海水温度变化带来的影响范文

导语：如何才能写好一篇海水温度变化带来的影响，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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本文针对船舶柴油机冷却水温度长时滞、大惯性、易超调的特点，在进一步对船舶柴油机冷却水系统热力学模型与温度控制系统模型的基础上，基于前馈控制理论利用了Matlab仿真软件设计了两种前馈模糊控制器，且对控制效果进行了仿真对比试验。结果表明在引入了前馈模糊控制环节后系统的控制速度与抗扰动力得到了明显的提高。

关键词：船舶柴油机；冷却水温度；模糊控制

1.船舶柴油机冷却水系统研究背景

在船舶柴油机燃烧时放出的热量为百分之三十到百分之三十三之间，这部分热量主要是通过气缸、气缸盖以及活塞等部件散发到外部。船舶柴油机冷却水主要是将这些热量带走以便能够保障受热部件能处于正常的温度。冷却水温度的高低变化密切影响着船舶柴油机的工作性能和使用寿命。精确地控制冷却水的温度对于提高柴油机的动力性、减少废弃的产生以及降低燃料消耗量等方面具有十分重要的意义。但是由于冷却水自身的热传递过程，也因为系统的管路延迟是冷却水的温度变化就长时滞、大惯性的特点，加上船舶柴油机自身工作状况的复杂性，这给船舶柴油机温度的调节带来了很大的难度。然而仅仅以柴油机冷却水出口温度这一个被控量作为控制通道的输入量来进行控制，不可避免的会使冷却水温度超调。

目前，船舶柴油机冷却系统是以中央冷却水系统为主，这种冷却系统的特点是使用两个不同工作温度的单独淡水循环系统：高温淡水和低温淡水闭式系统，其中高温淡水为六十到八十五摄氏度，低温淡水为三十到四十摄氏度。高温淡水是用于冷却柴油机，低温淡水用来冷却高温淡水和其他各种冷却器，最后通过开式海水系统在中央冷却器中对低温淡水进行冷却。这能够保证只使用一个用海水作为冷却液的冷却器。中央冷却器比较传统的冷却水系统有以下的一些优点：

1.1.用于冷却柴油机的高温淡水温度相对来说比较稳定，受工作情况的影响小，因此能够保障柴油机始终工作在最佳的冷却状态。

1.2.淡水在循环使用中能够较长时间的保持清洁状态，减少维修的工作量。

1.3.把中央冷却器以及海水管系的维修工作降到了最低的限度。

冷却水温度自动控制系统是中央冷却水系统中的核心部分，它有电动、气动和液动等作用方式 。在目前电动控制系统在船舶上的应用最广泛，电动控制系统和其他种类的控制系统相比较而言，有以下的优势：

1.3.1.不需要特殊的气源和空气净化等装置，当没有电源时，三通阀开度还能够保持在原来的位置上。

1.3.2.能远距离的传输信号，电缆安装比气管安装方便，而且检查和维护比较方便。

2.本文研究的内容以及意义

本文对船舶主机缸套冷却水温自动控制系统进行了研究，针对船舶柴油机冷却水温度大惯性和易超调的特点，本文主要做了以下工作：在传统PID控制基础上，引入了前馈模糊控制环节，在对柴油机的各种工作状况和调速特性进行分析的基础上，对前馈模糊控制环节引入参数并且做了定性分析。分别以柴油机排烟温度、油门拉杆位移为前馈信号，进行了模糊控制器的设计，通知对这两种模糊控制器的综合控制系统的控制效果进行了仿真分析研究。

船舶柴油机冷却水温度控制系统是船舶柴油机自动控制系统以及机舱自动化系统的重要组成部分。对船舶柴油机冷却水温度的深入研究，不但有利于促进轮机综合状态监控和故障诊断系统的发展，提高船舶机舱的自动化程度，而且同时还对节约能源和提高船舶的安全性与可靠性具有十分重要的意义。

3.船舶柴油机冷却水温度前馈模糊控制器的设计

船舶柴油机高温冷却水温度控制系统大多采用以柴油机出机时的温度作为控制对象的PID控制方式，但是由于冷却水系统具有较大的惯性，当柴油机运行工况变化时，冷却水出机温度经常出现超调，而且需要经过较长的时间才能稳定在当初的设定值。以现有的PID闭环控制为基础，并且将柴油机的功率变化量作为前馈信号，对柴油机的出口温度预调节，根据系统扰动进行的与调节，不仅可以克服系统因为大惯性、长时滞带来的温度超调的缺点，而且可以优化控制性能。

在整定前馈装置时，可以不考虑反馈系统引起的稳定性问题，只需考虑利用前馈作用来直接抵消扰动所带来的影响，从而使被调量不发生变化。如果想要完全抵消扰动的影响，那么前馈调节器的动态特性有可能是很复杂的。在实际的生产过程中，并不要求把扰动作用的影响全部抵消，只要求剩余的扰动作用对被调量的影响不能太大，而且在前反馈控制系统中，因为有了反馈控制的作用，所以加入前馈作用的目的是进一步减小被调量的动态偏差。因此，前馈调节控制器适合采用模糊控制原理。

船舶柴油机冷却水温控制系统的设计主要是完成以下任务：检测柴油机高温冷水的出机温度、检测高温淡水膨胀水箱液位、设置水箱的高低位越限报警、检测高温淡水泵吸口压力以及检测并显示海水温度；控制系统能够根据油门拉杆位移，利用模糊控制原理对三通阀的开度进行预调节，运用PID控制方法精确调节三通阀的开度，以改变出机高温冷却水进入冷却器的旁通量，从而调节高温冷却水的进机温度，使高温冷却水的最终出机温度保持在稳定状态。

参考文献

[1] 孙培廷.船舶柴油机.大连：大连海事大学出版社.2002.

[2] 李永鹏，王本明. 船舶中央冷却系统的多功能控制.青岛远洋船员学院学报.2006，（2）：25-28.

[3] 邹奔，张均东，甘辉兵，郭记仓，船舶燃油净化系统建模与仿真[J]，船舶工程，2008 年02期

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关键词：气候变化；全球变暖；极端天气；海洋渔业

中图分类号：S915文献标识码：A

一、全球变暖与海洋渔业

全球变暖，顾名思义，就是说气温升高。由于人类大量使用化石燃料和乱砍滥伐树木，导致大气中二氧化碳、甲烷等温室气体的浓度升高，全球平均气温总体上升。相关资料显示，2015年全球平均气温为14.4摄氏度，为有记录以来的第15个高温年份，相比于整个20世纪，平均气温高了0.5摄氏度。这样的数据显示全球变暖已经变成大趋势。

对于全球变暖的科学论证并没有太多，最多的科学论证就是“温室效应”是导致全球变暖的主要原因，主要表现在人类生活、生产活动中排放大量的二氧化碳。温室效应是否是全球变暖的主要原因有待商榷，但是全球变暖对于海洋渔业的影响是明显的。

全球变暖导致两极冰山融化，主要是南极大陆的冰雪融化，北冰洋冰山变矮。两极冰雪是整个地球很大一部分的淡水资源储备，冰雪导致淡水大量流入海洋。文献资料显示，近半个世纪我国的沿海海平面比全球海平面上升的速度还要快，可想而知我国的海洋渔业面临的问题有多么严重。海平面上升将会影响到海水养殖面积，海平面上升得越快，海水养殖业面临的挑战就越大，生存环境就越艰难。

全球变暖导致海洋的含氧量降低，由于海水表面温度上升，海水的表层温度和其他部分的温差、内部之间的混合作用就会减弱，从而降低了海洋中氧气的含量，全球气温越往上升，海洋的含氧量就会越往下降。海水的含氧量下降，就会影响到海水中的鱼类资源，这将会对海洋渔业带来不小影响。

全球气候变暖导致两极的大量淡水流入海洋中，因此导致海水的盐性稀释。相关资料显示，密西西比河每年流入海洋的淡水为500立方千米；全球最长的河流亚马孙河流入海洋的淡水有5000立方千米。海水变淡也会影响到海洋鱼类的生存，从而影响海洋渔业的发展。

石油、煤等化工燃料的大量燃烧导致海洋发生化学反应，燃放排出的二氧化碳和海水进行化学反应，会破坏海水的酸碱平衡。有关数据显示，自工业革命以来，表面的海水酸性增长30%，这一变化是存在普遍性的。有研究认为，海洋的酸化将会影响到贝类等软体动物，而这些是鱼类主要的食物来源。如果贝类减少甚至消失，将会直接影响到海洋鱼类资源，对捕捞行业造成影响。同时珊瑚礁受海洋酸性影响也很大，对海洋旅游业的发展和影响也会很大。酸性增强使得贝类和珊瑚礁对酸碱敏感度高的物种生长发育越来越困难，这将对海洋渔业的发展带来巨大影响。

全球变暖导致海水的温度上升，会带来很多类型的病害发生。在长期处于平均温度高的环境下，海水养殖会出现充血病、溃疡病、烂鳃病这类病毒性疾病和寄生虫引发的指环虫病、孢子虫病、锚头蚤、车轮虫病等常见细菌性疾病，该类病害的出现对渔业发展会产生不利影响，还会使养殖户出现经济危机。相关研究表明，在全球变暖环境下，日本海域出现的海蜇数量越来越多，这会在捕捞过程中，出现“海蜇潮”堵塞渔网现象，影响海洋捕捞业的发展。高温环境还容易诱发大面积的“赤潮”，养殖时，鱼池会出现“水华”现象，捕捞时，海域出现“赤潮”现象。赤潮能够覆盖大片海域，争夺鱼类生长的氧气，从而导致一定海域大量的鱼类死亡。同时赤潮生物死亡分解大量的有毒物质，会对鱼类生存产生恶劣影响。

当然，气温升高和海水变暖对海洋渔业也会有一些有益的促进作用。气温的升高会缩短海水鱼类胚胎和胚后发育周期，缩短海洋渔业整体的生产周期。水温的不断的升高也可促进海水养殖活动中鱼类的新陈代谢，从而大面积提高养殖产量。水温的升高也会延长水产养殖时间，鱼类的个体成长更快，养殖产量提高。水温的升高也会使低纬度地区的养殖鱼类向中纬度和高纬度推广成为可能，改变海区生物群落和生物地理学的结构，使得一些有高经济价值但是又受区域限制的鱼类养殖摆脱区域限制成为可能。

二、极端天气与海洋渔业

极端天气指的是灾害性天气，主要由台风、暴风、龙卷风、暴雨和一些反常的自然天气组成。暴雨会降低海洋的表层盐度，淡化养殖区域的海水，形成不适应鱼类生存的环境，从而导致鱼类的大量死亡。同时暴雨、暴风等环境容易对养殖的鱼塘形成破坏作用，造成养殖户财产损失，严重的话还会危及生命。冬季寒潮来临，超过鱼类生存忍耐的极限，导致养殖的鱼无处可逃，最后被冻死；或者出现冷空气降临，海水结冰，冰块覆盖养殖的水塘和网箱，导致养殖鱼类缺氧而死；海冰遮挡阳光，海藻类植物消亡，以海藻为食的海洋鱼类和养殖生物因食物短缺而减产。

极端海洋气候以“厄尔尼诺”和“拉尼娜”为主要代表。海洋和大气两者之间由于不稳定的相互作用，从而形成“厄尔尼诺”现象，在赤道东太平洋附近洋面出现海水异常增温现象。全球的气候变化越来越大，“厄尔尼诺”出现的频率也越来越高，“厄尔尼诺”的发生周期一般是3到5年，每次的持续的时间也不是固定的，持续的时间是在一年以上。现阶段全球极端气候并没有得到改善，“厄尔尼诺”的出现频率和间隔时间形成反比，持续的时间更长，覆盖范围更广，危害程度更大，这使得“厄尔尼诺”对海洋渔业的发展影响更大。“拉尼娜”现象是和“厄尔尼诺”现象相反的，在“厄尔尼诺”出现过后，“拉尼娜”就会紧随出现，在中国，“拉尼娜”现象的出现使华南地区秋冬季东北季候风得到加强，冬天明显比正常年份更冷，所以说“厄尔尼诺”和“拉尼娜”对海洋渔I的发展影响都很大。

