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海洋恢复生态学
1.6.3.1.4 四、赤潮发生海区恢复的策略
四、赤潮发生海区恢复的策略

虽然目前对于赤潮发生及其危害机理已经研究得比较详细,但是目前为止针对赤潮的恢复工作还是很少。20世纪50年代,美国、日本等国都曾经探索过赤潮的治理方法,但是由于多方面原因,相关研究只能局限于实验室中,很难在现场展开。日本曾经于20世纪70年代开展过黏土法治理赤潮的现场研究,虽然成本低、无污染,但是去除效率较差。20世纪90年代我国提出改性黏土法治理赤潮的想法,提高了藻华治理的效率。以下介绍我国赤潮治理方面的研究。

有害赤潮的防治主要包括两个方面。一是从长远角度考虑,应降低海水的富营养化程度,减少赤潮发生的频率和规模。二是在赤潮发生后进行快速有效的应急处理,以最大限度降低赤潮造成的危害。

1.降低海水的富营养水平

如果从长远角度考虑,应该控制向海中排放营养物质的量,比如控制化肥的使用,工厂产生的一些含有营养物质较多的废水应该先进行处理,以降低海水富营养化水平;并且应该加强对于航海、养殖等人类活动管理,降低有害赤潮传播的可能性。总之,应该尽可能降低人类活动引发赤潮的可能性。

以下介绍使用龙须菜对海水富营养化的恢复的案例。

造成赤潮最重要的一个原因就是富营养化,而要想实现赤潮发生后的恢复,关键就是要解决引起赤潮的富营养化问题。汤坤贤等(2005)研究了龙须菜对海水富营养化的恢复作用。

该研究从2002年至2004年共耗时两年,所选地点在福建省东山岛的八尺门鱼类网箱养殖区、西埔湾对虾养殖区、乌礁湾鲍鱼养殖区(图16-3),其实验包括围隔实验、海区恢复实验、海区推广实验。

图16-3 实验位置示意图

围隔实验于2002年1~2月进行。在八尺门网箱养殖区养殖龙须菜。每个桶里放230L海水,桶上缘露出水面15cm,龙须菜在桶里采用吊养的方式养殖,养殖密度是600g/m3,换水的频率是每3~4d换一次海水。

海区恢复实验时间是2003年1~5月,实验区选在西埔湾南部虾池的凹处,实验区内部的情况如图16-4所示。

图16-4 西埔湾实验区及监测位置示意图

①、②、③为定点监测站位,A1—A18、 B1—B24为监测断面

在恢复海区,用绳子将龙须菜苗夹住,采用筏架悬吊培养。所用筏架主要有竹架和绳架两种形式,以竹架占绝大多数。在苗绳上每隔10~20cm夹10g龙须菜,间距30~50cm。初始养殖密度750kg/hm2 ,恢复区面积3hm2 。其样式如图16-5所示。

图16-5 竹架结构示意图

于2003年11月~2004年4月,以乌礁湾为试点,进行推广。将龙须菜吊养在绳架上,结果结构如图16-6所示。主绳间距4m,苗绳间距50~80cm,初始养殖密度与实验海区一样。

图16-6 围隔实验吊养图示

围隔实验中,本来缺氧的海区养殖龙须菜后,溶解氧达到过饱和状态,无机氮、无机磷去除率超过80%,如图16-7所示。

图16-7 围隔实验各恢复周期前后水质对比

恢复实验中,恢复区溶解氧比非恢复区高,无机氮、无机磷、叶绿素a浓度低于非恢复区,如图16-8和图16-9所示。

图16-8 西埔湾实验区定点溶解氧浓度变化

图16-9 西埔湾实验区断面溶解氧变化(2003-03-27)

在推广海区,无机氮、无机磷浓度均降低,溶解氧浓度得以提高,如图16-10、图16-11所示。

图16-10 龙须菜养殖海区监测断面IN、 IP变化( 2004-02-17)

图16-11 龙须菜养殖海区监测断面DO变化(2004-02-17)

该实验证实了利用大型海藻治理赤潮的可行性。鉴于物理方法效率较低,化学方法会在相关海区引入可能对环境有消极影响的化学物质,以生物恢复的手段治理赤潮可以成为今后考虑的方向。

2.赤潮暴发的快速应急处理

现实生活中,赤潮发生得往往非常突然,这就需要一些应急手段来处理。目前比较常见的处理方法有物理法、化学法以及生物法。物理法就是以过滤等手段来达到分离去除有害赤潮藻的作用。化学法按照作用机理有化学品直接杀灭法、絮凝剂沉淀法、天然矿物絮凝法,其优点就是见效快,是研究最早、公认的可以有效应用的方法。化学法主要的问题是所加入的化学物质可能导致其他环境问题。生物法就是投入一些细菌等来杀灭赤潮藻,或者利用大型海藻、滤食性动物来减少赤潮藻的生物量。

以下介绍使用改性黏土去除赤潮藻的案例(图16-12)。

图16-12 黏土喷撒船在喷撒黏土

我国曹西华等(2006)研究了季铵化合物十六烷基三甲基铵(HDTMA)改性黏土的制备条件对去除赤潮藻的效果的影响,结果显示,HDTMA可以明显提高黏土的絮凝能力。在该研究中还说明,HDTMA改性黏土中有亚稳态HDTMA,可以增加改性黏土对赤潮生物的杀灭能力(图16-13)。

图16-13 不同改性黏土去除东海原甲藻的效果