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赤潮

red tide水域中一些浮游生物暴发性增殖或集聚引起水色变化、危害渔业的现象,主要发生在近海海域。又称红潮。赤潮实际上是各种色潮的统称。发生赤潮的水色依形成赤潮时占优势的浮游生物种类的颜色不同而变化。如夜光虫、中缢虫形成的赤潮呈粉红色,真甲藻和卡盾氏藻(Chattonella antiqua)形成的赤潮呈绿色。大多数甲藻大量繁殖时却呈褐色,硅藻形成的赤潮呈红褐色,蓝藻往往呈黄褐色。赤潮水常常带有粘性或腥臭味,故又称之为“臭水”、“厄水”。

简史 赤潮现象早在古代文献中就有记载。如《旧约·出埃及记》有“河里的水都变作血了,河里的鱼死了,河也腥臭了,……” 的描述。732年,日本记录过相模湾、伊豆内海发生的赤潮现象。明治末年为防止鱼贝类受害,维持珍珠养殖发展开始了赤潮研究。20世纪60年代以来,由于水域有机物污染日趋严重,赤潮发生的次数随之增多,危害更大。如日本濑户内海在1955年以前的几十年间,赤潮只出现5次,1966~1980年共发现2589次,渔业受害282起。中国浙江省的镇海、定海和台州一带海域在1933年曾发生过夜光虫(Noctiluca miliaris)赤潮; 1952年在黄河口海区也出现过夜光虫赤潮。70年代以后,中国辽河口、渤海湾、大连湾、长江口、浙江近海、福建近海、广东近海、香港近海和杭州西湖、武昌东湖等水域先后发生过赤潮;发生规模日益扩大,对渔业和养殖业危害日趋严重。

生物种类 形成赤潮的生物种类主要是微型或小型浮游植物和原生动物,目前已知有40多属150多种。海洋中常见的有: 甲藻类的原甲藻(Prorocentrum)、卵甲藻(Exuviella)、真甲藻(Eutreptiella)、裸甲藻、膝沟藻、多甲藻(Peridinium)、角藻(Ceratium),硅藻类中的骨条藻(Skeletonema)、根管藻(Rhizosolenia)、角刺藻(Cheatoceros)、菱形藻(Nitzschia),金藻类中的等刺硅鞭藻 (Dictyocha)、小定鞭毛藻 (Prymnesium)和蓝藻类的束毛藻(Trichodesmium)等属的一些种类。淡水中主要是蓝藻类中的微囊藻 (Microcystis)、束丝藻(Aphanizomenon)、鱼腥藻(Ana-baena)、纤维藻 (Dactylococcop-sis)、颤藻(Oscillatoria) 等属的一些种类。不同区域、不同季节形成赤潮的生物种类有明显差异。中国近海、湖泊水域中以夜光虫、微型原甲藻(P. minimum)和海洋原甲藻(P. micans)、膝沟藻、短裸甲藻(G. breve)、中肋骨条藻(Ske. cos-tatum)、红束毛藻(T. erythraeum)和铁氏束毛藻 (T. thiebauti)和原生动物的中缢虫 (Mesodiniumrubrum),以及铜锈微囊藻(M.aeroginosa)、水华束丝藻(A. flos-aquae)和水华鱼腥藻(A. flos-aquae)等较为常见。

指标 判断赤潮的指标,有物理学、化学和生物学三种。其中以水色和色度等物理指标、形成赤潮的生物密度、叶绿素a含量及种类多样性指数等生物学指标为常用指标。一般认为,形成赤潮的生物体长小于10微米者、每毫升水中达到10 000个以上细胞数,10~29微米者、每毫升水中达到1000个以上细胞数,30~90微米者、每毫升水中达到300个以上细胞数,100~299微米者、每毫升水中达到100个以上细胞数或叶绿素a含量达到每立方米50毫克以上时可称赤潮。如生物体长大于50微米的膝沟藻(Gonyaulax)细胞数达到每毫升水中100~200个时可使水面稍变色,细胞数达到每毫升1000个以上时则使水变为褐色,此时可明确称为赤潮。

