腐爛滸苔對海洋生態的影響

劉牧時

腐爛滸苔對海洋生態的影響

劉牧時

北京大學環境科學與工程學院, 北京 100871

為探討腐爛滸苔對海洋生態環境的影響，本文通過次溴酸鹽氧化法對滸苔腐爛過程中水體營養鹽和小分子等元素含量的具體變化進行測試，分析在自然海水環境中滸苔的腐爛過程、分解速度以及對水體生態環境的影響和變化，從而研究滸苔腐爛對海水生態環境的影響。結果發現，生物量最高的組別（5.0 g/L）最先進入腐爛分解狀態，需要分解的時間最長，一般為80 d。同時，滸苔會對海水的含氧量和pH值產生影響，會導致水體出現缺氧和偏酸的狀態，需要后續進行大力治理，保證生態環境的完善。

滸苔; 海水; 生態環境

多年來，隨著地球生態環境的日益惡化，其出現的頻率和對海域的影響也逐年增長。一般來說，綠潮常發生在春季和夏季[1]。主要發生在中國、日本、西班牙、法國、韓國等營養成分較高的沿岸海域。我國的黃海地區是當前綠潮出現規模最大、波及范圍最廣的地區。綠潮災害的出現對黃海地區沿岸海域的海水生態環境造成了巨大的影響。同時，也破壞了在沿海城市從事水產養殖業的人員的正常工作和生活。

滸苔是我國黃海地區綠潮發生的主要海藻品種。盡管當前對于綠潮有許多的研究，但是對于滸苔腐爛仍缺乏相關的研究[2]。所以，研究綠潮滸苔腐爛對海水生態環境的影響，能夠進一步掌握綠潮滸苔腐爛的內在和外在因素，從而為綠潮環境治理提供相關的理論依據。

1 材料與方法

本研究的主要目的是在模擬在自然海水環境中滸苔的腐爛過程、分解速度以及對水體生態環境的影響和變化。

1.1 材料來源

本實驗使用的滸苔采自山東省日照市嵐山港附近。在實驗室中，首先用滅菌的海水對滸苔進行沖洗去除雜質后，將其保存在錐形瓶中。實驗中使用的海水經過濾、蒸汽滅菌、冷卻后放置在潔凈的玻璃瓶內。在進行正式實驗前，需要用準備好的過濾海水對滸苔連續培養7 d。其中，過濾海水需要每24 h更換1次。

1.2 實驗設計

本實驗設計的主要目的有兩個。首先，該實驗旨在測試實驗中滸苔的腐爛速度，以及水中的溶氧含量和pH值的具體變化情況。將4個不同生物量的滸苔分別放置在1 L海水的燒杯里。以0.5 g/L為基礎，第二組和第三組依次增加1 g/L，第四組添加2.5 g/L至5 g/L。實驗總計時長為35 d。其中分7次測試水體中的滸苔含量、溶氧含量和pH值變化。其次，該實驗旨在分析實驗中滸苔腐爛過程中海水內營養鹽濃度的具體變化情況。在實驗中將生物量為2.5 g/L的實驗對象放置在1.5 L過濾后的海水中，總計12組標本。同樣分7次測試水體中的營養鹽和小分子等元素含量的變化。

1.3 測試方法

根據行業測試標準，將使用次溴酸鹽氧化法對滸苔腐爛過程中，水體營養鹽和小分子等元素含量的具體變化進行測試。在實驗室測試前，需要提前對海水樣品進行過濾測樣，確定水體中本來營養鹽和小分子等元素含量。

1.4 試驗結果分析方法

在進行試驗數據分析時，將使用SPSS軟件進行相關性分析和線性回歸分析。通過建立分解模型對滸苔生物量的變化進行計算。計算公式為：

W=0×-kt(1)

其中，代表滸苔腐敗分解的天數，0代表試驗開始時滸苔的生物量，W代表滸苔腐敗分解天后剩余的生物量。

通過建立釋放計算模型對水中物質濃度變化進行計算：

釋放含量=（C-0）×/(×) (2)

其中，C代表樣本取樣時水中物質的初始濃度。0代表試驗開始時水中物質的濃度，代表試驗開始時滸苔的生物量，代表滸苔腐敗分解的天數。

2 結果與分析

下面將對實驗中就樣品中滸苔腐敗過程中出現的各種樣本、分子和元素變化進行總結，并就試驗結果進行具體分析。

2.1 滸苔的腐爛分解過程分析

通過分析可以發現，不同組別滸苔的腐爛分解過程剩余生物量和剩余濕重比例呈現出相似的變化趨勢（見表1和表2）。在放置第5 d進行檢測后，發現不同組別滸苔的剩余生物量達到了峰值，之后開始逐步減少。這說明滸苔產生在海水中后會生長大概5 d時間，然后開始逐漸開始腐爛。從第35 d剩余生物量的結果可以發現，初始滸苔的生物量越多，最后在腐爛過程中被分解的會越多。

表1 滸苔的腐爛分解過程中剩余生物量/g

以第5 d的四組滸苔生物量作為初始數據，對剩余物質進行了百分比計算（見表2）。根據數據變化可知，第8 d 5.0g/L組的百分比從100%下降至90%，是四組樣本中變化最大的。這表明生物量較高的組別已經開始出現腐敗的現象，而其他組別還沒有出現明顯的腐敗現象。在第35 d，5.0g/L組剩余濕重比例最高，達到了48%。而生物量越低的組別，呈現出剩余比例越低的狀態。

