赤潮是发生于近海的一种生物性自然灾害，是某些浮游生物尤其是单

课题组成员：郑钰、吴芳芳孙映青、黄勤伟指导老师：林宗进引赤潮——生物性自然灾害赤潮是发生于近海的一种生物性自然灾害，是某些浮游生物尤其是单细胞浮游植物在适宜的环境条件下急剧增殖或聚集引起的生态异常现象。浮游植物是海洋中最主要的初级生产者，也是海洋生物的饵料基础。因此，浮游植物的数量及其变化在很大程度上影响着海洋生物资源的盛衰。在适宜的光、温、营养盐的条件下将促进浮游植物的生长。然而，当某些条件，如营养盐特别丰富，只适于某些浮游植物生长时，则将可能导致该种植物迅猛发展并抑制其他种类的生长，形成所谓“赤潮”。”赤潮发生时每毫升海水中会有成百上千个赤潮藻类细胞。这些微小的有色藻类大量生长以至使海水变成红色、棕色、甚至绿色、黄色。但是，还有许多有毒的水华并不使海水变色，它也称为赤潮。反过来，改变海水颜色的并不一定是赤潮，无毒无害的藻类积累也可能改变海水的颜色。此外，还有一些浮游植物既不改变海水的颜色也不产生毒素，但却以其它的方式杀害海洋动物。因此，许多不同的现象都被归为赤潮。影响概述赤潮，在我国80年代后期，呈逐年增多的趋势，不少地区都受过赤潮灾害之苦。尤其是有毒赤潮发生时常伴有鱼贝等海洋生物的大量死亡。同时这些大面积的赤潮也使对虾养殖遭受了灭顶之灾。赤潮灾害使虾农尝到了赤潮灾害的切肤之痛，赤潮造成直接经济损失高达几亿元，是海湾或近海人工养殖的巨大威胁。此外造成的损失还有：零售业、餐饮旅馆及旅游业的经济损失，中毒生病的医疗费及工资损失，水质与海鲜品质检测的费用，公共告示、宣传费用，由恐惧担忧造成的后果等等。可见赤潮带来的灾害几乎对人们生活的方方面面都有影响。成因概述产生赤潮的原因很多，除了赤潮生物本身快速的繁殖能力以及结构性质外，还需要适当的外部条件:（1）水体中有丰富的营养因子，包括溶解氮化合物，溶解磷化合物，溶解硅酸盐，溶解铁盐、锰盐及其它几种微量金属盐，溶解维生素类及其它增殖促进有机物；（2）海区的水文气象条件，如阳光强烈、水温升高、海水停滞、海面上空气流稳定都有利于赤潮生物集结，是出现赤潮的自然条件；（3）由于微生物分解有机物而消耗溶解氧，使水底层出现低氧或无氧水团，也会引起赤潮;所有因素以复杂的方式相互影响，并影响藻类生长，从而影响赤潮的发生。值得一提的是，细菌或细菌的基团还可能对浮游植物毒素的产生起作用，科学家们的研究表明毒素也许是生活在浮游植物体内或体表的某种细菌产生的。污染现状在我国，随着工业的发展，特别是沿海工业和养殖业的不断增多，大量工业废水、生活污水和养殖业废水进入海洋，导致了赤潮污染不断加重。近年来，赤潮在我国沿岸海域的发生频率不断增加，范围也逐渐地扩大，危害日趋严重，已成为我国海洋经济进一步发展的制约因素之一。下面就我国邻海及厦门港海域的赤潮污染进行具体说明。一、渤海资料表明，1989年8月下旬，渤海第一次发生大面积赤潮，面积达200平方公里；1998年9月下旬，渤海再次发生大面积赤潮，面积达3000平方公里；1999年7月2日渤海又一次发生大面积赤潮。下面以1999年的渤海赤潮为例来看看我国东部沿海的情况：（一）始料不及的灾害这是一次始料不及的突发赤潮灾害，它从开始到消退只有4天—5天时间。7月2日，当海监飞机飞抵河北沧州市歧口附近海域时，发现海面以酱紫色为主，且呈不规则条带状分布，经监测，该海域发生赤潮，面积为400平方公里，当飞机飞抵塘沽大沽锚地附近时，再次发现同样的赤潮，面积约为25公里。7月3日，飞机再次起飞，发现赤潮面积又扩大趋势，经监测面积达500平方公里。7月4日，上午赤潮海域面积明显扩大，已达1500平方公里，范围在大沽锚地至歧口附近海域之间，当飞机向南飞至老黄河口外海域时，发现多年从未发生过赤潮的该海域同时发生赤潮，面积为400平方公里。7月7日中午，监测人员在赤潮发生区河北歧口附近海域取样发现，水体中赤潮生物种类为无毒的闪光原甲藻、佛氏翅甲藻、旋沟藻sp，均低于形成赤潮的密度，赤潮现象已消失。