赤潮与水华_文档下载

-1-赤潮与水华漫谈杨香涛（江苏省扬中高级中学江苏扬中221200）1998年3月下旬香港沿海海域和广东珠江口一带海域发生了一种奇怪的现象，海水泛红色、棕色或绿色，腥臭难闻，海水中的鱼、虾等动物大量死亡，当地沿海各大养殖场损失惨重。据《经济日报》1998年5月3日报到，此次事件，香港渔民损失近1亿港币，广东养殖的珍贵鱼类死亡超过300吨，经济损失超过4000万元……人们不禁要问：这是一种什么现象？它是怎样发生的？有没有防治的办法？一、赤潮和水华这种现象就是我们所说的赤潮，赤潮实际上主要是海水水体富营养化的结果。在湖泊、水库、内海、河口等地区的水体，因水流缓慢，停留时间长，既适宜于植物营养元素（主要是氮、磷等元素）的积聚，又适于水生植物的繁殖，当水中这些植物营养物质积聚到一定程度后，由于水体过分肥沃，在适宜的条件下就会引起藻类及其它浮游生物的迅速繁殖，使水体生态系统遭到破坏，这种现象就称为水体的富营养化（eutrophication）。在富营养化水体中，如果水生动物如鱼类、虾类等消耗浮游生物的速度赶不上藻类的繁殖速度，水中的藻类就会越积越多，因占优势的浮游生物的颜色不同，水面往往呈现出红色、棕色或绿色等，这种现象发生在海洋上就称为赤潮，发生在江河、湖泊中就称为水华。赤潮和水华是水体富营养化引起的，水体污染物中的营养物质是产生水体富营养的主要原因。据研究表明，藻类等浮游生物和水生植物的生长、繁殖需要25～30种元素，其中植物需要量最大的是碳、氮、磷等元素，碳在自然中存在量多而且易得，而水中氮、磷的含量却较少，因此氮、磷通常是水生植物生长、繁殖的制约因素。而水体污染通常是引起水体中氮、磷的含量升高的主要因素。-2-（1）工业废水污染。这些工业废水中的氮、磷含量相当高。（2）生活废水污染。人们日常生活如淘米、洗菜、洗衣、洗澡、排泄物冲洗的生活污水中都含有较多氮、磷，特别是含磷洗衣粉的使用，使生活污水的含磷量很高。因为合成洗涤剂中含有焦磷酸四钠Na4P2O7或三聚磷酸五钠Na5P3O10（STPP）。（3）农用肥水外流污染。在农业上过量使用氮肥、磷肥以及畜肥，除一部分被植物吸收、分解和挥发外，大部分通过排水进入水体。目前，水体的富营养化已引起了全世界的广泛关注。我国科技工作者在研究水体富营养化工作中取得较为显著的成果。相关链接我国第一个涉及禁磷的法规是1996年10月开始施行的《江苏省太湖水污染防治条例》，条例明确规定，自1999年1月1日起江苏省太湖流域一、二级保护区禁止销售、使用含磷洗涤剂，三级保护区内控制销售、使用含磷洗涤剂。二、赤潮和水华的危害一旦水体富营养化形成赤潮和水华引起危害相当严重，归纳起来主要有以下几种形式：1．赤潮和水华能使水体中的溶解氧大量减少，破坏水产资源。藻类生物集中在水层表面，其光合作用所释放的O2饱和了水的表层，从而阻止了大气中的O2进一步溶入深层水中，同时大量死亡的藻类分解又消耗了水中的溶解氧，使水中的溶解氧量逐渐降低，从而导致水中的鱼类、虾类等水生动物大量窒息死亡。2．赤潮和水华可造成水质恶化，使水体丧失饮用价值和娱乐价值。由于藻类生物集中在水层表面，使阳光难于透过表层，水下生物因得不到充足的阳光而影响生存和繁殖，如持续时间过长也会引起水下生物的死亡，使水质变臭，人不能进行游泳、垂钓和划船等活动。