（环境工程专业论文）咸水泻湖型—厦门市筼筜湖赤潮发生规律研究.pdf

【咸水泻湖型一厦门市簧等湖赤潮发生规律研究】 摘要 摘要 本文以咸水泻湖型的厦门篑答湖为研究对象，对浮游植物的种类和数量以及影响赤潮 的环境因子展开周年调查，系统地研究了一年中湖内赤潮生物生长和繁殖的时间规律以及 水体中营养物质、水文、气候、p h 值和溶解氧等环境因素的变化特征，探讨它们之间的 内部联系，并对赤潮的预测预报和防治进行初步探讨。得出的主要结论如下： l 、浮游植物的种类及数量的周年交化规律 ( 1 ) 湖区浮游植物共有5 9 属1 0 3 种，大多为广温广盐种和偏暖性种。调查期内发 现的赤潮生物4 1 种( 含原生动物1 种) ，是该湖区的优势种。 ( 2 ) 调查显示湖区初级生产力极其异常，有爆发赤潮的高度危险。 ( 3 ) 湖区浮游植物优势种更替频繁，水生生态系统极不稳定。 ( 4 ) 2 0 0 1 年赁等湖赤潮始于5 月底，至1 0 初消退，历时4 个月之久。赤潮为骨条 藻、小球藻交替与多甲藻形成的并发性赤潮，其中5 “月中肋骨条藻( s k e l e t o n e m a c o s t a t u m ) 和小球藻( c h l o r o c o c c u mh u m i c o l o ) 交替成为优势种，6 月中旬出现中肋骨条藻与 五刺多甲藻( p e r i d i n i u mq u i n q u e e o m e ) 形成的双相赤潮。另外，扭链角毛藻( c h a e r o c e r o s t o r t i s s i m u s ) 和圆海链藻( t h a l a s s i o s i r ar o t u t a ) 也分别于8 月份和9 月份大量增殖，同骨条藻、 小球藻和多甲藻一起成为湖区浮游植物的优势种。 2 、赤潮与环境因子的相互关系 ( 1 ) 水温对浮游植物的生长影响显著。对于长期处于富营养状态的贫笃湖来说，水 温是发生赤潮的决定因素。 ( 2 ) 盐度的变化也是影响浮游植物数量和种类变化的因素之一。受降雨和城市污水 影响，莴等湖盐度在短时间内的剧烈变化导致浮游植物优势种变化，对赤潮生物的爆发性 繁殖有间接的促进作用。 ( 3 ) 赤潮期间筻磐湖溶解氧变化并不明显，这可能是由于种藻类的兴旺和另一种 藻类的消亡在时空上并存，光合作用放氧和细胞分解耗氧使水中溶解氧基本稳定的结果。 ( 4 ) 受城市污水排放入湖的影响，贫笤湖p h 值通常比对照站低0 3 左右。当赤潮大 量增殖时，水体p h 值显著升高。 ( 5 ) 筻篓湖p 0 4 3 - _ p 的浓度随时问变化十分显著，与浮游植物数量变化呈现较为明 申请同济大学工程硕士学位论文 - i - -2 0 0 3 年1 月 【咸水泻湖型一厦门市筻答湖赤潮发生规律研究】摘要 显的负相关。p 0 4 3 1 的浓度是簧等湖赤潮迸一步发展的限制因子。 ( 6 ) 筻答湖无机氮与浮游植物数量变化呈现明显的负相关。无机氮主要特征为总含 量高、水体中n h 4 + - n 比重大，占无机氮总量的8 5 5 。高浓度的总无机氮是湖区中肋 骨条藻和小球藻成为优势种，而甲藻难以大量繁殖的原因之一。 ( 7 ) 贫笤湖有机污染状况严重，c o d 岫与藻类数量基本呈现正相关。c o d 浓度变 化还影响了湖区浮游植物的种类分布。 3 、气象因子对赤潮的影响 在富营养化程度较重的湖泊水体，气温是藻类大量增殖的绝对条件。通过2 0 0 1 年篑 答湖赤潮的发生情况分析，春夏的温暖天气( 2 8 。j c 左右) 、雨水带来的营养源和盐度的骤 降对藻类的生长十分有利，是潮内发生赤潮的诱因：。因此在预防赤潮的实际工作中，春夏 间日最高水温接近2 8 c 可视为赤潮发生的预报温度，应采取措施，做好赤潮的防治准备。， 4 、赤潮的防治应采取标本兼治的综合控制除藻法：j _ 是控制污染物排入，防止水域 富营养化；二是改善水环境结构；三是局部应急除藻。对于簧笃湖来说，防治赤灞应首先 集中在控制水域的富营养化上，通过污水截流i + 增大湖水与海水的交换量，底泥疏浚等工 程措旋，。降低水体的营养盐含量。另外，可以探讨尝试利用生物改善水环境结构。对于已 发生赤潮时临时应急性除藻可尝试采用生物生化韵、微生物的和化学的综合抑藻措施，但 要十分慎重，以防止给生态系统带来长期的不稳定因素。 关键词】：咸水泻湖簧磐湖赤潮 富营养化j 预测预报防治措施 申请同济大学工程硕士学位论文 2 0 0 3 年1 月 【咸水泻湖型一厦门市贫答湖赤潮发生规律研究】 擒要 a b s t r a c t a n a l y s e sw a sc a r r i e do u ti n2 0 0 1o nt h eg e n e r aa n dn u m b e r so fr e dr i d er e l a t e d p h y t o p l a n k t o ni nt h ey u n d a n gl a k e ，a sw e l la st h ew a t e rq u a l i t y , s u c ha sd i s s o v l v e do x y g e n , n u t r i e n