2022-07-05 20:50:23

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水华现象(在海洋中称为"赤潮")指伴随着浮游生物的骤然大量增殖而直接或间接发生的现象。水面发生变色的情况甚多,厄水(海水变绿褐色)、苦潮(按即水华现象,海水变赤色)、青潮(海水变蓝色)及淡水中的水华,都是同样性质的现象。构成水华现象的浮游生物种类很多,但在海洋中鞭毛虫类、硅藻类大多是优势种,在淡水中蓝藻占优势。当发生赤潮时的浮游生物的密度一般是10-10细胞/毫升。在日本近海淡水流入的内湾,自春至秋均有发生。近年,随着城市和工业废水的增加而出现了富营养化,在东京湾濑户内海有明海等赤潮现象频繁发生。淡水中的水华现象以滇池太湖巢湖等最为著名。

基本信息

  • 中文名称

    水华

  • 外文名称

    Algal blooms

  • 别名

    赤潮

  • 起因

    浮游生物大量增殖或聚集

  • 文献记载

    《贝格尔航海记录》

折叠 编辑本段 现象起因

水华现象是一种自然现象,也是人为因素引起的。人类早就有相关记载,如《旧约 出埃及记》中就有关于水华现象的描述:"河里的水,都变作血,河也腥臭了,埃及人就不能喝这里的水了"。在日本,早在腾原时代和镰时水华现象图片集萃水华现象图片集萃 代就有水华现象方面的记载。1603年法国人马克· 莱斯卡波特Marc Lescarbot记载了北美洲罗亚尔湾地区Port Royal和Nova Scotia的印第安人根据月黑之夜观察海水发光现象来判别贻贝是否可以食用,发现夜晚发光的海域的贝类禁食。1831-1836年,达尔文在《贝格尔航海记录》中记载了在巴西和智利近海面发生的束毛藻引发的水华现象事件。据载,中国早在2000多年前就发现水华现象现象,一些古书文献或文艺作品里已有一些有关水华现象方面的记载。如清代的蒲松龄在《聊斋志异》中就形象地记载了与水华现象有关的发光现象。

随着现代化工、农业生产的迅猛发展,沿海地区人口的增多,大量工农业废水和生活污水排入海洋,其中相当一部分未经处理就直接排入海洋,导致近海、港湾富营养化程度日趋严重。同时,由于沿海开发程度的增高和海水养殖业的扩大,也带来了海洋生态环境和养殖业自身污染问题;海运业的发展导致外来有害水华现象种类的引入;全球气候的变化也导致了水华现象的频繁发生。

水华现象是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌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。水华现象是一个历史沿用名,它并不一定都是红色,实际上是许多水华现象的统称。水华现象发生的原因、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,某些水华现象生物(如膝沟藻、裸甲藻、梨甲藻等)引起水华现象有时并不引起海水呈现任何特别的颜色。

折叠 编辑本段 目前现状

目前,水华现象已成为一种世界性的公害,美国、日本、中国、加拿大、法国、瑞典、挪威、菲律宾、印度、印度尼西亚、马来西亚、韩国、香港等30多个国家和地区水华现象发生都很频繁。

首先,水华现象的发生,破坏了海洋的正常生态结构,因此也破坏了海洋中的正常生产过程,从而威胁海洋生物的生存。

其次,有些水华现象生物会分泌出粘液,粘在鱼、虾、贝等生物的鳃上,妨碍呼吸,导致窒息死亡。含有毒素的水华现象生物被海洋生物摄食后能引起中毒死亡。人类食用含有毒素的海产品水华现象水华现象,也会造成类似的后果。

再次是大量水华现象生物死亡后,在尸骸的分解过程中要大量消耗海水中的溶解氧,造成缺氧环境,引起虾、贝类的大量死亡。

折叠 编辑本段 危害环境

折叠 破坏资源

水华现象破坏鱼、虾、贝类等资源的主要原因是:

