【教学课件】第十二章海洋污染和赤潮现象.ppt

第十二章第十二章 海洋污染和赤潮现象海洋污染和赤潮现象学习目的学习目的n掌握海洋污染的特点、污染物质迁移、转化掌握海洋污染的特点、污染物质迁移、转化过程、海洋的自净机理和环境容量概念过程、海洋的自净机理和环境容量概念.n了解海洋污染的个体、种群和群落的生物学了解海洋污染的个体、种群和群落的生物学效应以及海洋污染的生物监测方法。效应以及海洋污染的生物监测方法。n了解赤潮现象概念及其危害、赤潮发生的原了解赤潮现象概念及其危害、赤潮发生的原因和基本过程以及赤潮预报的理化、生物学因和基本过程以及赤潮预报的理化、生物学依据，同时明确预防赤潮的基本对策。依据，同时明确预防赤潮的基本对策。第一节第一节 海洋污染概述海洋污染概述 一、海洋污染和污染物质的迁移与转化一、海洋污染和污染物质的迁移与转化（一）海洋污染的定义及其特点（一）海洋污染的定义及其特点 1污染源广污染源广 2持续性强、危害大持续性强、危害大 3扩散范围广扩散范围广 4防治困难防治困难 海海洋洋污污染染物物质质按按其其来来源源、性性质质和和毒毒性性，有有多多种种分分类类方方法法。通常按污染物质来源分为以下几类：通常按污染物质来源分为以下几类：n1.石油及其产品（包括原油和从原油分馏出的许多产品）石油及其产品（包括原油和从原油分馏出的许多产品）n2重金属重金属 n3农药农药 n4有机废物和生活污水有机废物和生活污水n5放射性物质放射性物质 n6热污染热污染（二）海洋污染物质分类（二）海洋污染物质分类1物理过程物理过程 2化学过程化学过程 3生物过程生物过程（四）海洋的自净能力和环境容量（四）海洋的自净能力和环境容量1海洋自净能力海洋自净能力（1）物理净化）物理净化 （2）化学净化）化学净化 （3）生物净化）生物净化（三）海洋污染物的迁移与转化（三）海洋污染物的迁移与转化2 2环境容量环境容量（1 1）绝对容量）绝对容量 （2 2）年容量）年容量 （一）海洋污染的生物学效应（一）海洋污染的生物学效应1个体生物的生物学效应个体生物的生物学效应（1）生物浓缩与生物积累：）生物浓缩与生物积累：（2）急性中毒与慢性中毒：）急性中毒与慢性中毒：2种群种群群落的生态效应群落的生态效应（二）海洋污染的生物监测（二）海洋污染的生物监测1利用指示生物进行监测利用指示生物进行监测2利用生物群落结构的变化进行监测利用生物群落结构的变化进行监测（三）毒性试验和残毒测定（三）毒性试验和残毒测定1.急性毒性试验：急性毒性试验：2.慢性毒性效应：慢性毒性效应：3残毒测试：残毒测试：二、海洋污染的生物学效应和生物监测二、海洋污染的生物学效应和生物监测第二节第二节 赤潮现象赤潮现象 一、赤潮和赤潮生物一、赤潮和赤潮生物1赤潮的定义赤潮的定义 所所谓谓赤赤潮潮（red tide）是是海海洋洋中中某某些些微微小小的的浮浮游游生生物物在在一一定定条条件件下下暴暴发发性性增增殖殖面面引引起起海海水水变变色色的的一一种种有有害害的的生生态态异异常常现现象。象。日日本本学学者者安安达达六六郎郎（1973）根根据据各各海海区区赤赤潮潮的的实实例例统统计计，提提出出以以不不同同生生物物体体长长的的赤赤潮潮生生物物密密度度作作为为判判断断赤赤潮潮的的标标准准（表表12.1）。）。2赤潮生物类别赤潮生物类别全全世世界界已已记记录录的的赤赤潮潮生生物物有有300种种左左右右（可可能能个个别别存存在在同同种异名），隶属于种异名），隶属于10个门类。