮）对人类有好处吗？海洋中有哪些类型的赤潮？面对赤潮，人类该怎么办？视频:赤潮—大海的愤怒/v_show/id_XNzk4NTMxMDg=.html浒苔泛滥！海水富营养化是主因/show/2AvoFexSHYXWVWzH.html上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮1、两个故事:之一红褐色湖水富营养化现象很早就有，从古代书藉中可找到一些线索。富营养化的第一个真实科学观察是在19世纪20年代。当时瑞士莫尔登湖湖水变成红褐色。周围居民认为是二百多年前德瑞战争中法国土兵血迹的回溯。经过植物学家的观察，发现是由于红色颤藻大量生长，而它的大量出现可能与畜牧业中大量施用肥料有关。上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮1、两个故事:之二—大事不妙！浒苔来了2008年6月，眼看奥运会就要开幕了，大量的浒苔却突然飘到了青岛沿海。奥帆赛警戒水域面积共49.48平方公里，有浒苔面积为15.86平方公里，占总面积的32.04%。作为奥运帆船项目的举办地，那么多浒苔到来，帆船运动员的训练受阻了，怎么办？上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮2、富营养化定义海水中磷、氮、碳的比值基本上与藻类组成相近，即P∶N∶C(原子比)=1∶16∶106；P∶N∶C(质量比)=1∶7.2∶41（Redfield比值）。海水中过量的氮、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。上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮Eutrophicationofthesea3、富营养化的原因由于地表径流的冲刷和淋溶，雨水对大气的淋洗，以及废水、污水带有一定的营养物质向湖泊和近海水域汇集，使得（含有营养盐）水体的沿岸带扩大，沉积物增加，N、P等营养元素数量大大增加，造成水体的富营养化。上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮Eutrophicationofthesea4、如何理解富营养化水体中营养物缓慢增加不应称为富营养化，或可称之为天然富营养化；而只有突然的、迅速的营养物增加(人为原因)，才称为真正的富营养化，或人为富营养化(anthropogeniceutrophication)。天然富营养化气实是水体的“衰老”现象，但现在特指水体环境污染问题，也即“人为富营养化”。上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮富营养化作为污染问题却又与一般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(并非总是如此)，甚至提高了终产品(鱼)的生产量；但严重时却又导致了鱼产量的下降以及引起其他环境问题。因而，我们关注的是富营养化的危害方面。上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮5、富营养化的直接后果——赤潮赤潮在国际上也称作有害藻类（HAB），是指在一定的环境条件下，海洋中的浮游微藻、原生动物或细菌等在短时间内突发性链式增殖和聚集，导致海洋生态系严重破坏或引起水色变化的灾害性海洋生态异常现象。上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮赤潮是一个历史沿用名，它并不一定都是红色。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。上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮绿潮：是在特定的环境条件下，海水中某些大型绿藻（如浒苔）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，也被视作和赤潮一样的海洋灾害。上海海洋大学海洋科学学院赤潮图片东碇岛赤潮舟山海域-面积7000多平方公里（卫星图片）上海海洋大学海洋科学学院浒苔绿潮图片青岛南部，15100km2青岛青岛青岛青岛上海海洋大学海洋科学学院陆地绿藻-2008年太湖淡水水体中富营养化引起的藻类爆发叫做“水华”或蓝绿藻。上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮6、赤潮现象：1）赤潮和赤潮生物能形成赤潮的浮游生物称为赤潮生物。据报道，全世界已记录的赤潮生物有300种左右(可能个别存在同种异名)，隶属于10个门类。我国海域分布的约有127种，隶属于8个门类(国外已报道的10个门类中的细菌和绿藻赤潮生物在我国尚未发现)。其中在我国沿海发生赤潮的赤潮生物有30多种，主要是甲藻类(15种)，其次是硅藻类(7种)和蓝藻类(4种)(张水浸等，1994)。上海海洋大学海洋科学学院甲藻类硅藻类蓝藻类上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮6、赤潮现象：1）赤潮和赤潮生物据国内外的报道，最常见的赤潮生物有以下几个属：