三、海洋渔业的应对策略

气候变化对海洋渔业的影响是长远而深久的，这需要我国的渔业相关部门采取相关举措加以研究，并提出应对措施，以促进海洋渔业的长远可持续发展。

渔业相关部门要做好自然灾害的信息收集工作，迅速而准确地灾害预警，以预防为主；及时收集自然灾害方面的信息，集中人力物力进行抗灾抗害，把自然灾害的影响损失降到最低。收集信息是非常重要的，因为在没有防备的时候灾难突然降临，造成的后果是严重而可怕的。

只有多开展抵抗自然灾害的建设活动，进行资源的储备工作，健全预防灾难应对体系，面临自然灾害时才不会出现人手匮乏、资源短缺现象。

针对不同区域的灾害问题，根据实际情况采取相对应的举措。出现海冰、“赤潮”等现象时，开展人工破冰和打捞工作，通过破冰增加养殖水池的氧气摄入量，为藻类植物创造良好的生存环境，从而给以藻类植物为食的养殖品种提供充足的食物来源。

四、结语

全球的气候变化影响着全球的海洋渔业资源，我国的极端天气现象相比其他国家和地区来说更加严峻，相关渔业部门应该重视环境影响因素，通过与环境部门的通力合作，共同维护我国的生态环境，使其向着更好的方向发展，并且制定实际有效的服务政策，为我国的海洋渔业保驾护航，从而促进该方面的经济发展。

参考文献：

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刚才还大雨倾盆，这会儿又阳光明媚，哎哟，怎么话音未落，又变得狂风大作了？难道……这里正在拍科幻电影？当然不是，这是有人在教“呼风唤雨”术呢！怎么可能？现实生活中会有这样的事儿？

当你漫步在海边，惬意地享受着海风的轻拂时，可曾想过，这柔柔的海风，也会有闹脾气的时候，当它摇身变成可怕的飓风，冲上陆地搞破坏时，甚至会威胁到人类的生命。

飓风的老家都在宽广的海面上，进入夏季后，海面温度升高，海水大量蒸发，热空气急剧上升，与大气高层的冷空气相遇，释放大量的热，再加上地球的自转，就形成了飓风。

经常有这样的报道：某某号强台风登陆后，一路肆虐，掀翻屋顶，拔起大树，同时，它带来的强降雨还淹没了街道，冲毁了路基，造成人民财产的重大损失。你是否曾想过，要是能够彻底消灭飓风该多好。其实，飓风虽然可怕，但它带来的降雨，不仅能灌满大小水库，让水电站多发电，还能缓解某些地区夏天的旱情呢！所以，与其消灭飓风，还不如学会控制飓风的大小，让它乖乖听话，为我们服务。

可是，要怎么做呢？科学家发现，形成飓风有三大要素：产生飓风的水域面积要大于500平方公里；海水的温度要高于27摄氏度，保证海水大量蒸发；海面和高空大气之间要有一定的温差。

只要抓住这三个要素，我们就能驯服飓风这头“怪兽”。

科学家的“驯风”怪招

快瞧瞧科学家们都有哪些“驯风”妙招吧！

NO1：给大海“盖被子”。这和控制飓风有关吗？当然有关了，海水的蒸发直接影响飓风的形成，于是，科学家提出，可在飓风常出没的海域上覆盖一层对海水无污染的环保油脂，就像给大海盖上了一床薄被子，从而减小海水的蒸发量。但具体操作起来，由于油太轻，一阵风就可能把它吹散，所以这被子并不好盖啊！

NO2：搬来太阳当救兵！发射一颗能够捕捉足够太阳能的大型卫星，将太阳能转化为微波射线来冲击飓风上空的大气层，高能量的微波射线可以显著地改变大气的温度，使飓风“头顶”与“脚底”的温差有变化，于是，飓风中气流的运动状态也会跟着温差的变化而改变，最终，飓风的运行轨道也会改变。

NO3：飞机也来当英雄。在飓风来临之前，派遣大型喷气式飞机在大气中制造些小型旋风，提前把海洋和大气中蓄积的能量吸收掉。这样飓风来了，就无法吸收能量了。

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1引起海洋疾病的主要原因

许多因素之间的相互作用影响着海洋疾病的发生，环境因素是其中一个非常重要的因素，同时其他自然因素对海洋疾病灾害暴发也起到了推波助澜的作用。海洋生态环境上的变化会使流行性海洋疾病加剧以及致病因子毒力提高，从而导致海洋疾病的大规模暴发，甚至可能会诱发一些新的疾病的发生。导致环境改变的因素主要包括气候变化和人类行为，他们在病原传播方面扮演着重要角色，而且会使宿主抵抗力下降。虽然目前对气候变化和人类行为是如何影响海洋生态系统的时空变化的研究还不是非常透彻，但是其中一个不争的事实就是海洋生态系统往往随着气候变化而改变，这种突发性、非线性的改变所带来的风险也不断增加［10］;另一方面，人类向海洋环境输入的持久性有机污染物可以影响海洋生物的免疫力［13］。

1．1气候变化对海洋疾病的影响在过去的30a，温室效应已经导致全球平均温度升高了0．2℃，而这个增加的能量大部分被海洋吸收［14］。我国近海海洋表层温度正在不断上升，而由海洋生态环境改变所引起的疾病暴发，其流行性和严重程度与气候变化密切相关。全球温度的升高无论对海洋生物还是对海洋病原体都会产生明显影响，促使海洋疾病的大规模暴发，而且也扩大了疾病发生的时空范围。

1．1．1气候变化对海洋疾病的直接影响随着全球气候变化的发生，海洋生态系统的健康和生产力也受到了影响，气候变暖会导致许多海洋生物的生物性能改变，从而使它们更容易受到疾病的感染。例如，在上个世纪九十年代，由于温度升高，斑海豹的密度增加，这为病原体的传播和侵入提供了良好的条件，从而导致了北欧斑海豹流行病的发生［15］。当水体温度过高或者太阳光照强度过强时，在一系列的环境因素共同协作下，很多珊瑚发生白化现象［1，16］。从上个世纪七十年代开始，珊瑚白化的程度和规模都有所增加，在1998年发生的珊瑚白化现象是历史上范围最广、程度最严重的一次，甚至影响到整个珊瑚礁生态系统［10］。由气候变化所引起的海洋酸化对珊瑚也产生着直接影响［17］。海水的酸化会影响单细胞浮游藻类和珊瑚等有碳酸钙躯壳的海洋生物，因为海洋过量吸收大气中的二氧化碳时就会导致海洋水体的酸化，而珊瑚礁是利用碳酸钙来构建自己的骨骼，海水的酸化使得珊瑚的骨骼变薄，例如大堡礁珊瑚的钙化程度从1990年开始，已经降低了14．2%［18］。科学研究表明，由于海洋的温度和酸度不断升高，当空气中二氧化碳浓度达到450ppm时就会对生态系统中的珊瑚礁构成严重威胁。如果空气中二氧化碳浓度已达到450ppm，大气温度一旦比前工业时代高出2℃，大批珊瑚就会发生白化甚至死亡;如果海洋已呈酸化状态，空气中的二氧化碳浓度一旦超过450ppm，珊瑚礁将会进入负的碳平衡状态［19］。

1．1．2气候变化提高了海洋病原生物的活力病毒、细菌和寄生虫是海洋有机体致病的主要因素，同时也是海洋生物数量和栖息地的关键调节者。然而，近十多年来，气候变化导致了海平面和温度上升，海洋循环、pH、盐度和紫外线发生变化。这些物理和化学因素的改变影响了海洋病原生物的传播和致病力。ChrisB等［17］研究者指出水温和紫外线辐射强度发生变化，会扰乱海洋中细菌、真菌和病毒的相对数量，同时也会影响到鱼类和海洋哺乳动物的生存状况。海洋环境中，尤其是海水养殖环境中细菌性疾病是一类常见且危害非常大的疾病。温度影响着有害细菌的生存状况以及感染疾病的能力。已知的病原菌有副溶血弧菌、鳗弧菌、哈维氏弧菌、河流弧菌、创伤弧菌、溶藻胶弧菌、黄杆菌、链球菌、诺卡氏菌等，共30多种。弧菌是引起海水养殖鱼虾细菌性疾病发生的一种最为常见的病原体，其发生温度范围广，持续时间长，地域范围广［20］。当水温升高或者其他环境条件恶化时，其致病力更强，潜在危害性更大。有报道指出美国东部大西洋沿岸的切萨皮克湾弧菌的存在状况与海水温度的升高有一定关系［21］。气候变化中的一个重要生态因子的改变就是海洋温度升高，许多寄生虫原本生活在抑制其生长的环境，但是由于温度的升高，该环境变为更有利于其繁殖的环境，从而使寄生虫的生长、传播速度加快，生存能力也更强。据报道，寄生虫病的危害日益严重，例如，在1990～1991年变暖的期间，贝类帕金虫向美国东南部扩散了500km2［17］。

1．1．3气候变化影响赤潮的发生赤潮的发生与海水温度及营养盐密切相关。2011年美国科学促进会(AAAS)科学家指出，随着气候变暖，美国太平洋西北区普吉特海湾赤潮发生的频率和持续时间正在增加。通过对未来海洋和气候模型的分析，链状亚历山大藻或有毒“赤潮”将大量传播，它们可积累在甲壳类动物体内引发病变，甚至引起神经麻痹［11］。专家们预言，在30a之内，甚至可能是在10a内，普吉特海湾赤潮发生时间可能将会提前，到21世纪末，赤潮发生的时间可能每年会提前两个月，而且比现在的持续时间会增加一个月，这对海洋生物的危害无疑是巨大的，可能会导致海洋鱼类等大量的死亡。

1．2人类行为对海洋疾病的影响

随着科学技术和国际贸易的不断发展，人类的影响已经涉及远洋。即使在南极洲，企鹅远离任何农业但体内却检测到DDT，海岸线也被溢油污染，蓝鲸处于严重濒危状态。然而，物种和生态系统受到危害最严重的区域则还是在最靠近人类的海域。人类行为触发了海洋生态和气候的变化，同时人类行为也直接影响海洋生物的生存状况［3］。

1．2．1人类行为对海洋疾病的直接影响世界上有很大一部分人口居住在沿海地区，因此，废水经常被直接或间接的排入到近海。以美国为例，美国每天处理后的废水排海量约达1．0×1010gal［22］。从全球来看，沿海地区约有90%的废水未经严格处理就排入到海水中［23-24］。病原微生物是一类重要的海水污染类型，人类生活和生产中排出的废水、污水中含有大量的病原微生物，它们在一定条件下，可造成海水环境严重污染，引起疾病流行，甚至严重危害人类健康。由于海洋环境恶化使各种细菌、病毒和原生动物等滋生，增加了海洋生物的发病率或死亡率，并可导致灾害性疾病暴发。一项抽样调查显示，大量的生活污水入海是导致海洋贝类大肠菌群超标的主要原因［25］。从1966年开始，海洋哺乳动物的疾病发生率就开始增加，到1992年开始稳定的增加，已经公布的鲸等海洋哺乳动物的发病和死亡多数是由陆地上的病原生物扩散到海洋导致的［26］，例如，在北大西洋，海洋疾病引起的哺乳动物的大规模死亡，这些证据均表明人类行为是海洋疾病发生的一个主要原因［27］。废水的排放还可能引起近岸海域富营养化的发生，水体的富营养化直接或间接的导致了一些病原微生物的滋生，以及富营养化引起的赤潮藻类的大量繁殖，不仅造成大批海洋生物因为缺氧死亡，而且有毒藻类可能会产生大量的毒素。据报道，1998年5月17日～1998年6月6日在福建省连江县苔录镇后湾海域发生一起由裸甲藻等引起的赤潮，对鲍鱼养殖业造成严重危害，初步断定是由于裸甲藻等赤潮生物分泌了某种毒素［28］。一项调查结果显示，在过去的40a里，赤潮的发生也间接的导致了哺乳动物的发病率和死亡率的升高［29］。化学污染物对海洋生物也是一个重要的威胁。化学污染物增加会造成海洋哺乳动物传染疾病的流行，尤其是多氯联苯(PCBs)、DDTs和重金属等污染能在食物链中累积，并且能够在哺乳动物的组织中检测出污染物质，这些污染物会对生物的内分泌系统、免疫系统产生影响，例如波罗的海的海豹发生的肾上腺畸形就是由PCBs引起的［30］。

