環(huán)境海洋學(xué)課件第三章海洋環(huán)境的主要生態(tài)過(guò)程

第三章海洋環(huán)境的主要生態(tài)過(guò)程1第三章海洋環(huán)境的主要生態(tài)過(guò)程12第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程第二節(jié)海洋環(huán)境中的物質(zhì)生產(chǎn)、能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)第三節(jié)海洋環(huán)境污染的生態(tài)效應(yīng)第四節(jié)海洋環(huán)境自凈能力2第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成1.2海水中的營(yíng)養(yǎng)元素1.3海水中的溶解氣體1.4海水中的二氧化碳體系1.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化3第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成3海水是一種含有多種溶解鹽類的水溶液。在海水中，水約占96.5％，其余主要是各種各樣的溶解鹽類和礦物，還有來(lái)自大氣中的O2、CO2和N2等溶解氣體。世界海洋的平均含鹽量約為3.5％。而世界大洋的總鹽量約為1.8×1015噸。假若將全球海水里的鹽分全部提煉出來(lái)，均勻地鋪在地球表面上，便會(huì)形成厚約40米的鹽層。（一）海水的化學(xué)成分1.1海水的化學(xué)組成4海水是一種含有多種溶解鹽類的水溶液。在海水中，水約占96.5類別含量主要元素常量元素A類＞50mmol/kg氫、氧、鈉、氯、鎂B類0.05～50mmol/kg硫、氟、硼、溴、鍶、鉀、硅、鈣、碳微量元素C類0.05～50μmol/kg鋰、氮、磷、銣、鉬、碘、鋇痕量元素D類0.05～50nmol/kg鋁、釩、鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、鎵、鍺、砷、硒、釔、鋯、鎘、銻、銫、鎢、鉈E類＜50pmol/kg鈹、鈷、鈮、銀、銦、錫、金、汞、鉛、鉍表3-1海水中元素含量類別目前海水中已發(fā)現(xiàn)80多種化學(xué)元素，但含量差別很大。常量元素的含量約占全部海水化學(xué)元素含量的99.8%～99.9%。5類別含量主要元素常量元素A類＞50mmol/kg氫、氧、鈉、（二）海水的鹽度和氯度

海水鹽度是指水中全部溶解的固體與水重量之比，平均為34.6‰，變化范圍33‰～40‰，有的超過(guò)44‰。（紅海：41‰~42‰，個(gè)別地方可達(dá)270‰，死海：超過(guò)300‰）

每千克海水中所含氯的克數(shù)，稱海水的氯度。標(biāo)準(zhǔn)海水的氯度為19.381‰。溶解于海水中的化學(xué)元素絕大多數(shù)是以鹽類離子的形式存在的，其中氯化物最多，約占88.6%，其次是硫酸鹽，約占10.8%。1819年Marcet報(bào)告了北冰洋、大西洋、地中海、黑海、波羅的海和中國(guó)海等14個(gè)站點(diǎn)水樣的觀測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)各大洋和海域的常量成分與氯度的比值“幾乎”是保持恒定的，即著名的“Marcet-Dittmar恒比規(guī)律”，這對(duì)于研究海水濃度具有重要意義。6（二）海水的鹽度和氯度6第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成1.2海水中的營(yíng)養(yǎng)元素1.3海水中的溶解氣體1.4海水中的二氧化碳體系1.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化7第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成7

海水中的N、P和Si是海洋生物繁殖生長(zhǎng)不可缺少的化學(xué)成分，通常被稱為“植物營(yíng)養(yǎng)鹽”(Floralnutrients)、“微量營(yíng)養(yǎng)鹽”(Micronutrients)或“生源要素”。此外，海水中痕量Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，Co，B等元素，也與生物的生命過(guò)程密切相關(guān)，稱為“痕量營(yíng)養(yǎng)元素”。由于各類營(yíng)養(yǎng)元素在海水中含量很低，在海洋表層常常被海洋浮游植物大量消耗，甚至成為海洋初級(jí)生產(chǎn)力的限制因素，所以，又稱它們?yōu)椤吧镏萍s元素”(thebiologicallimitingelements)。1.2海水中的營(yíng)養(yǎng)元素8 海水中的N、P和Si是海洋生物繁殖生長(zhǎng)不可缺少的化學(xué)成

一、氮

氮是構(gòu)成海洋生物體內(nèi)蛋白質(zhì)、氨基酸的主要組分。據(jù)研究，海水中無(wú)機(jī)氮化合物會(huì)被同化為植物細(xì)胞中的氨基酸，此外，近年來(lái)的一些研究表明，海洋浮游植物也會(huì)直接利用一部分溶解有機(jī)氮化合物（DissolvedOrganicNitrogen,DON），但是吸收量甚少。

NH3是水生動(dòng)物的代謝產(chǎn)物，尤其是浮游動(dòng)物排泄物中含量很高。NH3含量過(guò)高，對(duì)魚貝類生長(zhǎng)有抑制作用，嚴(yán)重時(shí)可引起魚類和無(wú)脊椎動(dòng)物中毒死亡。9一、氮9▲溶解氮：N2▲無(wú)機(jī)氮化合物：NH4+或NH3、NO3-、NO2-▲有機(jī)氮化合物：主要是蛋白質(zhì)、氨基酸、脲、甲胺等▲不溶于海水的顆粒態(tài)氮：活的生物組織及碎屑物質(zhì)、粘土礦物吸附的溶解無(wú)機(jī)氮在各種形式的氮化合物中，能被海洋浮游植物直接利用的是溶解無(wú)機(jī)氮化合物，包括硝酸鹽、亞硝酸鹽和銨鹽。三者在海水中總量約為5.4×1017g。僅占海洋總氮量的2.4％。在大洋表層水中，它們的含量分別為(1～600)μg/dm3，(0.1～50)μg/dm3，(5～50)μg/dm3。

氮在海水中的存在形態(tài)10在各種形式的氮化合物中，能被海洋浮游植物直接利用的是溶解無(wú)機(jī)1111

二、磷

磷酸鹽是海洋生物必需的營(yíng)養(yǎng)鹽之一，對(duì)脊椎動(dòng)物，P是構(gòu)成骨骼的主要成分。海水中P是海洋初級(jí)生產(chǎn)力的控制因素之一。12二、磷12

磷在海水中的存在形態(tài)磷以不同的形態(tài)存在于海洋水體、生物體、沉積物和懸浮物中。磷的化合物有多種形態(tài)：◆無(wú)機(jī)磷酸鹽溶解態(tài)無(wú)機(jī)磷酸鹽(DissolvedInorganicPhosphorus,DIP)(主要存在形態(tài))顆粒態(tài)無(wú)機(jī)磷酸鹽(ParticulateInorganicPhosphorus,PIP)◆有機(jī)磷化合物顆粒有機(jī)磷化合物(ParticulateOrganicPhosphorus,POP)溶解有機(jī)磷化合物(DissolvedOrganicPhosphorusDOP)13磷在海水中的存在形態(tài)13海水中溶解有機(jī)磷化合物（DOP）：在真光層（可以發(fā)生光合作用）內(nèi)，DOP含量可能超過(guò)DIP。研究發(fā)現(xiàn)，某些不穩(wěn)定的溶解有機(jī)磷化合物是海洋循環(huán)中十分活躍的組分。海洋中溶解無(wú)機(jī)磷酸鹽（DIP）存在如下平衡：k1H++H2PO4-k2H++HPO42-k3H++PO43-H3PO4因此，海水中的溶解無(wú)機(jī)磷主要有H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-等存在形式。海水中還存在一類由PO43-聚合而成的多磷酸鹽（Polyphosphate），多磷酸鹽僅占海水總磷含量的一小部分，它們能和多種金屬陽(yáng)離子形成溶解態(tài)絡(luò)合物。

14海水中溶解有機(jī)磷化合物（DOP）：在真光層（可以發(fā)生光合作用

海洋中顆粒有機(jī)磷化合物（POP）：指生物有機(jī)體內(nèi)、有機(jī)碎屑中所含的磷。前者主要存在于海洋生物細(xì)胞原生質(zhì)，例如，遺傳物質(zhì)核酸（DNA、RNA）、高能化合物三磷酸腺苷（ATP）、細(xì)胞膜的磷脂等。所有生物細(xì)胞中都含有機(jī)磷化合物，所以，磷是生物生長(zhǎng)不可替代的必需元素。在海洋生物體中，C/P原子比為(105～125):1，而陸地植物由于沒(méi)有含磷的結(jié)構(gòu)部分，C/P原子比高得多，約為800:1。

15海洋中顆粒態(tài)無(wú)機(jī)磷酸鹽（PIP）：主要以磷酸鹽礦物存在于海水懸浮物和海洋沉積物中。其中豐度最大的是磷灰石(apatite)，約占地殼總磷量的95％以上，磷灰石是包括人在內(nèi)的各種生物體的牙齒、骨骼、鱗片等器官的主要成分。 海洋中顆粒有機(jī)磷化合物（POP）：指生物有機(jī)體內(nèi)、有機(jī)碎屑

三、硅

硅是海洋植物，特別是海洋浮游植物硅藻（Diatom）類生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)鹽，硅藻吸收蛋白石（Opal，SiO2·2H2O）用以構(gòu)成自身的外殼。含硅海洋生物的殘?bào)w沉降到海底后，形成硅質(zhì)軟泥，是深海沉積物的主要組分。16三、硅16海水中硅主要以溶解硅酸鹽和懸浮的顆粒二氧化硅兩種形式存在。在海水pH為7.7-8.3的條件下，硅酸的解離很小，主要以硅酸分子（SiO2·H2O）的形式存在。此外，還有一部分發(fā)生聚合形成多硅酸（xSiO2·yH2O），因?yàn)榫酆铣潭炔煌?，所以分散在海水中的多硅酸的顆粒大小不同。通常將海水中單分子的硅酸和低聚合度的硅酸及其離子稱為溶解無(wú)機(jī)硅。顆粒硅中除包括聚合度大的膠體狀態(tài)之外，還有粘土及含硅的碎屑等。硅在海水中的存在形態(tài)17海水中硅主要以溶解硅酸鹽和懸浮的顆粒二氧化硅兩種形式存在。在由于浮游植物的吸收，溶解態(tài)氮在海洋表面濃度最低，其濃度隨深度增加，在1000m深度處有一個(gè)大值，但一般認(rèn)為，最大值應(yīng)該處于底層海水中。四、氮、磷、硅在海洋中的分布18由于浮游植物的吸收，溶解態(tài)氮在海洋表面濃度最低，其濃度隨深度19海洋中磷的濃度一般隨緯度的增大而增大，隨深度的增加而增加，淺海高于大洋。19海洋中磷的濃度一般隨緯度的增大而增大，隨深度的增加而增加20