1.破坏渔场的铒料基础,造成渔业减产。

2.水华现象生物的异常发制繁殖,可引起鱼、虾、贝等经济生物瓣机械堵塞,造成这些生物窒息而死。

3.水华现象后期,水华现象生物大量死亡,在细菌分解作用下,可造成环境严重缺氧或者产生硫化氢等有害物质,使海洋生物缺氧或中毒死亡。

4.有些水华现象的体内或代谢产物中含有生物毒素 ,能直接毒死鱼、虾、贝类等生物。

折叠 破坏平衡

海洋是一种生物与环境、生物与生物之间相互依存,相互制约的复杂生态系统。系统中的物质循环能量流动都是处于相对稳定,动态平衡的。当水华现象发生时这种平衡遭到干扰和破坏。在植物性水华现象发生初期,由于植物的光合作用,水体会出现高叶绿素a高溶解氧、高化学耗氧量。这种环境因素的改变,致使一些海洋生物不能正常生长、发育、繁殖,导致一些生物逃避甚至死亡,破坏了原有的生态平衡。

折叠 编辑本段 危害健康

有些水华现象生物分泌水华现象毒素,当鱼、贝类处于有毒水华现象区域内,摄食这些有毒生物,虽不能被毒死,但生物毒素可在体内积累,其含量大大超过食用时人体可接受的水平。这些鱼虾、贝类如果不慎被人食用,就引起人体中毒,严重时可导致死亡。

由海洋水华藻类产生的毒素在贝体内累积统称贝毒,目前确定有10余种贝毒其毒素比眼镜蛇毒素高80倍,比一般的麻醉剂,如普鲁卡因可卡因还强10万多倍。贝毒中毒症状为:初期唇舌麻木,发展到四肢麻木,并伴有头晕、恶心、胸闷、站立不稳、腹痛、呕吐等,严重者出现昏迷,呼吸困难。水华现象毒素引起人体中毒事件在世界沿海地区时有发生。据统计,全世界因水华现象毒素的贝类中毒事件约300多起,死亡300多人。

淡水水华蓝藻所产的微囊藻毒素对人类健康具有很大危害性,譬如MC-LR对小鼠的半致死剂量(LD50)约为50~100 µg/kg。人们在洗澡、游泳及其他水上休闲和运动时,皮肤接触含藻毒素水体可引起敏感部位(如眼睛)和皮肤过敏;少量喝入可引起急性肠胃炎;长期饮用则通过干扰脂肪代谢(增加脂肪沉积),引起非酒精性脂肪肝,进一步诱发肝癌 。动物实验结果显示,MC 对胆囊的影响很大,主要是使胆囊变硬、萎缩、颜色变成暗红和深绿色 。流行病学研究发现饮水中微量微囊藻毒素与人群中原发性肝癌的发病率有很大相关性,慢性MC染毒引起了巢湖渔民实质性的肝损伤 。1996年在巴西造成100多名急性肝功能障碍,7个月内至少50人死于藻毒素产生的急性效应,引起举世瞩目的关注。

折叠 编辑本段 发生原因

水华现象是一种复杂的生态异常现象,发生的原因也比较复杂 。关于水华现象发生的机理虽然至今尚无定论,但是水华现象发生的首要条件是水华现象生物增殖要达到一定的密度,否则,尽管其他因子都适宜,也不会发生水华现象,在正常的理化环境条件下,水华现象生物在浮游生物中所占的比重并不大,有些鞭毛虫类(或者甲藻类)还是一些鱼虾的食物。但是由于特殊的环境条件,使某些水华现象生物过量繁殖,便形成水华现象。大多数学者认为,水华现象发生与下列环境因素密切相关。

折叠 富营养化

海水富营养化是水华现象发生的物质基础和首要条件

其次一些有机物质也会促使水华现象生物急剧增殖。如用无机营养盐培养简裸甲藻,生长不明显,但加入酵母提取液时,则生长显著,加入土壤浸出液维生素B12时,光亮裸甲藻生长特别好。