1．2．2人类行为对病原体传播的间接影响海洋旅游业和贸易是影响动物感染流行性疾病的最主要的人为因素［5，11］，人类活动在很大程度上间接地加快了海洋病原生物的传播，尤其是在水产养殖业，例如双壳贝类的大批死亡就是由于人类无意间传播感染源而引起的。1995年，在澳大利亚的安克舍斯湾，疱疹病毒引起的沙丁鱼死亡以每天30km的速度传播，从3月到9月，覆盖了澳大利亚5000km的海岸线。有证据表明，引起这次灾难的原因是饲喂金枪鱼的沙丁鱼携带疱疹病毒，其第二次大规模的流行是在澳大利亚的斯宾塞湾，该地区也是以冷冻的沙丁鱼饲喂其他鱼类［21］。

1．2．3人类行为造成物种栖息地退化和污染人类行为造成物种栖息地退化和污染也是加快海洋疾病暴发一个重要原因。对水栖哺乳动物的研究表明，污染对哺乳动物的免疫系统造成一系列的不同程度的损害。但是关于栖息地退化对疾病的影响研究还很少，尤其是对无脊椎动物，到目前为止，已经证实的大部分数据都是珊瑚礁疾病暴发和寄生虫病的数据［3，5］。

2海洋疾病的危害

2．1海洋疾病对人类健康的危害

由于许多人类病原微生物在海洋中都是具有活性的病原体，而人类通过某些行为可能会有意无意地造成海洋中的病原体增加，其主要途径就是废水的排放，其次是降雨所携带的空气中的一些人类和动物的废弃物入海，同时地表径流也随之增加，其携带的陆源细菌、病毒、寄生虫的数量也随之增加，给沿岸的游泳或从事其他娱乐活动的人群带来严重威胁［11］;第三是非点源污染，而这一途径也是最近科学界的研究热点。上述这些排放入海的病原体多数能够在海水中存活一段时间，当人类暴露到这些水体或是食用被这些海水污染的水产品时就有可能会感染不同程度的疾病。根据流行病学研究发现，在污染海区游泳患病危险性会增加［31-32］。据估计，香港海岸游泳人群比非游泳人群患胃肠炎的概率要高出5倍，仅1990年因接触污染的海水而患病的人数就不少于40万人。1992年，通过对香港25000个海水游泳者进行调查，他们患眼睛、皮肤和呼吸道疾病的几率要比其他人高出2～20倍［33］。据估计，在香港每年由海洋疾病所引起的人类疾病的医疗费用达数百万美元。海洋疾病很多是通过人类食用污染的海产品，摄入带有病原体的饮用水和娱乐水体而引起的。这些疾病的传播受到各种社会、经济、生态条件和人类免疫力的影响，同时气候条件起到了非常重要的作用［34］。海洋疾病对人类的食品安全影响是非常巨大的，其影响主要是人类食用有毒的海水养殖生物而引起疾病。例如赤潮生物产生的毒素会在贝类体内富集，而人类食用这些贝类常发生中毒。在1976年英国因食用海湾扇贝而引起33起中毒事件，患病人数797人;1978年澳大利亚因食用牡蛎涉及2000余人中毒［35］;1991年加拿大魁北克省有200多人吃牡蛎而感染疾病［36-37］。

2．2海洋疾病对海洋生态系统的影响

海洋生态系统，是人类生存和发展的重要环境，是社会经济发展的重要物质基础。从生态学角度来看，海洋环境的污染、海洋疾病的暴发都可能会引起海洋生物群落结构和分布的改变。海洋疾病的发生一方面可能导致海洋生态系统的优势种群的转变［15］，另一方面还可能降低某一群落结构的多样性。例如，海草床的海胆疾病的暴发可能会改变这些群落的生物多样性，珊瑚疾病的发生导致珊瑚礁生态系统的优势种从珊瑚转变为藻类［38］。随着污染的加剧，可持续发展的海洋生态系统的维护已迫在眉睫，各级政府以及相关环境管理部门应该建立健全生态系统监测指标及评价指标体系，加强海洋生态系统管理，减少疾病的发生，保护我们的海洋。

2．3海洋疾病对商业持续性发展的影响

海洋是人类21世纪生存与发展的资源宝库和实现可持续发展的重要动力源。气候变化以及人类行为引起的海洋疾病暴发已经从根本上影响了水产养殖业和以海洋为基础的旅游业，商业价值大幅度的降低，影响了海洋经济的发展。

2．3．1水产养殖业自上个世纪八十年代以来，水产养殖业已经成为发展最快的一个食品行业。目前，养殖业多为高密度养殖，这就导致养殖动物对疾病的感染更为敏感。在上个世纪60年代，由于某种原因，帕金虫被引入到美国的切萨皮克湾和特拉华州湾，当时的低温抑制了其生长，从而限制了帕金虫传染病的暴发，但是到了90年代晚期，由于海洋温度的升高，导致帕金虫传染病在当地的牡蛎养殖场暴发［29］。从上个世纪七十年代以来，气候变化引起的海洋表面温度、盐度、pH和营养盐浓度的波动导致鱼类死亡率的增加［39］。其表现形式为这些海洋环境的变化加速了赤潮的暴发，而赤潮产生的有害生物毒素多数是致命的，除此之外，赤潮还可以间接引起水体缺氧而导致生物大量死亡。持续的赤潮大量消耗水中的氧气，同时伴随着有机体碎片的分解，导致水体低氧或缺氧。对于一些以渔业为基础经济的发展中国家来说，赤潮对沿岸水域的威胁显得尤为严重。海洋疾病对水产养殖业的直接危害就是导致海洋生物的大规模死亡，造成巨大经济损失。1993年以来，我国对虾养殖病害暴发并大规模流行，使我国的对虾产量由1992年的20．69万t下降至8．78t;1997年以来，养殖栉孔扇贝病害大规模流行，死亡率达50%～90%;1998年以来，养殖贻贝病害大规模流行;1999年开始，池塘和滩涂养殖的文蛤因病害而大规模死亡;2000年开始，发现滩涂养殖的菲律宾蛤仔因病害而大规模死亡;期间，皱纹盘鲍、虾夷马粪海胆、虾夷扇贝、海湾扇贝的养殖病害也时有发生;随着海水鱼类养殖规模的不断扩大，鱼类养殖病害也有日趋严重趋势。此外，条斑紫菜的赤腐病，海带的大面积死亡，也给海水藻类的养殖带来了困难。

2．3．2旅游业海洋旅游业在海洋产业中具有先导地位，尤其是在发展中国家，发展潜力很大。珊瑚礁是海洋旅游业的亮点，他们的吸引力主要在于其生物的多样性，但是珊瑚礁也正在遭受各种疾病的影响，例如珊瑚的白化现象、黄带病和黑带病。世界保护监测中心(WCMC)的一份报告中指出，近20a来，有证据表明珊瑚疾病的暴发主要发生在全球变暖之后，这些结果表明气候变化使珊瑚疾病进一步恶化，但是关于海洋温度的升高与珊瑚礁疾病暴发率升高的关系研究较少，需要进一步的研究。珊瑚礁的死亡不仅仅使得岩礁鱼类的栖息地丢失，而且也使依靠珊瑚礁为主的旅游业变得萧条，尤其对于一些贫困的国家，所带来的经济损失不可估量。

3小结与展望

3．1小结气候变化和人类行为以多种多样的方式影响海洋疾病发生，气候变化主要通过以下几方面影响海洋疾病:(1)温度升高会促进海洋动物的繁殖，增加其密度，从而有利于病原体的侵入，发病几率增加，或是降低海洋生物机体的免疫力，增加了它们对疾病的易感性;(2)温度的升高加快了病原生物的繁殖速度和扩散速度，或者促进了新的病原体的产生，从而使海洋生物致病;(3)海洋的酸化会对一些利用碳酸钙形成骨骼的生物产生影响。人类行为对海洋疾病的影响主要表现在以下几方面:(1)人类排污对近岸海域的污染会造成沿岸生物抵抗力降低，化学污染在其体内沉积造成机体损伤;(2)人类向海洋中排放大量的营养盐，使海水呈富营养化状态，从而促进了赤潮的暴发，赤潮间接造成水体缺氧而导致海洋生物大量死亡，另外，赤潮产生的生物毒素对海洋生物产生了严重的毒害作用。海洋疾病对我国海洋生态系统和经济造成严重的负面影响，主要表现在以下几方面:(1)海洋疾病直接或间接影响人类健康，主要通过食用海产品和暴露到娱乐水体的途径危害人类健康;(2)海洋疾病可能会由食物传播而影响人类健康;(3)海洋疾病的发生对海洋生态系统的影响主要是改变海洋生态系统的多样性和群落结构;(4)全世界每年由于海洋疾病所造成的经济损失是不可估量的。

篇5

美国科学家日前借助超级精准的原子钟验证处于不同高度的时钟速度变化，结果发现所处位置越高，时间过得越快。这项结果再次验证了爱因斯坦相对论的正确性。爱因斯坦相对论描述重力对时间流逝的影响：时钟距离重力源越远，运转越快；反之则越慢。科学家测量出，一个住在纽约102层帝国大厦楼顶上的人比楼底的人每秒衰老速度快1．04亿分之一秒。尽管这种衰老速度差异微乎其微，但实验提供的数据却可以应用于诸多科学领域，如以此较准GPS卫星时钟，使之更加精确。

用潜艇减弱台风力量

日本一家公司提出利用潜水艇减弱台风力量的设想并获得了专利。按照该设想，潜水艇两侧装上长20米、直径70厘米的输水管，用水泵从水深30米处将低温海水抽到海面上，以降低海面水温，从而减弱台风的力量。台风生成的一个重要条件是海水温度要在25℃～26℃以上，而要维持台风的力量，台风行进路线上的海水温度则要保持在27℃以上。如果在台风行进路线上布置20艘抽水能力480吨／分钟的潜水艇，那么每小时就可以将周围5．76万平方米的海水温度降低3℃，从而减弱台风力量。

动物如何解决“人口拥挤”问题

在过分拥挤的人群里，气味往往不会太好，令人想赶紧离开，而生活在土壤中的一种小虫子――秀丽隐杆线虫也会因为气味问题而离开拥挤的地方。日本科学家发现，外激素控制着与线虫气味偏好有关的蛋白质合成。当周围的外激素增加时，线虫体内决定气味偏好的一种小蛋白质的合成量就会下降，并且有一种酶会参与分解这种蛋白质，使线虫暂时对以前喜欢的气味感到厌烦，从而离开原来的群体。人们此前就发现动物界存在的离群现象：一个动物群体的“人口密度”越高，个体离开原有群体的比例也越高，其目的是远离生存竞争，提高生存机会。此次研究证明。通过外激素进行的气味偏好调节，可能是实现这种离群行为的方法之一。