海洋中的硅，在春季因浮游植物繁殖而被吸收，使海水中的硅被消耗；在夏、秋季，植物生長(zhǎng)緩慢時(shí)，海水中的硅有一定回升；臨近冬季時(shí)，生物死亡，其殘?bào)w緩慢下沉，又緩慢釋放出部分溶解硅。最后，未溶解的硅下沉到海底，加入硅質(zhì)沉積中，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代后，可重新通過(guò)地質(zhì)循環(huán)進(jìn)入海洋。20海洋中的硅，在春季因浮游植物繁殖而被吸收，使海水中的硅第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成1.2海水中的營(yíng)養(yǎng)元素1.3海水中的溶解氣體1.4海水中的二氧化碳體系1.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化21第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成21

溶解氣體海洋與大氣直接接觸，海水的運(yùn)動(dòng)使得空氣溶解于海水，主要的溶解氣體為N2、O2及CO2。注：海水的溫度、鹽度、壓力與流動(dòng)混合等條件會(huì)影響氣體的溶解度。

氣體來(lái)源1.大氣2.海底火山活動(dòng)3.海水化學(xué)作用光合作用呼吸作用沉積物的放射衰變1.3海水中的溶解氣體22

溶解氣體光合作用呼吸作用沉積物的放射衰變1.3海水中的浮游植物O2CO2海水表層O2CO2O2CO2O2O2表層的浮游植物行光合作用吸收CO2，釋放出O2，因此海水CO2的含量，表層最少，深層較多；而O2的含量則表層最多，深層較少。

O2：表層>深層CO2：表層<深層O2和CO2含量變化

光合作用及呼吸作用會(huì)影響O2和CO2的含量，因此生物活動(dòng)對(duì)O2及CO2在海洋中含量分布有很大的影響。

23浮游植物O2CO2海水表層O2CO2O2CO2O2O2表層的

海洋中CO2的比例（15%）遠(yuǎn)高于大氣中所占的比例(0.035%)這是為什么呢？主要是因?yàn)楹Ｋ杏写罅康逆V離子和鈣離子，可與碳酸氫根、碳酸根形成碳酸鹽類，部份藻類、貝類、珊瑚會(huì)吸收這些碳酸鹽類制造外殼，當(dāng)這些生物死亡后所留下的外殼經(jīng)化學(xué)作用會(huì)釋放CO2

。氣體大氣海洋N278.08%48%O220.95%36%CO20.035%15%24海洋中CO2的比例（15%）遠(yuǎn)高于大氣中所占的比例(0.第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成1.2海水中的營(yíng)養(yǎng)元素1.3海水中的溶解氣體1.4海水中的二氧化碳體系1.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化25第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成251.4海水中的CO2體系261.4海水中的CO2體系2627

自工業(yè)革命以來(lái)，化石燃料的大規(guī)模使用直接導(dǎo)致大氣中作為“溫室氣體”的CO2的急劇增加。由于海洋是吸收并儲(chǔ)存CO2的巨大儲(chǔ)庫(kù)，其重要的調(diào)節(jié)作用使得大氣中增加的CO2含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于人類活動(dòng)產(chǎn)生的排放量。海水中的CO2受下列平衡所制約，在該復(fù)雜體系中CO2的多少又直接影響著海水pH的變化。27自工業(yè)革命以來(lái)，化石燃料的大規(guī)模使用直接第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成1.2海水中的營(yíng)養(yǎng)元素1.3海水中的溶解氣體1.4海水中的二氧化碳體系1.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化28第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成281.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化富營(yíng)養(yǎng)化（eutrophication）：水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的富集以及有機(jī)物質(zhì)的作用，造成藻類大量繁殖和死亡，水中溶解氧不斷消耗，水質(zhì)不斷惡化，魚類大量死亡的現(xiàn)象。（污染生態(tài)學(xué)定義）在富營(yíng)養(yǎng)化水體中，如果水生動(dòng)物如魚類、蝦類等消耗浮游生物的速度趕不上藻類的繁殖速度，水中的藻類就會(huì)越積越多，因占優(yōu)勢(shì)的浮游生物顏色不同，水面往往呈現(xiàn)紅色、棕色或綠色等，這種現(xiàn)象發(fā)生在海洋上就稱為赤潮，發(fā)生在江河、湖泊中就稱為水華。291.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化富營(yíng)養(yǎng)化（eutrophication）

赤潮是一種自然現(xiàn)象，也是人為因素引起的。人類早就有相關(guān)記載，如《舊約·出埃及記》中就有關(guān)于赤潮的描述：“河里的水，都變作血，河也腥臭了，埃及人就不能喝這里的水了”。在日本，早在騰原時(shí)代和鐮時(shí)代就有赤潮方面的記載。1803年法國(guó)人馬克.萊斯卡波特記載了美洲羅亞爾灣地區(qū)的印第安人根據(jù)月黑之夜觀察海水發(fā)光現(xiàn)象來(lái)判別貽貝是否可以食用。1831-1836年，達(dá)爾文在《貝格爾航海記錄》中記載了在巴西和智利近海面發(fā)生的束毛藻引發(fā)的赤潮事件。據(jù)載，中國(guó)早在2000多年前就發(fā)現(xiàn)赤潮現(xiàn)象，一些古書文獻(xiàn)或文藝作品里已有一些有關(guān)赤潮方面的記載。如清代的蒲松齡在《聊齋志異》中就形象地記載了與赤潮有關(guān)的發(fā)光現(xiàn)象。但我國(guó)的赤潮研究起步較晚，最早有文字記載的是1933年原浙江水產(chǎn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)費(fèi)鴻年報(bào)道發(fā)生在浙江鎮(zhèn)海至臺(tái)州-石浦-帶的夜光藻-骨條藻赤潮.

赤潮是由于海域環(huán)境條件的改變，促使某些浮游生物（如微小的浮游植物、原生動(dòng)物或細(xì)菌等）暴發(fā)性大量增殖和高密度聚集，引起水色異常，造成海域生態(tài)破壞和人類健康受損的現(xiàn)象。赤潮30 赤潮是一種自然現(xiàn)象，也是人為因素引起的。人類早就有相關(guān)記赤潮的危害對(duì)養(yǎng)殖區(qū)水產(chǎn)資源的破壞對(duì)人類健康與安全的危害對(duì)沿岸海域生態(tài)環(huán)境的破壞

31赤潮的危害對(duì)養(yǎng)殖區(qū)水產(chǎn)資源的破壞311.對(duì)養(yǎng)殖區(qū)水產(chǎn)資源的破壞分泌粘液，粘附于魚類等海洋動(dòng)物的鰓上，妨礙其呼吸，導(dǎo)致窒息死亡；產(chǎn)生毒素，危害甚至直接毒死養(yǎng)殖生物，目前我國(guó)已知有毒的就有83種；導(dǎo)致水體缺氧或造成水體有大量硫化氫和甲烷等，使養(yǎng)殖生物缺氧或中毒致死；吸收陽(yáng)光，遮蔽海面，使其它海洋生物因得不到充足的陽(yáng)光而死亡。赤潮破壞了基礎(chǔ)餌料，嚴(yán)重地破壞整個(gè)海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。321.對(duì)養(yǎng)殖區(qū)水產(chǎn)資源的破壞分泌粘液，粘附于魚類等海洋動(dòng)物的赤潮毒素的富集與傳遞。

由于有毒赤潮生物含有劇毒，可通過(guò)直接分泌和食物鏈傳遞，危及人類的健康與安全，甚至引起人類中毒死亡。有些赤潮生物不僅分泌毒素，甚至死后還繼續(xù)放毒，而且有些毒素的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)氰化物，如鏈狀柒溝藻分泌的石房蛤毒素，其毒性比眼鏡蛇毒高出80倍，比一般可卡因麻醉劑高出10萬(wàn)多倍，可直接或間接地毒死海洋生物及人類。病原體大量繁殖。

發(fā)生赤潮的水體中，細(xì)菌、病菌生長(zhǎng)繁殖蔓延、有的病菌可達(dá)5×104～5×108個(gè)／L。2.對(duì)人類健康與安全的危害33赤潮毒素的富集與傳遞。2.對(duì)人類健康與安全的危害333.對(duì)沿岸海域生態(tài)環(huán)境的破壞

破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)。破壞海洋食物鏈的正常順序和生產(chǎn)過(guò)程，威脅著海洋生物的生存，降低海洋生物多樣性。由于少數(shù)藻類的暴發(fā)性異常增殖，會(huì)造成海水pH值升高，粘稠度增大，改變浮游生物的生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu)。

赤潮與海域污染的相互影響和加和作用。發(fā)生赤潮海域，若污染源不能切斷，污染物仍不斷輸入，海域可能加劇富營(yíng)養(yǎng)化和不斷發(fā)生赤潮。赤潮加重了海域污染，污染又引起赤潮，這樣不斷地破壞海洋的生態(tài)平衡。對(duì)沿岸景觀的破壞。343.對(duì)沿岸海域生態(tài)環(huán)境的破壞

破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)。34美國(guó)和日本曾是世界上兩個(gè)赤潮嚴(yán)重的國(guó)家。50年代到60年代中期，美國(guó)佛羅里達(dá)州沿岸幾乎每年都有赤潮發(fā)生，造成了魚、蝦、貝類的大量死亡，就連以這些生物為食的海龜、海豚也不能幸免。據(jù)日本1979年的統(tǒng)計(jì)，在全部的海洋污染事件中，赤潮占8%，從1970年以來(lái)，赤潮已成為日本一種不可避免的海洋災(zāi)害。以瀨戶內(nèi)海為例，1955年前的幾十年間共發(fā)生過(guò)5次赤潮，而1959-1965年10年間就發(fā)生了39次；1996-1980年15年間竟先后發(fā)生了2589次，平均每年170余次，其中造成嚴(yán)重危害的305次。1975年和1976年兩年，每年都在300次以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1965-1973年5年間，日本全國(guó)因赤潮造成的漁業(yè)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2417億日元，每年平均幾百億日元。赤潮對(duì)海洋環(huán)境的危害日趨嚴(yán)重和劇烈35美國(guó)和日本曾是世界上兩個(gè)赤潮嚴(yán)重的國(guó)家。50年代到60年代中我國(guó)近年來(lái)赤潮發(fā)生的頻率也越來(lái)越高，地區(qū)也越來(lái)越廣。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1980-1992年，在我國(guó)海域共發(fā)現(xiàn)赤潮近300起，是70年代的15倍。赤潮發(fā)生的范圍涉及南海、東海、黃海和渤海，其中珠江口、湛江港、舟山群島、長(zhǎng)江口、膠州灣、大連灣、遼東灣和渤海灣是赤潮的多發(fā)區(qū)。