还有，某些藻类分泌如NH3、H2S等有害物质（如夜光藻大量繁殖时会造成水体的氨浓度剧增，当它们死亡时又会分解产生硫-3-化氢），危害水体生态环境，并使其它生物中毒；某些藻类（如多边膝沟藻）产生的毒素可以在食物链中传递，从而引起人、畜中毒，甚至死亡。3．赤潮和水华可造成营养物质的循环存在，使得水体难以自净。一方面，水体中的氮、磷等营养元素被水生植物吸收利用；另一方面，水体中死亡的植物在厌氧条件下腐烂、分解，又将氮、磷等营养元素重新释放到水体中，供植物生长利用。这样循环往复，就形成了植物营养元素在水体中的循环，使它们可长期存在于水体中。历史追踪•１９７２年日本磨滩发生赤潮，一次死鱼１４２８万尾，损失７１亿日元，而名贵鱼种消灭，留存鱼种品质下降。•１９８６年福建东山发年一起因食用受赤潮毒素污染的贝类而造成１３６人中毒、一人死亡的事件。•１９９９年夏天，中国渤海湾多次发生赤潮，最严重一次发生水域面积达6300Km2。水体的富营养化确实危害不浅，那么它对人类是否就是一无是处呢？哪也不尽然，听说过有这样一种说法，叫做“苍海变桑田”吗？这就是水体的富营养化对人类的贡献。水体的富营养化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。拓展视野藻类的生长对水质的影响藻类等浮游植物体内所含碳、氮、磷等主要营养元素间一般存在着一个比较确定的比例。按质量计C:N:P=41:7.2:1，按原子数计C:N:P=106:16:1。大致的化学结构式为(CH2O)106(NH3)16H3PO4。藻类大量繁殖是水体富营养化的标志，由此可从多方面影响水体的水质。在适宜的光照、pＨ和具备充分营养物质的条件下，天然水体的藻类进行光合作用，合成本身的原生质，其总反应方程式可写为：106CO2+16NO3-+HPO42-+122H2O+18H++能量＋微量元素→Ｃ106Ｈ263Ｏ110Ｎ16P（藻类原生质）+138Ｏ2，从反应式可以看出，藻类繁殖所需要的各种成分中，成为控制因素的是氮和磷，所以藻类繁殖的程度主要决定于水体中这两种成分的含量，并且已经知道藻类能吸收的是无机形态的含氮、磷的营养物。-4-三、水体富营养化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。目前，国内外都在积极研究防治水体富营养化的有效措施。这些措施主要有：1．污灌。把富含氮、磷的污水用于农田灌溉，可以一举两得，而且土壤吸收处理比二级生物工程处理更为彻底。2．利用生物工程。在含氮、磷的污水中种植水生植物如芦苇、蒲草等，这些植物在生长过程中能吸附或吸收氮、磷、挥发性酚等成分，制约浮游藻类的生长，以净化水质。在赤潮多发区养殖某些海藻吸收富余的氮和磷，可以减少赤潮的发生，如铜藻可固定2%~3%的氮、0.1%~0.3%的磷，江蓠可固定5.9%~6.1%的氮、0.4%~0.5%的磷。3．研制无磷洗衣粉，代替含磷洗衣粉。目前洗涤剂的代磷助剂被广泛看好的是4A沸石，它主要是同碳酸盐、或柠檬酸、硅酸盐体系配合使用。为了有效地抑制赤潮和水华的发生，我们必须加强水体的环境保护，增强全民的环保意识，建全相应的法律、法规，制定正确的水资源开发规划，建立赤潮和水华等水体灾害的快速反应机制，以造福社会、造福人类。参考文献[1]范美坤,陈宇春.赤潮·水体富营养化.化学教育,1999:1～2.[2]赵彦顺等.赤潮漫谈.化学教学,2000:26～27.[3]唐有祺,王夔.化学与社会.高等教育出版社,2003:105～129.