多交朋友可延寿

美国一项研究表明，稳固的社交网可能就是健康长寿的秘诀，其在延寿方面的作用等同于戒烟，而社交缺乏则像酗酒一样威胁生命。研究人员用了8年时间，对30万人进行了追踪调查。结果表明，在这8年间，受调查者中有正常社会关系的人死亡率要比缺乏社会支持的人低50％，这里的正常社会关系是指朋友、家人和邻居等。而交友广阔的人比孤僻独处的人平均寿命多3．7年。不过，社交对人的健康产生作用的具体方式并没有得到解释，而且人与人之间的差异也会影响调查结果。

提前3月预测疟疾疫情新方法

非洲数国的一项联合研究显示，借助计算机对天气条件加以分析预测，可提前3个月预知疟疾疫情。研究人员将气象和气候资料输入电脑，计算出加速蚊子繁殖的天气条件将在何时出现，使人们有充足的时间来干预疫情的发生或减少疫情带来的损失。这一预测方法已在肯尼亚西部、乌干达和坦桑尼亚进行了两年的检测，证明具有相当高的可靠性。疟疾是由疟原虫引起的疾病，多由蚊子传播。全球90％的疟疾死亡病例发生在非洲，其中85％的死者是5岁以下儿童。医学界目前尚未研制出针对这种传染病的有效疫苗。

开车遇堵会令人血压升高

英国一项研究表明，少开私家车多乘公交车不仅能减少碳排放，还有益健康。研究人员让志愿者分别用自驾以及搭乘公交车两种方式前往同一目的地，在旅途中监测他们的心率以及皮肤电反应。皮肤电反应是皮肤对焦虑和压力的反应，这种反应不像焦虑或生气那样显而易见，但会对人的心理和生理产生长期影响。监测结果显示，乘坐公共交通工具时，人所感受到的平均压力较开车时少33％。专家分析3个原因造成自驾者压力大：一是驾驶者为应对复杂的道路状况，其大脑不得不飞速运转；二是交通拥堵令人烦恼，甚至会令人血压升高；另外，开车时不可以分心做其他事情，让不少人感觉是“浪费生命”。

恐龙新物种　头上十个角

科学家在美国犹他州沙漠地区发现两种全新恐龙的化石，其中一种命名为科斯莫角龙，是人类至今发现的头部“装饰”最多的恐龙――有10个角；另一种命名为犹他角龙，头部有5个角，体型相对较大。两种新恐龙都是食草恐龙，可能与三角龙是近亲。这项发现表明，7600万年前生活在同一大陆的角龙进化方式不同。角龙头部的繁复“装饰”可能用于吸引异性，在争夺权的战斗中占据先机。

蟑螂助灭超级细菌

英国研究人员发现，蟑螂和蝗虫体内含有的一种特殊蛋白，可能成为杀灭两种超级细菌的重要武器。蟑螂大脑内和蝗虫体内所含有的蛋白质成分，能在实验室内有效杀灭90％以上的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和抗药性大肠杆菌，而且不会对人体细胞产生明显副作用。这两种“超级细菌”都能带来严重后果：前者可造成人体器官衰竭而死；后者也可能引起肾衰竭。今后，人类或许能从生活在“恶劣环境中”的蟑螂和蝗虫的神经系统中提取出有效物质来杀灭上述两种细菌了。

两种基因与近视相关

人们已知导致近视的最大风险因素是遗传，而英国科学家首次发现两种基因与近视密切相关。这一发现意味着今后或许可以开发出能纠正这两种基因影响的药物，帮助人们摆脱近视烦恼。研究人员在RASGRF1基因附近发现几种与众不同的脱氧核糖核酸(DNA)代码拼写，这些拼写与眼睛错误对焦密切相关。他们先从4000多名孪生者的DNA比对中发现上述现象，从孪生人群得出的结论在另外上万名来自其他国家的白种人身上得到验证。研究人员还发现，亚洲人近视与CTNDD2基因相关。

空气污染加剧突发心脏病风险

美国一项研究发现，空气中悬浮的微小颗粒可能加剧突发心脏病的风险。研究人员对比了纽约城2002～2006年间的空气污染水平与8000多名心脏病突发者之间的关联，结果发现：每立方米空气中的悬浮颗粒增加10微克，心脏病发作人数就会增加4％～10％。当空气中悬浮颗粒水平较高但仍处于安全警戒线(每立方米空气35微克)以下时，会发生与污染相关的心脏病发作。该项研究进一步印证了此前的大量研究结果，即空气污染对心脏有害。

篇6

潮起潮落带来的能量

住在海边的人都知道，有时海水汹涌奔腾而来，卷起层层浪花;有时海水又远远流去，露出一片沙滩。海水的这种涨落现象叫作潮汐。

这种涨落潮现象是月亮和太阳对地球上海水的引力产生的。因为月亮绕地球旋转，月亮和地球又一起绕太阳旋转，都是十分有规律、有固定周期的，所以海边的潮汐涨落也是按照固定周期，严守规律的变化。

在沿岸某些喇叭口形的海湾、海峡和河口地区，由于地形等因素的影响，潮汐往往十分发达，潮差（涨潮的最高海面与相邻的落潮的最低海面之差）可达7～8米甚至十几米。我国著名的钱塘江大潮的杭州湾沿岸，最大潮差达8.9米，加拿大东海岸的蒙克顿港，最大潮差达19米。在这些地方，每逢涨潮，潮峰前面壁立如山，潮水以万马奔腾之势，溯流上涌，呼啸声闻数十里，形成“滔天浊浪排空来，翻江倒海山为摧”的壮观景象，所以潮汐涨落运动蕴藏着巨大的能量――潮汐能（包括潮差能和潮流能）。 据科学家估算，全世界海洋的潮汐能总储量约30亿千瓦，技术上可利用的储量约为1亿千瓦。

潮差能是最早被人类开发利用的海洋能资源。早在1000多年的唐朝，我国沿海居民就利用潮力碾磨五谷，欧洲也有类似的利用。世界上科学发达的国家，从上世纪初已经开始了现代利用潮差能发电的研究。

潮差能发电，俗称潮汐发电的原理，是利用潮差能建设潮汐电站，一般是在口小肚子大的海湾口或河口建筑一座拦海大坝，将海湾或河口上游与外海隔开，并在大坝的一侧建水闸和发电厂房，厂房内安装有水轮机和发电机等设备，厂房内的水轮机流道通过渠道分别与水库和外海连通。涨潮时，水库外因海水不断涌来，库外水位高于库内水位，落潮时，水库外因海水不断落去，库内水位高于库外水位，电站就是利用这个水位差―势能推动水轮机旋转，并带动发电机发电。潮汐电站国内外在20世纪60年代已经实现实用化生产，是迄今唯一实现商业化发电的海洋能。

潮流能

海潮的另外一种用法

潮流发电的原理与风力发电类似。如有一种叫“水下风车”的潮流发电装置，利用潮流推动叶轮，进而带动发电机发电。叶轮有水平轴螺旋桨式，也有垂直轴转轮式。但是，潮流发电装置的叶片比风力发电机的叶片小很多，因为海水密度比空气密度大很多。

国内外从20世纪80年代开始进行潮流发电的研究，90年代中期出现研究热潮。当前研究潮流发电的国家有很多，以英国最先进，我国也属先进行列。现在，国内外潮流发电装置的研究已进入发电装置示范试验阶段，就目前的情况来看，投入实用已经指日可待。

波浪能

大海给予的双刃剑

到过海边的人都会对大海惊心动魄的波涛留下深刻的印象，大风一起，滚滚巨浪就像不驯服的野马，在海面上跳跃奔腾。海浪是许多海难的肇事者，但也是一种宝贵的能源。据科学家估算，全世界海洋的波浪能总储量约30亿千瓦，技术上可利用的储量约为10亿千瓦。

波浪能利用的形式很多，上下运动、摇摆、压力等都可利用，其中比较简单常用的一种是利用垂直运动的倒打气筒式。

利用波浪的上下垂直运动，推动装在漂浮装置中的活塞，好像一个倒过来的打气筒，活塞与装置的相对运动产生的压缩空气推动涡轮机转动，带动发电机发电。这种最简单的发电装置早已在为航标和灯塔供电。

当前研究波浪发电的国家很多，以英国最先进，我国也进入先进行列。不过现在国内外对波浪发电装置的研究，还处于发电装置示范试验阶段，达到商业化实用尚需时日。

海水盐差能

太咸也不是缺点

据测量，各大洋海水的平均含盐浓度为35‰（称海水盐度35）。这样在江河的入海口区，在河水与海水交汇的地方，河水与海水之间便存在着含盐浓度的不同，也就是含盐浓度差。由含盐浓度差而储存的能量，便是海洋盐差能，也叫浓度差能。据科学家估算，全世界海洋的盐差能总储量约300亿千瓦，技术上可利用的储量约为30亿千瓦，其能量密度超过其他形式的海洋能。

盐差能的表现形式很多，当前最受关注的开发利用方法是渗透压法。当我们在一个水池中间隔一片半透膜（只允许溶剂通过），两侧分别加入同量海水和淡水，开始两侧的水位相同。过一段时间我们会发现：因为淡水通过半透膜渐渐向海水一侧渗透，淡水一侧的水位会渐渐下降，海水一侧水位会渐渐升高。当盐度为35的海水与淡水分别放入水池两侧时，通过半透膜形成的渗透压，可产生248米水位差，相当24个大气压。

我们可以利用这个水位差――势能推动水轮机旋转，带动发电机发电。只要继续向海水一侧加入高盐浓度海水，使海水一侧保持高含盐浓度，淡水就会继续向海水一侧渗透，两侧就会继续保持水位差，发电就会继续进行。但由于盐差能对于技术的要求比较高，难度较大，费用很高，多数科学家认为近期较难解决，所以目前在世界范围内对盐差能的研究也较少。据国外报道，近几年，挪威、美国和荷兰等开展了盐差能发电的研究。

海水温差能

海水间的热量传递

在世界大洋赤道两侧的热带海域，表层和深层海水的温度差为20～24摄氏度，储藏着巨大的温差能资源。据科学家估算，全世界海洋的温差能总储量约400亿千瓦，技术上可利用的储量约为20亿千瓦。

海水的这种温差可以帮助人们发电，其基本原理是：利用能量转换系统中的工作介质吸收海洋中的热能产生蒸汽，推动涡轮机带动发电机发电。

经过100年的研究，美国科学家终于在1979年在夏威夷岛海域建成了一个温差电发电试验电站，这是世界上第一次从海洋温差能获得有实用意义电能的温差电站。在此之前，科学家在试验研究中，获得的电力还少于为抽取深层冷水和表层温水付出的电力。

海流能

海水的迁徙运动

篇7

世界上最大的内陆湖

里海是世界上最大的内陆湖，体积约78000立方千米，覆盖面积超过37万平方千米，是地球上最大的内陆水体。不过，里海水体的含盐量为海水的1/3，所以它不是世界上最大的淡水湖。世界上最大的淡水湖以所含水量论是贝加尔湖，以覆盖面积论是苏必利尔湖。里海较高的含盐量在很大程度上是在其形成过程中残留下来的，里海与黑海、西面的亚速海，以及东面的咸海，都是远古海洋——潘诺尼亚海的残存。

6500万年前，潘诺尼亚海是与大西洋以及印度洋和太平洋相接的海洋。500万年前，由于地壳变化，潘诺尼亚海变成了一个四周为陆地包围的巨大内陆海。后来，如今的里海和周围它的邻居渐渐形成，这些水域的含盐量逐渐减少。再后来，里海重新建立了与海洋连接的通道，恢复了海洋环境。到200万年前，与海洋连接的通道再次封闭，经过雨水和冰川融化雪水的稀释，里海水体向淡水化发展。当与黑海的连接最终被完全阻断后，里海成为完全被陆地包围的永久性的内陆湖。