僅1989年一年，我國(guó)沿海就有六個(gè)地區(qū)遭受赤潮的襲擊，直接經(jīng)濟(jì)損失2億元以上。其中8-10月份，河北省黃驊市近海2.6萬(wàn)畝蝦池受災(zāi)，損失3千萬(wàn)元，唐山市和滄州市則分別因此損失8000萬(wàn)元和3000多萬(wàn)元。1990年在海南島西北部海域也因赤潮造成2800多萬(wàn)元的漁業(yè)損失。赤潮對(duì)海洋環(huán)境的危害日趨嚴(yán)重和劇烈36我國(guó)近年來(lái)赤潮發(fā)生的頻率也越來(lái)越高，地區(qū)也越來(lái)越廣。據(jù)不完全一、化學(xué)因素

赤潮研究普遍認(rèn)為：赤潮的發(fā)生與海水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)密切相關(guān)、營(yíng)養(yǎng)鹽是形成赤潮的物質(zhì)基礎(chǔ)和主要條件。其來(lái)源主要有以下兩方面：大量未經(jīng)處理的城市生活污水和工業(yè)廢水傾注：海水養(yǎng)殖的自身污染：網(wǎng)箱養(yǎng)殖盲目發(fā)展也是造就赤潮泛濫的“溫床”的另一個(gè)重要原因。由于投鉺中的殘余鉺料和魚類排泄物沉積，使一些海域嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)化。

上述兩方面原因?qū)е略趦?nèi)灣、淺海區(qū)中無(wú)機(jī)態(tài)氮、磷酸鹽和鐵、錳等微量元素增多，給赤潮生物的大量繁殖提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。赤潮的形成原因37一、化學(xué)因素 赤潮研究普遍認(rèn)為：赤潮的發(fā)生與海水中氮、磷等二、物理因素上升流：上升流能將海底的營(yíng)養(yǎng)物帶到表層，為赤潮生物提供豐富的各種營(yíng)養(yǎng)物，因此，赤潮常常發(fā)生在有上升流的海域。海溫或鹽度：一般赤潮發(fā)生于水溫20℃～30℃的海域中；赤潮海域的鹽度一般為27‰～37‰。氣象條件：通常赤潮出現(xiàn)于悶熱、風(fēng)平浪靜的夏季。水團(tuán)影響：赤潮爆發(fā)與不同鹽度的海水形成的鋒面有關(guān)。由于臺(tái)灣暖流北上或外海海水在浙江沿海形成的鋒面，使東海多發(fā)赤潮。此外，水底層出現(xiàn)無(wú)氧和低氧水團(tuán)也會(huì)引起赤潮。城市暴雨和洪水：大量的營(yíng)養(yǎng)鹽和微量元素沖刷進(jìn)入海洋，誘導(dǎo)海域、河口的赤潮發(fā)生。38二、物理因素上升流：上升流能將海底的營(yíng)養(yǎng)物帶到表層，為赤潮生赤潮的預(yù)防與治理由于赤潮發(fā)生的原因比較復(fù)雜，目前還難以及時(shí)準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)?？茖W(xué)的治理方法仍然是以防為主，防治結(jié)合。概括起來(lái)主要有以下四條：39赤潮的預(yù)防與治理由于赤潮發(fā)生的原因比較復(fù)雜，目前還難以及時(shí)準(zhǔn)一、控制污水入海量，防止海水富營(yíng)養(yǎng)化

海水富營(yíng)養(yǎng)化是形成赤潮的物質(zhì)基礎(chǔ)。攜帶大量無(wú)機(jī)物的工業(yè)廢水及生活污水排放入海是引起海域富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因。我國(guó)沿海地區(qū)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基地，人口密集，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)較發(fā)達(dá)。然而也導(dǎo)致大量的工業(yè)廢水和生活污水排入海中。據(jù)統(tǒng)計(jì)，占全國(guó)面積不足5%的沿海地區(qū)每年向海洋排放的工業(yè)廢水和生活污水近70億噸。隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，污水入海量還會(huì)增加。因此，必須采取有效措施，嚴(yán)格控制工業(yè)廢水和生活污水向海洋超標(biāo)排放。按照國(guó)家制定的海水標(biāo)準(zhǔn)和海洋環(huán)境保護(hù)法的要求，對(duì)排放入海的工業(yè)廢水和生活污水要進(jìn)行嚴(yán)格處理。40一、控制污水入海量，防止海水富營(yíng)養(yǎng)化40二、建立海洋環(huán)境監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)赤潮監(jiān)視

我國(guó)海域遼闊，海岸線漫長(zhǎng)，僅憑國(guó)家和有關(guān)部門力量，對(duì)海洋進(jìn)行全國(guó)監(jiān)視是很難做到。有必要把目前各主管海洋環(huán)境的單位，沿海廣大居民，漁業(yè)捕撈船，海上生產(chǎn)部門和社會(huì)各方面力量組織起來(lái)，開(kāi)展專業(yè)和群眾相結(jié)合的海洋監(jiān)視活動(dòng)，擴(kuò)大監(jiān)視海洋的覆蓋面，及時(shí)獲取赤潮和與赤潮有密切關(guān)系的污染信息。監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)組織部門可根據(jù)工作計(jì)劃，組織各方面的力量對(duì)赤潮進(jìn)行全面監(jiān)視。特別是赤潮多發(fā)區(qū)，近岸水域，海水養(yǎng)殖區(qū)和江河入海口水域要進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視，及時(shí)獲取赤潮信息。一旦發(fā)現(xiàn)赤潮和赤潮征兆，監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)可及時(shí)通知有關(guān)部門，有組織有計(jì)劃地進(jìn)行跟蹤監(jiān)視監(jiān)測(cè)，提出治理措施，千方百計(jì)減少赤潮的危害。41二、建立海洋環(huán)境監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)赤潮監(jiān)視41三、加強(qiáng)海洋環(huán)境的監(jiān)測(cè)，開(kāi)展赤潮的預(yù)報(bào)服務(wù)

為使赤潮災(zāi)害控制在最小限度，減少損失，必須積極開(kāi)展赤潮預(yù)報(bào)服務(wù)。眾所周知，赤潮發(fā)生涉及生物、化學(xué)、水文、氣象以及海洋地質(zhì)等眾多因素，目前還沒(méi)有較完善的預(yù)報(bào)模式適應(yīng)于預(yù)報(bào)服務(wù)。因此，應(yīng)加強(qiáng)赤潮預(yù)報(bào)模式的研究，了解赤潮的發(fā)生、發(fā)展和消衰機(jī)理。為全面了解赤潮的發(fā)生機(jī)制，應(yīng)該對(duì)海洋環(huán)境和生態(tài)進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，尤其是赤潮的多發(fā)區(qū)，海洋污染較嚴(yán)重的海域，要增加監(jiān)測(cè)頻率和密度。當(dāng)有赤潮發(fā)生時(shí)，應(yīng)對(duì)赤潮進(jìn)行跟蹤監(jiān)視監(jiān)測(cè)，及時(shí)獲取資料。在獲得大量資料的基礎(chǔ)上，對(duì)赤潮的形成機(jī)制進(jìn)行研究分析，提出預(yù)報(bào)模式，開(kāi)展赤潮預(yù)報(bào)服務(wù)。加強(qiáng)海洋環(huán)境和生態(tài)監(jiān)測(cè)一是為研究和預(yù)報(bào)赤潮的形成機(jī)制提供資料；二是為開(kāi)展赤潮治理工作提供實(shí)時(shí)資料；三是以便更好地提出預(yù)防對(duì)策和措施。42三、加強(qiáng)海洋環(huán)境的監(jiān)測(cè)，開(kāi)展赤潮的預(yù)報(bào)服務(wù)42四、科學(xué)合理地開(kāi)發(fā)利用海洋

調(diào)查資料表明，近幾年赤潮多發(fā)生于沿岸排污口，海洋環(huán)境條件較差，潮流較弱，水體交換能力較弱的海區(qū)，而海洋環(huán)境狀況的惡化，又是由于沿岸工業(yè)、海岸工程、鹽業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和海洋油汽開(kāi)發(fā)等行業(yè)沒(méi)有統(tǒng)籌安排，布局不合理造成的。為避免和減少赤潮災(zāi)害的發(fā)生，應(yīng)開(kāi)展海洋功能區(qū)規(guī)劃工作，從全局出發(fā)，科學(xué)指導(dǎo)海洋開(kāi)發(fā)和利用。對(duì)重點(diǎn)海域要作出開(kāi)發(fā)規(guī)劃，減少盲目性，做到積極保護(hù)，科學(xué)管理，全面規(guī)劃，綜合開(kāi)發(fā)。另外，海水養(yǎng)殖業(yè)應(yīng)積極推廣科學(xué)養(yǎng)殖技術(shù)，加強(qiáng)養(yǎng)殖業(yè)的科學(xué)管理?？刂起B(yǎng)殖廢水的排放。保持養(yǎng)殖水質(zhì)處于良好狀態(tài)。43四、科學(xué)合理地開(kāi)發(fā)利用海洋43第三節(jié)海洋環(huán)境污染的生態(tài)效應(yīng)海洋污染生態(tài)效應(yīng)的概念海洋污染的生態(tài)效應(yīng)的變化海洋污染生態(tài)效應(yīng)的層次

海洋污染生態(tài)效應(yīng)的發(fā)生機(jī)制海洋污染生態(tài)效應(yīng)的基本類型幾種典型污染物質(zhì)的海洋污染生態(tài)效應(yīng)44第三節(jié)海洋環(huán)境污染的生態(tài)效應(yīng)海洋污染生態(tài)效應(yīng)的概念441、生態(tài)效應(yīng)：對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化產(chǎn)生影響的現(xiàn)象。

