15养殖水域生态系统的保护

第八章养殖水域生态系统的保护毕可然[e-mail]概要水域富营养化赤潮现象水域污染生态环境的全球变化水域生态系统的生物多样性渔业资源的管理水生生物资源的保护可持续发展生物入侵生态恢复水域富营养化水域富营养化又称作优养化，是指湖泊、河流、水库和海洋水体中氮、磷等营养物质不断升高，水域生物生产力不断提高的过程。富营养化的危害富营养化造成水的透明度降低，阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用和氧气的释放，同时浮游生物的大量繁殖，消耗了水中大量的氧，使水中溶解氧严重不足，而水面植物的光合作用，则可能造成局部溶解氧的过饱和。溶解氧过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物(主要是鱼类)有害，造成鱼类大量死亡。富营养化水体底层堆积的有机物质在厌氧条件下分解产生的有害气体，以及一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害水生动物。富营养化水中含有亚硝酸盐和硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，会中毒致病等。水体富营养化，常导致水生生态系统紊乱，水生生物种类减少，多样性受到破坏。2009年8月5日，滇池渔镇管委会工作人员在清理滇池上的浮萍紫根水葫芦最大优势是抑制叶片生长（叶片只有普通水葫芦的十分之一）促进根系发达长达70公分左右，可长达九个月的时间根系不腐烂不发臭（可为水面输送大量氧气并吸附大量蓝藻。若净化混合富营养物污水有毒物重金属不超标可做肥料利用。有风险混合污水净化则只能做为工业深加工利用，如澳大利亚环保公司可利用紫根水葫芦发酵后的废渣做纤维板。水体富营养化产生原因一谈到水体的富营养化，人们常想到总氮、总磷超标。诚然，总氮、总磷等营养盐是发生富营养化的必要条件。水体中总氮、总磷浓度的升高并不一定发生富营养化。富营养化的发生和发展是水体的整个环境系统出现失衡，导致某种优势藻类大量生长繁殖的过程。富营养化发生最主要的影响因素可以归纳为以下几个方面：总氮、总磷等营养盐相对比较充足；铁，硅等含量比较适度；适宜的温度，光照条件和溶解氧含量；缓慢的水流流态，水体更新周期长。富营养化成因的两种理论食物链理论：由荷兰科学家马丁·肖顿于1997年6月在“磷酸盐技术研讨会”上提出的。该理论认为，自然水域中存在水生食物链。如果浮游生物的数量减少或捕食能力降低，将使水藻生长量超过消耗量，平衡被打破，发生富营养化。该理论说明营养负荷的增加不是导致富营养化的唯一原因。生命周期理论：认为含氮和含磷的化合物过多排入水体，破坏了原有的生态平衡，引起藻类大量繁殖，过多的消耗水中的氧，使鱼类、浮游生物缺氧死亡，它们的尸体腐烂又造成水质污染。根据这一理论，氮磷的过量排放是造成富营养化的根本原因，藻类是富营养化的主体，它的生长速度直接影响水质状态。富营养化的防治“让湖泊休养生息，全球挑战与中国创新”的第十三届世界湖泊大会（11月1日至5日武汉市举行）上，国家环保部副部长吴晓青介绍，中国湖泊资源丰富，拥有天然湖泊24800多个。近20年来，我国湖泊富营养化问题日益严重，已经达到88.6％，大中型湖泊如太湖、巢湖、滇池已处于严重富营养状态，洞庭湖、南四湖、洪泽湖、白洋淀等湖泊也出现富营养化的趋势。此外，一些湖泊相继暴发水华，严重影响周边居民的饮用水安全。为进一步加大湖泊治理保护力度。在湖泊治理资金已超过20亿基础上，中央计划投入300多亿元开展“水污染控制与治理”重大科技专项。以保护生态作为制定政策的出发点：采用生物评估观点来测定河流的生物和生态状态，以确定河流的自然类型，在不同的河流生态系统采取不同的治理策略。欧盟的大部分成员国，如奥地利、捷克共和国、荷兰等，都制定了常规地表水生物监测规程，进行污染指示生物的调查，以对水质进行分类，从而对症下药。