大鹏湾环境与赤潮的研究

大鹏湾环境与赤潮的研究国家自然科学基金重大项目大鹏湾环境与赤潮的研究一、大鹏湾及其沿岸自然环境概况二、主要赤潮现象概述三、采样与方法四、赤潮多发区海洋环境与赤潮五、赤潮爆发的主要物化因素归纳六、赤潮防治对策和生态环境保护一、大鹏湾及其沿岸自然环境概况1.地理位置和自然条件2.水文特征大鹏湾环境与赤潮的研究1.地理位置和自然条件•大鹏湾（MirsBay）：位于广东省宝安县大鹏半岛和香港九龙半岛之间。•地理位置：北纬22º24ˊ~22º36ˊ、东经114º12ˊ~114º30ˊ；•面积：335km2；•水深：湾顶8~10m、中部平均18m、湾口水深22~24m。•河流：沿岸无大河流，最大河流为葵冲河（0.44m3/s）；2.水文特征•水温•潮流•波浪•潮汐二、主要赤潮现象概述大鹏湾环境与赤潮的研究米氏裸甲藻赤潮•赤潮发生的原因尚未完全查明，但从理化环境的变化分析，初步认为与气候、海温、盐度、营养料和环境污染等多种因素有关。大鹏湾环境与赤潮的研究三、采样与方法大鹏湾环境与赤潮的研究•站位布设•采样频率•观测项目•数据处理2.海水营养状况与赤潮的关系•站位布设•采样频率•观测项目•数据处理站位布设观测站赤潮多发区站位布设•布点说明：•S：常设站；•M：赤潮发生时增设站；•S0：depth5m，只采表层水；•M：只采表层站。采样频率A.集中采样：3~5月赤潮多发期间，1次/3天；B.半月采样：除集中观测外的其余月份，每个月2次；C.加频采样：在赤潮发生时，在赤潮现象集中的地方增加站点，增加采样频次，最密为1次/2h。数据处理•赤潮发生期间：单独处理；•其余时间：以集中观测和半月观测数据为依据，按月份统计平均，舍弃了密集观测的数据，以求得时间上得均衡和月均值的真实意义。1.理化参数和赤潮的关系2.海水营养状况与赤潮的关系3.微量元素和赤潮的关系4.水文要素和赤潮的关系5.维生素B1、B12与赤潮的关系四、赤潮多发区环境与赤潮的研究大鹏湾环境与赤潮的研究1.1水温与赤潮关系•海水水温对赤潮发生起着重要的作用，起直接控制着赤潮的发生、发展与消亡。•盐田海域水体交换较差，表底层温差不大。1.理化参数和赤潮的关系•表底层水温差异小，表明该海域水体密度差异较小，分层现象较弱，有利于海水垂直运动，使底层的营养盐较易移到表层，为赤潮生物的生长繁殖提供了更多的物质基础。1.2盐度与赤潮关系赤潮发生除与水温有重要关系外，不同种类赤潮生物有其最合适的盐度范围。1.理化参数和赤潮的关系•盐田海域夜光藻赤潮发生时盐度范围为26~32；•此外，发生3次细长翼根管藻赤潮时盐度范围为32.40~32.90。1.3溶解氧与赤潮关系•3月22日为夜光藻赤潮，在此之前发生的是褐胞藻赤潮：•夜光藻是一种捕食性浮游植物，在每年首次发生夜光藻赤潮之前，水域都有硅藻、甲藻大量繁殖的阶段。1.理化参数和赤潮的关系•1990~1993年盐田海域赤潮多发期的3~5月份DO变化范围较小，一般为6.5~7.5mg/l。•91-3-20夜光藻赤潮发生前：•发生后：1.3溶解氧与赤潮关系图2。1。31.4COD与赤潮关系•1991年盐田海域COD月均值0.28~0.73mg/l，其中3~5月逐月升高。1.5pH与赤潮关系1.理化参数和赤潮的关系2.海水营养状况与赤潮的关系3.微量元素和赤潮的关系4.水文要素和赤潮的关系5.