t s ，p h , s a l i n i t ye t c ，t or e s e a r c ht h er e p r o d u c t i o no fo r g a n i s m sw h i c hc a u s e sr e dt i d e ，a n d i t si n f l u e n t i a lf a c t o r s ，e n v i r o n m e n t a l ，h y d r o l o g i c a la n dm e t e o r o l o g i c a l t h er e s e a r c hr e s u l t sa r e e x p e c t e dt op l a ya ni m p o r t a n tr o l ei ng u i d i n gt h ep r e v e n t i o na n de o r r t r o lo f r e dt i d ei ny u n d a n g l a k e t h e ya r ec o n c l u d e da sf o l l o w s ： 1 、t h ea n n u a lc h a n g e so f t h eg e n e r aa n dn u m b e r so f p h y t o p l a n k t o n ( 1 ) i nt h el a k et h e r ea r e5 9g e n e r aa n d1 0 3s p e c i e so f p h y t o p l a n k t o n m o s to f t h e m a r e e u r y t h e r m a l , e u r y h a l i n o u sa n dt h e r m o p h i l i c d u r i n gt h er e s e a r c h , 4 1s p e c i e sr e l a t e dt or e dt i d e a r ef o u n d ( 2 ) t h er e s e a r c hs h o w st h a tt h ep r i m a r yp r o d u c t i v i t yo f t h el a k ew a se x t r e m e l ya b n o r m a l a n dw a so fh i 曲p o s s i b i l i t yf o rt h eb r e a k o u to fr e dt i d e o ) t h ep r e d o m i n a n ts p e c i e so f t h ep h y t o p l a n k t o nr e p l a c e de a c ho t h e rf r e q u e n t l ya n d t h e a q u a t i ce c o s y s t e mw a sv e r yu n s t a b l e ( 4 ) i n2 0 01 ，t h er e dt i d eo ft h el a k es t a r t e da tt h ee n do fm a ya n de n d e d a tt h eb e g i n n i n go f o c t o b e r , l a s t i n ga sl o n ga sf o u rm o n t h s t h er e dt i d eh a dt h en a t u r eo fc o n c u r r e n c yt i d e ，w h i c h c a u s e db ys k e l e t o n e m ac o s t a t u ma n dc h l o r o c o c c u mh u m i c o l oi nt u r nw i t hp e r i d i n i u m q u i n q u e c o m e d u r i n gm a ya n dj u n es k e l e t o n e m ac o s t a t u ma n dc h l o r o c o c c u mh u m i c o l o b e c a m ep r e d o m i n a n ts p e c i e sa l t e r n a t i v e l y t h et w o - w a yr e dt i d ec a m ei n t ob e i n gb yt h e a p p e a r a n c eo fs k d e t o n e m ac o s t a t u ma n dp e r i d i n i u mq u i n q u e c o r n ei nt h em i d - j u n e b e s i d e s , i n a u g u s ta n ds e p t e m b e rc h a e r o c e r o st o r t i s s i m u sa n dt h a l a s s i o s