生態(tài)效應(yīng)包括兩方面的涵義：一是指有利于生態(tài)系統(tǒng)中生物體生存和發(fā)展的變化，即良性的或有益的生態(tài)效應(yīng)；另一方面是指不利于生態(tài)系統(tǒng)中生物體的生存和發(fā)展的變化，不利于生態(tài)系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的變化，即不良生態(tài)效應(yīng)。

目前通常把不利于生態(tài)系統(tǒng)中生物體生存和發(fā)展的現(xiàn)象統(tǒng)稱為生態(tài)效應(yīng)。

3.1海洋污染生態(tài)效應(yīng)的概念451、生態(tài)效應(yīng)：對(duì)生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)化產(chǎn)生影響的現(xiàn)象。3.1海洋污2、海洋污染生態(tài)效應(yīng)：

污染物質(zhì)進(jìn)入海洋環(huán)境后，必將對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)（包括其中的生物和環(huán)境）產(chǎn)生影響，海洋生態(tài)系統(tǒng)也必然會(huì)對(duì)這種影響作出反應(yīng)及適應(yīng)性變化，海洋生態(tài)系統(tǒng)的這些反應(yīng)和變化被稱為海洋污染生態(tài)效應(yīng)(ecologicaleffectsofmarinepollution)。海洋污染的生物效應(yīng)：

通常，將污染物對(duì)海洋中的生物造成的不良影響稱為海洋污染的生物效應(yīng)(biologicaleffectsofmarinepollution)。462、海洋污染生態(tài)效應(yīng)：461、海洋污染生態(tài)效應(yīng)的影響因素2、海洋污染生態(tài)效應(yīng)的變化3.2海洋環(huán)境污染的生態(tài)效應(yīng)471、海洋污染生態(tài)效應(yīng)的影響因素3.2海洋環(huán)境污染的生態(tài)效應(yīng)1、海洋污染生態(tài)效應(yīng)的影響因素：海洋污染的生態(tài)效應(yīng)與造成海洋污染的污染物數(shù)量和性質(zhì)有關(guān)；同時(shí)亦因生物種類的不同而表現(xiàn)出差異。海洋污染對(duì)海洋生物的危害與特定海域的環(huán)境特點(diǎn)以及生物對(duì)污染物的富集能力等有關(guān)。481、海洋污染生態(tài)效應(yīng)的影響因素：482、海洋污染生態(tài)效應(yīng)的變化污染物對(duì)生物的危害影響是一種綜合的和復(fù)雜的作用過(guò)程，即使同一污染物，在不同的環(huán)境條件下，生物的適應(yīng)程度和反應(yīng)特點(diǎn)也各不一樣。海洋污染的生態(tài)效應(yīng)有直接的、也有間接的，有急性危害，也有亞急性或慢性危害。污染物濃度與效應(yīng)之間的關(guān)系有線性和非線性的。492、海洋污染生態(tài)效應(yīng)的變化491.海洋生物個(gè)體污染效應(yīng)2.海洋生物群體污染效應(yīng)3.海洋生態(tài)系統(tǒng)污染效應(yīng)3.3海洋污染生態(tài)效應(yīng)的層次501.海洋生物個(gè)體污染效應(yīng)3.3海洋污染生態(tài)效應(yīng)的層次501.海洋生物個(gè)體污染效應(yīng)指海洋環(huán)境污染對(duì)生物的影響表現(xiàn)在海洋生物個(gè)體層次上的一些形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)的改變，是污染物質(zhì)對(duì)海洋生物的生理生化過(guò)程影響的必然結(jié)果。不同的污染物質(zhì)、污染物質(zhì)濃度的大小對(duì)海洋生物造成的影響是不同的。511.海洋生物個(gè)體污染效應(yīng)512.海洋生物群體污染效應(yīng)指海洋環(huán)境污染在生物種群以上層次上的反應(yīng)。主要表現(xiàn)在：物種的分布；種群數(shù)量的變化；海洋生物群落結(jié)構(gòu)的變化（趨異適應(yīng)：指親緣關(guān)系相近或同種的生物，長(zhǎng)期生活在不同的環(huán)境條件下，形成了不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理特性、適應(yīng)方式和途徑等。）生態(tài)演替；生態(tài)型的分化等的影響。522.海洋生物群體污染效應(yīng)523.海洋生態(tài)系統(tǒng)污染效應(yīng)指海洋環(huán)境污染對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的影響，包括生態(tài)系統(tǒng)組成成分、結(jié)構(gòu)以及物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)、信息傳遞和系統(tǒng)動(dòng)態(tài)進(jìn)化過(guò)程的影響。533.海洋生態(tài)系統(tǒng)污染效應(yīng)53污染物進(jìn)入海洋環(huán)境后，污染物與污染物之間、污染物與海洋環(huán)境之間相互作用，最后可能轉(zhuǎn)化為能夠?qū)Ｑ笊铩⒑Ｑ笊鷳B(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生作用的狀態(tài)。進(jìn)而被海洋生物體吸收，并隨食物鏈傳遞，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生各種復(fù)雜的生態(tài)效應(yīng)。由于污染物的種類不同，生態(tài)環(huán)境條件與生物個(gè)體千差萬(wàn)別，所以海洋污染的生態(tài)效應(yīng)的發(fā)生及其機(jī)制也多種多樣。

3.4海洋污染生態(tài)效應(yīng)的發(fā)生機(jī)制54污染物進(jìn)入海洋環(huán)境后，污染物與污染物之間、污染物與海洋環(huán)境之（一）海洋污染的生態(tài)效應(yīng)的主要機(jī)制：1、物理機(jī)制2、化學(xué)機(jī)制3、生物學(xué)機(jī)制4、綜合機(jī)制55551、物理機(jī)制污染物質(zhì)可以在海洋生態(tài)系統(tǒng)中通過(guò)發(fā)生沉降、吸附、解吸、凝聚、擴(kuò)散、稀釋、混合、氣化、放射性蛻變等許多物理過(guò)程。（溢油在海水中的變化）伴隨著這些物理過(guò)程，海洋生態(tài)系統(tǒng)的某些因子的物理性質(zhì)發(fā)生改變，從而影響到海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致各種生態(tài)效應(yīng)的發(fā)生。561、物理機(jī)制562、化學(xué)機(jī)制主要指化學(xué)污染物質(zhì)與海洋環(huán)境中的無(wú)機(jī)環(huán)境各要素之間發(fā)生的化學(xué)作用，導(dǎo)致污染物的存在形式不斷發(fā)生變化，其對(duì)生物的毒性及產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)也隨之不斷改變。對(duì)于重金屬來(lái)說(shuō)，不同形態(tài)具有不同的毒性。例：Cr

(Ⅲ)是人體必需的，而Cr(Ⅵ)卻具有高毒性；As

(Ⅲ)就比As

(Ⅴ)的毒性大；游離的或結(jié)合不穩(wěn)定的銅離子對(duì)水生生物的毒性就比與有機(jī)配體結(jié)合的銅的絡(luò)合物毒性大。其它許多海洋污染物質(zhì)也具有類似的特性，例如甲基汞的毒性比無(wú)機(jī)汞大得多。572、化學(xué)機(jī)制573、生物學(xué)機(jī)制指污染物進(jìn)入海洋生物體以后，對(duì)生物體的生長(zhǎng)、新陳代謝、生理生化過(guò)程所產(chǎn)生各種影響。

（1）海洋生物體的累積、富集機(jī)制

很多污染物質(zhì)進(jìn)入海洋生態(tài)系統(tǒng)后即被一些生物直接吸收，而在生物體內(nèi)累積起來(lái)。（持久性有機(jī)污染物、重金屬）

有的通過(guò)不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)的傳遞、遷移，使頂級(jí)生物的污染物富集達(dá)到嚴(yán)重的程度，使生物體發(fā)生嚴(yán)重的疾病。

如：“骨痛病”

、“水俁病”。583、生物學(xué)機(jī)制58海洋魚類體內(nèi)重金屬的來(lái)源途徑：1）來(lái)自海水中的重金屬離子通過(guò)魚鰓的呼吸作用使其進(jìn)入到魚體內(nèi)并富集在魚體內(nèi)的不同部位。2）來(lái)自海洋藻類所富集的重金屬（主要是以藻類為食物的魚類）。3）通過(guò)復(fù)雜的食物鏈遷移和富集到其它魚體內(nèi)(大魚吃小魚)。

59海洋魚類體內(nèi)重金屬的來(lái)源途徑：59（2）海洋生物吸收、代謝、降解與轉(zhuǎn)化機(jī)制很多污染物質(zhì)能被海洋生物吸收。這些物質(zhì)進(jìn)入生物體后在各種酶的參與下發(fā)生氧化、還原、水解、絡(luò)合等反應(yīng)。有的污染物經(jīng)過(guò)這些反應(yīng)，轉(zhuǎn)化、降解成無(wú)毒物質(zhì)。如苯酚。有些污染物質(zhì)在海洋生物作用下會(huì)使其毒性增強(qiáng)。如多環(huán)芳烴，本身對(duì)生物負(fù)效應(yīng)較小，它們只有被生物體內(nèi)的酶系統(tǒng)代謝轉(zhuǎn)化為多種代謝產(chǎn)物后，其中的代謝產(chǎn)物會(huì)與DNA結(jié)合而具有致癌作用。

60（2）海洋生物吸收、代謝、降解與轉(zhuǎn)化機(jī)制604、綜合機(jī)制污染物進(jìn)入海洋環(huán)境產(chǎn)生的污染生態(tài)效應(yīng)，往往綜合了多種物理、化學(xué)和生物學(xué)的過(guò)程，并且往往是多種污染物共同作用，形成復(fù)合污染效應(yīng)。復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)發(fā)生的形式與作用機(jī)制多種多樣，主要包括以下幾種性質(zhì)的相互作用：協(xié)同效應(yīng)、加和效應(yīng)、拮抗效應(yīng)、競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)、保護(hù)效應(yīng)、抑制效應(yīng)、獨(dú)立作用效應(yīng)。614、綜合機(jī)制61（1）協(xié)同效應(yīng)（synergism）是指一種污染物或者兩種以上的污染物的毒性效應(yīng)因另一種污染物的存在而增加的現(xiàn)象。（“1+1>2”的效應(yīng)）例如：銅、鋅離子共存時(shí)，毒性為它們單獨(dú)存在時(shí)的8倍。協(xié)同效應(yīng)的發(fā)生不僅與污染物有關(guān)，也與生物種類有關(guān)。62（1）協(xié)同效應(yīng)（synergism）62（2）加和效應(yīng)（additivity）是指兩種或兩種以上的污染物共同作用時(shí)，產(chǎn)生的毒性或危害為其單獨(dú)作用時(shí)毒性的總和。（“1+1=2”的效應(yīng)）一般化學(xué)結(jié)構(gòu)相近、性質(zhì)相似的化合物或作用于同一器官系統(tǒng)的化合物、或毒性作用機(jī)理相似的化合物共同作用時(shí)，其污染生態(tài)效應(yīng)往往出現(xiàn)加和作用。如稻瘟凈與樂(lè)果對(duì)海洋生物的危害。