由于城市工业废水生活污水大量排入海中,使营养物质在水体中富集,造成海域富营养化。此时,水域中氮、磷等营养盐类;铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量大大增加,促进水华现象生物的大量繁殖。水华现象检测的结果表明,水华现象发生海域的水体均已遭到严重污染,富营养化。氮磷等营养盐物质大大超标。据研究表明,工业废水中含有某些金属可以刺激水华现象生物的增殖。在海水中加入小于3mg/dm3的铁螯合剂和小于2 mg/dm3 的锰螯合剂,可使水华现象生物卵甲藻和真甲藻达到最高增殖率,相反,在没有铁、锰元素的海水中,即使在最适合的温度、盐度、PH和基本的营养条件下也不会增加种群的密度。

折叠 气象和理化

水文气象和海水理化因子的变化是水华现象发生的重要原因

海水的温度是水华现象发生的重要环境因子,20-30℃是水华现象发生的适宜温度范围。科学家发现一周内水温突然升高大于2℃是水华现象发生的先兆。海水的化学因子盐度变化也是促使生物因子-水华现象生物大量繁殖的原因之一。盐度在26-37的范围内均有发生水华现象的可能,但是海水盐度在15-21.6时,容易形成温跃层盐跃层。温、盐跃层的存在为水华现象生物的聚集提供了条件,易诱发水华现象。由于径流涌升流水团海流的交汇作用,使海底层营养盐上升到水上层,造成沿海水域高度富营养化。营养盐类含量急剧上升,引起硅藻的大量繁殖。这些硅藻过盛,特别是骨条硅藻的密集常常引起水华现象。这些硅藻类又为夜光藻提供了丰富的饵料,促使夜光藻急剧增殖,从而又形成粉红色的夜光藻水华现象。据监测资料表明,在水华现象发生时,水域多为干旱少雨,天气闷热,水温偏高,风力较弱,或者潮流缓慢等水域环境。

折叠 自身污染

海水养殖的自身污染亦是诱发水华现象的因素之一

随着全国沿海养殖业的大发展,尤其是对虾养殖业的蓬勃发展。也产生了严重的自身污染问题。在对虾养殖中,人工投喂大量配合饲料和鲜活饵料。由于养殖技术陈旧和不完善,往往造成投饵量偏大,池内残存饵料增多,严重污染了养殖水质。另一方面,由于虾池每天需要排换水,所以每天都有大量污水排入海中,这些带有大量残饵、粪便的水中含有氨氮、尿素、尿酸及其它形式的含氮化合物物,加快了海水的富营养化,这样为水华现象生物提供了适宜的生物环境,使其增殖加快,特别是在高温、闷热、无风的条件下最易发生水华现象。由此可见,海水养殖业的自身污染也使水华现象发生的频率增加。

折叠 水华现象的防治

赤潮和水华作为水体的灾害已严重制约着沿海和水域周围地区的经济发展,因此我们必须要进行大力防治,加强水体环境的保护。合理使用化肥,防止流失,开发生物肥料减轻污染。生活污水可先进行污水灌溉或养殖水生植物以吸收N、P 研制无磷洗衣粉,代替含磷洗衣粉。在湖泊、海湾及饮用地下水源带进行监测、预报 若不加以防治,水体的富营养化将致使大量水生植物尸体沉积水体底部,会使水深逐渐变浅,日积月累,这些湖泊、水库、浅海等的水体会演变成沼泽,最终演变为桑田。温度在水华发生时起重要作用,所以防止全球变暖也是必须要做的步骤。

还可利用食物网调控来控制湖泊中的蓝藻水华,称之为非经典性生物操纵(non-traditional biomanipulation)技术 :首先应控制水体中的捕食鲢、鳙鱼种的凶猛性鱼类,以确保鲢、鳙的放养成活率;其次,确保鲢、鳙所摄食消化利用的浮游植物生物量需高于浮游植物的增殖速率,因此,每个水体都需寻找一个合适的能有效控制藻类水华的鲢、鳙生物量的临界阀值,鲢、鳙对藻类的摄食利用率与藻类的种类组成和生理状况、其他可利用食物(如浮游动物)的相对丰度、水温等有密切关系,而藻类的增殖速率与光照、水温及水体的营养水平等有密切关系。这一阈值在武汉东湖为50 g m,即"一吨水一两鱼"。鲢、鳙能滤食10 μm至数个毫米的浮游植物(或群体),因此,可摄食形成群体的水华蓝藻 。

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