此外，据渤海沿岸有关省市海洋行政管理部门不完全报告，在大连湾、兴城菊花岛附近海域也发生不同程度的赤潮。（二）原因何在渤海连续发生大面积赤潮是什么原因呢？除了赤潮生物的生物学因素外，还有一个被公认的环境因素，它分为自然和人为两部分。一份关于1998年黄骅赤潮研究报告指出：1）诱发黄骅赤潮的因素有：人海河流排污、虾池废水、人海石油等；2）诱发赤潮的条件有：气温偏高、海面无风、干旱少雨，阳光辐射、水动力条件等。而1999年7月2日，渤海再一次突发赤潮，原因何在？有关资料表明：当时正值北方高温天气，几条渤海西岸的主要排污河的沿岸，都能看见污浊的河水不停的向渤海流淌。在海河口船闸，船闸内外的海水混浊不清，白沫横生，且水面漂浮着一些垃圾污物。在这样长时间的高温下是极可能诱发赤潮的。从监测的情况看，此次赤潮发生和发展的速度都很快，但持续时间较短，也与那几天连续刮风、降雨，温度降低有关。二、厦门港一、环境因素（一）.水温海水温度是海洋环境中最重要的生态因子之一，水温对生物的生活起着重要的作用。在适温范围内，当温度升高时加速生物的新陈代谢，增加繁殖速度。赤潮一般都发生在水温较高的季节。据报道，日本的赤潮一般发生在水温15–25摄氏度间，通常在20–25摄氏度时发生赤潮。厦门西港是一半封闭内湾，依靠潮流与外海进行交换。在不同季节里受到浙闽沿岸水及海峡暖流水等不同水系的影响。此外，由于湾内水浅，因此气温也对本海区水温产生一定的影响。（二）.盐度盐度是浮游生物生活的重要因素之一。许多报道认为，降雨引起的海水盐度下降是浮游生物异常繁殖的物理刺激因素，也是发生赤潮的重要因素。厦门西港周围无大陆径流直接排入，仅九龙江水的间接影响。本海区的盐度，除受外海水影响外，降水也是一个重要因素。调查表明，其年平均盐度为28.30，其变范围在18.98–32.33之间。各月（大、小潮）盐度平均值示于表1、图1。由其可见，厦门西港的盐度以9月份最高（30.83），7–9月的盐度均在29以上，这可能是由于高温高盐的暖水入侵引起的。4月份最低（26.01），4月和6月海水盐度的均值均为26左右，这可能是由于降水引起了盐度下降。调查海区盐度垂直变化的特点为底层一般比表层高0.5–1.0左右，但是在雨季的4月和6月相差较大，往往超过1。而盐度的平面分布则由湾口向湾内呈逐渐递减的趋势。（三）.PH海水的PH值是浮游生物生长繁殖的环境条件，同时浮游生物的生长繁殖也对海水中的PH值产生影响。当浮游植物大量繁殖时，由于光合作用增强，大量吸收二氧化碳将使海水的PH值增加；反之，当浮游生物呼吸或死亡分解产生二氧化碳将使PH值下降。通常海水的PH值在7.5–8.4之间。而厦门西港的PH在7.90–8.46之间，80%以上测站的PH值在8.00–8.30之间。各月PH的平均值变化如图4所示。由图4可见，表层PH以5月份最高（8.31），10月最低（7.98），2–6月较高，均在8.2以上。8–10月为低值期，46%测站的PH8.00。底层PH的变化趋势与表层的相似，但是底层的PH值普遍比表层稍低，这可能与底层光合作用较低且在底层有较大量的有机物分解有关。PH的平面分布，在夏、秋和冬季分布较均匀，变化不大；春季则由湾口向湾内呈逐渐递增的趋势，以宝珠屿附近的水域为高值区（5月份PH在8.35以上），与此同时对照站（10号站）的PH仅8.09。这与此时在宝珠屿出现赤潮，浮游植物生物量比对照海域的高，大量地吸收二氧化碳引起PH值升高相一致。（四）.溶解氧及其饱和度、化学耗氧量海水中的溶解氧含量是重要的生态因素，也是评价水质的重要指标。水中含氧量除与海洋物理、化学因素有关外，浮游植物的光合作用及生物的呼吸也能改变水中氧含量。以下是厦门港赤潮发生区溶解氧的情况：1、时空变化特征（1）含量特征厦门西港每月大潮海水（表底层均值）溶解氧（DO）及氧饱和度的季节均值是春季最高，冬、夏季次之，秋季最低。氧含量及氧饱和度的最大值均出现于春季马銮海堤附近海域（17号测站）的底层。