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据国家海洋局海洋环境保护司副司长屈强介绍,被喻为“红色幽灵”的赤潮(又称红潮,国际上通称为“有害藻华”),是海洋中某一种或几种浮游生物在一定环境条件下爆发性繁殖或高度聚集,引起海水变色,影响和危害其它海洋生物正常生存的灾害性海洋生态异常现象。
赤潮爆发时,因赤潮生物种类和数量的不同,海水可呈现红、黄、绿等不同颜色。
国内外大量研究表明,赤潮的危害性极大。
有毒赤潮生物分泌的毒素可直接导致海洋生物大量死亡,或者通过食物链传递造成人类食物中毒。
无毒赤潮生物则因其产生的粘性分泌物堵塞鱼、贝的呼吸系统,或者由于赤潮生物大面积衰亡时消耗了水体中大量的氧气,而造成大面积的鱼、贝窒息死亡。
研究表明,赤潮不仅给水体生态环境造成危害,也给渔业资源和生产造成重大经济损失,而且还给旅游业和人类带来了危害,已成为全球性的海洋灾害之一。
有关资料显示,目前我国赤潮灾害已居世界前列。
以渤海为例,1989年8月下旬,渤海第一次发生大面积赤潮,面积为200平方公里;
而1998年发生的历时71天,面积达1万多平方公里,造成直接经济损失达5亿元。
最近7年间,渤海共发生赤潮20余次,影响面积达数千平方公里,造成的经济损失达数十亿元。
从全国来看,仅据国家海洋环境监测系统资料显示,80年代我国近海记录到赤潮75次,90年代则高达234次;
一次赤潮的面积从几平方公里扩大到几千甚至上万平方公里;
发生区域从近岸局部海域发展到整个近海海域;
灾害损失从90年代初期的近亿元增至90年代末期的近10亿元。
1998年在珠江口海域发生的大面积赤潮持续了30多天,一次造成约4亿元的渔业损失。
海洋专家指出,我国的赤潮已呈现出发生频率增加、爆发规模扩大、原因种类增多、危害程度加重的发展趋势,若不采取有力措施,将严重制约海洋经济的可持续发展,影响社会稳定。
赤潮从何而来
赤潮危害如此之大,那么赤潮又是从何而来的呢?
研究表明,赤潮的主要成因来自于生物、物理和化学三方面因素,但从根本上分析,影响赤潮发生的最主要原因还是海洋水体富营养化,即海洋中营养物质如氮、磷等过剩。
追根溯源,这些氮、磷正是来源于人类的生产生活活动制造的废水、污水和废物。
工业废水中的有机物、重金属、无机盐,农业生产施用化肥、灌溉、冲刷出来的废水中的氮和磷,养殖废水中的营养盐、有机物和油,以及生活废水中大量的有机物、营养盐和磷,都源源不断地随污水流入江河,最终汇入大海,使海洋真正成了一个大型垃圾场。
近20年来,随着我国经济的迅猛发展和城市化进程的加快,沿海地区工农业废水和生活污水排海量不断增加,近岸水体富营养化加剧,为赤潮爆发提供了必要的物质条件。
渤海就是典型的例子:
其污染80%以上来自陆地,据不完全统计,目前每年由陆地排入渤海的污水总量约30亿吨,所携带的污染物约70万吨。
渤海海域受污染面积也正在不断扩大,1992年,渤海受污染水域面积仅占整个海域面积的25%,而现在已超过60%。
海洋的严重污染,导致了赤潮灾害的频繁发生。
预防为主防控治结合
“从国内外赤潮管理实践经验看,对大范围赤潮的防治技术还很不成熟,难以投入实用。
对赤潮的发生进行控制,则需要对海洋环境污染进行大规模整治,必须要有大规模财力、物力的投入和相应的产业政策做保证,并且要经过长时期的努力才能取得明显成效。
”屈强副司长告诉记者,“根据我国目前的国情和国力,比较切实可行的做法应是以赤潮灾害监测为基础,以减灾防灾为突破口,按照预防为主、防控治相结合的原则,通过建立、健全全国赤潮监测预警系统和赤潮灾害应急响应体系等措施,减轻赤潮灾害经济损失,保护人民身体健康。
”