个门类。我我国国海海域域分分布布的的约约有有127种种，隶隶属属于于8个个门门类类（国国外外已已报报道的道的10个门类中的细菌和绿藻赤潮生物尚未在我国发现）。个门类中的细菌和绿藻赤潮生物尚未在我国发现）。其其中中在在我我国国沿沿海海发发生生赤赤潮潮的的赤赤潮潮生生物物有有30多多种种，主主要要是是甲甲藻藻类类（15种种），其其次次是是硅硅藻藻类类（7种种）和和蓝蓝藻藻类类（4种种）（张张水浸等水浸等 1994）。）。赤潮是各种色潮的统称赤潮是各种色潮的统称 单相型赤潮和双相型赤潮单相型赤潮和双相型赤潮 3赤潮生物的生长与分裂速度赤潮生物的生长与分裂速度 (lgNt-lgN0)/t/lg2 上式上式为生长速度，以每天分裂次数表示，为生长速度，以每天分裂次数表示，N N 0 0和和N N t t分分别别为为单单位位水水体体中中藻藻类类细细胞胞的的起起始始数数量量和和经经过过t t天后的细胞数量（天后的细胞数量（cell/Lcell/L）。）。4赤潮生物的垂直移动和聚集赤潮生物的垂直移动和聚集（1）垂直移动）垂直移动 一一般般认认为为，白白天天移移动动到到表表层层可可有有效效地地进进行行光光合合作作用用，当当表表层层营营养养盐盐被被大大量量消消耗耗后后通通过过垂垂直移动到较深处，可有效地摄取营养物质。直移动到较深处，可有效地摄取营养物质。（2）聚集）聚集 生物性聚集和物理性聚集生物性聚集和物理性聚集（1）赤赤潮潮生生物物大大量量繁繁殖殖，覆覆盖盖海海面面或或附附着着在在鱼鱼、贝贝类类的的鳃鳃上上，造造成成呼吸困难甚至死亡；呼吸困难甚至死亡；（2）赤赤潮潮生生物物在在生生长长繁繁殖殖的的代代谢谢过过程程和和死死亡亡细细胞胞被被微微生生物物分分解解的的过过程程中中大大量量消消耗耗海海水水中中的的溶溶解解氧氧，使使海海水水严严重重缺缺氧氧，鱼鱼、贝贝类类等等海海洋动物因缺氧而窒息死亡；洋动物因缺氧而窒息死亡；（3）有有些些赤赤潮潮生生物物体体内内及及其其代代谢谢产产物物含含有有生生物物毒毒素素，引引起起鱼鱼、贝贝中中毒毒或或死死亡亡。如如链链状状膝膝沟沟藻藻（Gonyaulax catenella）产产生生的的石石房房蛤蛤毒素就是一种剧毒的神经毒素；毒素就是一种剧毒的神经毒素；（4）居居民民通通过过摄摄食食中中毒毒的的鱼鱼、贝贝类类而而产产生生中中毒毒。目目前前已已知知的的赤赤潮潮毒毒素有麻痹性贝毒、神经性贝毒和泻痢性贝毒等三大类。素有麻痹性贝毒、神经性贝毒和泻痢性贝毒等三大类。5 5赤潮的危害赤潮的危害 （一）赤潮发生的原因（一）赤潮发生的原因1富营养化富营养化富富营营养养化化（eutrophication）是是指指生生物物所所需需的的氮氮、磷磷等等营营养养物物质质大大量量进进入入湖湖泊泊、河河口口、内内湾湾，引引起起藻藻类类大大量量繁繁殖殖、水水体体溶溶解解氧氧量量下下降降、水水质质恶化的现象。恶化的现象。2促进赤潮生物生长的有机物促进赤潮生物生长的有机物维维生生素素B1、B12和和维维生生素素H（特特别别是是B12）是是最最主主要要的的生生长长促促进进物物质质，其其他他有有机机物物质质包包括括DNA、嘌嘌呤呤、嘧嘧啶啶、植植物物激激素素以以及及其其他他一一些些有有机机物物质质分分解解产产物物，也也会促进赤潮生物增殖。会促进赤潮生物增殖。