海洋监测技术7.3 赤潮应急监测..ppt

7.3赤潮应急监测“赤潮”，被喻为“红色幽灵”，也称为“有害藻华”，赤潮又称红潮，是海洋生态系统中的一种异常现象•赤潮：是在特定的环境条件下，海水中某些某些浮游生物或细菌在一定环境条件下，短时间内爆发性增殖或高度聚集，引起水体变色，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7.3.1术语•赤潮生物：能够大量繁殖并引发赤潮的生物称之为赤潮生物赤潮生物包括浮游生物、原生动物和细菌等，其中有毒、有害赤潮生物以甲藻类居多，其次为硅藻、蓝藻、金藻、隐藻和原生动物等•赤潮毒素：由有毒赤潮生物产生的天然有机化合物危害性较大的几种毒素分别是麻痹性贝毒（PSP）、腹泄性贝毒（DSP）、神经性贝毒（NSP）、西加鱼毒素（CFP）、失忆性贝毒（ASP）和蓝细菌毒素（蓝藻毒素，CTP）等由于城市工业废水和生活污水大量排入海中，使营养物质在水体中富集，造成海域富营养化此时，水域中氮、磷等营养盐类；铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量大大增加，促进赤潮生物的大量繁殖7.3.2赤潮发生的原因•海水富营养化是赤潮发生的物质基础和首要条件赤潮检测的结果表明，赤潮发生海域的水体均已遭到严重污染，富营养化氮磷等营养盐物质大大超标。

据研究表明，工业废水中含有某些金属可以刺激赤潮生物的增殖在海水中加入小于3mgdm3的铁螯合剂和小于2mgdm3的锰螯合剂，可使赤潮生物卵甲藻和真甲藻达到最高增殖率；相反，在没有铁、锰元素的海水中，即使在最适合的温度、盐度、pH和基本的营养条件下也不会增加种群的密度其次一些有机物质也会促使赤潮生物急剧增殖如用无机营养盐培养简裸甲藻，生长不明显，但加入酵母提取液时，则生长显著，加入土壤浸出液和维生素B12时，光亮裸甲藻生长特别好海水的温度是赤潮发生的重要环境因子，20-30℃是赤潮发生的适宜温度范围科学家发现一周内水温突然升高大于2℃是赤潮发生的先兆水文气象和海水理化因子的变化是赤潮发生的重要原因海水的化学因子如盐度变化也是促使赤潮生物大量繁殖的原因之一盐度在26-37的范围内均有发生赤潮的可能，但是海水盐度在15-21.6时，容易形成温跃层和盐跃层温、盐跃层的存在为赤潮生物的聚集提供了条件，易诱发赤潮由于径流、涌升流、水团或海流的交汇作用，使海底层营养盐上升到水上层，造成沿海水域高度富营养化营养盐类含量急剧上升，引起硅藻的大量繁殖这些硅藻类又为夜光藻提供了丰富的饵料，促使夜光藻急剧增殖，从而又形成粉红色的夜光藻赤潮。

据监测资料表明，在赤潮发生时，水域多为干旱少雨，天气闷热，水温偏高，风力较弱，或者潮流缓慢等水域环境随着全国沿海养殖业的大发展，产生了严重的自身污染问题，使赤潮发生的频率增加由于养殖技术陈旧和不完善，往往造成投饵量偏大，池内残存饵料增多，严重污染了养殖水质另一方面，由于虾池每天需要排换水，所以每天都有大量污水排入海中，这些带有大量残饵、粪便的水中含有氨氮、尿素、尿酸及其它形式的含氮化合物，加快了海水的富营养化，这样为赤潮生物提供了适宜的生物环境，使其增殖加快，特别是在高温、闷热、无风的条件下最易发生赤潮海水养殖的自身污染亦是诱发赤潮的因素之一1.赤潮灾害2007年我国海域共发现赤潮82次，其中渤海7次，黄海5次，东海60次，南海10次，累计面积约11610平方公里，直接经济损失600万元其中有毒赤潮生物引发的赤潮为25次，面积约1906平方公里图12007年各海区赤潮发现次数8.3.3赤潮的灾害与防治图22007年各海区赤潮面积统计图3发生在天津北塘、汉沽附近海域的赤潮主要赤潮事件：●2月6日～15日，广东汕头澄海、濠江和南澳岛周边海域发生赤潮，最大面积约55平方公里，主要赤潮生物为球形棕囊藻。