据介绍,目前建立赤潮监测预警系统可以说是“条件基本具备,还需加大投入”。
经过多年努力,国家海洋局现已建立起由卫星、飞机、船舶、浮标和岸站组成的国家海洋环境监视、监测网络,培养了一支有较高技术素质、常年从事海洋环境监测和海洋灾害预报、警报业务的专业技术队伍,完善了海洋科研体系,“九五”期间对赤潮灾害卫星遥感、航空光谱测量、船舶现场调查采样、实验室贝毒检测等赤潮监测技术和灾害分析评估技术进行了研究。
尽管如此,现有的监测手段在监测布点、频次、项目以及资料传输的要求上与海上赤潮监测高密度、高频率、应急性的技术要求还存在较大差距。
因此,在现有海洋环境监测系统基础上对海上监测站点进行必要调整和增加,补充必要监测能力,加大监测业务运转经费的投入,势在必行。
水体富营养化的危害主要表现在三个方面。
(1)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。
(2)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(如石房蛤毒素)也会伤害水生动物。
(3)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,会中毒致病等等
水体富营养化的防治对策
富营养化的防治是水污染处理中最为复杂和困难的问题。
这是因为:
①污染源的复杂性,导致水质富营养化的氮、磷营养物质,既有天然源,又有人为源;
既有外源性,又有内源性。
这就给控制污染源带来了困难;
②营养物质去除的高难度,至今还没有任何单一的生物学、化学和物理措施能够彻底去除废水的氮、磷营养物质。
通常的二级生化处理方法只能去除30-50%的氮、
一、控制外源性营养物质输入
绝大多数水体富营养化主要是外界输入的营养物质在水体中富集造成的。
如果减少或者截断外部输入的营养物质,就使水体失去了营养物质富集的可能性。
为此,首先应该着重减少或者截断外部营养物质的输入,控制外源性营养物质,应从控制人为污染源着手,应准确调查清楚排入水体营养物质的主要排放源,监测排入水体的废水和污水中的氮、磷浓度,计算出年排放的氮、磷总量,为实施控制外源性营养物质的措施提供可靠的科学依据。
二、减少内源性营养物质负荷
输入到湖泊等水体的营养物质在时空分布上是非常复杂的。
氮、磷元素在水体中可能被水生生物吸收利用,或者以溶解性盐类形式溶于水中,或者经过复杂的物理化学反应和生物作用而沉降,并在底泥中不断积累,或者从底泥中释放进入水中。
减少内源性营养物负荷,有效地控制湖泊内部磷富集,应视不同情况,采用不同的方法。
主要的方法有:
1、工程性措施:
包括挖掘底泥沉积物、进行水体深层曝气、注水冲稀以及在底泥表面敷设塑料等。
挖掘底泥,可减少以至消除潜在性内部污染源;
深层曝气,可定期或不定期采取人为湖底深层曝气而补充氧,使水与底泥界面之间不出现厌氧层,经常保持有氧状态,有利于抑制底泥磷释放。
此外,在有条件的地方,用含磷和氮浓度低的水注入湖泊,可起到稀释营养物质浓度的作用。
2、化学方法:
这是一类包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻的方法,例如有许多种阳离子可以使磷有效地从水溶液中沉淀出来,其中最有价值的是价格比较便宜的铁、铝和钙,它们都能与磷酸盐生成不溶性沉淀物而沉降下来。
还有一种方法是用杀藻剂杀死藻类。
这种方法适合于水华严重的水体。
杀藻剂将藻杀死后,水藻腐烂分解仍旧会释放出磷,因此,应该将被杀死的藻类及时捞出,或者再投加适当的化学药品,将藻类腐烂分解释放出的磷酸盐沉降。
3、微生物投加方法:
