腐烂浒苔对海洋生态的影响

刘牧时

腐烂浒苔对海洋生态的影响

刘牧时

北京大学环境科学与工程学院, 北京 100871

为探讨腐烂浒苔对海洋生态环境的影响，本文通过次溴酸盐氧化法对浒苔腐烂过程中水体营养盐和小分子等元素含量的具体变化进行测试，分析在自然海水环境中浒苔的腐烂过程、分解速度以及对水体生态环境的影响和变化，从而研究浒苔腐烂对海水生态环境的影响。结果发现，生物量最高的组别（5.0 g/L）最先进入腐烂分解状态，需要分解的时间最长，一般为80 d。同时，浒苔会对海水的含氧量和pH值产生影响，会导致水体出现缺氧和偏酸的状态，需要后续进行大力治理，保证生态环境的完善。

浒苔; 海水; 生态环境

多年来，随着地球生态环境的日益恶化，其出现的频率和对海域的影响也逐年增长。一般来说，绿潮常发生在春季和夏季[1]。主要发生在中国、日本、西班牙、法国、韩国等营养成分较高的沿岸海域。我国的黄海地区是当前绿潮出现规模最大、波及范围最广的地区。绿潮灾害的出现对黄海地区沿岸海域的海水生态环境造成了巨大的影响。同时，也破坏了在沿海城市从事水产养殖业的人员的正常工作和生活。

浒苔是我国黄海地区绿潮发生的主要海藻品种。尽管当前对于绿潮有许多的研究，但是对于浒苔腐烂仍缺乏相关的研究[2]。所以，研究绿潮浒苔腐烂对海水生态环境的影响，能够进一步掌握绿潮浒苔腐烂的内在和外在因素，从而为绿潮环境治理提供相关的理论依据。

1 材料与方法

本研究的主要目的是在模拟在自然海水环境中浒苔的腐烂过程、分解速度以及对水体生态环境的影响和变化。

1.1 材料来源

本实验使用的浒苔采自山东省日照市岚山港附近。在实验室中，首先用灭菌的海水对浒苔进行冲洗去除杂质后，将其保存在锥形瓶中。实验中使用的海水经过滤、蒸汽灭菌、冷却后放置在洁净的玻璃瓶内。在进行正式实验前，需要用准备好的过滤海水对浒苔连续培养7 d。其中，过滤海水需要每24 h更换1次。

1.2 实验设计

本实验设计的主要目的有两个。首先，该实验旨在测试实验中浒苔的腐烂速度，以及水中的溶氧含量和pH值的具体变化情况。将4个不同生物量的浒苔分别放置在1 L海水的烧杯里。以0.5 g/L为基础，第二组和第三组依次增加1 g/L，第四组添加2.5 g/L至5 g/L。实验总计时长为35 d。其中分7次测试水体中的浒苔含量、溶氧含量和pH值变化。其次，该实验旨在分析实验中浒苔腐烂过程中海水内营养盐浓度的具体变化情况。在实验中将生物量为2.5 g/L的实验对象放置在1.5 L过滤后的海水中，总计12组标本。同样分7次测试水体中的营养盐和小分子等元素含量的变化。

1.3 测试方法

根据行业测试标准，将使用次溴酸盐氧化法对浒苔腐烂过程中，水体营养盐和小分子等元素含量的具体变化进行测试。在实验室测试前，需要提前对海水样品进行过滤测样，确定水体中本来营养盐和小分子等元素含量。

1.4 试验结果分析方法

在进行试验数据分析时，将使用SPSS软件进行相关性分析和线性回归分析。通过建立分解模型对浒苔生物量的变化进行计算。计算公式为：

W=0×-kt(1)

其中，代表浒苔腐败分解的天数，0代表试验开始时浒苔的生物量，W代表浒苔腐败分解天后剩余的生物量。

通过建立释放计算模型对水中物质浓度变化进行计算：

释放含量=（C-0）×/(×) (2)

其中，C代表样本取样时水中物质的初始浓度。0代表试验开始时水中物质的浓度，代表试验开始时浒苔的生物量，代表浒苔腐败分解的天数。

2 结果与分析

下面将对实验中就样品中浒苔腐败过程中出现的各种样本、分子和元素变化进行总结，并就试验结果进行具体分析。

2.1 浒苔的腐烂分解过程分析

通过分析可以发现，不同组别浒苔的腐烂分解过程剩余生物量和剩余湿重比例呈现出相似的变化趋势（见表1和表2）。在放置第5 d进行检测后，发现不同组别浒苔的剩余生物量达到了峰值，之后开始逐步减少。这说明浒苔产生在海水中后会生长大概5 d时间，然后开始逐渐开始腐烂。从第35 d剩余生物量的结果可以发现，初始浒苔的生物量越多，最后在腐烂过程中被分解的会越多。

表1 浒苔的腐烂分解过程中剩余生物量/g

以第5 d的四组浒苔生物量作为初始数据，对剩余物质进行了百分比计算（见表2）。根据数据变化可知，第8 d 5.0g/L组的百分比从100%下降至90%，是四组样本中变化最大的。这表明生物量较高的组别已经开始出现腐败的现象，而其他组别还没有出现明显的腐败现象。在第35 d，5.0g/L组剩余湿重比例最高，达到了48%。而生物量越低的组别，呈现出剩余比例越低的状态。