130条淡水河流的水流入里海，其中来自北面伏尔加河的流量最大，占流入水量的80%左右。尽管有大量淡水涌入，里海的水仍然是咸的，特别是在里海的南端，这是因为里海没有出水口，其水分流失的主要途径是蒸发，湖水蒸发增加了含盐度。

里海与世界海洋隔离的另一个结果是其海平面下降，目前比世界海洋平均海平面低26.67 米。里海海平面的上升和下降，在很大程度上受伏尔加河和其他河流流域降雨量变化的影响。20世纪50年代，由于人类在伏尔加河和其他河流拦水筑坝、引水灌溉等，里海海平面进一步急剧下降，促使人们产生了保护里海的紧迫感，提出了“挽救里海”的口号。

里海的“居民”

庞大而含盐的水体，长期与外部环境隔绝，里海在独特的演变过程中形成了自己的不同寻常的生物群落，至少拥有331种当地特有的物种，包括浮游动物、软体动物和脊椎动物。最为著名的是5种里海鲟鱼，其中包括做鱼子酱的珍贵品种欧洲白色大鳇鱼。里海的鲟鱼数量占到世界总量的90%。此外，里海的水温从北到南并不一样，尤其是在冬季，湖水上部与深处的水温也不同，这样的环境条件也有利于生物多样化的发展。

里海的“居民”来源于淡水河流和海洋。除了古老物种，还有许多物种是被人类有意或无意的活动引入里海的。里海的生物可分为四类：第一类为“当地物种”，如鲟鱼，它们的祖先栖息在史前浅海潘诺尼亚中；第二类是“冰川残遗物种”，包括150万年前～100万年前，因北部巨大冰原融化形成洪水带来的北极物种；第三类是“大西洋引进物种”，包括来自黑海和地中海的物种，其中一些似乎是在5万年前，古老的里海与黑海和亚速海之间短暂连接的那段时间里进入里海的；第四类物种，也是数量最多的一部分，是近代在人为干预下进入里海的。比如1952年，伏尔加河和顿河之间的航运开通，使里海与亚速海相连，最终与世界海洋相连，一些新的海洋物种附着在船体外壳或压舱的海水中进入里海。

在里海“居民”中，最令人惊讶的或许是当地土生土长的一种海豹。线粒体DNA和其他证据表明，这种海豹是由其祖先，一种远古环斑海豹演化而来的。现代的环斑海豹栖息在包括北极在内的一些更北的地区。里海海豹的祖先最初可能是通过冰河时代的冰川前进或冰川融化从地球北面来到里海的。目前，作为里海生态脆弱性的指标，里海海豹正受到来自于各方面的威胁。2008年，里海海豹被评估列入自然保护国际联盟红色名录中的“濒危物种”中，濒危程度仅次于“极度濒危物种”和“灭绝物种”。

科学家指出，里海海豹长期以来面临各种威胁，包括所谓合法的商业捕捞和科学采集活动、大规模死亡事件、犬瘟热病毒爆发、DDT杀虫剂等化学污染物污染，以及因狼和海雕等捕食动物造成的幼崽高死亡率等。1999年随着船舶压舱水进入里海的外来物种栉水母的入侵，也对里海海豹构成了极大的威胁，它们大量消耗浮游动物，影响到整个里海食物链。

里海面临的威胁

对里海的一大威胁是污染，其中一个重要的污染来源是石油开采。里海沿岸每年约1.5亿桶原油从里海和里海海岸附近的油井中提取、精炼并通过管道运输出去。主要管道包括从阿塞拜疆到黑海和地中海的油轮码头。另外，油轮通过伏尔加河和伏尔加河-顿河运河将原油运送到亚速海和亚速海以外的地方。几乎有一半的里海石油是由哈萨克斯坦生产的。目前还有人建议，增加一条直接通过里海的从哈萨克斯坦到阿塞拜疆的石油输送管道，与西部更远地方的管道系统连接起来。

石油污染并不是最近才造成的。里海地区石油和天然气勘探和生产商业活动的历史可追溯到150年前。油井有时会泄漏，海平面的上下波动有时会淹没陆地油井，自然的石油渗漏也会在地表形成浮油，导致对土壤和水体的污染。在正常情况下，强风卷起的3米高的巨浪有助于消除一些较轻程度的石油残留物。但据研究，最近一些年，里海北部和中部湖上的风力，无论是风的强度，还是强风出现的频率，都呈下降趋势。

对里海的另一大威胁是气候变化。像咸海一样，里海正在向逐渐干涸的趋势发展。20世纪60年代初，苏联在为咸海提供水源的河流上修建大型水坝，用来灌溉棉花和水稻田，结果仅仅30年时间，咸海就大幅萎缩并失去了其巨大的经济价值。同样，如今为里海输送淡水的河流也正在被转而用于其他目的，或被截留在上游水库中最终蒸发掉。

不过，一些科学家认为，影响里海命运的不是水坝，而是气候变化。气候变化对降雨和水分蒸发都可能产生影响。2010年，由于春季气温较高，该年下半年里海水平面下降了30.48 厘米。过去几年里持续较高的温度，使得里海的表层水面以至于深层水体变暖，对某些水生生物产生了极为不利的影响。特别是在里海南部，由于水温变暖，浮游植物大量繁殖，导致产生超营养作用，降低了水体中其他生物所需的含氧水平。源自河流和陆地产业的富营养化有机物质，甚至包括人类居住区内未经处理的污水的流入，也进一步加剧了这种超营养作用。此外，暖冬趋势也减少了里海北部的海豹繁殖所需要的季节性冰层覆盖。

保护里海，保护里海生物群落刻不容缓。经过20年协商，里海所归属的阿塞拜疆、哈萨克斯坦、俄罗斯、土库曼斯坦和伊朗五个独立国家，至今仍未能对里海水域的最后划分达成一致意见。2003年，阿塞拜疆、哈萨克斯坦、俄罗斯、土库曼斯坦签署《关于保护里海海洋环境的框架协定》，迈出了重要的第一步，该协定的宗旨是保护里海环境，消除污染，可持续利用里海资源。

离里海海滨200米处的巴库少女塔是阿塞拜疆境内的一座著名古建筑，是12世纪所建的汗王宫殿建筑群的一部分，也是这个国家重要的标志性建筑。传说，这座塔曾一度在海水中只露出顶部，一位国王的女儿从塔顶跃到水中自杀。海水会再次淹没少女塔吗？如果科学家的预测不错，这样的事情在我们能预见的时期内是不会出现的。

地球上即将消失的地方

死海

死海是位于约旦和以色列之间的一个内陆湖泊，是地球上最低的地方。在过去40年里，中东地区的一些国家，包括约旦和以色列在内，为从约旦河获得饮用水，切断了约旦河与死海的连接通道，造成死海水位每年持续降低1米的严重后果。如今，这一世界闻名的咸水湖泊的水位已经下降了25米以上。专家建议，如果你想要体验在死海咸水中漂浮不沉的感觉，那就赶快去吧！专家还说，还有其他一些人们向往的旅游景观，它们也可能会像死海一样，在我们的有生之年从这个地球上消失，若想一睹地球上最后的原始质朴的自然风情，那就赶快行动起来吧！

“最后的天堂”塔拉帕岛

如果去到所罗门群岛的塔拉帕岛，你将会看到一个原始质朴的岛屿天堂，你还可以在那里与成群的儒艮和黑梢真鲨共游。塔拉帕岛是南半球最大的无人热带岛屿，也是所罗门群岛天然风情硕果仅存的一座岛屿。由于人类疯狂的森林砍伐活动，所罗门群岛的生态环境遭到了严重破坏。

不丹的质朴风情

随着与外面世界接触日多，长期与外界隔绝的佛教国家不丹正面临如何在发展旅游业和保持历史传统之间寻找一种“平衡”——既要保证生活在偏远寺庙中的僧侣们安静的修行生活，同时又要向游客开放，欢迎参观。因此，要想一观这个曾经与世隔绝的佛教国家原生态的质朴风情，那就赶快行动起来吧。

南美洲的大西洋沿岸森林

这张拍摄于2004年的照片显示的是与巴西城市贝洛奥里藏特毗邻，横跨巴西、巴拉圭、阿根廷和乌拉圭几个国家的物种丰富的大西洋沿岸森林。但是，由于森林砍伐和农业扩张，森林面积如今只有原来的7%不到，而且被切割为一些孤立的小片林地。专家建议，不妨前往巴西巴伊亚州当地的生态旅馆逗留一段时间，抓住这最后的机会，体验这片曾经繁盛的大西洋沿岸森林的最后一片绿荫。

美国蒙大拿州冰川国家公园

美国蒙大拿州冰川国家公园可能很快面临名不副实的危机。据预测，受气候变化影响，到2020年，冰川公园的冰川将不复存在。冰川国家公园于1910年建立时，大约有150条冰川，如今只剩下25条冰川。冰川消失将对冰川国家公园的生态系统产生严重影响，同时也会大大降低其吸引游客的美学价值。

坦桑尼亚境内的乞力马扎罗山

因海明威的小说而闻名的乞力马扎罗山，在地球上至少已存在了1万年。但据联合国调查，在过去一个世纪里，乞力马扎罗山的冰川萎缩了大约80%，全球气候变暖和土地利用变化的综合因素导致非洲最高的冰川正在渐渐消失。专家预测，到2022年，乞力马扎罗山的积雪将完全消失。不管是什么原因造成了乞力马扎罗山冰川的消失，你若还想亲眼看到乞力马扎罗山的积雪，那么现在就赶快背起行囊，开始你的徒步旅行吧。

日本京都古老町屋

京都町屋的历史可追溯到日本江户时代（1603～1867），曾经是京都的商人阶层的住所和工作场所。如今，随着日本古城京都的现代化发展，许多古老的京都町屋正在逐渐消失。京都町屋已被世界文化遗产基金会列入观察名录中。

马尔代夫

由于焚烧生活垃圾，马尔代夫的斯拉夫士岛上烟雾腾腾。人类活动导致环境污染还只是马尔代夫面临的威胁之一。据联合国政府间气候变化专门委员会的预测，到2099年，全球的海平面将上升约60厘米。马尔代夫作为世界上海拔最低的国家，将成为受到海平面上升严重威胁的国家之一。在马尔代夫的1192个岛屿中，有人居住的岛屿仅有200个。如果海平面继续上升，尤其是印度洋地区的海平面加速上升，马尔代夫适宜居住的岛屿数目将进一步减少。

篇8

关键词：海鲜、高密度运输、存养、成活率、安全

海鲜买卖，以活为贵，死则贬值。千方百计提高海鲜成活率，可使海鲜保值或增值。提高海鲜运输和存养密度，降低物流等综合成本，提高效率，增加效益，是广大海鲜从业者的心愿。目前我国海鲜的养殖、运输、存养都采取了渔药、化学剂、抗生素等，造成了海鲜的不安全性，危害着人们的健康。而且，目前海鲜保活技术的应用呈两个极端：对池塘和工厂化养殖车间关注的多，对高密度运输和存养环节关注的少；安全海鲜高密度养殖、运输和存养技术更是只有少数技术人员掌握，非专业人员掌握的少。所以，采取物理、生物等技术取代目前海鲜养、运、存的化学方式是必要和紧迫的。

一、海鲜易死亡原因

海鲜为什么容易死亡？综合分析主要包括两大因素：一类是外界因素，一类是自身内在因素。

（一）外因

1.物理原因。如：网衣拉伤；挂在网衣上（或网内）时受海浪拍打；高密度运输时海洋动物间的碰撞、挤压、弹击；干露时间长；温度过高或过低；盐度过高或过低；溶解氧过低；水中悬浮颗粒多、浊度高影响水生动物正常呼吸等。