维生素B1、B12与赤潮的关系四、赤潮多发区环境与赤潮的研究大鹏湾环境与赤潮的研究营养化水平（E）的评价E=COD(mg/l)DIP(g/l)DIN(g/l)/15002.海水营养状况与赤潮的关系大鹏湾环境与赤潮的研究•表2。2。43.微量元素和赤潮的关系•海水发生赤潮是多因素相互作用的结果。•除外在环境因素外，某些微量元素对赤潮生物生长、发育、增殖等过程有重要影响。•赤潮生物对某些微量元素的可利用性，是导致其增殖、中毒或死亡的原因之一。•探索微量元素与赤潮元素的关系，有助于揭示赤潮产生的引发内因。主要的微量元素：Fe、Mn：其它微量元素（Cu、Pb、Cd、Hg、Cr和Se等）：•Fe、Mn：近年来研究表明，无论是赤潮现场观测、实验室培养实验和围隔生态模拟研究，水体中微量的Fe、Mn对不同藻种均有促进增长作用，其增幅同水体中Fe、Mn存在形式和含量密切相关。其它微量元素（Cu、Pb、Cd、Hg、Cr和Se等）：1）上述元素在某个较低浓度时，往往能促进某种藻类的生长；2）当高于该浓度时，则对赤潮生物产生抑制作用或中毒或致死；3）微量元素的生物效应，与金属离子的形态、活度、藻细胞表面活性点的络合常数密切相关；4）不同赤潮生物吸收微量元素具有选择性；5)一些微量元素共存时，彼此产生颉抗作用，或使藻群发生演替现象。4.水文要素和赤潮的关系4.1当地潮汐特点4.2潮汐与赤潮4.1当地潮汐特点•水域的潮汐属非正规半日潮，月潮周期中，多数1d内出现2次高低潮的高度不等，呈现日潮不等的特点。•潮流属非正规半日潮流型。•夜光藻细胞个体较大，是漂游性浮游植物。在研究水域，受潮汐影响，其不但可在上下水层移动，而且可在一些水流不畅通的地方积聚。Frompenghaiping4.2潮汐与赤潮•添加图2。5。4•由于盐田海域的潮汐为非正规半日潮，日潮不等为其主要特征，在高潮或日潮潮差较大时，赤潮出现的机率较大。表明赤潮一般发生在水体交换缓慢的情况。5.维生素B1、B12与赤潮的关系•促进赤潮藻类生物繁殖的作用；•水中含量极低（ng/l）；•与赤潮的机理尚不清楚。四、赤潮爆发的主要物化因素归纳1物理因素2化学因素大鹏湾环境与赤潮的研究赤潮生物赤潮气压风向盐度温度光照降水维生素类微量金属有机物营养盐水团、海流交汇河流径流上升流地下水大气输入1.PhysicalfactorsA.UpwellingB.TemperatureandsalityC.WeatherconditionD.WatermassE.RainstormandfloodUpwellingsBringNutrientstoSurface1物理因素A.上升流：上升流能将海底的营养物携到表层，为赤潮生物提供丰富的各种营养物，因此，赤潮常常发生有上升流的海域。B.海温或盐度：一般赤潮发生于水温２０℃～３０℃的海域中；赤潮海域的盐度一般为２７～３７。C.气象条件：通常赤潮出现于闷热、风平浪静的夏季。D.水团影响：赤潮爆发与不同盐度的海水形成的锋面有关。由于台湾暖流北上或外海海水在浙江沿海形成的锋面，使东海多发赤潮。此外，水底层出现无氧和低氧水团也会引起赤潮。E.城市暴雨和洪水：冲刷入大量的营养盐和微量元素，诱导海域、河口的赤潮发。2化学因素•赤潮研究普遍认为：赤潮的发生与海水中氮、磷等营养物质密切相关、营养盐是形成赤潮的物质基础和主要条件。其来源主要有以下两方面：A.大量未经处理的城市生活污水和工业废水倾注：B.