Cu和Zn對(duì)組囊藻（Anacystisniduians）生長(zhǎng)的影響。

6363（3）拮抗效應(yīng)（antogonism）是指生態(tài)系統(tǒng)中的污染物因另一種污染物的存在而使其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的毒性效應(yīng)減小。（“1+1<2”的效應(yīng)）據(jù)Nakano等研究，Cd和Zn對(duì)Euglena（一種藍(lán)綠藻）的生長(zhǎng)具有拮抗效應(yīng)。Zn可以抑制Cd的毒性；又如在一定條件下硒對(duì)汞能產(chǎn)生拮抗作用。污染物之間生物拮抗效應(yīng)的產(chǎn)生，主要是由于它們?cè)谟袡C(jī)體內(nèi)相互之間的化學(xué)反應(yīng)、蛋白質(zhì)活性基因?qū)Σ煌亟j(luò)合能力的差異、元素對(duì)酶系統(tǒng)功能的干擾、相似原子結(jié)構(gòu)和配位數(shù)的元素在有機(jī)體中的相互取代等多種原因造成的。64（3）拮抗效應(yīng)（antogonism）64（4）競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)（competitiveeffect）是指兩種或多種污染物同時(shí)從外界進(jìn)入海洋生態(tài)系統(tǒng)，一種污染物就與另一種污染物發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)，而使另一種污染物進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)量和幾率減少；或者是外界來(lái)的污染物和環(huán)境中原有的污染物競(jìng)爭(zhēng)吸附點(diǎn)或結(jié)合點(diǎn)的現(xiàn)象。如在生物體內(nèi)血液中，一種物質(zhì)由于取代了在血漿蛋白結(jié)合點(diǎn)上的另一種物質(zhì)而增加了有效的血濃度。65（4）競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)（competitiveeffect）65（5）保護(hù)效應(yīng)（protectiveeffect）是指海洋生態(tài)系統(tǒng)中存在的一種污染物對(duì)另一種污染物的掩蓋作用，進(jìn)而改變這些化學(xué)污染物的生物學(xué)毒性，改變它們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)一般組分的接觸程度。66（5）保護(hù)效應(yīng)（protectiveeffect）66（6）抑制效應(yīng)（inhibitoryeffect）是指海洋生態(tài)系統(tǒng)中的一種污染物對(duì)另一種污染物的作用，使之生物活性下降，不容易進(jìn)入生物體產(chǎn)生危害的現(xiàn)象。

6767（7）獨(dú)立作用效應(yīng)（independenteffect）是指海洋生態(tài)系統(tǒng)中的各種污染物之間不存在相互作用的現(xiàn)象。例如，對(duì)于A和B兩種污染物，只要兩者在毒性臨界水平以下，不論另一種污染物質(zhì)的濃度如何，它們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)生命組分不產(chǎn)生任何毒性效應(yīng)。也就是說(shuō)，兩種物質(zhì)同時(shí)存在時(shí)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的毒性與該兩種污染物各自單獨(dú)存在時(shí)的毒性大小相等，它們各自之間不發(fā)生相互影響作用。

68（7）獨(dú)立作用效應(yīng)（independenteffect）6一、組成變化類型二、結(jié)構(gòu)變化類型三、功能變化類型四、基因突變類型五、個(gè)體毒害類型六、生理變化類型七、綜合變化類型3.5海洋污染生態(tài)效應(yīng)的基本類型69一、組成變化類型3.5海洋污染生態(tài)效應(yīng)的基本類型69一、組成變化類型（1）非生物環(huán)境組成的變化（2）生物體內(nèi)成分的變化（3）群落生物種類組成的變化70一、組成變化類型70（1）非生物環(huán)境組成的變化污染物質(zhì)本身的引入造成了非生物環(huán)境組成的改變。污染物質(zhì)進(jìn)入海洋生態(tài)系統(tǒng)后，與生態(tài)系統(tǒng)中非生物組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使環(huán)境的組成發(fā)生變化。污染物質(zhì)對(duì)某些生物體產(chǎn)生毒性作用，使這些生物的新陳代謝及其產(chǎn)物發(fā)生改變，從而改變了非生物環(huán)境的組成。71（1）非生物環(huán)境組成的變化71（2）生物體內(nèi)成分的變化

海洋生物受一些污染物質(zhì)影響，其體內(nèi)的組成成分會(huì)發(fā)生改變。（3）群落生物種類組成的變化

污染物質(zhì)有可能造成生態(tài)系統(tǒng)中某些生物種類的大量死亡甚至消失，導(dǎo)致生物種類的組成發(fā)生變化，使海洋生物多樣性降低。72（2）生物體內(nèi)成分的變化72二、結(jié)構(gòu)變化類型生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括物種結(jié)構(gòu)、營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)。污染物質(zhì)進(jìn)入海洋環(huán)境后，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化及組成成分內(nèi)部發(fā)生變化。73二、結(jié)構(gòu)變化類型73三、功能變化類型能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)與信息傳遞是生態(tài)系統(tǒng)的基本功能。污染物質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)后，由于生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，生態(tài)系統(tǒng)的能流、物流、信息流也發(fā)生相應(yīng)的變化；另一方面，污染物作用于生態(tài)系統(tǒng)，也會(huì)直接引起生態(tài)系統(tǒng)的能流、物流、信息流發(fā)生變化，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的功能發(fā)生改變。例如，有些有機(jī)污染物被稱為“環(huán)境激素”，它們?cè)诤Ｑ蟓h(huán)境中的存在可能會(huì)干擾某些海洋動(dòng)物之間的信息傳遞。

74三、功能變化類型74四、基因突變類型基因突變包括DNA分子中堿基對(duì)的增加或缺失，或錯(cuò)誤堿基對(duì)的置換。基因突變是致突變物與生物的遺傳物質(zhì)相互作用的結(jié)果。雖然自然突變和自然選擇是生物進(jìn)化的主要方式，但是99%以上基因突變對(duì)生物個(gè)體是極為有害的。當(dāng)基因發(fā)生突變時(shí)，蛋白質(zhì)的氨基酸編碼序列就要改變，直接導(dǎo)致蛋白質(zhì)生物學(xué)特性的改變。近幾十年來(lái)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)許多污染物具有致突變性，且多數(shù)致突變物是致癌物，尤其是有機(jī)有毒污染物以及放射性污染物質(zhì)，如多種多環(huán)芳烴、二噁英以及多種放射性元素等。這些污染物進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，經(jīng)常誘發(fā)生物個(gè)體發(fā)生基因突變。

75四、基因突變類型75五、個(gè)體毒害類型污染物質(zhì)進(jìn)入海洋生態(tài)系統(tǒng)后，與海洋生物個(gè)體某些作用器官的特定部位（即受體）之間發(fā)生相互作用，產(chǎn)生一系列反應(yīng)，生物體細(xì)胞發(fā)生變性，甚至壞死，生物個(gè)體遭受毒害。對(duì)于海洋動(dòng)物而言，根據(jù)污染物（毒物）種類的不同，靶器官也有所不同，呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)以及其它系統(tǒng)都可能成為受毒害的對(duì)象。

76五、個(gè)體毒害類型76六、生理變化類型污染物對(duì)海洋動(dòng)植物的危害，往往在未出現(xiàn)可見(jiàn)癥狀之前就引起了生理、生化過(guò)程的變化。

如當(dāng)重金屬等污染物濃度過(guò)高時(shí)會(huì)影響細(xì)胞膜的透性，從而影響生物的正常代謝，使糖的轉(zhuǎn)移和碳水化合物累積受到影響，導(dǎo)致生物體對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素吸收的異常。

77六、生理變化類型77七、綜合變化類型海洋污染生態(tài)效應(yīng)發(fā)生往往是一個(gè)綜合過(guò)程。一方面，污染生態(tài)效應(yīng)不僅僅體現(xiàn)在上述內(nèi)容的某一單一方面，而是同時(shí)體現(xiàn)在幾個(gè)方面，即污染物造成生態(tài)系統(tǒng)組成的變化，也帶來(lái)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的變化，還對(duì)生物個(gè)體的生理變化甚至造成個(gè)體毒害乃至誘發(fā)基因突變。另一方面，單一污染物對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的效應(yīng)在實(shí)際應(yīng)用中比較少見(jiàn)，海洋生態(tài)系統(tǒng)所面臨的大多是由多種污染物共同作用而形成的復(fù)合污染效應(yīng)，或協(xié)同、或拮抗、或加和、或獨(dú)立、或以其他方式相互作用。78七、綜合變化類型78海洋環(huán)境的復(fù)合污染效應(yīng)不僅取決于化學(xué)污染物（元素）本身的化學(xué)性質(zhì)，還與其濃度水平有關(guān)。在一定條件下甚至起決定性作用；復(fù)合污染效應(yīng)還與海洋生物種類有關(guān)，特別是生態(tài)系統(tǒng)類型有關(guān)，也與污染物作用的生物部位有關(guān)。復(fù)合污染生態(tài)效應(yīng)的研究，已經(jīng)成為生態(tài)學(xué)研究的前沿領(lǐng)域與研究熱點(diǎn)。

79海洋環(huán)境的復(fù)合污染效應(yīng)不僅取決于化學(xué)污染物（元素）本身的化學(xué)1、石油的海洋污染生態(tài)效應(yīng)

2、重金屬的海洋污染生態(tài)效應(yīng)

3、農(nóng)藥的海洋污染生態(tài)效應(yīng)

