赤潮災害的防控綜述

羅 文

(海南省海洋監(jiān)測預報中心，海南 海口 570206)

赤潮災害是在海洋中因為一種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)爆炸性增長或者大規(guī)模聚集，從而產(chǎn)生的一種可以導致水體局部發(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)的一類重大生物災害。所以設置有效的赤潮災害策略，已經(jīng)成為限制沿海省市地區(qū)發(fā)展的瓶頸問題。科學合理的災害防范策略應當構(gòu)建在準確的信息情報基礎上的，準確有效的赤潮災害監(jiān)測預報可以為養(yǎng)殖戶、漁民與海洋管理部門提供高效、可行的災害預警信息，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產(chǎn)的經(jīng)濟損失程度［1］。

1、赤潮災害監(jiān)測預報方法

1.1 赤潮生物監(jiān)測預報法

目前，海洋的赤潮危害越來越嚴重，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導致了越來越嚴重的海洋赤潮危害。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害出現(xiàn)頻率越來越高，這對當?shù)氐暮Ｑ笊锂a(chǎn)生了很大的危害，而且嚴重的影響了海洋經(jīng)濟的發(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常快，這也是引起赤潮的主要原因之一［2］。因此，對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)測預報法

我們都知道溫度是植物生長的重要因素，海藻在海水中的生長和海水的溫度有直接的關(guān)系。有些學者的研究就表明海水的底層和表面溫度的差異，會直接的影響赤潮生物的生長，因為海洋底層和上層的溫差直接影響海水的活動，在這種情況下海水的局部就會造成富營養(yǎng)化，在這種條件下很容易導致赤潮藻類的大量繁殖。植物學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］在進一步對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，這個溫度界限是赤潮產(chǎn)生的最佳溫度，低于或者高于這個溫度界限，都能夠有效的抑制海洋藻類的泛濫。所以，通過對海水溫度的檢測，就能夠有效的預警赤潮，但是完全依據(jù)這方面做評判還是不夠的，還應該同時結(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)測預報法

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，每當赤潮爆發(fā)的時候，海洋藻類的大量繁殖都會導致海洋局部的葉綠素a的含量提高，因此，我們可以檢測海水中葉綠素a的濃度，來判斷海洋中的浮游生物的生長態(tài)勢，植物學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［4］自己的研究中就采用了以葉綠素a的濃度為參考標準的赤潮預報，具體的推斷標準就是當葉綠素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的1至3天里會發(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發(fā)生嚴重的赤潮。

1.4 溶解氧監(jiān)測預報法

赤潮生物白天進行光合作用，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報的化學參量。溶解氧晝夜變化差值大于或等于5mg/dm3，赤潮可能會發(fā)生［5］。

1.5 透明度監(jiān)測預報法

還有一種運用廣泛的赤潮預測方法就是海水的透明度觀察和檢測。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單，就是在海洋發(fā)生赤潮前，海洋的海藻類生物會成繁衍增長狀態(tài)，會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，來判斷預警赤潮的發(fā)生。隨著科學技術(shù)的進步和研究設備的發(fā)展，逐漸的有了一套科學的海水透明度參考標準，比對一定的透明度，就能夠判斷海水中的浮游生物的數(shù)量標準。在一些有關(guān)的研究中就發(fā)現(xiàn)，當浮游植物的數(shù)量在106－107/m3的時候，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候，這時浮游生物的數(shù)量就達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米時的情況，列為海水的赤潮預警。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 營養(yǎng)鹽類和PH值監(jiān)測預報法

海水中的營養(yǎng)物質(zhì)是海洋浮游生物的生存基礎，同樣的這方面的檢測也是預警赤潮發(fā)生的主要途徑。有關(guān)海洋營養(yǎng)物質(zhì)的成分有很多，就比如，一些無機磷和含氮元素的無機鹽類。這種營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)和變化直接的對海洋藻類產(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值達到一定的標準的時候就會引發(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，水中的酸度就會下降，致使pH值上升［8］。

1.7 水文氣象因子監(jiān)測預報法

張俊峰等［9］通過對南海區(qū)近10年的赤潮發(fā)生個例進行統(tǒng)計分析，統(tǒng)計其生成前期的大氣環(huán)流形勢和水文氣象要素，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，以此來預報赤潮。

1.8 模型法

構(gòu)建數(shù)學模型的分析方法是現(xiàn)代海洋赤潮監(jiān)測常用方法。這種方法就是通過數(shù)學的方法，把同赤潮有關(guān)的因素都融入到數(shù)學模型中，根據(jù)相關(guān)參數(shù)的變化計算出赤潮發(fā)成的判斷系數(shù)。在這個過程中使用的模型主要有:統(tǒng)計學方面的模型，海洋動力學模型，海洋海藻類生物生長模型。統(tǒng)計學方面的模型包含了，單因素和多因素的統(tǒng)計模型，統(tǒng)計的內(nèi)容有海洋的營養(yǎng)指數(shù)，Justic指數(shù)等等［10］。不過，這些模型都是假設的線性關(guān)系，很多時候?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)實中運用很少。海洋的動力學模型，就是把赤潮的發(fā)生當做是一個動力過程，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)實中有很多的干擾因素，因此這種方法很難被用到現(xiàn)實檢測赤潮中。還有就是海洋藻類生物生長模型，這種模型主要研究海洋中營養(yǎng)物質(zhì)對海洋藻類的生長影響。目前這種方法運用的比較廣泛，在短期的的預測中能夠發(fā)揮很好的作用。