i r ar o t u l ar e p r o d u c e di nal a r g e n u m b e rr e s p e c t i v e l y , w h i c hb e c a m et h ep r e d o m i n a n ts p e c i e si nt h el a k et o g e t h e rw i t h s k e l e t o n e m ac o s t a t u m , c h l o r o c o c c u mh u m i c o l oa n dp e r i d i n i u mq u i n q u e c o m e 2 、t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h er e dt i d ea n dt h ee n v i r o n m e n t a lf a c t o r s ( 1 ) t h et e m p e r a t u r eo f t h ew a t e ri n f l u e n c e dt h eg r o w t ho f p h y t o p l a n k t o no b v i o u s l y i tw a s a l s ot h ed e c i s i v ef a c t o ri nt h ee m e r g e n c eo f t h er e dt i d ei ny u a n d a n gl a k e , w h i c hw a sa l w a y si n n e o t r o p h i cc o n d i t i o n ( 2 ) t h ec h a n g eo f t h es a l i n i t yw a so n eo f t h e r e a s o n sf o r t h ea l t e r a t i o no f t h en u m b e r sa n d 申请同济大学工程硕士学位论文 2 0 0 3 年1 月 ! 盛垄望塑型= 堡! ! 吏茎篁塑查塑垄竺塑堡婴壅! 一一i ! 呈 g e n e r a o fp h y t o p l a n l a o n i n f l u e n c e db yp r e c i p i t a t i o na n dm u n i c i p a ls e w a g et h es h a r pc h a n g e s o f t h el a k es a l i n i t yi nas h o r tt i m ew o u l dl e a dt ot h ea l t e r a t i o no f t h ep r e d o m i n a n tp h y t o p l a n k t o n a n db r i n ga b o u tt h ee x p l o s i v er e p r o d u c t i o ni n d i r e c t l y ( 3 ) d u r i n g t h er e dt i d ep e r i o d ，t h ec h a n g eo fd i s s o l v e do x y g e nw a sn o to b v i o u sa n dt h i s w a sp r o b a b l yb e c a u s et h a tt h ep r o s p e r i t yo f o n eg e n u so f t h ea l g a ea n dt h ed i s a p p e a r a n c eo f a n o t h e rg e n u sh a p p e n e ds i m u l t a n e o u s l ya n dt h eo x y g e na sa r e s u l to fp h o t o s y n t h e s i sa sw e l la s t 1 1 ec e d e g r a d a t i o nm a d et h ed i s s o l v e do x y g e ns t a b l eo nt h ew h o l e ( 4 ) i n f l u e n c e db yt h em u n i c i p a ls e w a g et h ep h i nt h el a k ew a su s u a l l yl o w e rb y0 3t h a n t h a to f t h ec o m p a r i s o ns t a t i o n p ho f t h ew a t e rr o s ew h e nt h er e d t i d er e p r o d u c e de n o r m o u s l y ( 5 ) t h ec o n c e n t r a t i o no f p o g - pi nt h el a k ev a r i e do b v i o u s l y w i t ht h et i m e t h e r e l a t i o n s h i pb e t w e e n t h ec o n c e n t r a t i o no f p 0 2 。