赤潮災(zāi)害的防控綜述

羅文

摘要：赤潮是全球海洋中一類重大災(zāi)害，本文根據(jù)赤潮生物、海水溫度、葉綠素a濃度、透明度、營(yíng)養(yǎng)鹽與PH值、數(shù)學(xué)模型以及衛(wèi)星遙感等七個(gè)方面分析了國(guó)內(nèi)外關(guān)于赤潮監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的研究狀況，同時(shí)在這基礎(chǔ)上提出降低赤潮災(zāi)害的策略，期望可以對(duì)赤潮災(zāi)害進(jìn)行有效的預(yù)防，從而在減災(zāi)方面有很大的實(shí)際指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：赤潮災(zāi)害；研究進(jìn)展

赤潮災(zāi)害是在海洋中因?yàn)橐环N或者多種類型的海洋浮游生物尤其浮游類植物，在特殊的生存環(huán)境條件下出現(xiàn)爆炸性增長(zhǎng)或者大規(guī)模聚集，從而產(chǎn)生的一種可以導(dǎo)致水體局部發(fā)生色變的生態(tài)異常現(xiàn)象，現(xiàn)階段已經(jīng)成為全球海洋范圍內(nèi)的一類重大生物災(zāi)害。所以設(shè)置有效的赤潮災(zāi)害策略，已經(jīng)成為限制沿海省市地區(qū)發(fā)展的瓶頸問(wèn)題?？茖W(xué)合理的災(zāi)害防范策略應(yīng)當(dāng)構(gòu)建在準(zhǔn)確的信息情報(bào)基礎(chǔ)上的，準(zhǔn)確有效的赤潮災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)可以為養(yǎng)殖戶、漁民與海洋管理部門提供高效、可行的災(zāi)害預(yù)警信息，很好地限制赤潮現(xiàn)象的出現(xiàn)，在很大程度有利于降低公共財(cái)產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)損失程度[1]。

1、赤潮災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)方法

1.1赤潮生物監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)法

目前，海洋的赤潮危害越來(lái)越嚴(yán)重，在有關(guān)的海洋赤潮調(diào)查研究中發(fā)現(xiàn)，海水中的甲藻不正常繁衍生長(zhǎng)導(dǎo)致了越來(lái)越嚴(yán)重的海洋赤潮危害。特別的還受到一些膝溝藻類，鰭藻類等等海洋植物的影響，最近幾年南海海域中的赤潮災(zāi)害出現(xiàn)頻率越來(lái)越高，這對(duì)當(dāng)?shù)氐暮Ｑ笊锂a(chǎn)生了很大的危害，而且嚴(yán)重的影響了海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。甲藻主要生存在海水的表層，甲藻的泛濫也是南海海域赤潮出現(xiàn)頻率高的主要原因。還有就是球形棕囊藻，這種藻類繁衍速度非?？?，這也是引起赤潮的主要原因之一[2]。因此，對(duì)那些有害植物的管理是防治赤潮的重要途徑。

1.2海水溫度監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)法

我們都知道溫度是植物生長(zhǎng)的重要因素，海藻在海水中的生長(zhǎng)和海水的溫度有直接的關(guān)系。有些學(xué)者的研究就表明海水的底層和表面溫度的差異，會(huì)直接的影響赤潮生物的生長(zhǎng)，因?yàn)楹Ｑ蟮讓雍蜕蠈拥臏夭钪苯佑绊懞Ｋ幕顒?dòng)，在這種情況下海水的局部就會(huì)造成富營(yíng)養(yǎng)化，在這種條件下很容易導(dǎo)致赤潮藻類的大量繁殖。植物學(xué)家鄒景忠在研究中就發(fā)現(xiàn)那些海洋夜光藻類自身的種群數(shù)量和生存的海洋區(qū)域溫度有直接關(guān)系。周成旭[3]在進(jìn)一步對(duì)海洋浮游生物的研究中發(fā)現(xiàn)，海洋夜光藻類生物的最佳繁衍溫度是18°C，這個(gè)溫度界限是赤潮產(chǎn)生的最佳溫度，低于或者高于這個(gè)溫度界限，都能夠有效的抑制海洋藻類的泛濫。所以，通過(guò)對(duì)海水溫度的檢測(cè)，就能夠有效的預(yù)警赤潮，但是完全依據(jù)這方面做評(píng)判還是不夠的，還應(yīng)該同時(shí)結(jié)合與之有關(guān)的其他方面參數(shù)，比如海水中葉綠素a的濃度。