表2 浒苔的腐烂分解过程中剩余湿重比例

根据检测时间将实验过程分为5个阶段，可以得出浒苔的腐烂分解速率（见表3）。其中，速率越高表明改组别的腐烂分解速度越快。通过观察各组的腐烂分解速率可知，所有组别的腐烂分解速率都呈现出先快后慢的状态。其中，初始生物量越高的组别出现分解速率峰值的天数越早。以2.5g/L组为例，出现分解速率峰值的天数在13 d～17 d。而0.5g/L出现分解速率峰值的天数在18 d～25 d，相对较晚。以上结果表明，生物量越高的组别会越早开始出现腐烂状态，但是分解的速率相对较低。

表3 浒苔的腐烂分解速率

将浒苔的腐烂分解过程中剩余生物量取自然对数和分解时间建立线性回归方程，其结果在下表4中。根据表中结果可知，5.0g/L组别的常数值最大，分解时间为80 d。0.5g/L组别的常数值最小，分解时间为45 d。这表明初始生物量较高的组别，相对的分解的时间会更长一点。初始的生物量会直接影响到最终的分解时间和速率。

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表4 浒苔的腐烂分解过程中剩余生物量和分解时间的分析结果

2.2 浒苔的腐烂分解过程中溶氧含量和pH值变化

对2.5 g/L组和5.0 g/L组的溶氧含量和pH值进行数据分析，结果显示在表6中。可以发现，在第8 d之前，2.5 g/L组的氧含量一直呈现出饱和状态（大于9 mg/L）。从第17 d开始，2.5 g/L组的氧含量开始明显低于2 mg/L，呈现出缺氧状态。从5.0 g/L组的结果来看，该组样本比2.5 g/L组进入缺氧状态更早。从第12 d开始就明显低于2 mg/L。同时，两组的pH值变化也呈现出相似的状态。第8 d的数据可以发现，两组的pH值都比初始pH值低了很多。从第12 d后，两组的pH值都低于7.5。这表明当浒苔开始进入快速腐烂分解过程时，海水会呈现出缺氧状态和整体偏酸的状态。

表6 浒苔的腐烂分解过程中溶氧含量和pH值变化结果

对浒苔的生物量、溶氧含量和pH值进行相关性分析（见表7）。溶氧含量和pH值呈现出显著正相关的状态，系数为0.901。生物量和pH值同样呈现出显著正相关的状态。同时，生物量和溶氧含量呈现出极显著的正相关。

表7 浒苔的生物量、溶氧含量和pH值的相关性分析

2.3 浒苔腐烂过程中海水内营养盐浓度分析

在浒苔腐烂过程中，水中营养盐的各种成分含量如下表8显示。可以发现，No3从第2 d开始，分子浓度开始随时间变化略有增加。NH4的含量在第35 d时，呈现了浓度的峰值。SiO3在12 d之后开始呈现显著下降的状态。这表明，由于浒苔在腐烂过程中吸收了No3、PO4、SiO3，导致海水中营养盐浓度明显下降。

表8 浒苔腐烂过程中海水内营养盐浓度变化/μmol/L

3 结 论

生物的腐烂过程是一个复杂的变化过程。从以上分析结果可以发现，含有不同生物量的浒苔具有不同的腐烂分解时间。生物量最高的组别（5.0g/L）最先进入腐烂分解状态。其主要原因是由于浒苔能吸收的营养物质有限，会加速其腐烂死亡。而生物量最低的组别（0.5g/L）因为需要吸收的物质相对较少，所以进入腐烂的时间相对缓慢[3]。生物量最高的组别（5.0g/L）需要分解的时间最长，为80 d。由于绿潮多出现在7月至8月之间，所以可以推断出相对生物量较高的绿潮可能会在11月左右才开始消失[4]。同时，浒苔会对海水的含氧量和pH值产生影响，会导致水体出现缺氧和偏酸的状态，需要后续进行大力治理，保证生态环境的完善。

[1] 刘金林,杨晓倩,李继业,等.黄海绿潮暴发期间浒苔沉降研究进展[J].环境污染与防治,2020,42(5):614-618

[2] 王林项,李修竹,唐新宇,等.浒苔绿潮暴发对南黄海海域溶解有机物的影响[J].中国环境科学,2020,40(2):806-815

[3] 单菁竹,李京梅,林雨霏,等.双边界二分式引导技术的起点偏差及其修正——以胶州湾浒苔生态损害评估为例[J]. 统计与信息论坛,2019,34(2):35-41

[4] 高红,周飞飞,唐洪杰,等.黄海绿潮浒苔提取物的化感效应及化感物质的分离鉴定[J].海洋学报,2018,40(12):11-20

The Effect of Decayon Seawater Ecological Environment

LIU Mu-shi

100871,

To explore the influence of rottingon the marine ecological environment. The specific changes of nutrients and small molecules in the water body during the rotting process ofwere tested by hypobromate oxidation method, and the rotting process, decomposition speed, and the influence and changes on the water ecological environment ofin the natural seawater environment were analyzed, so as to study the influence ofrotting on the marine ecological environment. The results showed that the group with the highest biomass (5.0 g/L) was the first to enter the decomposition state, and the decomposition time was the longest, generally 80 days. At the same time,will have an impact on the oxygen content and pH value of seawater, which will lead to the state of hypoxia and partial acid in the water body. It needs to be vigorously treated in the future to ensure the improvement of the ecological environment.

; seawater; ecological environment

Q143＋4

A

1000-2324(2021)03-0466-04

2021-02-24

2021-03-18

刘牧时(1995-),男,硕士研究生在读,主要研究方向:环境与资源保护、全球环境治理. E-mail:Liums@pku.edu.cn