- pa n dt h ec h a n g e si nt h en u m b e ro f p h y t o p l a n k t o nw a sn e g a t i v e p o e 。- pi st h e f a c t o rt h a tc o n t r o l st h ef u r t h e rd e v e l o p m e n to f t h e r e d t i d e ( 6 ) t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ei n o r g a n i cn i t r o g e na n d t h ec h a n g e si nt h en u m b e ro f p h y t o p l a n k t o nw a sn e g a t i v e t h em a i nc h a r a c t e r i s t i c so fi n o r g a n i cn i t r o g e nw e r e t h a tt h e g e n e r a lc o n t e n tw a sh i g ha n d t h ep r o p o r t i o no f n h 4 + - nw a sp r e d o m i n a n t t h i sp r o b a b l ym a d e t h es k e l e t o i k 撇e o s t a t u ma n dc h l o r o c o c e u mt h ep r e d o m i n a n tg e n e r a w h i l ei tb e c a m ed i f f i c u l t f o rp y r r h o p h y t at or e p r o d u c ei nal a r g en u m b e r ( 7 ) t h eo r g a n i cc o n t a m i n a t i o n i nt h el a k ew a sv e r ys e r i o u s t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e c o n c e m 枷o no fc o d 胁a n dt h eq u a n t i t yo ft h ea l g a ew a sp o s i t i v e t h ec o n t e n to f c o d t 垭m a f f e c t e dt h ed i s t r i b u t i o no f t h es p e c i e so f t h ep h y t o p l a n k t o n 3 、t h ei n f l u e n c eo fm e t e o r o l o g i c a lf a c t o r so nt h er e dt i d e i i lt h ew a t e rw i t hh i g h e re u t r o p h i a , t h et e m p e r a t u r ew a s t h eo v e r w h e l m i n gc o n d i t i o nf o r t h em a s sr e p r o d u c t i o no fa l g a e t h r o u g ht h ea n a l y s i so f t h er e dt i d ei n2 0 01 ，i nt h ew a r m w e a t h e ro fs p r i n ga n ds u m m e rw i t ht h ea v e r a g et e m p e r a t u r eo f 2 8 t h en u t r i e n tb r o u g h tb yr a i n a n dt h es b a r pd e c r e a s eo ft h es a l i n i t yf a c i l i t a t e dt h eo c c u t a n c co f t h er e dt i d e t op r e v e n ta g a i n s t t h er e d t i d e t 地h i g ht e m p e r a t u r e n e a r2 8 i nd a y t i m ei ns p r i n ga n ds u m n l e rc a nb er e g a r d e da s t h ef o r e c a s to f t h er e dt i d ea n di ti st i m et ot a k em e a s u r e sa n d b ep r e p a r e df o rp r e v e n