浮游生物泵價錢如何

⑴ 怎樣用海洋封存二氧化碳

海洋封存二氧化碳，是控制化石燃料燃燒導致氣候變化的有效手段。地球上三個主要的天然碳儲層(海洋、陸地、大氣)中，海洋碳儲層的儲量到目前為止是最大的，海洋碳儲層的儲量比陸地碳儲層要高出數倍，而陸地碳儲層的儲量要大於大氣碳儲層的儲量。因此，海洋的開發空間潛力巨大。

目前，利用海洋封存二氧化碳的方法至少有兩種：1.從大規模工業點源捕集二氧化碳並把二氧化碳直接注入深海；2.通過添加營養素使海洋肥化來增強大氣二氧化碳的捕捉和提取。上述兩種方法在原理上存在較大差異，但是兩種方法均能提高海洋儲層封存碳的速率，從而減少大氣儲層所承受的碳負荷。目前海洋肥化方面仍存在極大的不確定性，因此國際上把注意力更多地放在第一種方法上。

全球海洋較溫暖的表層海水二氧化碳呈飽和狀態，而低溫深層海水是不飽和的，且具有巨大的二氧化碳溶解能力，這表明深層海水具有巨大的碳封存能力。把大氣中的二氧化碳天然「泵送」到深層海水存在兩種機理：

1.溶解泵。二氧化碳更易溶解於高緯度海區的低溫、高密度海水中，這些高密度海水將下沉至海底。這就導致海水出現「溫鹽環流」現象，為此，在北大西洋的低溫深層海水（富含二氧化碳）向南流經南極洲，最終在印度洋和赤道太平洋上翻，變成表層海水。在那裡，二氧化碳再次釋放到大氣中。同樣，南極深層水在上涌至表面之前在南極洲周圍循環，然後從高緯度海區高密度海水下沉到重現於熱帶海區表面，這之間的時間間隔估計為1000年。

2.生物泵。海洋中的植物吸收表層海水中溶解的二氧化碳，通過光合作用維持生命。浮游植物的生長和繁殖速度常取決於營養素的利用率。浮游植物的尺寸僅為1~5毫米，海洋浮游動物通常能快速吃掉這些浮游植物，而這些浮游動物也將依次被較大的海洋動物捕食。表層海水中超過70%的這種有機物質可以再循環，但深層海水的平衡主要是通過微粒有機物質的沉澱來完成。所以，這種生物泵把二氧化碳從表層海水向深層海水運送，並有效地把二氧化碳封存於局部深層海水區域。大多數這種有機物質都通過細菌再礦化而釋放出二氧化碳，最終這些二氧化碳將又返回至表層海水，完成一個循環。這個過程所需的時間間隔大約也是1000年。

⑵ 海洋碳匯是指海洋與哪一種氣體的關系

為應對全球性氣候變化,提高對海洋碳匯的科學認知,文章介紹海洋碳匯及其碳循環模式,分析海洋碳匯面臨的困境,並提出相關建議。研究結果表明：碳分為黑碳、褐碳、綠碳和藍碳4種類型,其中藍碳即海洋碳匯,即通過海洋固定和儲存二氧化碳,是全球碳循環的重要機制;海洋碳匯由溶解度泵、生物泵和微型生物泵3種碳泵共同完成,其中依賴海洋微生物的微型生物泵儲碳效率最高;海洋碳匯正面臨生境基礎退化和海洋酸化加劇的問題,未來應針對問題加強政策性管理和保護以及加強科學技術研究和實踐。

0 引言

全球性氣候變化已成為國際社會關注的首要環境問題。近年來,海洋碳匯逐漸受到重視,並成為新的科研領域。

海洋在全球碳循環中扮演重要角色,約93%的二氧化碳的循環和固定通過海洋完成[1]。海洋不僅能長期儲存碳,而且能重新分配二氧化碳,是最高效的碳匯。海洋碳匯不僅可以減緩氣候變化造成的影響,而且在保護海岸帶免受侵蝕和減輕水體污染等方面發揮至關重要的作用。恢復並擴大海洋碳匯不僅有助於分擔和緩解碳排放壓力,而且有助於獲得大量有價值的生態系統服務和自然資源,是「雙贏」的工作[2]。

我國是世界上少數同時擁有海草床、紅樹林和鹽沼3大海洋碳匯生態系統的國家之一,廣闊的濱海濕地也為發展海洋碳匯提供了空間。2015年《中共中央國務院關於加快推進生態文明建設的意見》提出「增加森林、草原、濕地、海洋碳匯等手段,有效控制二氧化碳、甲烷、氫氟碳化物、全氟化碳、六氟化硫等溫室氣體排放」;2015年中共中央、國務院《生態文明體制改革總體方案》提出「逐步建立全國碳排放總量控制制度和分解落實機制,建立增加森林、草原、濕地、海洋碳匯的有效機制」;2017年中共中央、國務院《關於完善主體功能區戰略和制度的若干意見》提出「探索建立藍碳標准體系及交易機制」。可見,發展海洋碳匯順應國家的政策導向和現實需求,對於我國實施減排增匯戰略和建設海洋生態文明具有重要意義。

