水華現象

水華現象（在海洋中稱為“赤潮”）指伴隨著浮游生物的驟然大量增殖而直接或間接發生的現象。水面發生變色的情況甚多，厄水（海水變綠褐色）、苦潮（按即水華現象，海水變赤色）、青潮（海水變藍色）及淡水中的水花，都是同樣性質的現象。構成水華現象的浮游生物種類很多，但在海洋中鞭毛蟲類、硅藻類大多是優勢種，在淡水中藍藻占優勢。當發生赤潮時的浮游生物的密度一般是10²—10⁶細胞/毫升。在日本近海淡水流入的內灣，自春至秋均有發生。近年，隨著城市和工業廢水的增加而出現了富營養化，在東京灣、瀨戶內海、有明海等赤潮現象頻繁發生。淡水中的水華現象以滇池、太湖和巢湖等最為著名。

基本介紹

• 中文名：水華
• 外文名：Algal blooms
• 別名：赤潮
• 起因：浮游生物大量增殖或聚集
• 文獻記載：《貝格爾航海記錄》

現象起因

水華現象是一種自然現象，也是人為因素引起的。人類早就有相關記載，如《舊約 出埃及記》中就有關於水華現象的描述：“河裡的水，都變作血，河也腥臭了，埃及人就不能喝這裡的水了”。在日本，早在騰原時代和鐮時代就有水華現象方面的記載。1603年法國人馬克· 萊斯卡波特Marc Lescarbot記載了北美洲羅亞爾灣地區Port Royal和Nova Scotia的印第安人根據月黑之夜觀察海水發光現象來判別貽貝是否可以食用，發現夜晚發光的海域的貝類禁食。1831—1836年，達爾文在《貝格爾航海記錄》中記載了在巴西和智利近海面發生的束毛藻引發的水華現象事件。據載，中國早在2000多年前就發現水華現象現象，一些古書文獻或文藝作品裡已有一些有關水華現象方面的記載。如清代的蒲松齡在《聊齋志異》中就形象地記載了與水華現象有關的發光現象。

隨著現代化工、農業生產的迅猛發展，沿海地區人口的增多，大量工農業廢水和生活污水排入海洋，其中相當一部分未經處理就直接排入海洋，導致近海、港灣富營養化程度日趨嚴重。同時，由於沿海開發程度的增高和海水養殖業的擴大，也帶來了海洋生態環境和養殖業自身污染問題；海運業的發展導致外來有害水華現象種類的引入；全球氣候的變化也導致了水華現象的頻繁發生。

水華現象是在特定的環境條件下，海水中某些浮游植物、原生動物或細菌爆發性增殖或高度聚集而引起水體變色的一種有害生態現象。水華現象是一個歷史沿用名，它並不一定都是紅色，實際上是許多水華現象的統稱。水華現象發生的原因、種類、和數量的不同，水體會呈現不同的顏色，有紅顏色或磚紅顏色、綠色、黃色、棕色等。值得指出的是，某些水華現象生物（如膝溝藻、裸甲藻、梨甲藻等）引起水華現象有時並不引起海水呈現任何特別的顏色。

目前現狀

目前，水華現象已成為一種世界性的公害，美國、日本、中國、加拿大、法國、瑞典、挪威、菲律賓、印度、印度尼西亞、馬來西亞、韓國、香港等30多個國家和地區水華現象發生都很頻繁。

首先，水華現象的發生，破壞了海洋的正常生態結構，因此也破壞了海洋中的正常生產過程，從而威脅海洋生物的生存。

其次，有些水華現象生物會分泌出粘液，粘在魚、蝦、貝等生物的鰓上，妨礙呼吸，導致窒息死亡。含有毒素的水華現象生物被海洋生物攝食後能引起中毒死亡。人類食用含有毒素的海產品，也會造成類似的後果。