4、放射性物質(zhì)的海洋污染生態(tài)效應(yīng)3.6

幾種典型污染物質(zhì)的海洋污染生態(tài)效應(yīng)801、石油的海洋污染生態(tài)效應(yīng)3.6幾種典型污染物質(zhì)的海洋

海洋石油污染

石油及其煉制品(汽油、煤油、柴油等)在開(kāi)采、煉制、貯運(yùn)和使用過(guò)程中進(jìn)入海洋環(huán)境而造成的污染。曾經(jīng)被認(rèn)為是最嚴(yán)重的海洋污染。世界上每年進(jìn)入海洋環(huán)境中的石油烴達(dá)600萬(wàn)t左右，對(duì)沿岸區(qū)的海鳥和底棲生物的生存造成極大威脅。1、石油的海洋污染生態(tài)效應(yīng)

81海洋石油污染1、石油的海洋污染生態(tài)效應(yīng)81油品入海途徑煉油廠含油廢水經(jīng)河流或直接注入海洋；油船漏油、排放和發(fā)生事故，使油品直接入海；海底油田在開(kāi)采過(guò)程中的溢漏及井噴，使石油進(jìn)入海洋水體；大氣中的低分子石油烴沉降到海洋水域；海洋底層局部自然溢油。石油入海后即發(fā)生一系列復(fù)雜變化，包括擴(kuò)散、蒸發(fā)、溶解、乳化、光化學(xué)氧化、微生物氧化、沉降、形成瀝青球，以及沿食物鏈轉(zhuǎn)移等過(guò)程。82油品入海途徑82對(duì)環(huán)境的影響

石油在海面形成的油膜能阻礙大氣與海水之間的氣體交換，影響海面對(duì)電磁輻射的吸收、傳遞和反射。長(zhǎng)期覆蓋在極地冰面的油膜，會(huì)增強(qiáng)冰塊吸熱能力，加速冰層融化，對(duì)全球海平面變化和長(zhǎng)期氣候變化造成潛在影響。對(duì)生物的危害

油膜減弱了太陽(yáng)輻射透入海水的能量，會(huì)影響海洋植物的光合作用。油膜沾污海獸的皮毛和海鳥羽毛，溶解其中的油脂物質(zhì)，使它們失去保溫、游泳或飛行的能力。石油污染物會(huì)干擾生物的攝食、繁殖、生長(zhǎng)、行為和生物的趨化性等能力。受石油嚴(yán)重污染的海域還會(huì)導(dǎo)致個(gè)別生物種豐度和分布的變化，從而改變?nèi)郝涞姆N類組成。對(duì)水產(chǎn)業(yè)的影響

海洋石油污染會(huì)改變某些經(jīng)濟(jì)魚類的洄游路線；沾污魚網(wǎng)、養(yǎng)殖器材和漁獲物；沾了油污的魚、貝等海產(chǎn)食品，難于銷售或不能食用。影響和危害83對(duì)環(huán)境的影響影響和危害832、重金屬的海洋污染生態(tài)效應(yīng)定義

指某些比重大的金屬經(jīng)各種途徑進(jìn)入海洋而造成的污染。由于人類活動(dòng)將重金屬導(dǎo)入海洋而造成的污染。目前污染海洋的重金屬元素主要有汞、鎘、鉛、鋅、鉻、銅等。來(lái)源

海洋的重金屬既有天然的來(lái)源，又有人為的來(lái)源。人為來(lái)源主要是工業(yè)污水、礦山廢水的排放及重金屬農(nóng)藥的流失，煤和石油在燃燒中釋放出的重金屬經(jīng)大氣的搬運(yùn)而進(jìn)入海洋。據(jù)估計(jì)，全世界每年由于礦物燃燒而進(jìn)入海洋中的汞有3000多噸。全世界每年因人類活動(dòng)而進(jìn)入海洋中的汞達(dá)一萬(wàn)噸左右，與目前世界汞的年產(chǎn)量相當(dāng)。自從1924年開(kāi)始使用四乙基鉛作為汽油抗爆劑以來(lái)，大氣中鉛的濃度急速地增高。通過(guò)大氣輸送的鉛是污染海洋的重要途徑，經(jīng)氣溶膠帶入開(kāi)闊大洋中的鉛、鋅、鎘、汞和硒較陸地輸入總量還多50％。842、重金屬的海洋污染生態(tài)效應(yīng)定義84遷移轉(zhuǎn)化

進(jìn)入海洋的重金屬，一般要經(jīng)過(guò)物理、化學(xué)及生物等遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程。

物理遷移過(guò)程主要指海－氣界面重金屬的交換及在海流、波浪、潮汐的作用下，隨海水的運(yùn)動(dòng)而經(jīng)歷的稀釋、擴(kuò)散過(guò)程。

化學(xué)過(guò)程主要指重金屬元素在富氧和缺氧條件下發(fā)生電子得失的氧化還原反應(yīng)，及其化學(xué)價(jià)態(tài)，活性及毒性等變化過(guò)程。

生物過(guò)程主要指海洋生物通過(guò)吸附、吸收或攝食而將重金屬富集在身體內(nèi)外，并隨生物的運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生水平和垂直方向的遷移，或經(jīng)由浮游植物、浮游動(dòng)物、魚類等食物鏈(網(wǎng))而逐級(jí)放大，致使魚類等高營(yíng)養(yǎng)階的生物體內(nèi)富集著較高濃度的重金屬，或危害生物本身，或由于人類取食而損害人體健康。此外，海洋中的微生物能將某些重金屬轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的化合物，如無(wú)機(jī)汞在微生物作用下能轉(zhuǎn)化為毒性更強(qiáng)的甲基汞。

一般認(rèn)為重金屬污染物在海洋環(huán)境中的分布規(guī)律如下：①河口及沿岸水域高于外海；②底質(zhì)高于水體；③高營(yíng)養(yǎng)階生物高于低營(yíng)養(yǎng)階生物；④北半球高于南半球。85遷移轉(zhuǎn)化85危害

海洋中的重金屬一般是通過(guò)食用海產(chǎn)品的途徑進(jìn)入人體。汞（甲基汞）引起水俁病；鎘、鉛、鉻等亦能引起機(jī)體中毒，或有致癌、致畸等作用；其他的重金屬劑量超過(guò)一定限度時(shí)，對(duì)人和其他生物都會(huì)產(chǎn)生危害。

重金屬對(duì)生物體的危害程度，不僅與金屬的性質(zhì)、濃度和存在形式有關(guān)，而且也取決于生物的種類和發(fā)育階段。對(duì)生物體的危害一般是汞＞鉛＞鎘＞鋅＞銅；有機(jī)汞＞無(wú)機(jī)汞、六價(jià)鉻＞三價(jià)鉻；一般海洋生物的種苗和幼體對(duì)重金屬污染較成體更為敏感；此外，兩種以上的重金屬共同作用于生物體時(shí)比單一重金屬的作用要復(fù)雜得多，例如，鎘和銅有相加作用，硒對(duì)汞有拮抗作用。生物體對(duì)攝入體內(nèi)的重金屬也有一定的解毒功能，如：體內(nèi)的巰荃蛋白與重金屬結(jié)合成金屬巰基排出體外。當(dāng)攝入的重金屬劑量超出巰基蛋白的結(jié)合能力時(shí)，會(huì)出現(xiàn)中毒癥狀。86危害863.農(nóng)藥的海洋污染生態(tài)效應(yīng)

隨著沿海地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展和人口、資源、環(huán)境壓力的不斷增大，海洋面臨著極大的威脅。大量農(nóng)藥，如重金屬農(nóng)藥、有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)氯農(nóng)藥等會(huì)通過(guò)城市徑流和農(nóng)田溢流等作用進(jìn)入到海洋環(huán)境中。進(jìn)入到海洋中的農(nóng)藥較易吸附在懸浮顆粒物表面，大部分農(nóng)藥會(huì)以沉降的方式儲(chǔ)存在沉積物中，在一定條件下會(huì)通過(guò)生物富集作用遷移進(jìn)入水生植物體內(nèi)，并在以水生植物及其有機(jī)碎屑為食源的動(dòng)物體內(nèi)累積，進(jìn)而威脅人類健康。873.農(nóng)藥的海洋污染生態(tài)效應(yīng)874.放射性物質(zhì)的海洋污染生態(tài)效應(yīng)

是由核武器試驗(yàn)、核工業(yè)和核動(dòng)力設(shè)施釋放出來(lái)的人工放射性物質(zhì)，主要是鍶-90、銫-137等半衰期為30年左右的同位素。據(jù)估計(jì)目前進(jìn)入海洋中的放射性物質(zhì)總量為2~6億居里，這個(gè)量的絕對(duì)值是相當(dāng)大的，由于海洋水體龐大，在海水中的分布極不均勻，在較強(qiáng)放射性水域中，海洋生物通過(guò)體表吸附或通過(guò)食物進(jìn)入消化系統(tǒng)，并逐漸積累在器官中，通過(guò)食物鏈作用傳遞給人類。

884.放射性物質(zhì)的海洋污染生態(tài)效應(yīng)

是由核武器試驗(yàn)、核工問(wèn)題海水的化學(xué)組成，海水中的營(yíng)養(yǎng)元素海洋富營(yíng)養(yǎng)化，赤潮發(fā)生的原因及其危害海洋污染生態(tài)效應(yīng)及其發(fā)生的主要機(jī)制重金屬的海洋污染生態(tài)效應(yīng)石油污染對(duì)海洋環(huán)境的影響和危害89問(wèn)題海水的化學(xué)組成，海水中的營(yíng)養(yǎng)元素89第三章海洋環(huán)境的主要生態(tài)過(guò)程90第三章海洋環(huán)境的主要生態(tài)過(guò)程191第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程第二節(jié)海洋環(huán)境中的物質(zhì)生產(chǎn)、能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán)第三節(jié)海洋環(huán)境污染的生態(tài)效應(yīng)第四節(jié)海洋環(huán)境自凈能力2第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成1.2海水中的營(yíng)養(yǎng)元素1.3海水中的溶解氣體1.4海水中的二氧化碳體系1.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化92第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成3海水是一種含有多種溶解鹽類的水溶液。在海水中，水約占96.5％，其余主要是各種各樣的溶解鹽類和礦物，還有來(lái)自大氣中的O2、CO2和N2等溶解氣體。世界海洋的平均含鹽量約為3.5％。而世界大洋的總鹽量約為1.8×1015噸。假若將全球海水里的鹽分全部提煉出來(lái)，均勻地鋪在地球表面上，便會(huì)形成厚約40米的鹽層。（一）海水的化學(xué)成分1.1海水的化學(xué)組成93海水是一種含有多種溶解鹽類的水溶液。在海水中，水約占96.5類別含量主要元素常量元素A類＞50mmol/kg氫、氧、鈉、氯、鎂B類0.05～50mmol/kg硫、氟、硼、溴、鍶、鉀、硅、鈣、碳微量元素C類0.05～50μmol/kg鋰、氮、磷、銣、鉬、碘、鋇痕量元素D類0.05～50nmol/kg鋁、釩、鉻、錳、鐵、鎳、銅、鋅、鎵、鍺、砷、硒、釔、鋯、鎘、銻、銫、鎢、鉈E類＜50pmol/kg鈹、鈷、鈮、銀、銦、錫、金、汞、鉛、鉍表3-1海水中元素含量類別目前海水中已發(fā)現(xiàn)80多種化學(xué)元素，但含量差別很大。常量元素的含量約占全部海水化學(xué)元素含量的99.8%～99.9%。94類別含量主要元素常量元素A類＞50mmol/kg氫、氧、鈉、（二）海水的鹽度和氯度

