赤潮防治研究综述【文献综述】

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毕业设计文献综述海洋科学赤潮防治研究综述[摘要]赤潮已经成为目前世界上公认的海洋灾害之一，严重地破坏了海洋生态系统，制约着经济的发展，影响了海洋的可持续发展，受到了广泛的关注。近年来,中国沿海赤潮发生呈明显上升趋势,爆发频率增加,规模不断扩大,新赤潮藻种不断出现。各级政府投入了大量的人力和物力对赤潮进行研究，以从根本上消除或减少赤潮所造成的损失。本文简要介绍赤潮现象，赤潮的形成机理；并对国内外赤潮研究动态和防治技术的发展现状进行了综述，为赤潮防治提供科学依据。保障海洋经济的可持续发展，具有十分重要的意义。[关键词]：赤潮；海藻；海洋生态8 引言赤潮又称红海潮[1],是由局部海域(特别是内湾、浅海区)环境条件发生变化,使海水中一种或几种浮游植物(主要是藻类)暴发性异常增殖、高度聚集以致引起海水变色的一种异常生态现象。一般称藻类大量繁殖的现象为藻华（AlgalBloom）[2]，因此科学界称赤潮为有害藻华（HarmfulAlgalBlooms），或简称为HAB[3],为符合习惯,也有建议称为有害赤潮(HarmfulRedTide)[4]。近年来，中国同世界其他沿海国家一样，一直遭受赤潮灾害的困扰，海洋环境受到破坏，经济损失也不断增加，赤潮已经成为中国沿海地区主要海洋生态灾害之一。仅2004年5月中国海域就发现赤潮34起，累计面积近2万平方千米。其中包括5月份发生在东海浙江沿海海域的原甲藻赤潮，面积达1万平方千米，是世界罕见的。2004年6月11—18日在渤海湾和黄河口海域发生了棕囊藻和米氏凯伦藻赤潮，总面积超过5000平方千米；在南海大亚湾海域，6月14—17日也发生了面积超过100平方千米的红海树毛藻赤潮。赤潮几乎在整个中国沿海海域发生过，对沿海地区的海洋经济发展和海洋生态环境造成了巨大的破坏。以1998年春季发生在珠江口海域的一次大面积赤潮为例，其所影响到的海区养殖鱼类几乎全部死亡，造成香港、深圳、珠海三地养殖鱼业损失超过4亿元。正因为赤潮有如此大的危害，得到了国内外的高度重视，众多科学家对赤潮进行了研究分析，并提出赤潮防治的方法。本文回顾国内外赤潮研究动态和赤潮防治研究，并分析目前我们已认识到但尚未解决的问题，展望赤潮防治研究进入新的台阶。8 1赤潮1.1赤潮现象赤潮其实是一个历史沿用名[5]，它并不一定都是红色，实际上是这类生态现象的统称。根据赤潮发生的原因、种类和数量的不同，水体会呈现不同的颜色，有红颜色或砖红颜色、绿色、黄色、棕色等。某些赤潮生物（如膝沟藻、裸甲藻、梨甲藻等）引起的赤潮有时并不引起海水呈现任何特别的颜色。赤潮一般可分为有毒赤潮与无毒赤潮两类。有毒赤潮是指赤潮生物体内含有某种毒素或以能分泌出毒素的生物为主形成的赤潮。有毒赤潮一旦形成，会对赤潮区的生态系统、海洋渔业、海洋环境以及人体健康造成不同程度的毒害。无毒赤潮是指赤潮生物体内不含毒素，也不分泌毒素的生物为主形成的赤潮。无毒赤潮对海洋生态、海洋环境、海洋渔业也会产生不同程度的危害，但基本不产生毒害作用。1.2赤潮的形成机理赤潮的形成是各种物理、化学、生物因素综合作用的结果[6],而且赤潮生物种类繁多,不同海域发生赤潮的主要影响因子又不尽相同,造成赤潮机理的复杂性。赤潮的发生要有一定的条件：(1)营养盐的含量[9～14]国内外赤潮研究的基本研究内容[8]均为营养盐的变化对赤潮生物生长的影响规律。RosalbaAlonsoRodriguez[15]认为营养盐的比值能显著影响浮游植物群落,尤其是存在种间选择的时候。