（2）平面分布图2显示出厦门西港各季大潮表层海水溶解氧含量均值的平面分布。春季溶解氧含量的分布趋势是马銮海堤附近海域的17号测站最高，逐渐向宝珠屿附近海域的12号站方向递减，且氧质量浓度的平面极差较大，相差达1.8mg/dm3。同样地，夏、秋两季溶解氧含量的分布趋势也是马銮海堤附近海域较高，逐渐向火烧屿和高集海堤涵洞口附近海域方向递减，但氧质量浓度的平面极差较小，相差仅0.25–0.52mg/dm3。冬季溶解氧含量是宝珠屿以北海域较高，逐渐向邻近海域和火烧屿附近海域方向递减，其氧质量浓度的最大极差为0.92mg/dm3。（3）周年变化厦门西港溶解氧含量的周年变化如图3所示。图3表明，该海区溶解氧含量的分布是表层高、底层低。5月份出现了氧含量的最高值，9月份出现了最低值。（4）周日变化图4显示出1987年5月14–15日14号测站所观测到的氧含量的周日变化（表底层均值）。从图4可以看出，5月14日20时出现了氧含量的周日最高值，5月15日凌晨2时出现了最低值，其最大日较差值达2.72mg/dm3。显然，这可能是由于浮游植物的光合与动物呼吸协同作用的结果。2．与浮游植物数量的关系图3显示出1987年1–12月厦门西港大潮海水溶解氧含量与浮游植物数量的关系。从图3可以看出，春、夏两季调查区（11–18站）溶解氧含量的变化趋势基本上与浮游植物的消长相一致。所以赤潮发生期间，该海区溶解氧的变化主要是受浮游植物活动所控制。3．与水温、盐度的关系图5显示出赤潮发生期间宝珠屿海域（13、14、16站表底层均值）溶解氧含量与水温和盐度的关系。从图6中可以看出，在赤潮发生期间水体中溶解氧含量与盐度部分呈现正相关趋势，而与水温几乎无关。显然，这种关系是由于生物效应对溶解氧的影响掩盖了物理效应。然而，尽管如此，该海区溶解氧含量的季节变化规律与水温和盐度的季节变化规律仍然相反（图6），它们的季节均值存在着良好的负相关关系（冬季的1–2月只观测表层海水）：DO=39.53—1.15S(r=-0.95,n=7)；DO=12.88—0.26t(r=-0.95,n=7)由此可见，在赤潮发生期间，该海区溶解氧的变化主要是受浮游植物活动所控制，大致与浮游植物兴衰相对应。3、5月份由于浮游植物的迅速繁殖生长，光合作用增强，使得春季溶解氧含量高于冬季、夏季和秋季。但该海区溶解氧的季节变化仍然是受水体的温度、盐度所控制。4．与三氮、无机磷、PH值和化学耗氧量（COD）的关系营养盐是浮游植物赖以生存的物质基础，浮游植物繁殖生长消耗了水体中的营养盐，但浮游植物的消亡，有机质的分解可以使之获得再生。在这个生化循环的过程中，海水中的溶解氧也发生了变化，它与营养元素有着非常密切的关系。从图7可以看出，该海区溶解氧含量与氮（呈现出明显的负相关。这表明浮游植物的大量繁殖生长，摄取了水体中大量的氮，在强烈的光合作用下放出相当量的氧，因而使得水体中氮的含量迅速下降，氧含量急速上升。浮游植物消亡、有机质分解，消耗了氧，释放出氮，使水体中氮含量上升、氧含量下降。然而，该海区溶解氧含量与磷的关系却比较复杂，有时呈现正相关，有时呈现负相关。显然，这种关系可能同该海区的N/P（原子比）值有关。海洋浮游生物体和大洋中的N/P比值一般恒定在16：1，偏离过高或过低都可能引起浮游植物的生长受到某一相对低含量元素的限制。厦门港赤潮发生区每月大潮表层海水N/P的年均值为61：1，在赤潮发生期间所进行的13个航次的跟踪观测中，宝珠屿海域（13、14、16站表底层均值）N/P的均值为57：1。显然，这个比值对浮游植物供求关系来看，N显得过剩，而P似乎显得非常紧缺。因而P成为该海区浮游植物生长的限制因子，一旦水体中得到适量P的补充，浮游植物就大幅度的增殖。在水体中P得不到补充或补充不足的情况下，浮游植物的繁殖生长既消耗了水体中的P又放出氧；浮游植物的消亡、有机体的分解既消耗了氧又释放出P，因而使水体中的氧同P呈现负相关。在赤潮发生期间，水体中的溶解氧含量与COD、PH值呈现明显的正相关