水華現象

再次是大量水華現象生物死亡後，在屍骸的分解過程中要大量消耗海水中的溶解氧，造成缺氧環境，引起蝦、貝類的大量死亡。

危害環境

破壞資源

水華現象破壞魚、蝦、貝類等資源的主要原因是：

1．破壞漁場的鉺料基礎，造成漁業減產。

2．水華現象生物的異常發制繁殖，可引起魚、蝦、貝等經濟生物瓣機械堵塞，造成這些生物窒息而死。

3．水華現象後期，水華現象生物大量死亡，在細菌分解作用下，可造成環境嚴重缺氧或者產生硫化氫等有害物質，使海洋生物缺氧或中毒死亡。

4．有些水華現象的體內或代謝產物中含有生物毒素，能直接毒死魚、蝦、貝類等生物。

破壞平衡

海洋是一種生物與環境、生物與生物之間相互依存，相互制約的複雜生態系統。系統中的物質循環、能量流動都是處於相對穩定，動態平衡的。當水華現象發生時這種平衡遭到干擾和破壞。在植物性水華現象發生初期，由於植物的光合作用，水體會出現高葉綠素a、高溶解氧、高化學耗氧量。這種環境因素的改變，致使一些海洋生物不能正常生長、發育、繁殖，導致一些生物逃避甚至死亡，破壞了原有的生態平衡。

危害健康

有些水華現象生物分泌水華現象毒素，當魚、貝類處於有毒水華現象區域內，攝食這些有毒生物，雖不能被毒死，但生物毒素可在體內積累，其含量大大超過食用時人體可接受的水平。這些魚蝦、貝類如果不慎被人食用，就引起人體中毒，嚴重時可導致死亡。

由海洋水華藻類產生的毒素在貝體內累積統稱貝毒，目前確定有10餘種貝毒其毒素比眼鏡蛇毒素高80倍，比一般的麻醉劑，如普魯卡因、古柯鹼還強10萬多倍。貝毒中毒症狀為：初期唇舌麻木，發展到四肢麻木，並伴有頭暈、噁心、胸悶、站立不穩、腹痛、嘔吐等，嚴重者出現昏迷，呼吸困難。水華現象毒素引起人體中毒事件在世界沿海地區時有發生。據統計，全世界因水華現象毒素的貝類中毒事件約300多起，死亡300多人。

淡水水華藍藻所產的微囊藻毒素對人類健康具有很大危害性，譬如MC-LR對小鼠的半致死劑量（LD₅₀）約為50~100 µg/kg。人們在洗澡、游泳及其他水上休閒和運動時，皮膚接觸含藻毒素水體可引起敏感部位(如眼睛)和皮膚過敏；少量喝入可引起急性腸胃炎；長期飲用則通過干擾脂肪代謝（增加脂肪沉積），引起非酒精性脂肪肝，進一步誘發肝癌。動物實驗結果顯示，MC 對膽囊的影響很大，主要是使膽囊變硬、萎縮、顏色變成暗紅和深綠色。流行病學研究發現飲水中微量微囊藻毒素與人群中原發性肝癌的發病率有很大相關性，慢性MC染毒引起了巢湖漁民實質性的肝損傷。1996年在巴西造成100多名急性肝功能障礙，7個月內至少50人死於藻毒素產生的急性效應，引起舉世矚目的關注。

發生原因

水華現象是一種複雜的生態異常現象，發生的原因也比較複雜。關於水華現象發生的機理雖然至今尚無定論，但是水華現象發生的首要條件是水華現象生物增殖要達到一定的密度，否則，儘管其他因子都適宜，也不會發生水華現象，在正常的理化環境條件下，水華現象生物在浮游生物中所占的比重並不大，有些鞭毛蟲類（或者甲藻類）還是一些魚蝦的食物。但是由於特殊的環境條件，使某些水華現象生物過量繁殖，便形成水華現象。大多數學者認為，水華現象發生與下列環境因素密切相關。

富營養化

海水富營養化是水華現象發生的物質基礎和首要條件

其次一些有機物質也會促使水華現象生物急劇增殖。如用無機營養鹽培養簡裸甲藻，生長不明顯，但加入酵母提取液時，則生長顯著，加入土壤浸出液和維生素B12時，光亮裸甲藻生長特別好。