●6月11日～13日，福建省平潭东澳一级渔港码头西面海域及平潭龙王头海域发生小面积赤潮，主要赤潮生物为米氏凯伦藻，海水养殖直接经济损失约为500万元●6月27日～30日，浙江省韭山列岛东部海域发生赤潮，最大面积约400平方公里，主要赤潮生物为中肋骨条藻●7月10日～16日，江苏省连云港市海州湾海域发生赤潮，最大面积约400平方公里，主要赤潮生物为海链藻●7月23日～8月6日，浙江舟山朱家尖东部海域发生赤潮，最大面积约700平方公里，主要赤潮生物为扁面角毛藻●8月21日～24日，辽东湾芷锚湾近岸海域发生赤潮，最大面积约400平方公里，主要赤潮生物为链状裸甲藻、柔弱菱形藻●8月24日～28日，浙江洞头海域发生赤潮，最大面积约600平方公里，主要赤潮生物为中肋骨条藻●9月7日～21日，广东省汕尾港区及附近海域发生赤潮，最大面积约30平方公里，主要赤潮生物为棕囊藻，直接经济损失100万元●9月29日，浙江韭山列岛、南田岛外海域发生赤潮，最大面积约2000平方公里，舟山东北部海域外，衢山以东至浪岗山列岛之间海域，面积450平方公里，主要赤潮生物为中肋骨条藻●11月9日～22日，天津北塘、汉沽附近海域发生赤潮，最大面积约80平方公里，主要赤潮生物为浮动弯角藻。

赤潮是袭扰许多沿海国家的一种新的海洋灾害，已引起沿海国家的高度重视，有的国家已严格控制污水和污染物的入海量，取得比较明显的效果2.赤潮的防治从现有条件看，一旦大面积赤潮出现后，还没有特别有效的方法加以制止，对于一些局部小范围防治赤潮的方法，虽实验过多种，但效果还不够理想主要是利用化学药物(硫酸铜)杀灭赤潮生物，但效果欠佳，费用昂贵，经济效益和环境效益均不太好；有的采用网具捕捞赤潮生物，或采用隔离手段把养殖区保护起来；有的正在实验以虫治虫的办法，繁殖棱足类及二枚贝来捕食赤潮生物等等从发展趋势看，生物控制法，即分离出对赤潮藻类合适的控制生物，以调节海水中的富营养化环境将是较好的选择日本科学家发现人工养殖的铜藻藻体、江篱藻体等海藻在茂盛期，可以大量吸收海水中的氮和磷，如果在易发生赤潮的富营养化海域，大量养殖这些藻类，并在生长最旺盛时及时采收，能较好的降低海水富营养化的程度此外利用动力或机械方法搅动底质，促进海底有机污染物分解，恢复底栖生物生存环境，提高海区的自净能力，也是一种比较好又实用的方法利用粘土矿物对赤潮生物的絮凝作用，和粘土矿物中铝离子对赤潮生物细胞的破坏作用来消除赤潮，也取得了很好进展，并有可能成为一项较实用的防治赤潮的途径。

当然，开展赤潮有关形成机理和预测、防治应用技术的研究，是标本兼治的良策目前，赤潮对生物资源的影响已成为联合国有关组织所关注的全球性问题之一，已召开多次国际性赤潮问题研讨会，制订出长期研究计划，重点是赤潮发生机制、赤潮的监测和预报，以及治理赤潮的方法等目前，在防范赤潮方面：•建立赤潮防治和监测监视系统，对有迹象出现赤潮的海区，进行连续的跟踪监测，及时掌握引发赤潮环境因素的消长动向，为预报赤潮的发生提供信息；对已发生赤潮的海区则采取必要的防范措施•加强海洋环境保护，切实控制沿海废水废物的入海量，特别要控制氮、磷和其他有机物的排放量，避免海区的富营养化，是防范赤潮发生的一项根本措施•此外，避免养殖废水污染海区，很多养殖场已建立小型蓄水站，以淡化水体的营养，在赤潮发生时可以调剂用水，与此同时，改进养殖饵料种类，用半生态系养殖方法逐步替代投饵喂养方式，以期自然增殖有益藻类和浮游生物，改善自然生态环境7.3.4赤潮的监视监测常用的方法有：•卫星分析法•现场快速仪器分析法•实验室法主要现场监测内容包括：（1）赤潮灾害发生时间、地点、面积（范围）；（2）赤潮发生海域内各项水文、气象、理化和生物指标的变化情况；（3）赤潮生物种类与毒性，赤潮区域内藻类、贝类和鱼类的毒素含量。