2.化学原因。如：PH值过高或过低；重金属含量高；柴油泄漏进入水箱内；海水污染；鱼、虾、蟹体腔和腮排泄的有毒氨气得不到充分排解；氦氮、亚硝酸盐、硫化氢含量高等。

3.生物原因。如：由细菌、真菌、病毒、寄生虫等感染疾病导致的死亡。

（二）内因

健康状态不佳、机体免疫力不强等。

找到海鲜易死亡的原因，就可以采取措施延长其存活时间、适当增加运输和存养密度，提高其成活率。

二、技术改善路径

提高海鲜成活率需重点做好三件事：改善水环境、杀灭病原菌、提高机体抗病力。这三件事是相辅相承、缺一不可的：水环境好，可抑制有害微生物繁殖，海鲜的抗病能力增强；病原菌被杀灭或繁殖受抑制，可减少有害微生物对水环境的破坏，减少海鲜疾病的发生；海鲜抗病力增强，可提高对不良水环境和有害微生物的耐受力。

（一）提高海鲜机体抗病力

提高机体抗病力是指避免海鲜量伤、合珲搭配混养品种、合理设计放养密度、饵料添加剂管理、营养素施加等。具体技术包括：

1.海鲜免疫生物增强剂

采用基于生物信息调控技术生产的无毒、高效的海鲜养殖生物制剂进行生态养殖，增强海鲜免疫力。海鲜免疫生物增强剂是以Tech-BIA技术（生物信息调节技术）为支撑，以纯天然物质为载体，添加了生物活体材料并经特殊加工制成的安全、无污染的粉状生物制剂。该产品能快速激活微生物活体中调节水生养殖动物免疫系统和谐的隐基因，增强机体免疫防御、免疫监视和免疫自稳三大功能。

2.藻相技术

内衍化形成自然食物链来转出生物链，再由生物链衍生出海鲜成长所需的藻相。藻相，指完全性蛋白，即是海鲜的食物，又是海鲜保健品，也是水体净化的重要生态元素，因此通过食物链与生物链平衡衍化出藻相是至关重要的。每一种水中的藻相其孕育的生物是固定的，而这一种藻相所需的元素也是固定的。动物是生产者、植物是消费者、微生物是转化者。高端生态海鲜养殖就是通过实施“处方”及综合解决方案来构建生物链、食物链和藻相的互动平衡。修复水体和改善品质，从而产出高端品质的海鲜产品。

（二）改善水环境

水环境因素包括：水源、盐度、PH值、水温、溶解氧、水体过滤、水体解毒、水深、藻类、光照、气压等。改善水环境的技术如下：

1.生物养殖水净化剂

生物养殖水净化剂是以纯天然物质为载体，添加了生物活体材料经特殊加工制成的安全、无污染的粉状生物制剂。该产品以Tech-BIA技术（生物信息调节技术）为支撑，激活微生物活体中对污染养殖水具有解毒净化功能的隐基因，利用微生物的生命活动及其代谢产物对养殖水中的有机磷、有机氯、苯酚类等有毒、有害化学物质进行解毒净化，抑制水体中病原微生物和寄生虫的生长繁殖，降低养殖水中的COD（化学需氧量）和BOD（生化需氧量），提高养殖水中的溶解氧浓度，最终实现净化水体、改善养殖生态环境的效果。

2.量子水体解毒技术

量子具有波动性，量子水处理技术通过量子问的超精微振动波使水分子与预设的量子信息和能量产生同频共振，并最终达到同步，从而将预设的量子信息和能量传导进入水分子，水分子在吸收了这些信息和能量后，迅速使得水在量子级别上发生变化，也就是从水的最微小单位――量子开始发生变化，使得分子活性、离子键结合力等都发生变化，彻底改变水质，是目前水处理技术的最高科技手段，具有显著的高效性、稳定性、安全性和经济性特点。

3.水质活化、活氧技术

海鲜运输和存养，由于密度大，必须有充分的溶解氧。国家规定：溶解氧含量至少16小时在5毫克/升以上，其它时间任何时候不得低于3毫克/升。对溶氧要求是：溶氧均匀、气泡小而密、溶氧量过饱和。特别是溶氧过饱和（10-12mg/L），可显著提高成活率。

孔宪功教授自行研制的水质活化系统，其原理主要是以核磁共振等物理作用，将大团粒状态的水分子细化，使水溶入大量的氧气，水溶解氧高达40-50mg/L，并诱发了羟基自由基，将水质活化，使养殖环境自然形成一个微生物良性循环的大系统，将有害物质如氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐、激素、农药、药物迅速氧化成无害物质，高氧水透入水产品内，杀死体内所有病毒、细菌甚至寄生虫等有害物质。经过7-15天处理的水产品，其肉质口感、风味“达到野生品质”。

4.变频微电流低温麻醉及冷链运输技术

水车运输与暂养不同。一般地，3小时内的短途运输，水温与暂养温度一致即可。若长途运输，因为运输密度比暂养密度大得多，故需要对海鲜进行麻醉处理，以降低其新陈代谢速率，达到提高成活率的日的。而麻醉最经济高效的办法就是低温麻醉，即将温度降到水生动物能够忍受的适宜温度范围的下限。变频微电流海鲜麻醉技术解决了现有利用药物进行鱼类麻醉带来的药物残留、二次污染等问题，使得安全海鲜高密度运输成活率大大提高。

5.纳米重金属水处理技术

无论自然海水还是人工海水，都可能遇到重金属含量超标的问题。重金属离子浓度超标，对水生动物极其有害。其中，汞的毒性最大，银、铜、镉、铅、锌次之，锡、铝、镍、铁、钡、锰依次降低。重金属超标的根本原因是土壤中的重金属含量高（也有由工业污染造成的），并溶入水中所致。纳米重金属水处理技术不仅能使处理后的出水水质优于国家规定的排放标准且稳定可靠，投资成本和运行成本较低，与水中重金属离子反应过程更陕，吸附、处理容量是普通材料的10倍到1000倍。

6.电解水PH值自动调节技术

绝大多数海鲜适宜在弱碱性水中生存。海水动物适合的PH值在7.5-8.5之间，最适的PH值为7.9-8.2之间。采取酸、碱性电解水进行PH值自动调节，对安全海鲜高密度运输和存养具有广谱抑菌活性、高效、安全无害、环境友好等特点，可现场生产，操作简单且生产成本低。已有研究表明，电解水对于食源性致病菌沙门氏菌、副溶血性弧菌、大肠杆菌等病原菌具有良好的杀菌效果。

（三）杀灭病原菌

杀菌消毒即杀灭或抑制危害海鲜的细菌、真菌、病毒、寄生虫，如水箱和工具消毒、机体消毒、水体消毒、饵料消毒等。具体技术包括：

1.权能量子水净化及消毒技术

水体中有大量微生物，如细菌、真菌、病毒、寄生虫，每一类微生物都有成百上千种，其中有许多微生物对水生动物有害。这些微生物是肉眼所看不见的，它们的繁殖速度极快，有的几小时繁殖一代，有的一小时繁殖几代，更有的2分钟就能繁殖一代。理论上讲，一个20分钟繁殖一倍的细菌，8小时后即可繁殖10亿倍。因此海鲜运输和存养必须做好杀菌消毒工作，其中应以预防为主。

利用权能量子材料赋予能量及分解化学无机物，电解生成次氯酸钠，在水中非通电的情况下，水即变成一种含有大量负氢离子且具有独特能量波的液体。利用海水中的NaCl，通过通电电极发生电化学反应，就能生成次氯酸钠。其总反应表达式为：NaCl+H2O电解-NaClO+H2。其杀菌、消毒率高达99%。真正做到了“利用物理性的原理解决化学性的毒素问题”，达到真正意义上的内外解毒、分子解毒，食物中的农药残留、激素残留、病菌微生物残留同时清除，食物及水源中的各种化学毒素达到了高效降解90%，完全从外界阻断食物、环境、水源等带给海水生物的危害。

2.耐盐生物海鲜病虫害防治剂

耐盐生物海鲜病虫害防治剂是以纯天然物质为载体，添加了生物活体材料，经特殊加工制成的安全、无污染的粉状生物制剂。耐盐生物海鲜病虫害防治剂采用世界独创的Tech-BIA技术，选择不同类别的信息频谱，分别激活能够防治病虫害功能不同隐性基因的微生物，然后再经过特定培养制成。该生物制剂具有高效防治病虫害的功能，可防治多种真菌性、细菌性、病毒性、寄生虫性等水生动物病害，具有广谱性。

三、物联网管理系统

安全海鲜高密度冷链运输和存养新技术是个系统工程，也是个动态的过程，需要物联网技术的支撑。

安全海鲜高密度冷链运输和存养的物联网管理系统，通过使用投入式水质传感器，结合物联网技术，实现水产养殖、运输、存养信息化，改变依靠经验的养殖、运输、存养模式，依托全方位、全天候的信号传输，将监测的水温、溶氧、PH值、亚硝酸盐、氨氮浓度、光照度、气压、振动等指标转换为智能化信息，形成一个完善的数据库，让管理者拥有了比经验更“靠谱”的数据分析，结合自动化控制系统达到水质可测、自动增氧、按需投饵、鱼病可防、质量追溯的目的，是一个集水质在线临测、水质自动调控、鱼病测报、质量追溯“四位一体”的物联网解决方案。

篇9

【关键词】水冷；风冷；制冷机

近几年来，日趋多样化的冷水机组型和风冷式机组的应用不断提升，空调的发展则由传统的窗机以及分体机式向着大中型集中式转变，对制冷需求量的要求增大，而今最大的单机容量就已经达到了1600KW。风冷式机组则很多的被用于实际的工程之中，据统计，在深圳设计项目之中，18%的工程都将风冷式机组作为空调的冷源，在香港等地区，因对淡水的需求较高，缺乏淡水资源，大部分都采用风冷式机组，只有少部分采用海水冷却。并且，风冷式机组的产量与型号也不断地增长着，质量也随之提高。因此，如何更合理选择冷水机组机型在实际工程中也具有着重要的意义。

一、制冷性能的对比

室外干求温度对风冷式冷水机组中冷凝压力以及温度其中重要作用，而它的冷凝压力和温度又影响着冷却塔出水时的温度高低。从暖通设计的规范要求可以看到，冷水机组在冷凝过程中，所取用的冷凝温度是高出冷却水进、出口温度5℃到7℃的冷水机组。我国大部分地区所设计的温度在32℃到37℃之间，而水冷式冷凝器我们则可以按40℃的温度进行考虑。因我国大部分的地区夏季室外所得到的干球温度都在30℃之上，而风冷式冷凝器的温度则要比夏季室外所得的干球温度要高出15℃，从中可以发现，风冷式机组比水冷式机组来说，它的制冷效率是较低的。

二、经济效益的对比

据国外美国特灵公司曾经做出的对于冷水机组在全负荷以及部分符合情况下耗电量的对比结果中，可以看出，在全负荷运行时，风冷式机组比水冷式机组的耗电量要大，大约在15%上下，在2/3负荷下运行时，两者基本扯平，其中风冷式机组相对较低一些，在1/3负荷下运行时，风冷式的耗电则明显低于冷水式机组。大概低于30%之间。所以，从总体来看，风冷式机组的耗电与水冷式机组相比高不了多少，再加上水冷机组的维护费用相对较高，那么总体效益来说，风冷式机组相对占一定优势。同时，在影响两者经济效益的基础上，电的价格是起着关键性作用的，电价越高，越利于水冷式机组，电价越低，风冷式机组越有利。因此，两者最主要的对比之处就在耗电量之上。在评价冷水式机组的经济效益的时，要对初期建设费用在使用寿命期限内的运行费用进行估计。