t i o no ft h e r e dt i d e 4 、i nt h ew o r ko fpreventiona n dc o n t r o lo f t h e r e dt i d ep e o p l es h o u l dt a c k l et h ep r o b l e m s _-_-_-_-_-_-_一一 申请同济大学工程硕士学位论文一i v 一 2 0 0 3 年1 月 【咸水泻湖型一厦门市筻箩湖赤潮发生规律研究】 摘要 i nac o m p r e h e n s i v ew a yd e a l 诵t 1 1b o t ht h ei n c i d e n t a la n df u n d a m e n t a la s p e c t s ：( 1 ) c o n t r o lt h e d i s c h a r g eo fs e w a g ei n t ot h el a k ea n dp r e v e n tt h ee u t r o p h i c a t i o n ；( 2 ) i m p r o v et h es t r u c t u r eo f t h ea q u a t i ce n v i r o n m e n t ；( 3 ) r e m o v et h ea l g a ei ns o m ep a r to f t h ea r e ai m m e d i a t e l y t h e c o n t r o la n dp r e v e n t i o no ft h er e dt i d es h o u l df o c u so ns o l v i n gt h ep r o b l e mo fe u t r o p h i c a t i o n t o a c h i e v et h eg o a lw en e e dt oc u to f f t h es e w a g ei n t ot h el a k e ，e n h a n c et h ee x c h a n g eo f t h el a k e a n ds e a w a t e r , d r e d g et h es e d i m e m sa n dr e d u c et h ec o n t e n to fn u t r i t i o u ss a l ti nt h ew a t e r i n a d d i t i o nw em a ya l s oe x p l o r et h ep o s s i b i l i t yo fu s i n gt h ec r e a t u r e st oi m p r o v et h ew a t e r e n v i r o n m e n t a lc o n d i t i o n s w h e nr e dt i d eh a p p e n s ，w em a ya l s ot r yt h ec o m p r e h e n s i v em e a s u r e s t or e m a i nt h ea l g a eb yb i o l o g i c a l ，m i c r o b i a la n dc h e m i c a lw a y s b u tt h e ys h o u l db et a k e ni na p r u d e mw a y t op r e v e n tt h eu n s t a b l ef a c t o r st h a tm a y 嘶n ga b o u tb a de f f e c t so nt h ee c o s y s t e m i n t h el o n gr u n 瞰e yw o r d s ： s a l t e dl a k e y u n d a n gl a g o o n r e dt i d e n e o t r o p h i c a t i o nm o m i t o r i n ga n df o r e c a s t i n g 申请同济大学工程硕士学位论文批 2 0 0 3 年1 月 【咸水泻湖型一厦门市簧答湖赤潮发生规律研究】 第一章概述 第一章概述 1 1 赤潮的定义 赤潮一般的定义为：在一定的环境条件下，海水某些浮游植物、原生动物或细菌在短 时间突发性增殖或高度聚集而引发的水体变色的一种有害的生态异常现象。在江河、湖泊、 池塘等淡水水域所出现的类似现象通常称之为水华或湖靛。能形成赤潮的微小浮游生物称 为赤潮生物。般来说，在环境条件的制约下，赤潮生物和在生态系统中处于同一生态位 上的其他浮游生物一样，在种数和密度上处于一定的平衡状态，共同构成了具有生物多样 性的相对稳定的浮游生物生态群落。但当这种相对稳定的生态平衡因某种原因( 如富营养 化、水流不畅j 气候异常等) 而遭到破坏时，赤潮生物就会因自身生理( 如对某些微量物 质敏感) 与行为( 如昼夜垂直迁移) 的特性而显示出竞争上的优势，使生态系统中的物质 和能量朝着有利于自身发展的方向流动，种群因而大量繁殖并得以在高密度水平上维持， 从而导致赤潮这种极端的自然现象。 