投加适当的适量的微生物(各类菌种),加速水中污染物的分解,起到水质净化的作用。
微生物的繁殖速度惊人,呈几何级增长,微生物在繁殖的过程中分解水体中的有机物,吸收分解后的营养物质作为自身的个体的营养来源,其生长受环境的影响很大,例如ph值、温度、气压、水体中的溶解氧等等。
用微生物处理水质,必须定期进行微生物的筛选培育、保存、复壮等等一系列专业处理过程,来保证微生物菌体的健壮。
自然系统中水与动物、植物、微生物共生共存,水为生物群落提供生命之源,反过来,生物群落又净化了水,形成了水体自然净化的机制。
在人类出现以前,大自然就是依此规律运行,使得江河湖泊保持着洁净。
一个基本的规律是,在一个健全的生态系统中,水质洁净是必然的结果。
天然水体的自净能力主要是靠水体中的各种生物(尤其是微生物)作用的结果。
水体出现污染,是因为导入其中的“物质负荷”超过了生物“消化自净”的速度。
在一个封闭的水生生态系统中,当外界物质进入的速度超过生物圈自身食物链循环的速度时,会造成食物链中某些环节种群的失衡,此时若不采取措施调整种群数量或结构(如把种群部分地从水体中取出,或人为地投入其他种群来抑制该种群的增长),就会使水体生态平衡遭到破坏,水质恶化。
利用现有的微生物,进行驯化,培养出适应当地情况的微生物,接着进一步对培养出来的微生物进行筛选,筛选出生理活性强的菌种,然后大量繁殖,投放水体。
为了保证筛选出的微生物能保持良好的活性,一直处在高效的工作状态,在日常的工作中,必须定期对微生物进行筛选、保存、复壮,将变异带来的对微生物的影响降至最低,保持微生物物种的稳定性,这也是生态水处理中水质稳定的关键因素之一。
提高水体的环境容量,增强水体的自净能力
微生物特别是氮循环细菌在水体自净能力中具有不可忽视的作用。
有机物的矿化分解,氮素的气化;
磷盐的沉降和固定在湖底等都与聚磷细菌的作用分不开。
自然界的水生植物附近共生有多种远比自由水体中丰富的细菌群落。
研制人工载体和优选高效细菌种群极为重要。
利用优化的人工载体培养优化的氮循环细菌,释放到自然水体,以自然生物为一级载体,其它人工载体和底泥为二级载体,水中悬浮物为三级载体,将原来荒漠化水域中以水土界面为主的好氧-厌氧,硝化-反硝化条件扩大到水面和水体并加强细菌浓度,从而增加系统净化能力。
4、生物性措施:
★种养水生植物:
挺水植物、浮叶植物、大型飘浮植物、着生藻类、浮游藻类、沉水植物
利用水生生物吸收利用氮、磷元素进行代谢活动以去除水体中氮、磷营养物质的方法。
水生植物包括凤眼莲、芦苇、狭叶香蒲、加拿大海罗地、多穗尾藻、丽藻、破铜钱等许多种类,可根据不同的气候条件和污染物的性质进行适宜的选栽。
水生植物净化水体的特点是以大型水生植物为主体,植物和根区微生物共生,产生协同效应,净化污水。
经过植物直接吸收、微生物转化、物理吸附和沉降作用除去氮、磷和悬浮颗粒,同时对重金属分子也有降解效果。
水生植物一般生长快,收割后经处理可作为燃料、饲料,或经发酵产生沼气。
这是目前国内外治理湖泊水体富营养化的重要措施。
★投放水生动物:
螺、蚌等底栖动物可过滤悬浮物质,摄食生物碎屑,其分泌物有絮凝作用,螺有刮食着生藻类功能,虾和若干种类鱼类可摄食藻类、碎屑、浮游动物等。
这些动物,作为健康水生态系统的补充组成,也有重要作用。
根据水体的特定环境,投放相适应的水生动物,如鱼类、底栖动物。
★建立人工生态体系:
人工生态系统利用种植水生植物、养鱼、养鸭、养鹅等形成多条食物链。
其中不仅有分解者生物、生产者生物、还有消费者生物,三者分工协作,对污水中的污染物进行更有效的处理与利用,并由此可形成许多
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