-
水華現象
鎖定
- 中文名
- 水華
- 外文名
- Algal blooms
- 別 名
- 赤潮
- 起 因
- 浮游生物大量增殖或聚集
- 文獻記載
- 《貝格爾航海記錄》
水華現象現象起因
水華現象圖片集萃(20張)
隨着現代化工、農業生產的迅猛發展,沿海地區人口的增多,大量工農業廢水和生活污水排入海洋,其中相當一部分未經處理就直接排入海洋,導致近海、港灣富營養化程度日趨嚴重。同時,由於沿海開發程度的增高和海水養殖業的擴大,也帶來了海洋生態環境和養殖業自身污染問題;海運業的發展導致外來有害水華現象種類的引入;全球氣候的變化也導致了水華現象的頻繁發生。
水華現象是在特定的環境條件下,海水中某些浮游植物、原生動物或細菌爆發性增殖或高度聚集而引起水體變色的一種有害生態現象。水華現象是一個歷史沿用名,它並不一定都是紅色,實際上是許多水華現象的統稱。水華現象發生的原因、種類、和數量的不同,水體會呈現不同的顏色,有紅顏色或磚紅顏色、綠色、黃色、棕色等。值得指出的是,某些水華現象生物(如膝溝藻、裸甲藻、梨甲藻等)引起水華現象有時並不引起海水呈現任何特別的顏色。
水華現象現狀
水華現象危害環境
水華現象破壞資源
水華現象破壞魚、蝦、貝類等資源的主要原因是:
1.破壞漁場的鉺料基礎,造成漁業減產。
2.水華現象生物的異常發制繁殖,可引起魚、蝦、貝等經濟生物瓣機械堵塞,造成這些生物窒息而死。
4.有些水華現象生物的體內或代謝產物中含有生物毒素
[1]
,能直接毒死魚、蝦、貝類等生物。
水華現象破壞平衡
海洋是一種生物與環境、生物與生物之間相互依存,相互制約的複雜生態系統。系統中的物質循環、能量流動都是處於相對穩定,動態平衡的。當水華現象發生時這種平衡遭到干擾和破壞。在植物性水華現象發生初期,由於植物的光合作用,水體會出現高葉綠素a、高溶解氧、高化學耗氧量。這種環境因素的改變,致使一些海洋生物不能正常生長、發育、繁殖,導致一些生物逃避甚至死亡,破壞了原有的生態平衡。
水華現象危害健康
有些水華現象生物分泌水華現象毒素,當魚、貝類處於有毒水華現象區域內,攝食這些有毒生物,雖不能被毒死,但生物毒素可在體內積累,其含量大大超過食用時人體可接受的水平。這些魚蝦、貝類如果不慎被人食用,就引起人體中毒,嚴重時可導致死亡。
由海洋水華藻類產生的毒素在貝體內累積統稱貝毒,確定有10餘種貝毒其毒素比眼鏡蛇毒素高80倍,比一般的麻醉劑,如普魯卡因、可卡因還強10萬多倍。貝毒中毒症狀為:初期唇舌麻木,發展到四肢麻木,並伴有頭暈、噁心、胸悶、站立不穩、腹痛、嘔吐等,嚴重者出現昏迷,呼吸困難。水華現象毒素引起人體中毒事件在世界沿海地區時有發生。據統計,全世界因水華現象毒素的貝類中毒事件約300多起,死亡300多人。
淡水水華藍藻所產的微囊藻毒素對人類健康具有很大危害性,譬如MC-LR對小鼠的半致死劑量(LD50)約為50~100 µg/kg。人們在洗澡、游泳及其他水上休閒和運動時,皮膚接觸含藻毒素水體可引起敏感部位(如眼睛)和皮膚過敏;少量喝入可引起急性腸胃炎;長期飲用則通過干擾脂肪代謝(增加脂肪沉積),引起非酒精性脂肪肝,進一步誘發肝癌
[2]
。動物實驗結果顯示,MC 對膽囊的影響很大,主要是使膽囊變硬、萎縮、顏色變成暗紅和深綠色
[3]
。流行病學研究發現飲水中微量微囊藻毒素與人羣中原發性肝癌的發病率有很大相關性,慢性MC染毒引起了巢湖漁民實質性的肝損傷
[1]
。1996年在巴西造成100多名急性肝功能障礙,7個月內至少50人死於藻毒素產生的急性效應,引起舉世矚目的關注。
水華現象發生原因
水華現象是一種複雜的生態異常現象,發生的原因也比較複雜
[4]
。關於水華現象發生的機理雖然至今尚無定論,但是水華現象發生的首要條件是水華現象生物增殖要達到一定的密度,否則,儘管其他因子都適宜,也不會發生水華現象,在正常的理化環境條件下,水華現象生物在浮游生物中所佔的比重並不大,有些鞭毛蟲類(或者甲藻類)還是一些魚蝦的食物。但是由於特殊的環境條件,使某些水華現象生物過量繁殖,便形成水華現象。大多數學者認為,水華現象發生與下列環境因素密切相關。
水華現象富營養化
海水富營養化是水華現象發生的物質基礎和首要條件
由於城市工業廢水和生活污水大量排入海中,使營養物質在水體中富集,造成海域富營養化。此時,水域中氮、磷等營養鹽類;鐵、錳等微量元素以及有機化合物的含量大大增加,促進水華現象生物的大量繁殖。水華現象檢測的結果表明,水華現象發生海域的水體均已遭到嚴重污染,富營養化。氮磷等營養鹽物質大大超標。據研究表明,工業廢水中含有某些金屬可以刺激水華現象生物的增殖。在海水中加入小於3mg/dm3的鐵螯合劑和小於2 mg/dm3 的錳螯合劑,可使水華現象生物卵甲藻和真甲藻達到最高增殖率,相反,在沒有鐵、錳元素的海水中,即使在最適合的温度、鹽度、PH和基本的營養條件下也不會增加種羣的密度。
水華現象氣象和理化