1 2 赤潮的危害 首先，赤潮发生时，大量浮游植物在光合作用过程中消耗水体中大量的c o 。，- 使得 水体的酸碱度发生较大的变化。一般而言，海水的p h 通常在8 呲2 之间，而赤潮时p h 可达8 5 以上，严重影响了许多海洋生物的正常生理活动。 其次，许多赤潮生物体内含有极毒的毒素，如果形成赤潮的生物是这类含有毒素的种 类时，有些动物在吃食了这些赤潮生物后发生中毒死亡，或者毒素沿食物链传递，：直威 胁到人类的安全。 第三，赤潮发生时，有些种类会向体外分泌粘液物质，影响海洋动物的呼吸和滤食， 有些动物可因其饵料颗粒较大或粘液的关系，堵塞其鳃瓣而导致窒息死亡。 第四，由于生产过剩，食物链失去调控，赤潮生物最终将大量死亡，死亡的尸体分解 所产生的危害极大。如果是在有氧的环境条件下分解，水体中的溶解氧将逐渐被消耗，从 而出现水体缺氧甚至无氧状态；如果尸体是在缺氧的环境条件下分解，又将产生大量的有 害气体( 如硫化氢_ 氨、甲烷等) ；此外，如果死亡的是有毒赤潮生物；在其分解时，毒 素也将全部释入水体，使海洋动物大批死亡。 1 3 赤潮的发生现状及趋势 有关赤潮的记载自古就有，但随着科技进步和世界经济的发展，海洋与江河、湖泊污 申请同济大学工程硕士学位论文1 2 0 0 3 年1 月 【咸水泻湖型厦门市贸詈湖赤潮发生规律研究】第一章概述 染日趋严重，沿海国家赤潮频发，已经发展成为全球性的海洋灾害，并有愈演愈烈之势。 我国也是赤潮发生比较频繁、受害较严重的国家之一，从1 9 3 3 年记录的第一起赤潮以来， 直至7 0 年代末的近5 0 年间，造成危害的记录仅有5 起，平均每l o 年发生一起。自7 0 年代开始，赤潮的发生以每1 0 年增加3 倍的速率不断上升，赤潮的高发区为南海、长江 口和渤海。根据梁松等2 0 0 0 年的统计结果表明【j 】，1 9 7 2 1 9 9 8 年我国沿海发生的赤潮多 达3 6 0 起，且赤潮的规模不断扩大，危害程度越来越大，有些特大赤潮一次就能造成几亿 元的经济损失，并能影响到几千平方公里的海域，如1 9 9 8 - 2 0 0 0 连续三年，在渤海、东 海就发生了面积达到几千公里的特大赤潮，世界罕见。 1 4 赤潮研究现状 1 4 1 国外赤潮研究现状 确于赤潮危害的日益严重，世界各国都给予高度的关注，一些经济发达或赤潮灾害严 重的国家，蜘美国、日本、加拿大、，澳大利驱与西欧等国对赤潮研究极为重视投入了很 多的入力物力j 这些国家的赤潮研究和防治水平也是位居国际领先地位0 对赤潮的研究主 要在四个方向；即：赤潮生物学研究、赤潮发生机理研究、赤潮毒素的研究和赤潮防治研 究。加拿大：旧本和美国对赤潮毒素的研究最为先进，日本在赤潮藻的分类上比较深入与 细致，美国在赤潮藻的分子水平研究上更为突出j 欧洲等国对赤湖藻生消动力学的研究则 比较重视。 1 4 1 1 赤潮生物学研究 据统计。世界各地已引发赤潮的生物约有2 0 0 多种。赤潮生物除少数的原生动物和细 菌外，大都是浮游植物，包括蓝藻之：链藻、甲藻，金藻和隐藻等门类，：其中硅藻和甲藻占 多数。：甲藻类是最主要的赤潮生物，其中的，些种类能声生毒索，：危害非常大因而甲藻 形成的赤潮是近年来研究的重点。 赤潮生物的分类学研究是赤潮研究最基本的课题之一，是研究赤潮发生机理、预测和 防治的基础。由于赤潮生物种类繁多，个体微小，过去对赤潮分类学研究进展比较缓慢。 近年来，随着扫描电子显微镜的应用，赤潮生物的分类及其皿显微结构的研究得以迅速发 展。p a r k 和p i x s o n 整理发表了英国周围水域的微藻名录【2 】；日本赤潮研究会基本解决了 过去吨来定名的裸甲藻艇矾衄。d i n i 姗s p 。旋沟藻( c o c l l 】o 幽口j l 嘲矗p j 在分娄e 在在的闻 题。1 9 9 0 年，日本出版了日本的赤潮生物一书，全面系统地介绍了日本和东南亚近 岸水域内的2 0 0 种赤潮生物的形态特征、生活史、生活环境分布和分类史。 1 4 1 2 赤潮发生机理的研究 麦懑的发生是二仝复苤的生态变化过程：量迕墨国塞绽金髭咆：如地理釜佳：丞塞丛 申请同济大学工程硕士学位论文2 2 0 0 3 年1 月 【咸水泻湖型一厦门市筻鸳湖赤潮发生规律研究】第一章概述 况、气象情况以及理化、生物等因子，迄今为止，国内外对赤潮发生的机理尚未完全清楚， 目前所见的一些成果主要是赤潮成因的内容。 化学因素：赤潮生物的爆发性繁殖是以充足的营养物质为基础，n 、p 、s i 、f e 等化 学元素是赤潮生物生长繁殖的必需元素。高度富营养化的水域是赤潮的高发区域。在赤潮 发生、发展、衰落和消失的时间过程中，均伴随着营养物质浓度的变化，显示二者之间的 相关关系。邹景忠等提出，未经处理的含高n 、p 的工业废水、生活污水和养殖废水排放 入海是形成赤潮的重要原因，提出o 5 0 m g l t i n 、o 0 4 5 m g l t i p 浓度值可作为发生赤潮的 下限条件f ，】1 4 1 卯。在特定条件下，n 、p 、s i 、f e 等都可能成为浮游植物爆发性繁殖的限 制因子 6 1 1 7 1 8 1 。