甲藻类—夜光藻、膝沟藻(Gonyaulax)、原甲藻、角藻、多甲藻、鳍藻(Dinophysis)等。

硅藻类——骨条藻、角毛藻、根管藻、海链藻、菱形藻等；

蓝藻类——束毛藻等。

此外有些红藻(Rhodomonas)，某些裸藻、金藻和纤毛虫等有时也能引起赤潮。上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮6、赤潮现象：2）赤潮的颜色赤潮引起海水变色可因形成赤潮的生物种类不同而呈现出不同的颜色。因此，所谓赤潮是各种色潮的统称。例如，夜光藻、红海束毛藻、中缢虫、红硫菌等种类形成的赤潮可以是红色、粉红色的；裸甲藻赤潮呈黄色、茶色或茶褐色；绿色鞭毛藻类形成的赤潮通常呈绿色；硅藻类赤潮多为土黄、黄褐或灰褐色，就是同一种生物引起的赤潮，由于数量不同，颜色也不一样，数量越大，颜色越深，甚至改变颜色。上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮6、赤潮现象：3）单相型赤潮和双相型赤潮发生赤潮时只有一种赤潮生物占绝对优势的，称为单相型赤潮，有时有两种赤潮生物共占优势，则称双相型赤潮。外海的赤潮生物种类较少，最具代表性的是蓝藻门中的束毛藻。而在近岸、内湾、河口发生的赤潮种类很多(主要是甲藻类和硅藻类)，且具一定的地区性差别。例如，广泛分布于我国沿海各地的种类有夜光藻和骨条藻，其次是原甲藻属和棵甲藻属的一些种类。上海海洋大学海洋科学学院夜光藻赤潮（黄海，2012年5月7日）上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮7、赤潮危害：赤潮毒死鱼、贝、虾等海洋动物，甚至使人类中毒，是一种海洋灾害，其危害途径有以下几方面：1.赤潮生物大量死亡后，在微生物分解过程中大量消耗溶氧、产生硫化氢，使水产动物缺氧或因硫化氢致毒而死亡。2.赤潮生物大量繁殖复盖海面或粘附在鱼贝类鳃上，使动物呼吸困难而窒死。3.有些赤潮生物(主要是甲藻类)在体内或其代谢产物中含有生物毒素，引起动物中毒死亡。如膝沟藻分泌毒素能使鲻鱼在5h内死亡，另一种膝沟藻分泌毒素能杀死鲨鱼，一种裸甲藻分泌极毒的毒素，在10分钟内可杀死虾虎鱼。4.人类由于摄食中毒的鱼贝类而受害。上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮8、赤潮毒素：赤潮生物的毒素大致有以下几类：1.麻痹性贝毒(PSP)，如链状裸甲藻等分泌此种毒素。2.腹泻性贝毒(DSP)，由鳍藻属一些种类所分泌。3.神经性贝毒(NSP)，短裸甲藻等所分泌，使肌肉发生麻醉，身体发生平衡，严重时因瘫痪而死。4.失忆性贝毒(ASP)，菱形藻属某些种类分泌。5.西加鱼毒素(CFP)，由一种似翼藻分泌。6.蓝藻毒素(CTP)，鱼腥藻、节球藻等分泌。上海海洋大学海洋科学学院藻毒素上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮9、赤潮的成因：赤潮发生的原因首先是具备一定的环境条件，其次是海区有赤潮生物或其孢囊的存在和扩布。1.养分的增加，氮、磷、微量元素和某些溶解有机质是赤潮发育必需的营养物质。氮0.1mg/L，磷0.016mg/L就可能发生赤潮(日本，1972)，一定数量铁、锰、镁、铜、钼(Mo)、铬(Co)等微量元素和VB1、VB12等有机质的存在。2.适宜的温度和盐度高的水温(15～33℃)是发生赤潮的主要条件。水温突然升高常是发生赤潮的预兆，我国沿海赤潮多发生在水温23～28℃，盐度23～28之间。上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮9、赤潮的成因：3.一定的气象条件。炎热无风的晴天，有利于水层的稳定性并形成水温的垂直分层或水平分区，这种情形下许多赤潮生物可选择养分丰富，光照充足、温盐度适宜水层生活，在种间竞争中占优势并大量繁殖。降雨也能促进赤潮的形成，赤潮易在雨季出现。由于降雨使大量养分、有机质，微量元素流入海区，促进赤潮生物的繁殖。4.赤潮生物或其孢囊的存在。近年我国在潮间带围垦区大量进行对虾养殖，在高度富营养化的虾池内赤潮生物迅速繁殖并被排放入海，也能促进海区中赤潮的产生。上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮8、赤潮对环境的危害表现在：20-30℃S=26-37上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮10、赤潮所造成的损失：上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮2006年中国海洋灾害公报上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮2006年中国海洋灾害公报上海海洋大学海洋科学学院富营养化与赤潮2006年各海区赤潮发现次数2006年各海区赤潮面积统计（2006年