水体富营养化、赤潮和水华

赤潮与水华漫谈杨香涛（江苏省扬中高级中学江苏扬中221200）1998年3月下旬香港沿海海域和广东珠江口一带海域发生了一种奇怪的现象，海水泛红色、棕色或绿色，腥臭难闻，海水中的鱼、虾等动物大量死亡，当地沿海各大养殖场损失惨重。

据《经济日报》1998年5月3日报到，此次事件，香港渔民损失近1亿港币，广东养殖的珍贵鱼类死亡超过300吨，经济损失超过4000万元……人们不禁要问：这是一种什么现象？它是怎样发生的？有没有防治的办法？一、赤潮和水华这种现象就是我们所说的赤潮，赤潮实际上主要是海水水体富营养化的结果。

在湖泊、水库、内海、河口等地区的水体，因水流缓慢，停留时间长，既适宜于植物营养元素（主要是氮、磷等元素）的积聚，又适于水生植物的繁殖，当水中这些植物营养物质积聚到一定程度后，由于水体过分肥沃，在适宜的条件下就会引起藻类及其它浮游生物的迅速繁殖，使水体生态系统遭到破坏，这种现象就称为水体的富营养化（eutrophication）。

在富营养化水体中，如果水生动物如鱼类、虾类等消耗浮游生物的速度赶不上藻类的繁殖速度，水中的藻类就会越积越多，因占优势的浮游生物的颜色不同，水面往往呈现出红色、棕色或绿色等，这种现象发生在海洋上就称为赤潮，发生在江河、湖泊中就称为水华。

赤潮和水华是水体富营养化引起的，水体污染物中的营养物质是产生水体富营养的主要原因。

据研究表明，藻类等浮游生物和水生植物的生长、繁殖需要25～30种元素，其中植物需要量最大的是碳、氮、磷等元素，碳在自然中存在量多而且易得，而水中氮、磷的含量却较少，因此氮、磷通常是水生植物生长、繁殖的制约因素。

而水体污染通常是引起水体中氮、磷的含量升高的主要因素。

（1）工业废水污染。

这些工业废水中的氮、磷含量相当高。

（2）生活废水污染。

人们日常生活如淘米、洗菜、洗衣、洗澡、排泄物冲洗的生活污水中都含有较多氮、磷，特别是含磷洗衣粉的使用，使生活污水的含磷量很高。

因为合成洗涤剂中含有焦磷酸四钠Na4P2O7或三聚磷酸五钠Na5P3O10（STPP）。

水华和赤潮随着环境保护宣传教育的加强，环保意识也深入到学生心中。

在中学生物学教学中，对于水华和赤潮的形成与危害一般只说会造成水体缺氧，学生常会感到难以完全理解。

因为根据他们己有的知识，藻类作为光合自养生物，是水体中的初级生产者、应是能大量生产氧气，供水生生物所需，为何会在藻类大量繁殖后却造成水体缺氧而造成鱼类等水生动物的大量死亡呢？笔者对此作以下分析；1.何为水华与赤潮水华(water bloom，又称水花 water flower)，是指在富营养化的淡水中，由于以原核生物蓝藻为主大量繁殖所致(当然也伴有少量真核的绿藻等)。

主要的蓝藻有铜绿微藻、水花微囊藻、水花束丝藻、水花鱼腥藻等，它们的细胞内含叶绿素和蓝色素等，大量繁殖使水体变蓝或形成其它颜色，并带有腥味或霉味。

赤潮(red tide)，又称红潮，则是指在富营养化的海水中，由于甲藻、硅藻等真核藻类的大量急剧繁殖(当然也有少量蓝藻、原核动物等)，聚集漂浮于海面，使水体呈现红色或褐色等，形成非常壮观的景象，主要发生在近海。

赤潮的颜色是由形成赤潮占优势的赤潮生物种类的颜色决定的，如以夜光藻、红色中缢虫等为主形成的赤潮呈红色，而绿色鞭毛藻为优势种时为绿色，硅藻占优势则呈褐色，若蓝藻门的毛丝藻等大量分布时海水则为棕黄色。

赤潮在古代就已有记载，如《旧约、出埃及记》有“河里的水都变作血了，河里的鱼死了，河也腥臭了，……”的描述，达尔文1832年描述了智利外海的赤潮现象。

据记载我国于1932年在浙江镇海、定海的近海水域发生了赤潮，之后于1952年和1962年则先后报导在黄河口、福建平潭岛水域发生过赤潮。

2.水华与赤潮的形成原因水华与赤潮的形成原因有很多，水体的富营养化是其主要原因。

所谓富营养化，简单地说就是水体中有丰富的养分，其主要来源是大量的工业和生活废水，尤其是大量的N、P等元素入水。

藻类体内有机质中含有的元素有一定的比例：C∶H∶O∶N∶P＝43.7∶6.2∶24.8∶7.7∶1，在光合作用过程中每生成100g细胞有机质(干重)，就要消耗52.4gC、9.29gN和1.2gP。