齐雨藻等 9 1 对大鹏湾海洋褐胞藻赤潮进行研究后认为，随着褐胞藻的大量 繁殖消耗营养盐，使无机氮成为了限制因子，导致赤潮的消失。在对厦门西海域几次赤潮 调查研究的结果表明，活性p 是引发这几次赤潮的重要因子，可溶性活性p 的含量不仅 影响厦门港西海域正常年份浮游植物盼数量变化，对硅藻赤潮的兴衰也起重要的控制作 用。 物理因素：赤潮的发生有着较明显的时间性和地域性。通过对化学、物理、水文、生 物等因素的研究，认为温度和光照强度是浮游植物生长的限制因素。k u 孟n a 9t a d a 等【l 叮 在日本湾的调查中发现，该海湾全年都处于高度富营养化状态，但赤潮仅仅是在夏季才发 生。钱宏林等【1 1 】指出，广东沿海的赤潮发生和季风转换关系密切，赤潮发生期主要集中 在东北季风向西南季风转换的3 5 月份。 生物因素：由于营养需求上的差异，在特定的环境条件下赤潮生物在与其他浮游植物 的营养竞争中占优势，从而大量繁殖形成赤潮f 您l 。日本学者在赤潮异弯藻( h e t e r o 咄m as p 形成赤潮期间采集的过滤海水和室内大量繁殖过该属的培养滤液，：用来培养申肋骨条藻 ( s k e l e t o n e m a c o s t a t u m ) j + 无论是否补充n ：p ：骨条藻的增殖都受到抑制：在发生赤潮的回： l 水域，常常出现赤潮生物问此消彼长的现象。邹景忠等【1 3 】对渤海湾的赤潮进行研究后 指出，同一生态环境中占优势的赤潮生物之问存在着明显的种间增殖竞争现象，环境的变 化会导致赤潮生物优势种组成的转化。 1 4 1 3 赤潮毒素的研究 匠年荻。髓羞免疫掌王段枣分孑生物学技术的引入，赤潮藻毒素的研究得以懊谏的发 展，在赤潮藻毒素的识别、毒素产生的机制、毒素对生物的作用机理等方面都取得了显著 的成绩1 4 】 x s l 1 6 1 。目前已经发现的赤潮藻毒素有：麻痹性贝毒( p s p ) 、神经性贝毒( n s p ) 、 腹泻性贝毒( d s p ) 和健忘性贝毒( a s p ) 、西加鱼毒( c f p ) 等。p s p 是世界范围内分布 最广、危害最严重的类毒素，因而对赤潮藻毒素的研究主要集中在这一方面。迄今为止 所发现的能产生p s p 的赤潮生物多数是甲藻。此外，红藻( j a n i as p ) 和绿藻( a p h a n i z o m e n o n 申请同济大学工程硕士学位论文2 0 0 3 年1 月 【咸水泻湖型一厦门市篑等湖赤潮发生规律研究】 第一章概述 l o i s a q u a e ) 也可以产生p s p 。几种p s p 的致病机理也已初步了解，它们是生物膜钠离子通 道的选择性去极化剂，穿过膜在门控制区发生作用，阻断钠离子通道。 1 4 1 4 赤潮防治的研究 对赤潮的防治途径主要有两个方面，一个是防，一个是治。对赤潮的预防主要是控制 污染物排放，防止水体的富营养化。对赤潮的治理，目前还没有特别有效的方法。最早采 用喷洒0 5 - 1 p p m 的硫酸铜溶液以杀死赤潮藻，但因为对生态系统有比较大的副作用，现 在极少使用。1 9 8 5 年后人们用粘土( 蒙脱土) 使水中的有机悬浮物凝聚，沉淀后被覆盖 在底泥上，以减缓底层的耗氧和营养盐的溶出。粘土矿物中的铝离子可以破坏赤潮生物的 细胞，以清除赤潮。这种粘土资源丰富、价格低廉，对其他生物无害，成为目前赤潮治理 的主要方式。近年来对粘土物质进行改性处理，不仅提高了灭杀和凝聚赤潮生物的能力、 减少了散播后的淤渣，而且能抑制磷从底泥中溶出，降低了水域营养盐的浓度，净化了水 体【1 7 1 。 1 4 2 我国赤潮研究现状 我国赤潮研究起步较晚，最早是费鸿年在1 9 5 2 年发表的第一篇关于黄河口夜光藻赤 潮的报道，此后虽陆续又有一些综述、简报及少数研究性论文问世i 但数量和影响甚小。 1 9 9 0 年，我国赤潮研究才进入发展阶段，开展了几项赤潮的专项研究，如大连环保监测 站的“大连湾赤潮生物生态物质特性研究刀、东海水产所的“象山港赤潮生物生态学研究、 国家海洋局第三海洋研究所承担的“厦门港海域赤潮的研究 、中科院海洋所及青岛海洋 大学的“山东沿海赤潮形成原因的研究”、中科院南海所“珠海海域赤潮调查研究以及 暨南大学的“大亚湾赤潮孢囊的研究等等。这些研究都以局部海域的赤潮为主，在规模 与深度上有较大的局限性。1 9 9 0 年由齐雨藻教授主持中国东南沿海赤潮发生机理研究， 历时5 年，研究内容包括赤潮藻的分类鉴定与分离培养、赤潮藻营养细胞与孢囊的生态生 理学、典型赤潮( 如夜光藻和骨条藻) 的生消过程与赤潮发生机理、可控生态系统( c e p e x ) 下的人工赤潮诱导及数学模型等，共发表了论文1 0 0 多篇，其中夜光藻赤潮的研究最为全 面和系统，并在赤潮发生机理研究上取得了一定的突破。“九五”期间赤潮研究作为第一 批1 3 个重大项目之一，直接以赤潮多发海域沿海典型增养殖区为研究区域，综合生 物海洋学、化学海洋学、物理海洋学、环境海洋学和水产生物学等诸学科的数十名国内专 家学者，旨在采用当今国内外先进手段和技术，在生态系统水平上，从整体和动态的角度 出发，研究增养殖区有害有毒赤潮的发生机制和防治对策的多学科联合攻关的基础研究项 目。