成因 赤潮发生的原因比较复杂,不仅有生物学的和化学的原因,而且还受海流、潮流、水文、气象因素的影响,其成因至今尚未成定论。但大多数学者认为,水域有机物污染是形成赤潮的主因。在正常情况下,水环境中营养盐(氮、磷)含量低,往往成为植物生长繁殖的限制因子。但当大量含富营养物质的生活污水、工业废水(主要是食品、印染和造纸有机废水)和农业沥水进入水域后,加之水域的水交换缓慢及其他理化因子(如光照、温度、水流和微量元素等)对赤潮生物的生长和繁殖又有利,使赤潮生物急剧繁殖而形成。研究表明,由增殖性赤潮生物形成的赤潮,除了与水域中营养盐含量有关外,与铁、锰等微量元素和某些特种有机物质如维生素B12、维生素B1、动物组织、酪朊的消化分解物、核糖核酸、嘌呤、嘧啶和植物激素的急剧增加有密切的关系(见图)。如有些赤潮生物,在有足够氮盐的水中可增殖2倍,若同时加入磷盐可增殖9倍,如再加入维生素B12则可增殖25倍。又如生活在超过正常海水含量10~20倍的铁、锰水域中的赤潮生物可增殖10倍。此外,存在于底泥中的螯合物具有高效结合微量元素的能力,可能是赤潮发生的先决条件之一。这种由污染引起的赤潮,称为“人为赤潮”(anthropic red tide)。有些赤潮生物如束毛藻、夜光虫等,主要是通过物理集聚来增大种群密度,并非以异常增殖形成赤潮。由于不同水域的理化特性,以及不同种类赤潮生物的生理特性有较大的差异,目前各国学者正从室内培养实验、现场实验和现场连续观测等途径进行更深入的研究赤潮的成因。

赤潮

赤潮发生机制模式图

危害 赤潮的主要危害是破坏渔业环境,使渔业生产和水产养殖业遭受损害。由某些有毒鞭毛藻形成的赤潮还能通过食物链转移构成对人畜安全的严重威胁。如1986年12月,在福建省东山岛出现渔民因食用被有毒裸甲藻(Gymnodinium sp.)赤潮毒化的蛤仔(Ruditapes philipinensis)引起136人中毒,1人死亡的事件。

赤潮不仅能使鱼、虾、贝类致死,还能使鱼群分散,影响渔业生产。鱼、虾、贝类因赤潮致死的原因,按其作用机理分为窒息死亡和中毒死亡两类。①赤潮生物高度密集,覆盖海面,或附着鱼类的鳃上,使鱼类呼吸困难而窒息致死。同时赤潮生物在生长过程及代谢产物和死亡后尸体分解消耗水中大量溶解氧,使水体严重缺氧,亦会引起鱼、贝类窒息死亡。严重时甚至会形成硫化物,危及渔业生物的生存。赤潮对小[?]鱼致死的机制表明,当赤潮生物细胞数达到每毫升100个、表层水温接近25℃时,小[?]鱼的代谢开始亢进,鳃的表皮细胞受到损伤,使氧的渗透受阻。但当水中的氧处于过饱和状态,即使赤潮生物密度大也不至于导致小[?]鱼死亡。只有当血液中乳酸量增加,pH值降到6.7以下时,血红蛋白的输氧机能才受损伤,呼吸停止。②含有毒素的赤潮生物(如石房蛤毒素)及其休眠孢子,或当有毒赤潮生物(膝沟藻)死亡分解时释放出的毒素,被渔业生物摄食或吸收而引起中毒死亡。如果人类食用了含这种毒素的水生生物,会引起麻醉中毒,甚至死亡。这种中毒现象称为贝类麻痹性中毒。

防治措施 对赤潮的防治目前还没有特别有效的方法。常用的对策,一是通过制定有关法规,限制污染物排放总量,防止水体富营养化;二是消除赤潮生物,包括采用化学药物(硫酸铜)、超声波、回收处理,以及使用凝聚剂或矿物粘土吸附等。三是掌握赤潮发生机制,开展预测研究,建立赤潮监测预报体系,实现早期发现,早期治理,防患未然。