表2 滸苔的腐爛分解過程中剩余濕重比例

根據檢測時間將實驗過程分為5個階段，可以得出滸苔的腐爛分解速率（見表3）。其中，速率越高表明改組別的腐爛分解速度越快。通過觀察各組的腐爛分解速率可知，所有組別的腐爛分解速率都呈現出先快后慢的狀態。其中，初始生物量越高的組別出現分解速率峰值的天數越早。以2.5g/L組為例，出現分解速率峰值的天數在13 d～17 d。而0.5g/L出現分解速率峰值的天數在18 d～25 d，相對較晚。以上結果表明，生物量越高的組別會越早開始出現腐爛狀態，但是分解的速率相對較低。

表3 滸苔的腐爛分解速率

將滸苔的腐爛分解過程中剩余生物量取自然對數和分解時間建立線性回歸方程，其結果在下表4中。根據表中結果可知，5.0g/L組別的常數值最大，分解時間為80 d。0.5g/L組別的常數值最小，分解時間為45 d。這表明初始生物量較高的組別，相對的分解的時間會更長一點。初始的生物量會直接影響到最終的分解時間和速率。

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表4 滸苔的腐爛分解過程中剩余生物量和分解時間的分析結果

2.2 滸苔的腐爛分解過程中溶氧含量和pH值變化

對2.5 g/L組和5.0 g/L組的溶氧含量和pH值進行數據分析，結果顯示在表6中。可以發現，在第8 d之前，2.5 g/L組的氧含量一直呈現出飽和狀態（大于9 mg/L）。從第17 d開始，2.5 g/L組的氧含量開始明顯低于2 mg/L，呈現出缺氧狀態。從5.0 g/L組的結果來看，該組樣本比2.5 g/L組進入缺氧狀態更早。從第12 d開始就明顯低于2 mg/L。同時，兩組的pH值變化也呈現出相似的狀態。第8 d的數據可以發現，兩組的pH值都比初始pH值低了很多。從第12 d后，兩組的pH值都低于7.5。這表明當滸苔開始進入快速腐爛分解過程時，海水會呈現出缺氧狀態和整體偏酸的狀態。

表6 滸苔的腐爛分解過程中溶氧含量和pH值變化結果

對滸苔的生物量、溶氧含量和pH值進行相關性分析（見表7）。溶氧含量和pH值呈現出顯著正相關的狀態，系數為0.901。生物量和pH值同樣呈現出顯著正相關的狀態。同時，生物量和溶氧含量呈現出極顯著的正相關。

表7 滸苔的生物量、溶氧含量和pH值的相關性分析

2.3 滸苔腐爛過程中海水內營養鹽濃度分析

在滸苔腐爛過程中，水中營養鹽的各種成分含量如下表8顯示。可以發現，No3從第2 d開始，分子濃度開始隨時間變化略有增加。NH4的含量在第35 d時，呈現了濃度的峰值。SiO3在12 d之后開始呈現顯著下降的狀態。這表明，由于滸苔在腐爛過程中吸收了No3、PO4、SiO3，導致海水中營養鹽濃度明顯下降。

表8 滸苔腐爛過程中海水內營養鹽濃度變化/μmol/L

3 結 論

生物的腐爛過程是一個復雜的變化過程。從以上分析結果可以發現，含有不同生物量的滸苔具有不同的腐爛分解時間。生物量最高的組別（5.0g/L）最先進入腐爛分解狀態。其主要原因是由于滸苔能吸收的營養物質有限，會加速其腐爛死亡。而生物量最低的組別（0.5g/L）因為需要吸收的物質相對較少，所以進入腐爛的時間相對緩慢[3]。生物量最高的組別（5.0g/L）需要分解的時間最長，為80 d。由于綠潮多出現在7月至8月之間，所以可以推斷出相對生物量較高的綠潮可能會在11月左右才開始消失[4]。同時，滸苔會對海水的含氧量和pH值產生影響，會導致水體出現缺氧和偏酸的狀態，需要后續進行大力治理，保證生態環境的完善。

[1] 劉金林,楊曉倩,李繼業,等.黃海綠潮暴發期間滸苔沉降研究進展[J].環境污染與防治,2020,42(5):614-618

[2] 王林項,李修竹,唐新宇,等.滸苔綠潮暴發對南黃海海域溶解有機物的影響[J].中國環境科學,2020,40(2):806-815

[3] 單菁竹,李京梅,林雨霏,等.雙邊界二分式引導技術的起點偏差及其修正——以膠州灣滸苔生態損害評估為例[J]. 統計與信息論壇,2019,34(2):35-41

[4] 高紅,周飛飛,唐洪杰,等.黃海綠潮滸苔提取物的化感效應及化感物質的分離鑒定[J].海洋學報,2018,40(12):11-20

The Effect of Decayon Seawater Ecological Environment

LIU Mu-shi

100871,

To explore the influence of rottingon the marine ecological environment. The specific changes of nutrients and small molecules in the water body during the rotting process ofwere tested by hypobromate oxidation method, and the rotting process, decomposition speed, and the influence and changes on the water ecological environment ofin the natural seawater environment were analyzed, so as to study the influence ofrotting on the marine ecological environment. The results showed that the group with the highest biomass (5.0 g/L) was the first to enter the decomposition state, and the decomposition time was the longest, generally 80 days. At the same time,will have an impact on the oxygen content and pH value of seawater, which will lead to the state of hypoxia and partial acid in the water body. It needs to be vigorously treated in the future to ensure the improvement of the ecological environment.

; seawater; ecological environment

Q143＋4

A

1000-2324(2021)03-0466-04

2021-02-24

2021-03-18

劉牧時(1995-),男,碩士研究生在讀,主要研究方向:環境與資源保護、全球環境治理. E-mail:Liums@pku.edu.cn