(一)水体富营养化的机理水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。

在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过这种自然过程非常缓慢。

而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。

水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。

因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。

这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。

1过程是这样的：大量有机废物(主要是N、P，如大量使用氮肥磷肥和含磷洗衣粉以及有机残渣残液等)被排入水体，水体有机物过多(N、P的作用最突出)，藻类大量繁殖，继后大量死亡，残败物加原有有机成分，使水体有机成分更多，微生物(主要是厌氧型)迅速繁殖，分解有机物，水体含氧量急骤下降，其它的鱼、虾等水生生物也大量死亡。

这种现象若发生在河流、湖泊叫水华，发生在海洋叫赤潮。

2．水体富营养化的机理：在地表淡水系统中，磷酸盐通常是植物生长的限制因素，而在海水系统中往往是氨氮和硝酸盐限制植物的生长以及总的生产量。

导致富营养化的物质，往往是这些水系统中含量有限的营养物质，例如，在正常的淡水系统中磷含量通常是有限的，因此增加磷酸盐会导致植物的过度生长，而在海水系统中磷是不缺的，而氮含量却是有限的，因而含氮污染物加入就会消除这一限制因素，从而出现植物的过度生长。

生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有大量的氮、磷及其他无机盐类。

天然水体接纳这些废水后，水中营养物质增多，促使自养型生物旺盛生长，特别是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加，而其他藻类的种类则逐渐减少。

水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主，蓝藻的大量出现是富营养化的征兆，随着富营养化的发展，最后变为以蓝藻为主。

水华和赤潮的区别
一、发生环境不同。

1、水华：指淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象。

2、赤潮：是海洋生态系统中的一种异常现象。

二、诱发因素不同。

1、水华：是水体富营养化的一种特征，主要由于生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废污水进入水体后，蓝藻（严格意义上应称为蓝细菌）、绿藻、硅藻等藻类成为水体中的优势种群，大量繁殖后使水体呈现蓝色或绿色的一种现象。

也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫引起的。

2、赤潮：赤潮是水体中某些微小的浮游植物、原生动物或细菌，在一定的环境条件下突发性地增殖和聚集，引起一定范围内一段时间中水体变色现象。

三、预防措施不同。

1、水华：
①打捞。

在夏季高温季节，可将水面或港湾中大量堆积的水华通过人工或机械的方式打捞出来，进行处置上。

②絮凝除藻。

可通过黏土絮凝来控制有害藻华。

③生物控藻。

可以通过放养滤食性鱼类——鲢、鳙来控制蓝藻水华，也称之为非经典生物操纵技术。

2、赤潮：
①应重视对城市污水和工业污水的处理，提高污水净化率。

②合理开发海水养殖业。

水质监测与分析水中的氮、磷化合物水体富营养化的成因：氮和磷等营养元素过剩，藻类的大量繁殖， “水华”或“赤潮”的形成。

水体富营养化的后果：溶解氧降低，产生藻毒素等有害物质，水生生物特别是鱼类大量死亡，威胁饮用水安全。

水体退化。

水体富营养化氮、磷化合物测定的环境意义●水体富营养化的防控●饮用水处理中，氨氮的存在会导致加氯量的增加●某些含氮化合物如氨氮、亚硝酸盐等对水生生物和人体有害。

●废水生物处理中，要求C:N:P ＝100:5:1水中的含氮化合物 Nitrogen containing compounds in water大气组成： 79% N 2氮是形成蛋白质的重要元素，是仅次于碳、氢、氧的重要元素 ，对所有动植物的生命过程具有重要意义N 2O 、NO 、NO 2在大气污染中占有重要位置NH 3 、N 2 、N 2O 3 、N 2O 5在生物过程和环境氮循环中更为重要－Ⅲ 0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ NH 3N 2N 2ONON 2O 3NO 2N 2O 5氮在自然界中的存在状况自然界中的氮循环 (Nitrogen Cycle)N 2＋某些细菌 有机氮NO 3－＋CO 2＋绿色植物＋阳光 有机氮 NH 3＋CO 2＋绿色植物＋阳光 有机氮 有机氮＋细菌 NH 3 NH 3＋O 2＋亚硝化细菌 NO 2－ NO 2－＋O 2＋硝化细菌 NO 3－ NO 3－＋反硝化菌 NO 2－ NO 2－＋反硝化菌 N 2水中的含氮化合物是一项重要的卫生指标。

它可以反映水体受污染的程度与进程。

由图可知，当水中含有大量有机氮和氨氮时，说明水新近受到污染，因此具有较大的潜在健康危害。

当水中含氮化合物主要是硝酸盐时，说明水受到污染已经有较长时间，自净过程已基本完成，对公共卫生影响不大了。

水中各种形式氮的转化水中各种各种形式氮的转化大气中的氮氧化物土壤中过剩的植物肥料动植物尸体的腐烂分解生活污水、工业废水的排放矿物的溶解水中含氮化合物的来源水中氮的存在形式有氨氮、有机氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。