根据河北省黄骅市沿海1989～1992年赤潮监测分析结果表明,营养盐的富集会导致赤潮藻类的快速增殖,微量元素Fe和Mn的过量又是赤潮形成的诱发因子[7];韦蔓新等[16]提出衡量氮磷两元素对水体富营养化重要性指标是N/P值,一般近岸水体中其正常比为15∶1,但当海域中的营养盐体系发生变动,对藻类的生长繁殖起着至关重要的作用,过高或过低都可能引起浮游植物的生长受到某一相对低含量元素的限制。因此营养盐含量过高引起的水体富营养化与赤潮的发生有着密切的关系。(2)气象条件[17～20]降水、气温、光照、风向及风力等气象条件与赤潮的形成、发展和消失密切相关。对渤海海域的研究发现几次赤潮的天气条件有其共性[21,22]:赤潮发生前有大量的陆面降水,赤潮开始前日气温剧升,赤潮期间风速较小,气温较高,光照充足,8 赤潮生物迅速繁殖形成赤潮。一旦温度下降,赤潮生物繁殖受阻,并随着一场降雨将赤潮区冲淡,赤潮就会减弱并消失。田从华等[23]提出夏季水温较高时,赤潮生物种类多,赤潮的易发率高于冬季;王旭等认为赤潮与温室效应密切相关,由于厄尔尼诺现象导致全球变暖,这种雨水少、气温高、光照足的天气易形成赤潮。(3)水动力条件赤潮生物是一种单细胞生物,其移动范围是有限的,而水动力条件直接影响着赤潮生物的分布、聚集和分散。MasatoYamada研究日本海域发现,潮流的聚集作用比藻类自身的生长对赤潮的贡献更大。沿岸上升流在赤潮形成中起重要作用[19],它可以将底层的营养物质带到表层,为赤潮生物的生长繁殖提供必要的物质条件,同时也将孢囊带到水表层,促进萌发。因此赤潮多发生在沿岸密封性、半密封性或具有强上升流的水域。赤潮的形成有三个阶段：（1）赤潮生物群体数量的增加；(2)赤潮生物营养细胞的增殖；(3)赤潮生物形态的持续与集积。2国内外研究动态当前,国内外的赤潮研究[25]显得格外活跃。从1991年在美国罗德岛州纽波特市举行的第五届国际赤潮会议；1992年在德国召开的国际BMTC9海洋富营养化及赤潮的研讨会和1993年在日本召开的第15届国际植物学大会等可知,参加会议的国家或地区增多、人员增多、论文增多,研究工作也深入,取得了重要进展,尤其是机理揭示方面（如发现饱囊的作用、亚力山大藻等有毒赤潮的发生机理等等）。最令人注目的是1994年法国会议上报告的发生于新西兰海域的短裸甲藻（Gymnodininumcf.breve）和发生于美国东海岸的新甲藻(Pfiesteriapiscimote)赤潮事件,这两种赤潮生物具有很强毒性,发生赤潮使当地居民多人中毒死亡。在各国赤潮的研究中,以美国、加拿大、日本、西班牙等国家较为领先。美国是在赤潮藻的分子水平上的研究有较深的成果,加拿大是在赤潮藻的毒素方面,日本在赤潮藻的分类方面,西班牙则是在赤潮发生机理方面有较深入的发现和成果。由于有毒赤潮危害性大,国际上对赤潮的研究,逐渐集中在有毒赤潮方面。新技术的运用和多学科的交叉,使这方面的研究从宏观向微观化、分子化方向发展。我国对赤潮现象早在2000多年前就有记载[24],但对赤潮的科学研究要明显迟于欧美诸国和日本。我国最早的赤潮研究是1933年原浙江水产实验场有关镇海至台洲、石浦[23]一带发生夜光藻赤潮的描述和初步分析。1978年～1990年,8 我国的赤潮研究工作得到政府和海洋工作者的重视。承担了国家自然科学基金重点项目，为我国赤潮的全面和深入研究打下了良好基础,取得了卓著的成果。90年代,我国的赤潮研究进入了一个新的阶段。由齐雨藻教授和梁松主持的“中国东南沿海赤潮发生机理研究”,取得了显著的成果。此外,近几年来,我国有关部门加强了对赤潮的监视监测和应急调查工作,同样取得许多宝贵的资料和成果。