1.3葉綠素a濃度監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)法

能夠引發(fā)赤潮的浮游生物的體內(nèi)都有葉綠素a等等一些色素，每當(dāng)赤潮爆發(fā)的時(shí)候，海洋藻類的大量繁殖都會(huì)導(dǎo)致海洋局部的葉綠素a的含量提高，因此，我們可以檢測(cè)海水中葉綠素a的濃度，來(lái)判斷海洋中的浮游生物的生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，植物學(xué)家鄒景忠在研究中就發(fā)現(xiàn)海洋中引發(fā)赤潮的葉綠素a的濃度臨界值為l到10mg/m3。矯曉陽(yáng)[4]自己的研究中就采用了以葉綠素a的濃度為參考標(biāo)準(zhǔn)的赤潮預(yù)報(bào)，具體的推斷標(biāo)準(zhǔn)就是當(dāng)葉綠素a的濃度在2.7～4.7mg/m3的這一天為開始，如果在接下來(lái)的兩天里，海洋中的葉綠素a濃度還在一直增加，那么就可以判定在將來(lái)的1至3天里會(huì)發(fā)生赤潮，如果海洋中的葉綠素a的含量低于lmg/m3，就可以判斷近幾天都不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的赤潮。

1.4溶解氧監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)法

赤潮生物白天進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生大量氧，夜間停止光合作用，因呼吸作用吸收溶解氧，因此海水中溶解氧明顯升高或晝夜有明顯的變化，可用溶解氧作為赤潮預(yù)報(bào)的化學(xué)參量。溶解氧晝夜變化差值大于或等于5 mg/dm3，赤潮可能會(huì)發(fā)生[5]。

1.5透明度監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)法

還有一種運(yùn)用廣泛的赤潮預(yù)測(cè)方法就是海水的透明度觀察和檢測(cè)。這種方法比較方便和直觀，被很多的海洋研究專家采用。這種方法的原理很簡(jiǎn)單，就是在海洋發(fā)生赤潮前，海洋的海藻類生物會(huì)成繁衍增長(zhǎng)狀態(tài)，會(huì)在一定的程度上匯集在一塊，這樣也就造成了海水的透明度下降，海水一定程度上出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。所以，可以根據(jù)這一原理客觀的觀察分析，來(lái)判斷預(yù)警赤潮的發(fā)生。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和研究設(shè)備的發(fā)展，逐漸的有了一套科學(xué)的海水透明度參考標(biāo)準(zhǔn)，比對(duì)一定的透明度，就能夠判斷海水中的浮游生物的數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)。在一些有關(guān)的研究中就發(fā)現(xiàn)，當(dāng)浮游植物的數(shù)量在106-107/m3的時(shí)候，海水的透明度大于一米；在浮游植物的數(shù)量在108-109/m3，海水的透明度小于1.5米；海水的透明度在一米以下的時(shí)候，這時(shí)浮游生物的數(shù)量就達(dá)到了百分之十到百分之十三之間[6]。根據(jù)以上的數(shù)據(jù)，我們可以把海水透明度為1.6米時(shí)的情況，列為海水的赤潮預(yù)警。在很多的情況下這種方法也有一定的局限性，海洋海水的透明度受到很多外在因素的影響，所以這種方法也有一定的局限性。

1.6營(yíng)養(yǎng)鹽類和PH值監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)法

海水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是海洋浮游生物的生存基礎(chǔ)，同樣的這方面的檢測(cè)也是預(yù)警赤潮發(fā)生的主要途徑。有關(guān)海洋營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的成分有很多，就比如，一些無(wú)機(jī)磷和含氮元素的無(wú)機(jī)鹽類。這種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)和變化直接的對(duì)海洋藻類產(chǎn)生影響。曹婧[7] 等的研究中發(fā)現(xiàn)，海水中的有關(guān)鹽類物質(zhì)和海水的平均PH值達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候就會(huì)引發(fā)赤潮。正常海水的pH值一般在7～8之間，但在赤潮爆發(fā)伊始，水中增多的游離氧和溶解氧與氫離子結(jié)合成水分子，碳酸氫根作為碳源和其他營(yíng)養(yǎng)鹽一起被藻類生物所消耗，成為快速繁殖藻類的含碳化合物極其他化合物，水中的酸度就會(huì)下降，致使pH值上升[8]。

1.7水文氣象因子監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)法

張俊峰等[9]通過(guò)對(duì)南海區(qū)近10年的赤潮發(fā)生個(gè)例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)其生成前期的大氣環(huán)流形勢(shì)和水文氣象要素，分析出赤潮生成前期的環(huán)流模式和篩選出誘發(fā)赤潮爆發(fā)的重要因子，以此來(lái)預(yù)報(bào)赤潮。