国外水体富营养化治理的政策措施整体的政策措施：生态系统是一个完整不可分割的整体，因此，从生态观点出发的富营养化治理政策必然表现出整体性。欧盟:在过去，对水体的管理往往主要考虑水力学方面的问题，但新的水体管理广泛涉及水力学、水文学、水质的水体管理方式，将水生生态系统作为一个功能整体来加以保护。整体性还表现在流域内各地方政府、机构行动上的协调统一。澳大利亚墨累—达令河富营养化治理采用了整体流域开发和管理模式，其决策不是以各个州的需求，而是以整个流域的总体利益为基础，流域内的联邦、州和社区共同享有技术和资源，全流域采取一种整体的流域规划和管理方法。长期治理的政策措施：富营养化的治理是一个长期的过程，因为非生物环境的改变需要数年，而生态环境的恢复还需更长时间，不可能在短期内就看到消除富营养化计划的结果，必须长期治理、长期监控。如荷兰Naardermeer自然保护区内的浅湖曾经产生富营养化问题，采用输入不含磷的艾瑟尔湖水的方法治理后的前3年中，水质并没有得到明显改善，5年后才发现轮藻科种群的恢复。分阶段治理的政策措施：长期的富营养化治理不可能一蹴而就，外源和内源的清除和削减以及生态恢复的工作只能按部就班地一步一步来做，因此，制定分阶段的目标可能是必要的；而且，培养环境友好的行为模式，巩固富营养化的治理成果更是长期行为。如澳大利亚的治理政策可分成短期措施和长期策略，短期措施主要考虑污水脱氮除磷处理工程的运行和管理；长期策略则是以氮磷等营养物质的减少、流域的管理、民众的教育、富营养化的研究和监测为主要内容。荷兰治理措施也是分阶段进行的。先是减少点源的磷排放；继之是减少来自农业的扩散污染，像控制食物链，清淤和使淤泥中磷失活等。科学的政策制定：政策制定的科学化与程式化可以保证政策措施的成效。在这方面，澳大利亚的流域管理支持系统(CatchmentManagementSupportSystem，CMSS)有其特色。CMSS是由国家科学工业研究组织开发的一种简单的决策支持系统。管理者用它分析土地使用情况和土地管理政策对流域营养物状态的可能冲击负荷，以便准备营养物管理计划和评估政策效果。目前它被澳大利亚绝大多数流域管理小组所采用，并获得成功。削减外源：来自各种污染源的营养负荷的增加会使水中的营养物质浓度急剧增高，导致藻类爆发、溶氧耗尽等富营养化症状，因此，外源的削减与控制是治理水体富营养化的先决条件。削减营养负荷的技术有以下几种：废水分流以减少营养物质的入湖量；生产无磷洗涤剂以降低磷的入湖负荷；使用化学方法或生物技术进行废水脱磷；利用稳定塘、人工或自然湿地等进行非点源营养物质的截流；湖水稀释；应用生态技术改变常规农业种植方法。消除内源：只控制外源还不能从根本上治理富营养化，国外采用向湖中投加铝盐使磷惰化，从而减少内源磷的释放率；底泥疏浚；底泥氧化；均温层曝气；选择性地去除均温层的水以降低均温层的体积，减少水体的营养物质浓度；降低水位使一些或者全部的底部沉淀物暴露于大气中。生态恢复：控制外源和内源的技术会使营养物浓度长期的减少，但对于恢复水体的生态功能往往还不够。各国经过长期的和大规模的研究，发明了许多技术用于富营养化水体的恢复：生物控制，有针对性地选择鱼或浮游动物等有机体来控制藻类或其他食物链中的组成部分的生长；通过人工循环使湖水达到和维持等温状态；通过毒性效应来控制藻类。宣传教育与公众参与：人的思想与行为与水体富营养化的治理密切相关。在水体富营养化的成因中，人的行为因素占有更重要地位。因此，只有改变人的思想模式，培养环境友好的公众意识，才能形成环境友好的行为模式，也才能从根本上克服水体富营养化中的人为因素。日本在琵琶湖富营养化的治理过程中，一个关键的转折点在于综合开发政策向综合保护政策的转变，而这一政策转变也是在公众的呼吁、参与和促进中完成的。富营养化的监测和评价一般的研究调查：透明度、溶氧量、总氮含量、总磷含量、高锰酸盐指数、叶绿素a等指标。仔细的研究需要很多调查指标：藻类、浮游动物，底栖生物等。