经过多年的努力,我国的赤潮研究虽然取得了长足进步,但是由于对赤潮生物的生物生态与海洋环境之间的相关关系了解不够,还不清楚在一个海区是哪些具体因子定量地控制着某种赤潮生物的生长,也还不能解释为什么在一定条件下某种藻类,而不是其它藻类会爆发性大量繁殖并形成赤潮。赤潮是一个非常复杂的生态环境问题,其研究需涉及多种学科,包括海洋生物、海洋生态、海洋物理、海洋化学以及气候等各个方面。只有加强与赤潮相关的生态学与海洋学等基础问题的研究,才能从赤潮形成机理上加深对有害赤潮的认识,才能掌握我国赤潮爆发机制,并结合我国将建立的赤潮监测网络,进行有效的预测预报,发展建立适合中国国情的经济有效的减轻赤潮灾害的策略和办法。3赤潮防治研究进展[26]早在40年前,由于美国近海富营养化,赤潮屡屡发生。因而美国在佛罗里达州进行了治理赤潮的实验研究,先后用Cu2SO4等4700种化学药剂杀灭海洋赤潮生物,但只有少量药剂有效,有效的药剂也存在使用量过大和对非赤潮生物的负面影响等问题。随着世界各国海洋经济的迅速发展,赤潮在某些海域频繁发生,其带来的危害越来越严重,这已引起各滨海国家的重视[29]。目前,国内外不少学者仍进行了大量药剂杀灭方法和凝聚(絮凝)方法治理赤潮的研究工作[30,31]。例如使用CuSO4杀菌赤潮生物和粘土絮凝等方法的效果实验研究。但还是存有很多问题。目前为止,已经提出了几十种治理赤潮的方法,几千种灭藻药剂,但能真正用于治理海洋赤潮的却寥寥无几。治理赤潮的难点在于海浪运动会改变药剂浓度分布,如何解决在极短的时间内,保持药剂浓度在能杀灭赤潮生物的阈值内,又不对非赤潮生物有任何伤害,也不存在药剂本身的二次污染,这是要解决的关键技术问题。在1997年6月西班牙国际赤潮会议上,有58个国家参加,发表了400多篇论文,只有极少数论文探讨了直接杀灭赤潮生物的方法。2001年11月,由国家海洋局第一海洋研究所主持召开的第2届赤潮管理与减灾国际研讨会上,提交的论文涉及治理赤潮生物的文章也很少。目前赤潮的治理主要有化学法、物理法和生物法：物理法-粘土法目前国际上公认的一种方法是撒播粘土法。利用粘土微粒对赤潮生物的絮凝作用去除赤潮生。但絮凝(凝聚)法仍存在用量大、成本高及沉降物及其毒素对底栖生物生存有影响等问题。化学法—药剂法8 1)无机药剂法用药剂直接杀灭赤潮生物仍是科学家们研究的方法之一。2)有机药剂法目前,有不少研究者从事有机除藻药剂的研究。但有机除藻剂也存在对环境生态再次污染、对非赤潮生物的负面影响及成本高等方面的问题,难于直接用在海洋赤潮治理上。生物防治目前研究最热门的是生物法:现在已经证明海洋浮游植物病毒在赤潮的消亡中发挥着重要的作用,如赤潮异弯藻病毒能够专一性的瓦解赤潮异弯藻,使异弯藻赤潮快速消退。赤潮专家设想并着手试验从海洋中分离培养针对赤潮藻的病毒,用于对已发赤潮的治理；培养应用可以感染赤潮藻的海洋细菌也有助于控制赤潮；另外利用水生生物的食性不同,在赤潮水体中放养以藻为食的贝类或鱼类可达到治理赤潮的目的并变害为利;利用光合细菌等有效微生物(EM)抑制赤潮藻的生长等。目前,赤潮治理技术大多处于实验室研究阶段,至今还没有一种成熟有效的杀灭赤潮生物的方法。4总结目前赤潮防治技术的最新研究方法:1．羟基[·OH]治理方法;2．栽培海藻防治赤潮;3．海洋微生物—以菌治藻.利用海洋微生物治理赤潮的研究刚刚兴起,海洋微生物由于其本身的种群多样性、生理生化类群多样性、生态功能多样性、遗传特征多样性等特点以及同赤潮藻类错综复杂的生态关系,因而在赤潮生消过程中有着及其重要的作用。以菌治藻作为一种崭新的方法在赤潮治理中具有巨大的应用前景。赤潮防治是一个系统工程，要从生态学、海洋环境学的出发。8 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