1.8模型法

構(gòu)建數(shù)學(xué)模型的分析方法是現(xiàn)代海洋赤潮監(jiān)測(cè)常用方法。這種方法就是通過(guò)數(shù)學(xué)的方法，把同赤潮有關(guān)的因素都融入到數(shù)學(xué)模型中，根據(jù)相關(guān)參數(shù)的變化計(jì)算出赤潮發(fā)成的判斷系數(shù)。在這個(gè)過(guò)程中使用的模型主要有：統(tǒng)計(jì)學(xué)方面的模型，海洋動(dòng)力學(xué)模型，海洋海藻類生物生長(zhǎng)模型。統(tǒng)計(jì)學(xué)方面的模型包含了，單因素和多因素的統(tǒng)計(jì)模型，統(tǒng)計(jì)的內(nèi)容有海洋的營(yíng)養(yǎng)指數(shù)，Justic指數(shù)等等[10]。不過(guò)，這些模型都是假設(shè)的線性關(guān)系，很多時(shí)候?qū)Τ喑钡陌l(fā)生有一定偏差，所以這種模型尚處于理論研究階段，在現(xiàn)實(shí)中運(yùn)用很少。海洋的動(dòng)力學(xué)模型，就是把赤潮的發(fā)生當(dāng)做是一個(gè)動(dòng)力過(guò)程，這種模型也有一定的局限性，他只存在于理想的環(huán)境下，在現(xiàn)實(shí)中有很多的干擾因素，因此這種方法很難被用到現(xiàn)實(shí)檢測(cè)赤潮中。還有就是海洋藻類生物生長(zhǎng)模型，這種模型主要研究海洋中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)海洋藻類的生長(zhǎng)影響。目前這種方法運(yùn)用的比較廣泛，在短期的的預(yù)測(cè)中能夠發(fā)揮很好的作用。

1.9衛(wèi)星遙感技術(shù)預(yù)報(bào)法

隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)遙感技術(shù)的掌握越來(lái)越好對(duì)遙感技術(shù)的運(yùn)用范圍越來(lái)越廣泛，其中一方面就運(yùn)用到了海洋赤潮的監(jiān)測(cè)方面。遙感技術(shù)能夠大范圍的監(jiān)測(cè)海洋水體的一些變化。這種技術(shù)的主要原理就是根據(jù)衛(wèi)星上的色譜傳感器對(duì)海洋大范圍的水體進(jìn)行監(jiān)測(cè)。目前，用于赤潮遙感監(jiān)測(cè)的傳感器為數(shù)眾多，但常見的、具有代表性的傳感器主要有海岸帶水色掃描儀（Coastal Zone Color Scanner，CZCS）、甚高分辨率輻射計(jì)（Advanced Very High Resolution Radiometer，AVHRR）、海視寬視場(chǎng)傳感器（Sea-vie-wing Wide Fied-of-View Sensor，SeaWiFS）等[11]。關(guān)于赤潮監(jiān)測(cè)遙感技術(shù)方面，很多的數(shù)據(jù)運(yùn)算都是通過(guò)海水的自身光譜特性建立的，有關(guān)的運(yùn)算已經(jīng)在HY-1，AVHRK等等衛(wèi)星中使用。比如，Craig等人使用高分辨率光譜對(duì)Tempa海灣開展了海洋浮游藻類的監(jiān)測(cè)工作；海洋科學(xué)家毛顯謀等人對(duì)東海的海域的海洋情況進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，提出了自己的多波段差值比值的研究模型；國(guó)內(nèi)海洋研究工作人員丘仲鋒等人根據(jù)海洋海水的光譜特點(diǎn)，研發(fā)了一種有效的確定赤潮分布的MODIS遙感方法，這種技術(shù)能夠很好的確定赤潮將要發(fā)生的海域等等。我國(guó)的衛(wèi)星遙感技術(shù)應(yīng)用比較晚，但是發(fā)展到今天預(yù)測(cè)海洋赤潮的準(zhǔn)確率超過(guò)了百分之五十七，我國(guó)的遙感衛(wèi)星技術(shù)逐漸的向更廣闊的領(lǐng)域發(fā)展。

2、赤潮災(zāi)害防范策略

由于海洋的浮游生物的種類繁多，海藻的種類更是數(shù)不清，產(chǎn)生赤潮的原因也有根本的不同，另外受到海洋洋流和海洋氣候的影響，還有人為的影響，對(duì)于赤潮的治理方面人力還是有一定的局限性，目前對(duì)于赤潮的危害，人們往往是預(yù)防為主，防治結(jié)合，使用監(jiān)測(cè)預(yù)警的技術(shù)減少赤潮帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。