第二节赤潮赤潮(Algalbloom或Redtide)是海水中某些微小浮游植物、原生动物或细菌在一定的环境条件下突发性的增殖，引起一定范围一段时间的海水变色现象。赤潮的长消大致可分为四个阶段：起始阶段（存在诱发赤潮的物质条件，表面现象不明显）、发展阶段（赤潮生物迅速繁殖，水体颜色开始转变，稍微不同于周围水体）、维持阶段（赤潮现象出现后至临近消失时所持续的时间，水体颜色较深）、消亡阶段（赤潮现象消失的过程,水体表面出现较多泡沫）。赤潮发生规律性赤潮发生的季节性特别强（6-9月）赤潮发生的区域较为集中（海湾、河口等近岸浅海水域及内湾、港区、增养殖水域）赤潮发生的时间长、范围大。从形成到消失一般在30天左右，还有的长达100天以上赤潮具有移动性赤潮的类型按赤潮的成因和来源可分为原发型（赤潮生物在该海域爆发性繁殖）和外来型（赤潮生物是由于风、流等作用带来的）。按赤潮发生的海域可划分为外海型（外洋型）赤潮、近岸型赤潮、河口型赤潮和内湾型赤潮。赤潮发生的原因赤潮发生的原因很多，目前尚未有定论环境原因：由于环境污染日益加剧，农业生产大量施用化肥，生活中大量使用含磷洗衣粉，使排放出来的各处工业污水、生活污水以及养殖污水中都含有Ｎ和Ｐ。这些污水未经处理源源不断地流入江河，最后汇入大海，便使海洋中Ｎ和Ｐ过剩，造成海水富营养化，赤潮生物大量繁殖。所以，环境污染造成的海洋水体富营养化是赤潮发生的根本原因。生物原因：引起赤潮的生物主要是甲藻、硅藻，也包括一些原生动物、细菌等。这些生物的暴发性繁殖或大量聚集产生赤潮。在适宜的环境和气候条件下，赤潮生物以几何级数繁殖，在2ｄ～3ｄ内即可形成大规模赤潮。气候原因：春夏温暖季节，水温较高，海流缓慢，利于赤潮生物的生长和繁殖，从而导致赤潮的发生，如气候异常是厦门海域赤潮发生的主要原因。化学原因：赤潮的发生与海域的富营养化密切相关，海水中的营养盐（主要是Ｎ、Ｐ）以及一些微量元素的存在，直接影响赤潮生物的生长、繁殖和代谢，这些化学因素是赤潮发生的物质基础。厦门海域属轻度富营养化海域，海水中无机氮和无机磷年平均比值约为45:1（原子比），由于大多数浮游植物生长繁殖过程中基本是以16:1的恒定比值自海水吸收无机氮和无机磷，因此，对于厦门海域来说，无机氮比较丰富，而无机磷相对较贫乏，无机磷成为厦门海域浮游植物繁殖的限制因子。据统计，仅沿岸工厂和城市直接排海的污水每年就达100亿吨，主要有毒、有害物质146万吨，并以每年约7％的速度增长，近岸海水半数以上受到严重影响。我国渤海、黄海、东海、南海四大海区均存在不同程度的污染，主要污染物——石油类污染都有不同程度的上升趋势。由于陆源污染物的排海，加剧了海域污染，致使海域富营养化严重，促进了赤潮发生，是赤潮形成的根本原因。赤潮的判断海水颜色异常。发生赤潮的海域水体的颜色有明显的改变，主要为红色、褐色，而且颜色分布不均，或呈块状，或呈条带状，或呈不规则形状。pH值升高，透明度降低。海水中溶解氧白天明显增高，夜间明显降低。一种或少数几种赤潮生物处于优势地位，数量急剧升高，达到赤潮生物判断标准即可认为已形成赤潮。怎样区别有毒、无毒赤潮？有毒赤潮生物的细胞数量超过一定标准或在海水水样、贝类中的赤潮毒素超过80微克/100克时，即可判断为有毒赤潮的发生。无毒赤潮的赤潮生物不含有毒素，也不分泌毒素，基本不产生毒害作用，但对生态环境和渔业也会产生不同程度的危害。赤潮的危害危害水产养殖和捕捞业：赤潮生物分泌粘液或死亡分解后产生粘液，附着在鱼虾贝类的鳃上，使它们窒息死亡；赤潮生物死亡后分解过程消耗水体中的溶解氧，鱼虾贝类由于缺少氧气窒息死亡。损害海洋环境：赤潮发生后使pH升高，降低了水体的透明度，分泌抑制剂或毒素使其它生物减少，赤潮消亡阶段还可使水体缺氧。危害人体健康：有毒赤潮发生后，可分泌毒素，通过食物链的传递，在水产品内富积一定剂量的毒素，如所富集的毒素含量超过一定水平，则人们食用后可对身体健康产生不利影响。赤潮预防措施加强陆源污染物排海管理。积极开展入海流域治理积极开展生态养殖加强赤潮灾害预警预报，建立赤潮防治通讯网络系统积极采取有效的赤潮防范措施建立赤潮防治社会保障机