1 碳的種類

根據來源、所含物質和儲存介質的不同,可將碳分為黑碳、褐碳、綠碳和藍碳4種。

黑碳是含碳物質因燃燒不完全而發生熱解的產物,屬於大氣氣溶膠中的碳氣溶膠分類,是大氣氣溶膠的重要組成部分。黑碳在大氣中的存期約為數日到數周,主要排放量來源於植物、動物和微生物產生的廢棄物能量,此外還包括交通運輸、工業生產和居民生活使用的煤和其他燃料等。黑碳對氣候變暖具有較強的影響,其致暖效應超過甲烷,約是頭號溫室氣體二氧化碳的67%[3],是大氣環境重要的影響因素。

褐碳泛指溫室氣體,其中的二氧化碳在大氣中的存期可長達數百年,美國環境保護署認定「二氧化碳等溫室氣體是空氣污染物,危害公眾健康與人類福祉」。褐碳對於太陽輻射的吸收強度介於黑碳和其他顆粒物之間,其對氣候的調節作用是雙向的,即既致冷也致暖[4]。

綠碳是通過光合作用固定於自然系統的植物和土壤中的碳,是世界碳循環的重要組成部分。碳匯是將二氧化碳從大氣中清除的過程,約有45%的綠碳儲存於陸地生態系統,這些生態系統可被稱為綠碳匯。

藍碳即海洋碳匯,是通過海洋活動和海洋生物吸收大氣中的二氧化碳,並將其固定和儲存在海洋中的過程,其范圍不僅包括海洋,還包括海岸帶、河口和濕地等。

2 碳循環模式和海洋碳泵

根據碳循環所處的范圍,可將其分為陸地、海陸和海洋3個層面：①陸地層面的碳循環是大氣與土壤、森林和生物圈之間的碳循環過程,主要通過植物的光合作用將碳固定於自然系統的植物和土壤中;②海陸層面的碳循環是大氣與土壤、海岸帶和海洋之間的碳循環過程,多界面過程是其重要特點,既包括水-氣、海-氣、土-氣、土-水等垂直方向的界面過程,還包括河口-潮灘(濕地)-近海等水平方向的界面過程[5];③海洋層面的碳循環是大氣與海洋之間以及海洋本身的碳循環過程,海洋吸收二氧化碳的量主要受2個方面的影響,即海洋物理化學條件(如海水溫度、鹽度和總鹼度)和海洋生物過程(如初級生產力)。

海洋碳循環的過程主要依賴海洋碳泵的作用,通過碳泵實現碳在海洋中的垂直和水平遷移以及形態轉換,從而調節全球氣候。海洋碳泵主要包括溶解度泵、生物泵和微型生物泵3種類型。

溶解度泵、生物泵和微型生物泵共同作用完成海洋碳匯的過程如圖1所示。

圖1 海洋層面的碳循環

2.1 溶解度泵

溶解度泵(Solubility Pump,SP)得名於大氣中的二氧化碳是可溶性的,是物理化學過程,通過水流渦動、二氧化碳氣體擴散和熱通量等一系列物理反應實現海洋中的碳轉移過程[6]。大量的二氧化碳融入海洋,在海洋-大氣界面之間進行交換,形成溶解度泵的基礎。低緯度海洋的二氧化碳通過海浪被轉移到高緯度海洋,高緯度海水具有更高的密度,從而使二氧化碳沉入深海,進入千年尺度的碳循環[7],該過程不斷重復。

溶解度泵的水流垂直渦動以及大氣、海浪和海水的不停「混合」都受海洋溫度的影響。海水中二氧化碳的溶解度與溫度成反比,即溫度越低,二氧化碳溶解度越高。由此推測,北大西洋和北太平洋等易受灣流和北大西洋橫穿流的影響,是溶解度泵工作的主要海域,海洋暖流向北輸送溫暖的表層海水,待海水冷卻後可將大氣中的二氧化碳泵入海洋內部;南大洋寒冷的表層海水的沉降現象普遍存在,毋庸置疑其也是吸收二氧化碳的重要海域[6]。

溶解度泵不斷將大氣中的二氧化碳泵入海洋,以此調節大氣中二氧化碳的濃度,是在海洋碳循環過程中的關鍵環節。然而隨著海水溫度的不斷升高,溶解度泵的效能正在不斷降低。

2.2 生物泵

生物泵(Biological Pump,BP)是通過海洋生物或海洋生物活動將碳從海洋表層傳遞到深海海底的過程,其依賴於顆粒有機碳(Particulate Organic Carbon,POC)沉降的海洋碳扣押方式[8]。融入海洋的二氧化碳通過海洋生物圈的初級生產力完成從海洋表面到深海海底的過程。