三、机组的对比

从耗能上看，以1台700KW能耗的制冷机来分析的话，在同样工作情况之下，风冷式能耗185KW，水冷式能耗140KW，从这里相比，风冷式能耗较高。但是，水冷式还要包括冷却塔与风机的耗能量在内，其能耗总共为160KW。虽然，水冷式制冷机在能耗上的消耗不大，但是它在其他基础上还有其他消耗，它在冷却过程中，水量的飞溅与蒸发说所带来的消耗大约在4t/h左右。所以，大概估算起来，水冷式制冷机的能耗与风冷式机组能耗相差也不是很大的。

在长度和宽度上来看，制冷容量相差不大的风冷机组长度要比水冷机组要大很多，而且在重量上，风冷机组也比水冷机组要重，这表示着风冷机组对机房的地面承重、面积、设备吊装与运输要求都比较高。在风冷机的配制上，其本身就配备了风机，而其噪音相比起冷水机组要高3dB到5dB以上。冷水机组的安装则要求安装多台冷却水循环泵，对房内噪音来说，两者差别都不大。风冷式因设备要求不多，因此其设备的投资相对于设备要求较多的水冷式机组要低，而相同系列制冷量的机组风冷机组价格相对高于冷水机组45%左右的。在容量与性能系数上，水冷式机组在两者上是成正比关系的，而风冷式则趋势变化是相反的，所以，制冷机的容量越大，水冷机组越有优势。除此之外，气象的改变对两者也有着一定的影响，水冷机组它的效率与冷却塔的出水温度息息相关。冷却塔的耗水量也和当地干、湿球温度有关，而风冷式机组则是室外的空气温度影响其效率。

四、机组对环境的要求

对于机组环境的选择，水冷机组的建设只要能够满足对安装操作、隔声隔震、通气通风等要求，在建筑顶层、中间层、地下室等处。相比之下，风冷机组，对通风要求较高，在建筑顶层、中间层和室外楼层平台较合适。对于机房的要求，首先机房要有检修的空间与安装空间，适应对机组及时的维护情况。对于中间层，因风冷机组对机房大风量进排风开窗面积的要求较高，要求机房的通风窗口面积适当增加，保证风冷的最好效果。在风冷机组中，没有水冷机组中的冷却塔、物冷却水循环泵，仅仅只有制冷机组以及相应工作管道，所以对机房专用建筑面积要求不大，只要能保证对机组及时维护的空间亦可。对于水冷机组而言，因机组设备较多，冷却塔可设置在建筑物屋顶或天台位置，冷却机组可设置找地下室、中间层等空间位置，但因水冷机组运行机组台数较多，就需保证建筑物结构强度，隔声隔震效果的增强。

五、结束语

目前，风冷机组与水冷机组在民用建筑中得到了广泛应用，两者最大限度的降低能耗以及运行费用，这对将来的更新进步有着更大的作用。同时，对于风冷式机组以及水冷式机组两种制冷机组都需分析四个重要因素带来的影响，其一是容量对两者的影响，如何达到优势最大化，发挥最大的经济效益；其二是对年费有一定影响的平均负荷率，其性能系数的变化程度；其三是水电价格对两者的影响；最后其四是气候现象对两者的相互干涉。通过适当的解决或发挥四种因素带来的影响，提升优势，促进效益的最好发挥对于两者的建设都有着很大的作用。

参考文献：

[1]杨广禹，谭健.水冷与风冷制冷机组的应用分析[J].科技创新与应用，2012（07）

篇10

海洋浮游植物是海洋物质转化和能量循环中的重要环节,为海洋生物提供其赖以生存的物质基础的同时,又去除过量N、P、Si营养盐,有效防止水体富营养化,在水体自净过程中起着极为重要的作用,受近海生态环境变化的显著影响[6-9]。同时海洋浮游植物的种类组成、群落结构和丰度变动直接或间接地制约着海洋生产力的发展,并能改变海洋碳通量[10]、云反照率[11]、海水光通量与热通量[12],从而改变全球气候,影响人类的生存。因此海洋浮游植物群落变化特征深受关注。

大亚湾浮游植物研究始于20世纪80年代初期,徐恭昭等对其分布做过调查[13-15]。90年代之后,陆续有一系列对大亚湾浮游植物的研究报道,仅限于局部海域或某个季节,重点关注的是大鹏澳核电站海域和澳头养殖水域[16],涉及整个海域的浮游植物群落结构研究可追溯到2002年孙翠慈等[17]的报道,而长时间尺度的浮游植物群落变化特征偶见于2004年之前的报道,之后并无专门论述[5,15-16]。近年来大亚湾生态环境发生了较大变化,浮游植物群落结构深受其影响[4-5,17]。本文主要根据国家海洋局、国家海洋局第三海洋研究所、南海环境监测中心2004~2007年开展大亚湾生态监控区监测工作所获的监测数据和资料,对大亚湾生态监控区近4a长时间尺度的浮游植物群落年际变化进行分析,主要通过物种组成、丰度变化、优势类群演替、群落结构及赤潮灾害事件反映生境的退化,探讨其变化的主要原因及趋势,这将有助于揭示近年来大亚湾海洋生态演变过程,为海洋生物资源的持续利用提供参考。

1研究区域概况和研究方法

大亚湾生态监控区位于南海北部,地理位置介于22o30′~22o50′N,114o29′~114o49′E之间,西南邻香港,西邻大鹏湾,东接红海湾。面积600km2,最大水深21m,平均为11m,是一个较大的半封闭性深水海湾。湾中部南北向分布的中央列岛(自北向南有纯州、喜洲、马鞭洲、小辣甲、大辣甲等)断断续续将海湾分成东西两半,东部海岸相对较平直,而西部岸线曲折,汊湾深入陆地,如大鹏澳和哑铃湾等。湾内水交换率低,更新周期长,受粤东沿岸上升流等影响,环境因子季节性变化明显[14]。根据大亚湾核电站放射性本底调查中监测站位的布置原则,并结合海域使用现状,确定浮游植物监测站12个(图1),分别是西部近海的S1、S1、S3、S4测站,东部海区的S5、S6、S7、S8、S9测站,东南海域的S10、S11、S12测站。自2004~2007年,每年暖水季节(春、夏两季)监测,即3~4月、7~9月。浮游植物样品按照《海洋监测规范》[18],用浅水Ⅲ型浮游生物网自海底至水面垂直拖网采样。样品现场用缓冲甲醛溶液固定。浮游植物种类鉴定参考金德祥、郭玉洁等的分类学专著[19-22]。优势度的计算公式为Y=(ni/N)×fi,Y表示优势度,ni为第i种的总个体数,fi为第i种在各站位出现的频率,Y值大于0.02的种类为优势种[25]。

2结果与讨论

2.1浮游植物种类组成及其年际变化

大亚湾生态监控区的浮游植物呈现亚热带生物的共同特性,种类丰富,种类组成以暖水性种类和广温性种类为主,后者检出种类多于前者。近4a共检出6门53属197种,包括硅藻、甲藻、蓝藻、金藻和绿藻。硅藻不论从细胞密度还是种类上都占绝对优势,共36属136种,占总种类的69.0%,其次为甲藻类,共12属53种,占26.9%;蓝藻2属4种,占2.0%(表1)。金藻1属2种,占1.0%,绿藻1属1种,黄藻1属1种。硅藻类检出种类最多的是角毛藻(Chaetoceros)、根管藻(Rhizosolenia)、圆筛藻(Coscinodiscus),种类依次为33种、20种、14种,甲藻类的角藻(Ceratium)检出25种。这4属占总种数的46.7％,其他49属共105种占53.3％。蓝藻零星检出束毛藻(Trichodesmium)和螺旋藻(Spirulina),金藻仅检出等刺硅鞭藻(Dictyocha)的两个种,黄藻和绿藻仅分别检出一种。赤潮浮游植物检出较多种类,主要有扁面角毛藻(Chaetoceroscompressus)、浮动弯角藻(Eucampiazoodiacus)、细长翼根管藻(Rhizosoleniaalataf.gracillima)、脆根管藻(Rhizosoleniafragilissima)、小等刺硅鞭藻(Dictyochafibula)、多纹膝沟藻(Gonyaulaxpolygramma)、红色裸甲藻(Gymnodiniumsanguineum)、夜光藻(Noctilucascintillans)、海洋原甲藻(Prorocentrummicans)、具尾鳍藻(Dinophysiscaudata)、倒卵形鳍藻(Dinophysisfortii),都是已记录的有毒赤潮生物,在各次监测中均有检出,在2004年至2006年春季浮游植物中所占比例较大,而2007年则主要在夏季检出。此外幅杆藻(Bacteriastrum)、海链藻(Thalassiosira)、半管藻(Hemiaulus)和原甲藻(Prorocentrum)等的检出率也较高。

监控区内浮游植物种类总体上呈逐年下降趋势(图2)。硅藻类的种属呈减少的态势,其占总种类的比率年际逐渐增加(表1)。甲藻类的种属均减少,其比率也降低(表1)。蓝藻类的种属及其比率在2007年减少得较为剧烈(表1)。种类的站位间差异分布在西部、东部海域体现较明显,东南海域的种类分布较为均匀(图3)。自2004~2006年,东部海域检出种类最多(S6测站),东南海域次之,西部近岸最少(S3测站)。而2007年西部近海种类检出跃升最多(S2测站),东部近海检出最少(S5测站)。春、夏两季差异较大(图2)。2004年和2005年夏季种类多于春季,而2006年和2007年则春季种类多于夏季。2004年夏季检出最多种类为115种,2007年夏季检出101种,在2005年春季检出最少种类47种。监测发现,西部近海的大鹏澳核电站排水口附近测站(S1、S2测站),表现为浮游植物的种类季节变化与其他海域相反,夏季检出种类少于春季,而其他测站基本都是夏季检出种类多于春季(图2)。S1、S2测站的种类异常变化可能源于核电站温排水排放改变了附近海域水温的季节差异,从而影响了浮游植物种类的季节变化规律[2,4,15-16]。不同的浮游植物种类对水温等因素影响的灵敏度不同,其生长与繁殖也不同,正是种类的不同和频繁季节交替,才引导出浮游植物群落的多样性[2,17]。但如果温排水长期影响,在此生活的浮游植物并没有更替或对季节变化不灵敏,种群替换率低,群落结构趋向单一[2-4]。#p#分页标题#e#

2.2主要生态类群及其年际变化

根据浮游植物种类对温度的适应性,大亚湾生态监控区的浮游植物主要由广布性、暖水性及温带性群落组成。(1)广布性类群主要为硅藻门的角毛藻、菱形海线藻(Thalassionemanitzschioides)、佛氏海毛藻(Thalassiothrixfrauenfeldii),还有近岸广温种中肋骨条藻(Skeletonemacostatum)、丹麦细柱藻(Leptocylindrusdanicus)、尖刺拟菱形藻(Pseudonitzschiapungens)、日本星杆藻(Asterionellajaponica)等。这些类群种类多,密度大,是该海域的最重要生态类群。(2)暖水性群落主要有硅藻门的距端根管藻(Rhizosoleniacalar-avis)、平滑角毛藻(Chaetoceroslaevis)、长角弯角藻(Eucampiacor-nuta)、柏氏角管藻(Cerataulinabergoni)、霍氏半管藻(Hemiaulushauckii)、柔软几内亚藻(Guinardiaflaccida)、太阳双尾藻(Ditylumsol)和甲藻门的原多甲藻属(Protoperidinium)等,这些种类也是该海域的重要生态类群,检出种类少于广布性种类。(3)温带性类群种类较少,主要为硅藻门的笔尖形根管藻(Rhizosoleniastyliformis)、细弱海链藻(Thalassiosirasubtilis)和甲藻门的具尾鳍藻(Dinophysiscandata)和五角多甲藻(Peridiniumpentagonum)等。该类群种类不多,但在春季密度很高。