二、赤潮发生的原因和基本过程二、赤潮发生的原因和基本过程 3微量金属元素微量金属元素 诱发和促进赤潮发生的因素诱发和促进赤潮发生的因素 近近年年来来的的研研究究表表明明，非非金金属属元元素素硒硒（SeSe）也也有有促促进进赤潮发生的作用。赤潮发生的作用。4温度和盐度温度和盐度 南南方方海海区区的的赤赤潮潮多多发发生生在在春春、夏夏之之交交，而而北北方方海海区区的的赤赤潮潮多多见见于于7-107-10月月，都与水温升高以及因雨季而引起的海区盐度降低相符合。都与水温升高以及因雨季而引起的海区盐度降低相符合。应应当当指指出出，由由于于发发生生赤赤潮潮的的原原因因是是多多方方面面的的、综综合合的的，目目前前尚尚未未完完全全了了解解清楚，需要今后继续进行更深入的现场调查研究和实验生态研究。清楚，需要今后继续进行更深入的现场调查研究和实验生态研究。（二）赤潮发生的基本过程（二）赤潮发生的基本过程 1起始阶段：起始阶段：赤赤潮潮生生物物开开始始繁繁殖殖或或胞胞囊囊大大量量萌萌发发，竞竞争争能能力力较较强强的的赤赤潮潮生物可逐渐发展到一定的种群数量。生物可逐渐发展到一定的种群数量。2发展阶段发展阶段 赤赤潮潮生生物物呈呈指指数数式式增增长长并并迅迅速速形形成成赤赤潮潮，同同时时原原先先的的共共存存种种多数被抑制或消失，也可能有个别种随赤潮出现而有增长。多数被抑制或消失，也可能有个别种随赤潮出现而有增长。3维持阶段维持阶段 这这一一阶阶段段的的时时间间长长短短主主要要取取决决于于水水体体的的物物理理稳稳定定性性和和各各种种营营养物质的消耗和补充状况。养物质的消耗和补充状况。4消亡阶段消亡阶段 营营养养物物质质耗耗尽尽又又未未能能及及时时得得到到补补充充，或或遇遇台台风风、降降雨雨等等各各种种引引起起水水团团不不稳稳定定性性的的因因素素，或或温温度度的的突突然然变变化化超超过过该该种种赤赤潮潮生生物物的的适适应应范范围围，造造成成赤赤潮潮生生物物大大量量死死亡亡，赤赤潮潮现现象象就就逐逐渐渐或或突突然消失。然消失。（一）赤潮预测预报（一）赤潮预测预报1 1根据水化特征的预测根据水化特征的预测目目前前已已提提出出一一些些以以氮氮、磷磷、化化学学耗耗氧氧量量等等参参数数组组成成的的富富营营养养化程度判断公式可供实践上应用。化程度判断公式可供实践上应用。应应特特别别注注意意那那些些具具有有促促进进赤赤潮潮发发生生的的微微量量物物质质的的供供应应量量，其其中最受重视的是中最受重视的是FeFe和和MnMn。2 2根据水温、盐度和气象条件的预测根据水温、盐度和气象条件的预测气气象象条条件件包包括括风风、气气压压等等因因素素，很很多多赤赤潮潮事事例例表表明明，当当其其他他条条件件具具备备时时，若若天天气气形形势势发发展展比比较较稳稳定定，海海区区风风平平浪浪静静，阳阳光光充充足、闷热的日子里，就有可能发生赤潮。足、闷热的日子里，就有可能发生赤潮。三、赤潮的预测预报和防治对策三、赤潮的预测预报和防治对策3根据生物学特征的预测根据生物学特征的预测（1）赤潮生物的增殖速度）赤潮生物的增殖速度（2）叶绿素）叶绿素a的变化的变化（3）“种子场种子场”的调查的调查在在实实际际工工作作中中对对上上述述几几种种预预测测赤赤潮潮的的依依据据应应尽尽可可能能考考虑虑多多项项目目连连续续跟跟踪踪和和综综合合性性分分析析判判断断，才才能能获获得得较较为为准准确确的的预预测测预报效果。预报效果。1富营养化物质入海负荷的控制富营养化物质入海负荷的控制2海区自身污染控制海区自身污染控制 3富营养化水体和底质的改善富营养化水体和底质的改善