海水鹽度是指水中全部溶解的固體與水重量之比，平均為34.6‰，變化范圍33‰～40‰，有的超過(guò)44‰。（紅海：41‰~42‰，個(gè)別地方可達(dá)270‰，死海：超過(guò)300‰）

每千克海水中所含氯的克數(shù)，稱海水的氯度。標(biāo)準(zhǔn)海水的氯度為19.381‰。溶解于海水中的化學(xué)元素絕大多數(shù)是以鹽類離子的形式存在的，其中氯化物最多，約占88.6%，其次是硫酸鹽，約占10.8%。1819年Marcet報(bào)告了北冰洋、大西洋、地中海、黑海、波羅的海和中國(guó)海等14個(gè)站點(diǎn)水樣的觀測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)各大洋和海域的常量成分與氯度的比值“幾乎”是保持恒定的，即著名的“Marcet-Dittmar恒比規(guī)律”，這對(duì)于研究海水濃度具有重要意義。95（二）海水的鹽度和氯度6第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成1.2海水中的營(yíng)養(yǎng)元素1.3海水中的溶解氣體1.4海水中的二氧化碳體系1.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化96第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成7

海水中的N、P和Si是海洋生物繁殖生長(zhǎng)不可缺少的化學(xué)成分，通常被稱為“植物營(yíng)養(yǎng)鹽”(Floralnutrients)、“微量營(yíng)養(yǎng)鹽”(Micronutrients)或“生源要素”。此外，海水中痕量Fe，Mn，Cu，Zn，Mo，Co，B等元素，也與生物的生命過(guò)程密切相關(guān)，稱為“痕量營(yíng)養(yǎng)元素”。由于各類營(yíng)養(yǎng)元素在海水中含量很低，在海洋表層常常被海洋浮游植物大量消耗，甚至成為海洋初級(jí)生產(chǎn)力的限制因素，所以，又稱它們?yōu)椤吧镏萍s元素”(thebiologicallimitingelements)。1.2海水中的營(yíng)養(yǎng)元素97 海水中的N、P和Si是海洋生物繁殖生長(zhǎng)不可缺少的化學(xué)成

一、氮

氮是構(gòu)成海洋生物體內(nèi)蛋白質(zhì)、氨基酸的主要組分。據(jù)研究，海水中無(wú)機(jī)氮化合物會(huì)被同化為植物細(xì)胞中的氨基酸，此外，近年來(lái)的一些研究表明，海洋浮游植物也會(huì)直接利用一部分溶解有機(jī)氮化合物（DissolvedOrganicNitrogen,DON），但是吸收量甚少。

NH3是水生動(dòng)物的代謝產(chǎn)物，尤其是浮游動(dòng)物排泄物中含量很高。NH3含量過(guò)高，對(duì)魚貝類生長(zhǎng)有抑制作用，嚴(yán)重時(shí)可引起魚類和無(wú)脊椎動(dòng)物中毒死亡。98一、氮9▲溶解氮：N2▲無(wú)機(jī)氮化合物：NH4+或NH3、NO3-、NO2-▲有機(jī)氮化合物：主要是蛋白質(zhì)、氨基酸、脲、甲胺等▲不溶于海水的顆粒態(tài)氮：活的生物組織及碎屑物質(zhì)、粘土礦物吸附的溶解無(wú)機(jī)氮在各種形式的氮化合物中，能被海洋浮游植物直接利用的是溶解無(wú)機(jī)氮化合物，包括硝酸鹽、亞硝酸鹽和銨鹽。三者在海水中總量約為5.4×1017g。僅占海洋總氮量的2.4％。在大洋表層水中，它們的含量分別為(1～600)μg/dm3，(0.1～50)μg/dm3，(5～50)μg/dm3。

氮在海水中的存在形態(tài)99在各種形式的氮化合物中，能被海洋浮游植物直接利用的是溶解無(wú)機(jī)10011

二、磷

磷酸鹽是海洋生物必需的營(yíng)養(yǎng)鹽之一，對(duì)脊椎動(dòng)物，P是構(gòu)成骨骼的主要成分。海水中P是海洋初級(jí)生產(chǎn)力的控制因素之一。101二、磷12

磷在海水中的存在形態(tài)磷以不同的形態(tài)存在于海洋水體、生物體、沉積物和懸浮物中。磷的化合物有多種形態(tài)：◆無(wú)機(jī)磷酸鹽溶解態(tài)無(wú)機(jī)磷酸鹽(DissolvedInorganicPhosphorus,DIP)(主要存在形態(tài))顆粒態(tài)無(wú)機(jī)磷酸鹽(ParticulateInorganicPhosphorus,PIP)◆有機(jī)磷化合物顆粒有機(jī)磷化合物(ParticulateOrganicPhosphorus,POP)溶解有機(jī)磷化合物(DissolvedOrganicPhosphorusDOP)102磷在海水中的存在形態(tài)13海水中溶解有機(jī)磷化合物（DOP）：在真光層（可以發(fā)生光合作用）內(nèi)，DOP含量可能超過(guò)DIP。研究發(fā)現(xiàn)，某些不穩(wěn)定的溶解有機(jī)磷化合物是海洋循環(huán)中十分活躍的組分。海洋中溶解無(wú)機(jī)磷酸鹽（DIP）存在如下平衡：k1H++H2PO4-k2H++HPO42-k3H++PO43-H3PO4因此，海水中的溶解無(wú)機(jī)磷主要有H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-等存在形式。海水中還存在一類由PO43-聚合而成的多磷酸鹽（Polyphosphate），多磷酸鹽僅占海水總磷含量的一小部分，它們能和多種金屬陽(yáng)離子形成溶解態(tài)絡(luò)合物。

103海水中溶解有機(jī)磷化合物（DOP）：在真光層（可以發(fā)生光合作用

海洋中顆粒有機(jī)磷化合物（POP）：指生物有機(jī)體內(nèi)、有機(jī)碎屑中所含的磷。前者主要存在于海洋生物細(xì)胞原生質(zhì)，例如，遺傳物質(zhì)核酸（DNA、RNA）、高能化合物三磷酸腺苷（ATP）、細(xì)胞膜的磷脂等。所有生物細(xì)胞中都含有機(jī)磷化合物，所以，磷是生物生長(zhǎng)不可替代的必需元素。在海洋生物體中，C/P原子比為(105～125):1，而陸地植物由于沒(méi)有含磷的結(jié)構(gòu)部分，C/P原子比高得多，約為800:1。

104海洋中顆粒態(tài)無(wú)機(jī)磷酸鹽（PIP）：主要以磷酸鹽礦物存在于海水懸浮物和海洋沉積物中。其中豐度最大的是磷灰石(apatite)，約占地殼總磷量的95％以上，磷灰石是包括人在內(nèi)的各種生物體的牙齒、骨骼、鱗片等器官的主要成分。 海洋中顆粒有機(jī)磷化合物（POP）：指生物有機(jī)體內(nèi)、有機(jī)碎屑

三、硅

硅是海洋植物，特別是海洋浮游植物硅藻（Diatom）類生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)鹽，硅藻吸收蛋白石（Opal，SiO2·2H2O）用以構(gòu)成自身的外殼。含硅海洋生物的殘?bào)w沉降到海底后，形成硅質(zhì)軟泥，是深海沉積物的主要組分。105三、硅16海水中硅主要以溶解硅酸鹽和懸浮的顆粒二氧化硅兩種形式存在。在海水pH為7.7-8.3的條件下，硅酸的解離很小，主要以硅酸分子（SiO2·H2O）的形式存在。此外，還有一部分發(fā)生聚合形成多硅酸（xSiO2·yH2O），因?yàn)榫酆铣潭炔煌?，所以分散在海水中的多硅酸的顆粒大小不同。通常將海水中單分子的硅酸和低聚合度的硅酸及其離子稱為溶解無(wú)機(jī)硅。顆粒硅中除包括聚合度大的膠體狀態(tài)之外，還有粘土及含硅的碎屑等。硅在海水中的存在形態(tài)106海水中硅主要以溶解硅酸鹽和懸浮的顆粒二氧化硅兩種形式存在。在由于浮游植物的吸收，溶解態(tài)氮在海洋表面濃度最低，其濃度隨深度增加，在1000m深度處有一個(gè)大值，但一般認(rèn)為，最大值應(yīng)該處于底層海水中。四、氮、磷、硅在海洋中的分布107由于浮游植物的吸收，溶解態(tài)氮在海洋表面濃度最低，其濃度隨深度108海洋中磷的濃度一般隨緯度的增大而增大，隨深度的增加而增加，淺海高于大洋。19海洋中磷的濃度一般隨緯度的增大而增大，隨深度的增加而增加109

海洋中的硅，在春季因浮游植物繁殖而被吸收，使海水中的硅被消耗；在夏、秋季，植物生長(zhǎng)緩慢時(shí)，海水中的硅有一定回升；臨近冬季時(shí)，生物死亡，其殘?bào)w緩慢下沉，又緩慢釋放出部分溶解硅。最后，未溶解的硅下沉到海底，加入硅質(zhì)沉積中，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代后，可重新通過(guò)地質(zhì)循環(huán)進(jìn)入海洋。20海洋中的硅，在春季因浮游植物繁殖而被吸收，使海水中的硅第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成1.2海水中的營(yíng)養(yǎng)元素1.3海水中的溶解氣體1.4海水中的二氧化碳體系1.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化110第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成21

溶解氣體海洋與大氣直接接觸，海水的運(yùn)動(dòng)使得空氣溶解于海水，主要的溶解氣體為N2、O2及CO2。注：海水的溫度、鹽度、壓力與流動(dòng)混合等條件會(huì)影響氣體的溶解度。