浮游植物主要生态类群中,广温种占总种类的49.6％,暖水暖温种占总种类的30.4％,还检出少量的外海高盐性种类和淡水种。近4a来,浮游植物群落由暖水种占绝对优势转变为广温广布种占主导地位,反映出广生态幅的生物个体有较强竞争力,能耐受较恶劣的生境,在环境变化时适应力更强,这也说明监控海域遭受的污染压力增加,耐污染种类相应增多[4-5,17]。此外,监控区已经有两座核电站投入商业运营,还有一座核电站在建设中,温排水的热效应不容忽视[2-3,5]。温排水最直接的影响就是增强了局部海区的温度层结,使海水的垂直对流减弱。温排水对海区浮游植物群落结构的负面影响显著,通过海水升温的人工筛选,暖水种被淘汰,广温种得以存活,群落结构趋于单一化,不稳定性增加[3-4,14,17,31]。显著变化体现在核电站近海的S1、S2测站,较之其他测站,其广温种和暖水暖温种的比例变动较显著,暖水暖温种类在2004年S2测站占有最大比例为41.7%,广温种类占50.8%,之后至2007年暖水暖温种类检出率均不高于22%,而逐年的广温广布种类及检出率均超越暖水类群。S1测站2004年暖水暖温种类占35.8%,广温种类占52.4%,之后暖水暖温种类比例逐年降低,至2007年又上升为较高的28.1%。近4a的监测结果表明监控区广温广布种类及检出率均超越暖水类群。

2.3浮游植物丰度的年际变化

监控区内浮游植物丰度年际变化较大,介于4.46×104~1.53×108个/m3之间,平均为9.21×106个/m3(图2)。硅藻丰度范围为3.54×104~1.72×107个/m3,平均8.61×106个/m3,占总丰度的95%,最高值检出在2005年夏季的S9测站,最低值检出在2006年夏季的S7测站。甲藻丰度范围为4.70×103~7.13×105个/m3之间,平均3.68×105个/m3。甲藻在2007年春季的S10测站最高,在2005年夏季的S5测站丰度最低。硅藻在丰度上占绝对优势,但2007年硅藻丰度降低,仅占总丰度的79%,而其他年份达90%以上;2006年甲藻丰度为4.11×106个/m3,占总丰度比例有所增加。

年际变化上,浮游植物细胞丰度总体上是逐年减少的态势(图2)。西部近海和东部海区的浮游植物丰度逐年下降趋势明显,东南海区浮游植物丰度则有较大波动,呈缓慢上升态势(图4)。丰度的密集中心位置不定,年际变化大,同一时间有1个密集区或者2个密集区,如2004年夏季在西部近海的S1测站,2005年夏季在S3、S9测站,2006年夏季在东南海域的S11测站,2007年春季在东部海区的S8测站(图4)。近4a来,浮游植物丰度的总体分布态势保持西高东低,近岸高于远岸的特征,并且由小湾内向小湾外递减(图4)。这与孙翠慈2002年调查的大亚湾浮游植物细胞丰度平面分布大致相同[17]。降雨及陆源输入导致监控区营养盐通量增加,并影响浮游植物丰度的分布[26-27]。西部近海的S1、S2测站,因核电站温排水排入,再加上养殖业都比较发达,由径流输入的营养盐较高,因而浮游植物丰度较高[2,4-5,16-17]。大亚湾监控区以东南季风为主,藻细胞易随风、流等向西北方向的沿岸海区(S3、S4)聚集,造成较高细胞丰度[15,17]。东部范和港S9测站的水体较浅,水产养殖活跃,海水养殖和废水排放会引起水体富营养化,致使浮游植物的丰度及生物量增加[28-29],这是东部海区的高值区。位于外海水入湾处的S10、S11、S12测站与湾内其他测站相差较远,因受环流影响大,此处海域多为广温广布种,细胞丰度较高,波动较大,并且S11和S12测站因位于近岸海域而常具有较高的细胞密度。此外,浮游植物丰度的春夏两季差异并无明显规律(图2),尤其在2005年,夏季浮游植物丰度高于春季近40倍之多。春季,径流输入对浮游植物丰度影响减弱,因此浮游植物密度仅在西部近岸养殖区的S3、S4较高。同时,水动力条件使得中央列岛东北部的S6、S7站位风浪微弱,利于浮游植物在此密集[15,17]。硅藻类的丰度变化与浮游植物丰度变化基本一致,从西部近海向东部减少,东南近岸又有所增加,高值区出现在西部近岸的S1站和东南近岸的S12站,硅藻丰度分布决定了浮游植物的分布。甲藻丰度有增多的趋势,以往的甲藻高峰值多在冬末春初[2,4-5,30],如今高峰值检出在春、夏季,说明春、夏产生甲藻赤潮的可能性增大[30-31]。甲藻除2005年夏季和2006年夏季在浮游植物丰度中所占比例较小外,其余各次监测均占较大比例。有毒甲藻所产生的毒素可通过鱼、虾、贝等在食物链传递,直接危害人类的健康甚至生命安全。

2.4优势类群的年际变化

监控区的浮游植物终年以硅藻为首要优势种群(优势度＞0.02[25]),优势种演替具有明显的年际变化(表2)。表2列出近4a监控区各次监测的主要优势种及其优势度。可见,监控区最主要的优势种为细长翼根管藻和柔弱拟菱形藻(Pseudo-nitzschiadelica-tissma)。细长翼根管藻在2004~2006年春季及2007年夏季检出,并且每次检出的优势度都较高。柔弱拟菱形藻在监控区内检出率也较高,特别是2005年和2006年,在监控区内占有绝对优势。总体上大亚湾监控区内浮游植物优势种年际变化明显(表2)。有时优势种类多,但数量优势不明显,有时则单一种类数量占绝对优势。细长翼根管藻是春季稳定的优势种,柔弱拟菱形藻是夏季稳定的优势种,在春末期间甲藻的优势度增加明显。在浮游植物优势种频繁交替过程中,较大型的根管藻属种类繁盛的持续时间较长,而较小型的角毛藻等属种类繁胜的持续时间较短。如,细长翼根管藻是大亚湾生态监控区极为稳定的一个种类,它在春季形成数量高峰,占浮游植物的绝对优势,持续到夏季消退,而2007年则反常的在夏季成为第一优势种类,显示大亚湾内水文环境有所改变,影响了细长翼根管藻的生长规律。常见的优势角毛藻种类有洛氏角毛藻(Chaetoceroslorenzianus)、旋链角毛藻(Chaetoceroscurvisetus)、窄隙角毛藻(Chaetocerosaffinis)、扁面角毛藻,每年均有相当数量的分布,高峰期检出在每年7~9月的夏季。除了角毛藻为优势属外,常见的硅藻优势种属还有距端根管藻(Rhizosoleniacalcar-avis)、念珠直链藻(Melosiramoniliformis)、菱形海线藻、海链藻、辐杆藻,交替在浮游植物群落中占据优势。甲藻在春季和夏末秋初形成两个数量高峰,优势种主要为叉状甲藻(Ceratiumfurca)、梭甲藻(Ceratiumfusus)和夜光藻。角藻丰度的大幅增长,预示着发生甲藻赤潮的可能性增大。#p#分页标题#e#

监控区的不同海域其优势种不尽相同,西部近海和东部海区优势种多为近岸广布性种。春季(3~4月)由于适宜的水温和雨季里入湾营养盐含量的增加使得某些近岸广布性种类,如佛氏海毛藻、洛氏角毛藻、窄细角毛藻、标志星杆藻(Asterionellanotata)和尖刺拟菱形藻等大量繁殖,成为西部近海的优势种。而在春末4月份时,甲藻数量出现高峰,成为主要优势种类,其数量在西部近海高于东部海区。夏季(7~9月)水温最高,盐度低于春季,因而浮游植物以耐高温和盐度适应能力较强的种类占优势,如柔弱拟菱形藻、中肋骨条藻、菱形海线藻以及角藻等,集中检出在西部近海和东部海区。柔弱拟菱形藻是夏季最主要种类,是区域优势种的稳定组成之一,尤其在东南湾口海域较为突出。

2.5浮游植物群落结构指数的年际变化

大亚湾生态监控区的浮游植物物种多样性、均匀度都不高。浮游植物多样性指数(H′)呈逐年下降趋势(图5),均匀度略(J)呈逐年上升趋势(图5)。多样性指数变化范围在0.51~3.53,平均为2.03。均匀度在0.43~0.72间变动,平均为0.49。浮游植物的异常增殖及过度集中导致多样性较低,如,2004年春季中肋骨条藻和细长翼根管藻异常增长,2005年和2006年夏季东南海区的柔弱拟菱形藻异常增长,均对其他种类的生长造成抑制。2005年夏季出现多样性指数和均匀度的明显低值,这和柔弱拟菱形藻成为绝对优势种有关,其数量占浮游植物总数量的95.8%。监控区浮游植物多样性较低的海域主要集中在东南湾口的S10、S12测站,由于柔弱拟菱形藻丰长聚集所致,多样性指数也表明该海区遭受重度污染。同时,东部范和港海域S9和北部的澳头湾(S3、S4测站)也遭受重度污染,其余测站均为中度污染状态。夏季的多样性指数和均匀度低于春季。多样性指数在夏季偏低,尤其在监控区西部近岸的核电站和大鹏澳养殖区(S1、S2测站)表现明显。夏季水温高,雨量多致使盐度变化大,阳光照射强,不适宜浮游植物生长,种间比例并不均匀,种类多样性较为单一,优势种集中为少数个别耐高温高盐变化的种类[2,4,17]。北部海区的水交换能力较弱,污染较重,其多样性指数及均匀度均低于东部和东南海区,东部海区多样性指数较高,种间比例较为均匀。而东南海区的优势种数量过度集中,多样性指数和均匀度值超过赤潮发生的阈值。

2.6赤潮事件的变化分析

近4a大亚湾生态监控区发生的赤潮种类以甲藻为主,如,锥状斯氏藻(Scippsiellatrochoidea)、五角多甲藻(Peridiniumpentagonum)、海洋卡盾藻(Chattonellamarina)多次引发赤潮,主要发生在北部近海及东部的范和港海域(表3)。2004年发生赤潮2起,累计面积101km2。其中,2004年春末(6月)份发生的红海束毛藻(Trichodesmiumerytheracum)赤潮是广东省近年最大的一次赤潮,漂浮于大辣甲至桑州连线以南海面,一度宽达5.5km,长15km,面积近100km2,由于红海束毛藻的密度过高,在夜间造成水体缺氧,引发鱼类和底栖动物死亡。2004年夏(8月)发生在东升及坝光网箱养殖海域生物有毒赤潮造成个别网箱鱼类出现缺氧死亡现象,为锥状斯氏藻、五角多甲藻所致。2005年夏(9月),在大亚湾衙前海域发生有毒赤潮,引发种类为海洋卡盾藻和锥状斯氏藻,面积约10km2,未造成直接经济损失。2006年春季至夏季,东升村养殖区由海洋细菌引发“白水”现象。2007年夏季(7月)哑铃湾、澳头湾海域再次暴发海洋卡盾藻和锥状斯氏藻赤潮,损失较严重。近4a的赤潮主要发生在哑铃湾、澳头湾海域,原因是哑铃湾附近为较密集的居民城镇,而生活污水未经处理就直接排海,并且是较大型的海水养殖基地,带来一定的养殖污染[26,30]。澳头湾属半封闭海湾,海水交换能力较差,极宜造成富营养化,加上风微弱、气温高、光照充足,形成了赤潮生物爆发性繁殖生长的生态条件[27,30-31]。监控区的甲藻赤潮主要发生在春季和夏季,近年来其发生频率以及引发赤潮的种类都有上升的趋势。因而,有必要密切注意有毒赤潮生物的生消演变,以便有效预防赤潮的季节性发生。