2.1物理方法

常見的物理治理方法是最簡(jiǎn)單最直接的治理方法，人們往往采用隔離法，局域增氧法，網(wǎng)箱過(guò)濾法，竹筏沉降法等等[10]。隔離的方法就是，針對(duì)赤潮出現(xiàn)的區(qū)域使用必要的措施對(duì)區(qū)域進(jìn)行隔離控制赤潮藻類的蔓延；局域增氧的方法就是，對(duì)水產(chǎn)魚蝦的養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行獨(dú)立供氧，通過(guò)這種直接的方法解決水下缺氧的問(wèn)題；相對(duì)來(lái)說(shuō)物理方法是一種環(huán)保的方法，對(duì)海水的二次危害不大，不過(guò)這種治理方法花費(fèi)時(shí)間多，投入成本較高，而且這種方法不能從根本上解決問(wèn)題，只能是暫時(shí)的緩解赤潮的危害。

2.2化學(xué)方法

化學(xué)防治方法，是一種有效的防治方法，通過(guò)對(duì)水體釋放化學(xué)物質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)控制赤潮生物泛濫繁衍，化學(xué)方法包含了不同性質(zhì)的防治方法，比如：直接的摧毀法，化學(xué)沉淀法，礦物凝聚法等等[10]。直接摧毀的方法就是，通過(guò)特殊的化學(xué)物質(zhì)破壞赤潮生物的自身結(jié)構(gòu)，進(jìn)而殺死赤潮生物?；瘜W(xué)沉淀法就是利用有關(guān)的沉淀化學(xué)反應(yīng)，使海水中的營(yíng)養(yǎng)元素沉淀。礦物凝聚法就是利用有關(guān)礦物質(zhì)和赤潮生物的反應(yīng)，使之在海水中形成絮狀物，最后在對(duì)絮狀物過(guò)濾處理，最終實(shí)現(xiàn)防治的目的。

2.3生物方法

在生物學(xué)的角度講，生物防治方法是一種快速有效的防治赤潮危害的方法。這種防治方法的原理就是：使用生物技術(shù)提取天然的病毒或者基因，通過(guò)病毒感染或者基因干擾的方法殺死或者抑制赤潮生物泛濫繁殖。

在日本，就有生物學(xué)家在研究中發(fā)現(xiàn)，微綠球藻能產(chǎn)生Aponins這種物質(zhì)，它能溶解產(chǎn)生赤潮的生物[12]。種植這種海藻能夠大大減少赤潮生物的數(shù)量，有效的防治赤潮的發(fā)生，現(xiàn)在人們對(duì)龍須菜[13]和壇紫菜的研究越來(lái)越深入，實(shí)踐證明這兩種植物能夠有效的降低海水的富營(yíng)養(yǎng)程度。目前，人們對(duì)藻類生物和對(duì)應(yīng)的毒性機(jī)理研究逐漸的成熟，這方面的技術(shù)包含了：海藻生物酶活性抑制技術(shù)，海藻病毒感染技術(shù)，這些技術(shù)還在不斷的發(fā)展和完善。

2.4應(yīng)急管理方法

通常情況下，基于赤潮出現(xiàn)的原因比較復(fù)雜，人們還不能從根本上治理和防治赤潮的危害。在這樣的現(xiàn)實(shí)情況下，我們只有提高有關(guān)赤潮危害的應(yīng)急管理方法，才能最大程度減輕赤潮的危害。赤潮的管理涉及很多部門，這需要各個(gè)部門之間的密切合作，全體的社會(huì)成員共同的努力才能有效的防范赤潮的危害。要在社會(huì)中樹立防災(zāi)意識(shí)，對(duì)引起赤潮的生產(chǎn)企業(yè)要建立對(duì)應(yīng)的法律制度，擬定出應(yīng)對(duì)局部海域出現(xiàn)赤潮的應(yīng)急措施，對(duì)赤潮的預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行完善。

3、結(jié)論

綜上所述，目前赤潮的減災(zāi)方法主要就是預(yù)防。但是，現(xiàn)在的赤潮預(yù)警技術(shù)還有一些不足，對(duì)于預(yù)警的準(zhǔn)確性還不能完全把握。所以，針對(duì)赤潮產(chǎn)生的災(zāi)害，我們應(yīng)該加強(qiáng)應(yīng)急管理措施的制定，以系統(tǒng)全面的科學(xué)觀點(diǎn)基于應(yīng)急管理各個(gè)環(huán)節(jié)重新設(shè)置應(yīng)急主體的角色及分工，構(gòu)建科學(xué)合理的應(yīng)急管理制度，逐漸的完善赤潮預(yù)警系統(tǒng)，提高赤潮預(yù)警技術(shù)，綜合各方面的力量來(lái)把赤潮的危害降到最低。完善傳統(tǒng)模式的職能型應(yīng)急管理方案，建立以應(yīng)急管理流程為基礎(chǔ)的應(yīng)急制度體系，對(duì)解決職能部門之間的一些問(wèn)題有著重大的實(shí)際意義。

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