氣體來(lái)源1.大氣2.海底火山活動(dòng)3.海水化學(xué)作用光合作用呼吸作用沉積物的放射衰變1.3海水中的溶解氣體111

溶解氣體光合作用呼吸作用沉積物的放射衰變1.3海水中的浮游植物O2CO2海水表層O2CO2O2CO2O2O2表層的浮游植物行光合作用吸收CO2，釋放出O2，因此海水CO2的含量，表層最少，深層較多；而O2的含量則表層最多，深層較少。

O2：表層>深層CO2：表層<深層O2和CO2含量變化

光合作用及呼吸作用會(huì)影響O2和CO2的含量，因此生物活動(dòng)對(duì)O2及CO2在海洋中含量分布有很大的影響。

112浮游植物O2CO2海水表層O2CO2O2CO2O2O2表層的

海洋中CO2的比例（15%）遠(yuǎn)高于大氣中所占的比例(0.035%)這是為什么呢？主要是因?yàn)楹Ｋ杏写罅康逆V離子和鈣離子，可與碳酸氫根、碳酸根形成碳酸鹽類，部份藻類、貝類、珊瑚會(huì)吸收這些碳酸鹽類制造外殼，當(dāng)這些生物死亡后所留下的外殼經(jīng)化學(xué)作用會(huì)釋放CO2

。氣體大氣海洋N278.08%48%O220.95%36%CO20.035%15%113海洋中CO2的比例（15%）遠(yuǎn)高于大氣中所占的比例(0.第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成1.2海水中的營(yíng)養(yǎng)元素1.3海水中的溶解氣體1.4海水中的二氧化碳體系1.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化114第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成251.4海水中的CO2體系1151.4海水中的CO2體系26116

自工業(yè)革命以來(lái)，化石燃料的大規(guī)模使用直接導(dǎo)致大氣中作為“溫室氣體”的CO2的急劇增加。由于海洋是吸收并儲(chǔ)存CO2的巨大儲(chǔ)庫(kù)，其重要的調(diào)節(jié)作用使得大氣中增加的CO2含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于人類活動(dòng)產(chǎn)生的排放量。海水中的CO2受下列平衡所制約，在該復(fù)雜體系中CO2的多少又直接影響著海水pH的變化。27自工業(yè)革命以來(lái)，化石燃料的大規(guī)模使用直接第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成1.2海水中的營(yíng)養(yǎng)元素1.3海水中的溶解氣體1.4海水中的二氧化碳體系1.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化117第一節(jié)海洋環(huán)境的主要化學(xué)過(guò)程1.1海水的化學(xué)組成281.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化富營(yíng)養(yǎng)化（eutrophication）：水體中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的富集以及有機(jī)物質(zhì)的作用，造成藻類大量繁殖和死亡，水中溶解氧不斷消耗，水質(zhì)不斷惡化，魚類大量死亡的現(xiàn)象。（污染生態(tài)學(xué)定義）在富營(yíng)養(yǎng)化水體中，如果水生動(dòng)物如魚類、蝦類等消耗浮游生物的速度趕不上藻類的繁殖速度，水中的藻類就會(huì)越積越多，因占優(yōu)勢(shì)的浮游生物顏色不同，水面往往呈現(xiàn)紅色、棕色或綠色等，這種現(xiàn)象發(fā)生在海洋上就稱為赤潮，發(fā)生在江河、湖泊中就稱為水華。1181.5海洋富營(yíng)養(yǎng)化富營(yíng)養(yǎng)化（eutrophication）

赤潮是一種自然現(xiàn)象，也是人為因素引起的。人類早就有相關(guān)記載，如《舊約·出埃及記》中就有關(guān)于赤潮的描述：“河里的水，都變作血，河也腥臭了，埃及人就不能喝這里的水了”。在日本，早在騰原時(shí)代和鐮時(shí)代就有赤潮方面的記載。1803年法國(guó)人馬克.萊斯卡波特記載了美洲羅亞爾灣地區(qū)的印第安人根據(jù)月黑之夜觀察海水發(fā)光現(xiàn)象來(lái)判別貽貝是否可以食用。1831-1836年，達(dá)爾文在《貝格爾航海記錄》中記載了在巴西和智利近海面發(fā)生的束毛藻引發(fā)的赤潮事件。據(jù)載，中國(guó)早在2000多年前就發(fā)現(xiàn)赤潮現(xiàn)象，一些古書文獻(xiàn)或文藝作品里已有一些有關(guān)赤潮方面的記載。如清代的蒲松齡在《聊齋志異》中就形象地記載了與赤潮有關(guān)的發(fā)光現(xiàn)象。但我國(guó)的赤潮研究起步較晚，最早有文字記載的是1933年原浙江水產(chǎn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)費(fèi)鴻年報(bào)道發(fā)生在浙江鎮(zhèn)海至臺(tái)州-石浦-帶的夜光藻-骨條藻赤潮.

赤潮是由于海域環(huán)境條件的改變，促使某些浮游生物（如微小的浮游植物、原生動(dòng)物或細(xì)菌等）暴發(fā)性大量增殖和高密度聚集，引起水色異常，造成海域生態(tài)破壞和人類健康受損的現(xiàn)象。赤潮119 赤潮是一種自然現(xiàn)象，也是人為因素引起的。人類早就有相關(guān)記赤潮的危害對(duì)養(yǎng)殖區(qū)水產(chǎn)資源的破壞對(duì)人類健康與安全的危害對(duì)沿岸海域生態(tài)環(huán)境的破壞

120赤潮的危害對(duì)養(yǎng)殖區(qū)水產(chǎn)資源的破壞311.對(duì)養(yǎng)殖區(qū)水產(chǎn)資源的破壞分泌粘液，粘附于魚類等海洋動(dòng)物的鰓上，妨礙其呼吸，導(dǎo)致窒息死亡；產(chǎn)生毒素，危害甚至直接毒死養(yǎng)殖生物，目前我國(guó)已知有毒的就有83種；導(dǎo)致水體缺氧或造成水體有大量硫化氫和甲烷等，使養(yǎng)殖生物缺氧或中毒致死；吸收陽(yáng)光，遮蔽海面，使其它海洋生物因得不到充足的陽(yáng)光而死亡。赤潮破壞了基礎(chǔ)餌料，嚴(yán)重地破壞整個(gè)海洋水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)。1211.對(duì)養(yǎng)殖區(qū)水產(chǎn)資源的破壞分泌粘液，粘附于魚類等海洋動(dòng)物的赤潮毒素的富集與傳遞。

由于有毒赤潮生物含有劇毒，可通過(guò)直接分泌和食物鏈傳遞，危及人類的健康與安全，甚至引起人類中毒死亡。有些赤潮生物不僅分泌毒素，甚至死后還繼續(xù)放毒，而且有些毒素的毒性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)氰化物，如鏈狀柒溝藻分泌的石房蛤毒素，其毒性比眼鏡蛇毒高出80倍，比一般可卡因麻醉劑高出10萬(wàn)多倍，可直接或間接地毒死海洋生物及人類。病原體大量繁殖。

發(fā)生赤潮的水體中，細(xì)菌、病菌生長(zhǎng)繁殖蔓延、有的病菌可達(dá)5×104～5×108個(gè)／L。2.對(duì)人類健康與安全的危害122赤潮毒素的富集與傳遞。2.對(duì)人類健康與安全的危害333.對(duì)沿岸海域生態(tài)環(huán)境的破壞

破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)。破壞海洋食物鏈的正常順序和生產(chǎn)過(guò)程，威脅著海洋生物的生存，降低海洋生物多樣性。由于少數(shù)藻類的暴發(fā)性異常增殖，會(huì)造成海水pH值升高，粘稠度增大，改變浮游生物的生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu)。

赤潮與海域污染的相互影響和加和作用。發(fā)生赤潮海域，若污染源不能切斷，污染物仍不斷輸入，海域可能加劇富營(yíng)養(yǎng)化和不斷發(fā)生赤潮。赤潮加重了海域污染，污染又引起赤潮，這樣不斷地破壞海洋的生態(tài)平衡。對(duì)沿岸景觀的破壞。1233.對(duì)沿岸海域生態(tài)環(huán)境的破壞

破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)。34美國(guó)和日本曾是世界上兩個(gè)赤潮嚴(yán)重的國(guó)家。50年代到60年代中期，美國(guó)佛羅里達(dá)州沿岸幾乎每年都有赤潮發(fā)生，造成了魚、蝦、貝類的大量死亡，就連以這些生物為食的海龜、海豚也不能幸免。據(jù)日本1979年的統(tǒng)計(jì)，在全部的海洋污染事件中，赤潮占8%，從1970年以來(lái)，赤潮已成為日本一種不可避免的海洋災(zāi)害。以瀨戶內(nèi)海為例，1955年前的幾十年間共發(fā)生過(guò)5次赤潮，而1959-1965年10年間就發(fā)生了39次；1996-1980年15年間竟先后發(fā)生了2589次，平均每年170余次，其中造成嚴(yán)重危害的305次。1975年和1976年兩年，每年都在300次以上。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1965-1973年5年間，日本全國(guó)因赤潮造成的漁業(yè)經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2417億日元，每年平均幾百億日元。赤潮對(duì)海洋環(huán)境的危害日趨嚴(yán)重和劇烈124美國(guó)和日本曾是世界上兩個(gè)赤潮嚴(yán)重的國(guó)家。50年代到60年代中我國(guó)近年來(lái)赤潮發(fā)生的頻率也越來(lái)越高，地區(qū)也越來(lái)越廣。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1980-1992年，在我國(guó)海域共發(fā)現(xiàn)赤潮近300起，是70年代的15倍。赤潮發(fā)生的范圍涉及南海、東海、黃海和渤海，其中珠江口、湛江港、舟山群島、長(zhǎng)江口、膠州灣、大連灣、遼東灣和渤海灣是赤潮的多發(fā)區(qū)。

僅1989年一年，我國(guó)沿海就有六個(gè)地區(qū)遭受赤潮的襲擊，直接經(jīng)濟(jì)損失2億元以上。其中8-10月份，河北省黃驊市近海2.6萬(wàn)畝蝦池受災(zāi)，損失3千萬(wàn)元，唐山市和滄州市則分別因此損失8000萬(wàn)元和3000多萬(wàn)元。1990年在海南島西北部海域也因赤