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化学揭秘赤潮之谜 [复制链接]

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赤潮之谜

“东临碣石,以观沧海。水何澹澹,山岛竦峙。”大海那惊涛拍岸的壮烈,那海天相接的雄奇,那一片平静的、望不到尽头的蔚蓝世界,让多少人魂牵梦绕。然而,这样美丽的景色,正在悄然地被破坏。现在我们常常听到关于海洋被破坏、被污染的报道,其中出现较多的一个词就是“赤潮”。

资料小卡片

赤潮是海洋中的某一种或几种浮游生物在一定环境条件下爆发性增殖或聚集,致使水体变色的生态异常现象。

什么是赤潮?通俗地说,我们肉眼看到的赤潮就是海洋中一些微藻、原生动物或细菌,在一定环境条件下爆发性增殖或聚集达到某一水平,引起海水水体变色或对海洋中其他生物产生危害的一种生态异常现象。

赤潮,顾名思义应该是红色的,但是赤潮的颜色不仅仅是红色的,它是一个历史沿用名。由于生物种类的差异,当赤潮发生时,海水可能呈现红色、绿色、灰色、褐色和白色等不同的颜色。在海洋中发生的浮游生物爆发性增殖或聚集我们统称为赤潮;而当浮游生物爆发性增殖或聚集发生在江、河、湖、泊中时,我们称为水华。

水华

赤潮是一种复杂的生态异常现象,发生的原因也比较复杂。据科学研究表明,水体富营养化是产生赤潮的重要的原因之一。

我们经常看见城市露出它“丑陋的尾巴”——排污管,它将大量的生活污水和工业废水排入大海或江、湖中,使水域中氮、磷、铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量大大增加,这些物质的增加就会导致发生赤潮或水华!

化学小贴士

什么是富营养化呢?

富营养化是一种氮、磷及微量金属元素等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。

化学揭秘

当水体中氮、磷、铁、锰等微量元素以及有机化合物含量不高时,水体可以通过自身的净化能力来维持水中各元素的平衡。但是当水体中这些元素迅速、大量增加时,超出了水体的自净能力,这些元素就会积累,在化学中称为富集。由于合成洗涤剂中有磷元素,食物残渣和动物的粪便中含有大量的氮及磷元素,因而生活废水中含有大量的氮、磷元素;工业污水中则含有大量的金属元素(如铁、锰、锌等元素),这些废水大量、长期被排到水中就像给水中施加了肥料一样,使水体营养过剩,出现了水体的“富营养化”现象,从而使水体中的浮游生物得到了大量的营养物质,于是便大量繁殖、过度生长,引发了赤潮。

在溶液中,许多反应是需要一定的pH作保障的,大海中赤潮藻的生长也不例外。然而,由于污水的排放,造成沿海水域pH变化,也给了赤潮藻快速增长的机会。

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氮盐、磷盐在农业生产中是最常见的化肥。氮肥可以促使作物的茎、叶生长茂盛,叶色浓绿;磷肥可以促使作物根系发达,增强抗寒、抗旱能力,还可促进作物提早成熟,穗粒增多,籽粒饱满。铁是叶绿素合成的重要组成成分,而锰也是植物光合作用不可缺少的一部分,其他的金属如锌和铜也是植物生长代谢的必需元素,同时这些元素也是动物生存所必需的,因此也可以促进水体中浮游生物的生长。

赤潮的危害很大,发生赤潮后由于水体环境发生改变,会使海洋的生态平衡遭到严重的破坏。

在赤潮的初期,由于水中浮游生物大大增加,会消耗水中溶解的氧气;在赤潮的后期,因赤潮生物大量死亡,在细菌的分解作用下,会造成环境严重缺氧或者产生硫化氢等有害物质。

由于水中缺氧或有害物质的产生,会使一些海洋生物不能正常生长、发育、繁殖,从而导致一些生物离开某些海域甚至死亡,破坏海洋原有的生态平衡。另外,由于赤潮生物异常繁殖,会分泌或产生黏液,这些黏液若黏附于海洋动物的鳃上,就会妨碍它们呼吸,导致窒息而死亡。有些赤潮生物会分泌生物性毒素,处于有毒赤潮区域内的鱼、虾、贝类摄食这些有毒生物,会在体内积累毒素,若人类吃了这些鱼、虾、贝类,就会引起中毒,严重时可导致死亡。

化学小贴士

什么是羟基自由基?

羟[读音“qiāng”]基自由基(·OH)是一种重要的活性氧,从分子式上看是由氢氧根(OH-)失去一个电子形成的。羟基自由基具有极强的得电子能力,也就是氧化能力,是自然界中仅次于氟的氧化剂。

看到这儿你肯定很着急,难道就让赤潮这样泛滥,有没有办法治理呢?

目前治理赤潮的方法很多,其中化学方法很有效。

科学家们曾经通过用药剂来直接杀灭赤潮生物,常用的药剂是硫酸铜(CuSO4),当浓度达1mg/L(毫克/升)时就可以抑制赤潮生物的生长。但是,需用的药剂量过大、费用高,且药剂具有毒性,会对海洋生物造成伤害。

最新的研究表明,一种绿色的强氧化剂——羟基自由基治理赤潮的方法诞生了。

羟基自由基是如何治理赤潮的呢?为什么称它为“绿色”的治理方法呢?

治理污水的化学方法

羟基自由基治理赤潮的方法是采用绿色的自然物质水(H2O)和氧气(O2)为原料,用特定的仪器,在一定条件下获得羟基自由基。将高浓度的羟基自由基喷洒于海水中,在较短的时间内可杀死海水表面的赤潮生物,分解赤潮生物分泌的毒素及其尸体产生的硫化氢(H2S)、氨(NH3)、甲烷(CH4)等气体,最终将生物体、有机物降解成水(H2O)、二氧化碳(CO2)和无机盐等。剩余的羟基自由基(·OH)则分解成O2、H2O。用羟基自由基杀灭赤潮生物的方法实现了零污染、零废物排放,符合绿色化学的原则。因此,称它为“绿色”的治理赤潮的方法。

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