海水的温度是水華現象發生的重要環境因子,20—30℃是水華現象發生的適宜温度範圍。科學家發現一週內水温突然升高大於2℃是水華現象發生的先兆。海水的化學因子如鹽度變化也是促使生物因子—水華現象生物大量繁殖的原因之一。鹽度在26—37的範圍內均有發生水華現象的可能,但是海水鹽度在15—21.6時,容易形成温躍層和鹽躍層。温、鹽躍層的存在為水華現象生物的聚集提供了條件,易誘發水華現象。由於徑流、湧升流、水團或海流的交匯作用,使海底層營養鹽上升到水上層,造成沿海水域高度富營養化。營養鹽類含量急劇上升,引起硅藻的大量繁殖。這些硅藻過盛,特別是骨條硅藻的密集常常引起水華現象。這些硅藻類又為夜光藻提供了豐富的餌料,促使夜光藻急劇增殖,從而又形成粉紅色的夜光藻水華現象。據監測資料表明,在水華現象發生時,水域多為乾旱少雨,天氣悶熱,水温偏高,風力較弱,或者潮流緩慢等水域環境。
水華現象自身污染
海水養殖的自身污染亦是誘發水華現象的因素之一
隨着全國沿海養殖業的大發展,尤其是對蝦養殖業的蓬勃發展。也產生了嚴重的自身污染問題。在對蝦養殖中,人工投餵大量配合飼料和鮮活餌料。由於養殖技術陳舊和不完善,往往造成投餌量偏大,池內殘存餌料增多,嚴重污染了養殖水質。另一方面,由於蝦池每天需要排換水,所以每天都有大量污水排入海中,這些帶有大量殘餌、糞便的水中含有氨氮、尿素、尿酸及其它形式的含氮化合物物,加快了海水的富營養化,這樣為水華現象生物提供了適宜的生物環境,使其增殖加快,特別是在高温、悶熱、無風的條件下最易發生水華現象。由此可見,海水養殖業的自身污染也使水華現象發生的頻率增加。
水華現象水華現象的防治
赤潮和水華作為水體的災害已嚴重製約着沿海和水域周圍地區的經濟發展,因此我們必須要進行大力防治,加強水體環境的保護。合理使用化肥,防止流失,開發生物肥料減輕污染。生活污水可先進行污水灌溉或養殖水生植物以吸收N、P 研製無磷洗衣粉,代替含磷洗衣粉。在湖泊、海灣及飲用地下水源帶進行監測、預報 若不加以防治,水體的富營養化將致使大量水生植物屍體沉積水體底部,會使水深逐漸變淺,日積月累,這些湖泊、水庫、淺海等的水體會演變成沼澤,最終演變為桑田。温度在水華髮生時起重要作用,所以防止全球變暖也是必須要做的步驟。
還可利用食物網調控來控制湖泊中的藍藻水華,稱之為非經典性生物操縱(non-traditional biomanipulation)技術
[5]
:首先應控制水體中的捕食鰱、鱅魚種的兇猛性魚類,以確保鰱、鱅的放養成活率;其次,確保鰱、鱅所攝食消化利用的浮游植物生物量需高於浮游植物的增殖速率,因此,每個水體都需尋找一個合適的能有效控制藻類水華的鰱、鱅生物量的臨界閥值,鰱、鱅對藻類的攝食利用率與藻類的種類組成和生理狀況、其他可利用食物(如浮游動物)的相對丰度、水温等有密切關係,而藻類的增殖速率與光照、水温及水體的營養水平等有密切關係。這一閾值在武漢東湖為50 g m-3,即“一噸水一兩魚”
[6]
。鰱、鱅能濾食10 μm至數個毫米的浮游植物(或羣體),因此,可攝食形成羣體的水華藍藻
[3]
。利用浮游動物(主要是大型枝角類)來控制藻類水華,稱之為經典生物操縱(Traditional Biomanipulation)。
- 參考資料
-
- 1. First Identification of the Hepatotoxic Microcystins in the Serum of a Chronically Exposed Human Population Together with Indication of Hepatocellular Damage .Toxicological Sciences.2009-01-16[引用日期2016-07-12]
- 2. Prolonged exposure to low dose microcystin induces nonalcoholic steatohepatitis in mice: a systems toxicology study .Archives of Toxicology.2016-03-16[引用日期2017-11-28]
- 3. 鰱、鱅與藻類水華控制 .中國濕地生態系統觀測研究野外站聯盟.2003-01-01[引用日期2017-11-21]
- 4. 論藍藻水華的發生機制 .濕地生態系統觀測野外站聯盟.2007-08-01[引用日期2016-07-12]
- 5. Practical success of biomanipulation using filter-feeding fish to control cyanobacteria blooms .TheScientificWorld.2001-8-8[引用日期2017-11-28]
- 6. 非經典生物操縱驅動從水華向非水華的穩態轉化——來自武漢東湖的全湖驗證實驗-A regime shift from cyanobacterial steady state to non-cyanobacterial one by using non-traditional biomanipulation—A whole lake testing experiment in Lake Donghu, Wuhan .湖泊科學.2023-01-06[引用日期2023-02-19]