7.3.4.1现场监测主要预测内容包括：（1）赤潮灾害发生地点、面积、海区气象、海况等，评估赤潮灾害的可能规模，初步预测赤潮灾害的发展趋向；（2）赤潮灾害是否对生态敏感区如浴场等造成的影响；（3）赤潮灾害是否对公众健康构成威胁；（4）赤潮灾害是否对养殖区环境状况和海产品质量构成威胁7.3.4.2分析预测7.3.4.3海洋赤潮卫星遥感监测系统目前赤潮遥感监测的卫星数据主要有两类:•二是水色卫星数据，主要用其可见光数据，以建立叶绿素模型，进而探测海表浮游生物•一是气象卫星类，使用其主要的海表温度数据，用于探测赤潮的环境温度，可见光波段用于辅助分析赤潮遥感探测模型主要由三部分构成:•赤潮判别模型，通过遥感手段判别赤潮的范围和浮游植物细胞增殖速率•赤潮环境要素遥感模型，包括SST（冬季、夏季模式）模型、SDD模型和SPM模型（总悬浮物、无机悬浮物和有机悬浮物等），建立了赤潮海表温度判别模型•赤潮生物学要素遥感模型，如浮游植物细胞数遥感模型和叶绿素a差值法和比值法模型，基本完成了MODIS叶绿素荧光高度模型，得到了叶绿素荧光峰高度随赤潮条件下高叶绿素浓度的变化规律；•海洋水色遥感已成为赤潮探测与监测的重要技术手段之一。

中国高度重视海洋赤潮的减灾防灾工作，海洋赤潮灾害监测已由单一陆地水面监测，走向卫星遥感监测、航空遥感监测、海上浮标和海床基监测、船舶监测以及岸基站等多种手段立体监测的新阶段•利用卫星遥感监测海洋赤潮利用卫星遥感监测海洋赤潮是一种可行的方法赤潮生物主要是浮游藻类（如甲藻类、硅藻类、鞭毛藻类、夜光藻类等），其细胞壁含叶绿素和类胡萝卜素等，因而赤潮的反射光谱与背景（海水）是不一样的，这是从遥感图像上判断是否赤潮的根据然后可在遥感图像上圈定赤潮的范围并根据像元多少测定其面积我国科研部门曾利用陆地卫星的TM图像对渤海赤潮进行了监测和研究，发现赤潮区的光谱特征是藻类生物体、泥沙和海水的复合光谱含悬浮泥沙的海水，在可见光的红、黄范围具有很高的反射率，但到红外波段就急剧下降含赤潮的海水，TM3波段的数值比含泥沙的海水稍低，TM4波段下降平缓，到TMS波段才急剧下降赤潮区海水与含泥沙的海水在TM图像中的差异，主要是在TM3和TM4波段根据这一规律，利用TM图像就能及时准确地监测赤潮了•建立赤潮实验室提升海洋赤潮监测技术成立的实验室主要研究赤潮的立体监测、预警报警及应急管理技术研究内容包括赤潮生态环境要素监测技术、赤潮生物及毒素检测技术、赤潮遥感监测技术、赤潮立体监测系统集成技术与标准规范、赤潮数值模拟预警报及预测技术、赤潮应急保障业务化系统技术、赤潮生态环境安全影响评估与防治技术等.建立海洋赤潮灾害重点实验室，开展以赤潮立体监测技术、赤潮预警报及应急管理系统技术为重点的研究与应用示范工作，是加强中国海洋生态环境保护工作的需要，对整合提升中国海洋赤潮监测技术的研究与应用水平具有重要意义。

•赤潮灾害环保应急预案建立灾害性赤潮灾害应急反应机制，最大限度地减轻赤潮灾害造成的经济损失和对人民身体健康、生命安全带来的威胁赤潮应急工作程序各级海洋环境监测机构、海监队伍等一旦发现赤潮发生迹象，立即向同级或当时所能送达信息的海洋行政主管部门报告赤潮发生信息该海洋行政主管部门可直接委派（所属）海洋环境监测机构或海监队伍赶赴赤潮发生海域，确认赤潮发生信息，也可通知赤潮所在海区或省级海洋部门，由其负责赤潮信息现场确认赤潮信息一经确认，随后的赤潮应急处置将根据赤潮面积、毒性和造成影响，分三级予以处置.目前主要采用海洋卫星遥感监测赤潮：Ø海水水色图Ø叶绿素浓度图Ø海洋表面温度图7.3.4.4赤潮监测的现状与构建赤潮预警预报网络一、赤潮监测方法现状二、存在问题u水色：赤潮可以被多种浮游植物或浮游动物所引发，有一些赤潮不会引起水色上的变化u叶绿素：藻类引起的赤潮会伴随海水叶绿素浓度的升高，但是原生动物引起的赤潮不会有此种变化u表面温度：赤潮会引起海洋表面温度的上升，但洋流等许多其他因素同样会引起这种现象鉴于赤潮发生区域与正常海水在光谱特性曲线上的明显差异，使用中、高光谱分辨率遥感卫星影像，配合光谱识别和波谱角分类技术进行专题图制作，将会从理论上解决各种不同赤潮的识别与监测问题，并减少误判与漏判的可能性。

三、解决措施赤潮形成的机理复杂，目前尚无十分有效的方法防治赤潮的发生，只能通过监测和预报的手段来减少赤。