其主要研究内容有以下1 0 个方面：( 1 ) 重要有害有毒赤潮藻及其孢囊的保存和培养 技术；( 2 ) 微型、疑难赤潮藻的遗传特征及分子识别方法和标准的建立；( 3 ) 重要有害有 毒赤潮藻及其孢囊的生理生态学和行为生态学；( 4 ) 藻毒素、贝毒素的分子结构、形成机 理及生态归属；( 5 ) 藻毒素、贝毒素的快速检测方法和标准的建立；( 6 ) 增养殖区生态系 申请同济大学工程硕士学位论文2 0 0 3 年1 月 【咸水泻湖型一厦门市簧答湖赤潮发生规律研究】 第一章概述 统的时空构造和动力学过程；( 7 ) 增养殖区生态系统中的地球化学循环和能流过程；( 8 ) 增养殖区及其周边海域的水文物理特征及水气、水泥界面过程；( 9 ) 有害有毒赤潮发生的 化学和生物防治对策；( 1 0 ) 有害有毒赤潮发生预测耦合模型的探索。该项目于1 9 9 7 年5 月启动，并已取得了一些研究成果，表明我国在赤潮生消过程的监测、赤潮藻的培养生物 学和分类学研究、赤潮藻类的营养动力学及生理生态学特性研究、赤潮藻生活史的研究、 赤潮藻毒素的研究、赤潮模型研究、赤潮防治的研究等领域取得了长足的进展。 1 5 赤潮研究的方向 由于对赤潮生物的生理学、行为学和形态学特征与海洋环境之间的相关关系了解不 够，目前还不清楚在一个海区是哪些具体因子定量地控制着某种赤潮生物的生长，也还不 能解释为什么在一定条件下某种藻类，而不是其他藻类会爆发性大量繁殖并形成赤潮。目 前赤潮研究的主要方向在于以下五个方面。 1 5 1 环境变化对赤潮生物分布和多样性的影响 近年来赤潮在世界范围迅速扩展，许多以前不发生赤潮的地区出现了赤潮，许多地区 发现了以前从未发现过的赤潮种。是什么原因造成了这种结果是赤潮研究应该回答的问 题。这一方面的研究包括赤潮生物地理分布与全球变化和人类活动的关系、赤潮生物遗传 性的改变与其毒性、种群动力学和生物地理分布的关系、环境变化对赤潮生物种类组成和 多样性的影响等。通过这些研究将建立一些检测和监测赤潮的新方法，完善赤潮多发区赤 潮生物名录，定量评估自然变化和人类活动对赤潮发生的影响。 1 5 2 赤潮与富营养化之间的关系 众所周知，富营养化是赤潮发生的物质基础，一些富营养化严重的海区往往也是赤潮 多发区。但是，富营养化与赤潮发生之间的关系是相当复杂的。赤潮生物对富营养化有不 同的响应。因此，我们应该研究：富营养化演化过程，各种营养盐数量和比例的变化与赤 潮发生的关系，赤潮生物和非赤潮生物对某一种营养盐输入的生理学响应，营养盐数量和 比例的变化对赤潮生物毒性的影响，营养盐的生物地球化学循环在赤潮发生和消亡过程中 的作用等。这些研究也将为水产养殖业选址、海洋环境管理和陆源营养盐入海总量的控制 提供依据。 1 5 3 赤潮生物的适应策略 不同赤潮生物在形态、生理、生活史、生长需求、毒素产生、种内竞争和种间竞争等 方面都各不相同。每种赤潮生物有自己的“生态位 ，或者说，一组生态因子可以决定某 种赤潮生物的分布和生长。要了解一种赤潮生物的生态位，就需要研究赤潮生物的生长潜 杰塑接续能左：，在细胞丞垩土量化生堑过程塑物理过程的担亘佳厦：定量描述化堂过程塑 申请同济大学工程硕士学位论文2 0 0 3 年1 月 【咸水泻湖型厦门市筻笤湖赤潮发生规律研究】第一章概述 生物过程对种间竞争的影响，确定细胞形态、生理、生活史和行为学特征以及生物活性物 质在赤潮形成中的作用。通过这些研究我们将建立赤潮生物实验室体系，了解主要赤潮生 物的关键适应策略，并据此确定赤潮生物的生态类群，也为赤潮模式提供参数。 1 5 4 生态系统研究 赤潮发生在海洋生态系统中，因此，使用相同的方法对不同的生态系统进行比较研究 就有可能揭示系统中引起赤潮发生基本过程和机制有哪些共同点和不同之处。这方面研究 包括定量地描述环境因子对赤潮生物“生态位的影响，引起赤潮生消过程的海洋学机制 及与之相伴的生物学、海洋学之间的相互关系，物理过程在赤潮藻类积聚和迁移中的作用， 群落中生物之间的相互作用对赤潮动力学过程的影响，以及确定赤潮生物的功能群。此外， 还应该强调气候变化与赤潮演化、生物地理分布间的关系。通过这些研究，我们可以了解 不同生态系统中赤潮生物生理学和行为学特征的改变，也将为不同类型赤潮的管理和减灾 措施提供依据。 1 5 5 赤潮模型的建立和赤潮预测 要预测赤潮的发生就必需了解确定在一个生物群落中某一种赤潮生物生长的生物、化 学、物理学过程及它们之间的相互作用。建模是一种有效的工具来认识生态学系统中生物、 化学、生态学过程之间的相互作用，只有通过长期的资料积累和模型的不断改进才有可能 进行赤潮的早期预警或预测，这方面需要开展的工作有改善现场观测技术、建立可定量描 述与赤潮有关的物理、化学和生物过程的耦合模式、建立长期监测系统、利用不同类型的 模型与新的技术开展实时的赤潮监测和预测等。 1 6 厦门贫笃湖赤潮研究的目的和意义 1 6 1 厦门港赤潮发生记录 厦门港位于福建省东南部的金门湾内九龙江入海口，是我国东南沿海天然深水良港之 一。厦门西港指位于厦门岛与大陆之间的南北走向的狭长海域，为厦门港的主航道；簧答 湖则是深入厦门岛的内湖，与西海域一堤之隔，通过闸门与西海域相连。 近年来，伴随厦门经济特区建设迅速发展而来的工业废水与生活污水大量排放入海， 致使厦门海洋环境质量下降，尤其对于半封