由於城市工業廢水和生活污水大量排入海中，使營養物質在水體中富集，造成海域富營養化。此時，水域中氮、磷等營養鹽類；鐵、錳等微量元素以及有機化合物的含量大大增加，促進水華現象生物的大量繁殖。水華現象檢測的結果表明，水華現象發生海域的水體均已遭到嚴重污染，富營養化。氮磷等營養鹽物質大大超標。據研究表明，工業廢水中含有某些金屬可以刺激水華現象生物的增殖。在海水中加入小於3mg/dm3的鐵螯合劑和小於2 mg/dm3 的錳螯合劑，可使水華現象生物卵甲藻和真甲藻達到最高增殖率，相反，在沒有鐵、錳元素的海水中，即使在最適合的溫度、鹽度、PH和基本的營養條件下也不會增加種群的密度。

氣象和理化

水文氣象和海水理化因子的變化是水華現象發生的重要原因

海水的溫度是水華現象發生的重要環境因子，20—30℃是水華現象發生的適宜溫度範圍。科學家發現一周內水溫突然升高大於2℃是水華現象發生的先兆。海水的化學因子如鹽度變化也是促使生物因子—水華現象生物大量繁殖的原因之一。鹽度在26—37的範圍內均有發生水華現象的可能，但是海水鹽度在15—21.6時，容易形成溫躍層和鹽躍層。溫、鹽躍層的存在為水華現象生物的聚集提供了條件，易誘發水華現象。由於徑流、涌升流、水團或海流的交匯作用，使海底層營養鹽上升到水上層，造成沿海水域高度富營養化。營養鹽類含量急劇上升，引起硅藻的大量繁殖。這些硅藻過盛，特別是骨條硅藻的密集常常引起水華現象。這些硅藻類又為夜光藻提供了豐富的餌料，促使夜光藻急劇增殖，從而又形成粉紅色的夜光藻水華現象。據監測資料表明，在水華現象發生時，水域多為乾旱少雨，天氣悶熱，水溫偏高，風力較弱，或者潮流緩慢等水域環境。

自身污染

海水養殖的自身污染亦是誘發水華現象的因素之一

隨著全國沿海養殖業的大發展，尤其是對蝦養殖業的蓬勃發展。也產生了嚴重的自身污染問題。在對蝦養殖中，人工投餵大量配合飼料和鮮活餌料。由於養殖技術陳舊和不完善，往往造成投餌量偏大，池內殘存餌料增多，嚴重污染了養殖水質。另一方面，由於蝦池每天需要排換水，所以每天都有大量污水排入海中，這些帶有大量殘餌、糞便的水中含有氨氮、尿素、尿酸及其它形式的含氮化合物物，加快了海水的富營養化，這樣為水華現象生物提供了適宜的生物環境，使其增殖加快，特別是在高溫、悶熱、無風的條件下最易發生水華現象。由此可見，海水養殖業的自身污染也使水華現象發生的頻率增加。

水華現象的防治

赤潮和水華作為水體的災害已嚴重製約著沿海和水域周圍地區的經濟發展,因此我們必須要進行大力防治,加強水體環境的保護。合理使用化肥，防止流失，開發生物肥料減輕污染。生活污水可先進行污水灌溉或養殖水生植物以吸收N、P 研製無磷洗衣粉，代替含磷洗衣粉。在湖泊、海灣及飲用地下水源帶進行監測、預報 若不加以防治，水體的富營養化將致使大量水生植物屍體沉積水體底部，會使水深逐漸變淺，日積月累，這些湖泊、水庫、淺海等的水體會演變成沼澤，最終演變為桑田。溫度在水華發生時起重要作用，所以防止全球變暖也是必須要做的步驟。

還可利用食物網調控來控制湖泊中的藍藻水華，稱之為非經典性生物操縱（non-traditional biomanipulation）技術：首先應控制水體中的捕食鰱、鱅魚種的兇猛性魚類，以確保鰱、鱅的放養成活率；其次，確保鰱、鱅所攝食消化利用的浮游植物生物量需高於浮游植物的增殖速率，因此，每個水體都需尋找一個合適的能有效控制藻類水華的鰱、鱅生物量的臨界閥值，鰱、鱅對藻類的攝食利用率與藻類的種類組成和生理狀況、其他可利用食物(如浮遊動物)的相對豐度、水溫等有密切關係，而藻類的增殖速率與光照、水溫及水體的營養水平等有密切關係。這一閾值在武漢東湖為50 g m^-3，即“一噸水一兩魚”。鰱、鱅能濾食10 μm至數個毫米的浮游植物（或群體），因此，可攝食形成群體的水華藍藻。