海水养殖的自身污染：网箱养殖盲目发展也是造就赤潮泛滥的“温床”的另一个重要原因。由于投铒中的残余铒料和鱼类排泄物沉积，使一些海域严重富营养化。•上述两方面原因导致在内湾、浅海区中无机态氮、磷酸盐和铁、锰等微量元素增多，给赤潮生物的大量繁殖提供了丰富的营养物质。五、赤潮防治对策和生态环境保护•由于赤潮发生的原因比较复杂，目前还难以及时准确的预报。科学的治理方法仍然是以防为主，防治结合。大鹏湾环境与赤潮的研究五、赤潮防治对策和生态环境保护1.赤潮的防治对策1.1间接对策1.2直接对策2.建立良好的海洋生态环境大鹏湾环境与赤潮的研究1.1间接对策A.保护水质，防止水体污染和富营养化的产生；B.加强船舶压舱水的管理；C.提高养殖技术，减缓养殖业对海洋环境产生的影响；D.不断改善水质和底质的生态环境；E.加强贝毒管理；F.深入开展赤潮发生机理研究1赤潮的防治对策A控制海水的富营养化•水体富营养化为赤潮生物大量繁殖和赤潮形成提供了物质基础。赤潮的预防与治理•B控制有毒赤潮生物外来种类的引入•通过货运船压舱水的排放，赤潮生物种类可能从一个海域被携带到另一地区的海域。赤潮的预防与治理C减缓海水养殖业自身对海洋生态环境的影响•应选择一引起对水质有净化作用的养殖品种进行多品种混养、轮养和立体养殖，充分利用水体，合理开发。D改善水质和底质生态环境•在赤潮多发区养殖某些海藻，用以吸收富余的氮和磷，可以减少赤潮发生。•利用海底耕耘机在有机物堆积的底泥上拖曳，使底泥翻转，促进有机物分解，达到改良底质的目的等。•应用粘土改良土质和底质环境；•撒播石灰可起到促进有机物分解、改善底质、抑制磷释放、防止水体营养化、灭菌消毒和防止发生硫化氢等作用。•海洋清洁剂也可作为净化水质和底质的改良剂。赤潮的预防与治理1.2直接对策A.物理方法B.化学方法C.生物方法D.发展高新技术，保护海洋生态环境A.物理方法发生赤潮时，赤潮生物主要集中在水体表层，所以对海洋表层危害最大。国内外常用的物理方法：围隔栅法：用围隔栅将表层赤潮水同养殖区隔开；气幕法：通过事先在养殖区周围海底布设的通气管，向上放出大量气体，形成垂直环流气幕，将养殖区同赤潮区分开，同时达到充氧目的；增氧法：网箱沉降法：网箱养殖区。过滤法：超声波法：用超声波杀死赤潮生物B.化学方法•化学方法具有见效快的特点，是采用最早、目前使用最多、发展最快的一种方法。•主要方法：1.CuSO4：最早方法，适用于小面积、内湾的应急措施；易产生二次污染，故应慎用！2.KMnO4、NaClO3.Cl2、H2O2、O34.粘土：(较新方法)特点：来源丰富、成本低、无污染和吸附力强等优点B.化学方法5.有机“除草剂”：有机羧酸和有机胺等，秸杆、海蕴；6.凝集剂：利用物质的胶体化学性质，使赤潮生物凝集和沉淀，而后回收是其主要目的。三大类；无机凝集剂（AL、Fe化合物）、表面活性剂和高分子凝集剂C.生物方法•即“以虫治虫”法，新的发展方向。•培养出赤潮生物的“克星”生物，如弧菌、病毒、择食赤潮生物的浮游动物投放于赤潮多发区，或在赤潮多发区养殖滤食性浮游动物的贝类等来防治赤潮发生或消除赤潮。•弧菌（破坏赤潮细胞的细胞壁）•光合细菌（消耗养殖池中营养盐）•沙蚕（以单胞藻为食）D.发展高新技术，保护海洋生态环境2.建立良好的海洋生态环境2.1依法管理海湾2.2合理开发利用海湾自然资源2.3防止或减缓养殖自身污染2.4保护沿岸自然生态