1.9 衛(wèi)星遙感技術(shù)預報法

隨著科技的進步，人們對遙感技術(shù)的掌握越來越好對遙感技術(shù)的運用范圍越來越廣泛，其中一方面就運用到了海洋赤潮的監(jiān)測方面。遙感技術(shù)能夠大范圍的監(jiān)測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海洋大范圍的水體進行監(jiān)測。目前，用于赤潮遙感監(jiān)測的傳感器為數(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 (CoastalZoneColorScanner，CZCS)、甚高分辨率輻射計(AdvancedVeryHighResolutionRadiometer，AVHRR)、海視寬視場傳感器 (Sea－vie－wingWideFied－of－ViewSensor，Sea－WiFS)等［11］。關(guān)于赤潮監(jiān)測遙感技術(shù)方面，很多的數(shù)據(jù)運算都是通過海水的自身光譜特性建立的，有關(guān)的運算已經(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Tempa海灣開展了海洋浮游藻類的監(jiān)測工作;海洋科學家毛顯謀等人對東海的海域的海洋情況進行了監(jiān)測，提出了自己的多波段差值比值的研究模型;國內(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，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。我國的衛(wèi)星遙感技術(shù)應用比較晚，但是發(fā)展到今天預測海洋赤潮的準確率超過了百分之五十七，我國的遙感衛(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，對于赤潮的治理方面人力還是有一定的局限性，目前對于赤潮的危害，人們往往是預防為主，防治結(jié)合，使用監(jiān)測預警的技術(shù)減少赤潮帶來的經(jīng)濟損失。

2.1 物理方法

常見的物理治理方法是最簡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)箱過濾法，竹筏沉降法等等［10］。隔離的方法就是，針對赤潮出現(xiàn)的區(qū)域使用必要的措施對區(qū)域進行隔離控制赤潮藻類的蔓延;局域增氧的方法就是，對水產(chǎn)魚蝦的養(yǎng)殖區(qū)進行獨立供氧，通過這種直接的方法解決水下缺氧的問題;相對來說物理方法是一種環(huán)保的方法，對海水的二次危害不大，不過這種治理方法花費時間多，投入成本較高，而且這種方法不能從根本上解決問題，只能是暫時的緩解赤潮的危害。

2.2 化學方法

化學防治方法，是一種有效的防治方法，通過對水體釋放化學物質(zhì)，最終實現(xiàn)控制赤潮生物泛濫繁衍，化學方法包含了不同性質(zhì)的防治方法，比如:直接的摧毀法，化學沉淀法，礦物凝聚法等等［10］。直接摧毀的方法就是，通過特殊的化學物質(zhì)破壞赤潮生物的自身結(jié)構(gòu)，進而殺死赤潮生物。化學沉淀法就是利用有關(guān)的沉淀化學反應，使海水中的營養(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，使之在海水中形成絮狀物，最后在對絮狀物過濾處理，最終實現(xiàn)防治的目的。

2.3 生物方法

在生物學的角度講，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)在人們對龍須菜［13］和壇紫菜的研究越來越深入，實踐證明這兩種植物能夠有效的降低海水的富營養(yǎng)程度。目前，人們對藻類生物和對應的毒性機理研究逐漸的成熟，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 應急管理方法

通常情況下，基于赤潮出現(xiàn)的原因比較復雜，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)實情況下，我們只有提高有關(guān)赤潮危害的應急管理方法，才能最大程度減輕赤潮的危害。赤潮的管理涉及很多部門，這需要各個部門之間的密切合作，全體的社會成員共同的努力才能有效的防范赤潮的危害。要在社會中樹立防災意識，對引起赤潮的生產(chǎn)企業(yè)要建立對應的法律制度，擬定出應對局部海域出現(xiàn)赤潮的應急措施，對赤潮的預警系統(tǒng)進行完善。

3、結(jié)論

綜上所述，目前赤潮的減災方法主要就是預防。但是，現(xiàn)在的赤潮預警技術(shù)還有一些不足，對于預警的準確性還不能完全把握。所以，針對赤潮產(chǎn)生的災害，我們應該加強應急管理措施的制定，以系統(tǒng)全面的科學觀點基于應急管理各個環(huán)節(jié)重新設置應急主體的角色及分工，構(gòu)建科學合理的應急管理制度，逐漸的完善赤潮預警系統(tǒng)，提高赤潮預警技術(shù)，綜合各方面的力量來把赤潮的危害降到最低。完善傳統(tǒng)模式的職能型應急管理方案，建立以應急管理流程為基礎的應急制度體系，對解決職能部門之間的一些問題有著重大的實際意義。

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