浮游植物是海洋的初級生產者,其固定碳和氮的總量比全世界陸地植物的固定總量還要多。浮游植物光合作用生產有機碳的總量約為高等植物的7倍,每年固定約1.7億t的氮素[9]。一方面,吸收有機碳的部分浮游植物被浮游動物和大型魚類食用,並通過呼吸作用和微生物分解作用將二氧化碳排入海洋;另一方面,浮游植物和浮游動物等生物鏈物種的碎屑、排泄物和蛻皮等,經過沉降和分解等過程轉變為顆粒碳(Particulate Carbon,PC),沉於深海海底和海底沉積物。被封藏的碳不再參與地球化學循環,可被保存上萬年甚至上億年,從而實現對碳循環的調節。因此,科學家將生物泵看做海洋碳循環的最關鍵控制過程[10]。與此同時,海洋表層的不斷升溫和海水酸化的加劇對海洋初級生產力造成影響,從而削弱生物泵在碳循環中的效能。

溶解度泵和生物泵在海洋碳循環中發揮不可或缺的作用,二者提高了海洋表層對二氧化碳的吸收,進而影響二氧化碳的溶解量。生物泵完成對有機碳的垂直遷移,其實際上是有機碳泵。約67%的海洋碳垂直通量由生物泵完成,其餘由溶解度泵完成[11]。

2.3 微型生物泵

研究發現,由生物泵產生的顆粒有機碳向深海的輸出十分有限,大部分顆粒有機碳在沉降過程中會降解,到達海底並封藏的量非常少[12];真正將有機碳轉變為惰性有機碳並實現長期封藏的是微型生物泵(Microbial Carbon Pump,MCP)。微型生物泵的主要工作原理是利用微型生物修飾和轉化溶解態顆粒有機碳的能力,經過一系列物理化學作用使其喪失化學活性,從而被長期固定和儲存在海洋中[10]。由海洋初級生產力形成的絕大部分有機碳經快速循環,在海洋中的存期從幾小時到數月,最多數年後即返回大氣;只有通過顆粒有機碳沉降到深海或經由微型生物轉化形成惰性溶解有機碳(Recalcitrant Dissolved Organic Carbon,RDOC)進入慢速循環,才能實現儲碳。

海洋病毒是海洋微生物的重要組成部分,其通過選擇不同的宿主以及與宿主之間的相互作用決定海洋生物的多樣性,從而影響海洋碳循環,海洋中約有25%的活性碳通過海洋病毒與宿主之間的相互作用產生。此外,在數千米深的海底也存在海洋生物圈,約87%的深海生物圈由被稱為「古細菌」的單細胞微生物構成[13]。浮游植物、細菌和病毒等占海洋生物總量的90%,是海洋碳匯的「主力軍」,負責海洋中超過95%的初級生產力[14]。龐大的海洋微生物體系是海洋生命有機碳的主體,是微型生物泵的主要驅動力。

基於惰性溶解有機碳的微型生物泵理論認為,海洋微生物通過3個基本途徑將活性溶解有機碳(Labile Dissolved Organic Carbon,LDOC)或半活性溶解有機碳轉化為惰性溶解有機碳：①異養微生物利用浮游植物產生的活性溶解有機碳,在分解有機碳的同時,也代謝分泌惰性溶解有機碳部分;②病毒通過感染和裂解細菌(古細菌)細胞釋放微生物細胞大分子物質,其中有相當一部分具有生物利用惰性特徵,成為潛在的惰性溶解有機碳,對海洋惰性溶解有機碳庫的累積具有十分可觀的貢獻;③微生物通過將有機底物降解為不被利用的殘留化合物,成為惰性溶解有機碳的一部分,從而在海洋中形成巨大、穩定的惰性溶解有機碳儲庫[15]。

微型生物泵是海洋碳循環的重要機制。與生物泵相比,微型生物泵不依賴沉降等物理搬運過程,儲碳效率最高;尤其在河口和淺海地區,生物泵易受上升流和再懸浮的影響,生態功能被嚴重削弱,而微型生物泵處於海洋微食物環中,不會受到影響[16]。與溶解度泵相比,微型生物泵的產物即惰性溶解有機碳不存在化學平衡移動,不會導致海洋酸化。

3 海洋碳匯的困境3.1 生境基礎退化

健康的海洋生態系統是海洋碳匯的重要生境基礎。而海洋生態系統在全球范圍內仍是受威脅最大和消失最迅速的自然環境,其大量被轉換成水產養殖、住宅和工業用途,不但導致其儲存的碳被釋放,而且減少其對大氣中二氧化碳的進一步封藏[17]。

3.2 海洋酸化加劇

在重視海洋碳匯產生的生態效益和經濟效益的同時,應考慮海洋碳匯的容量是有限的,如不加限制地增加海洋吸收的二氧化碳,可能導致一系列生態問題。此外,海洋吸收的二氧化碳與海水反應後形成碳酸,會加劇海洋的酸化：①海洋生態方面,海洋酸化影響海洋植物群落的生長環境,降低其初級生產力;而海洋植物群落是海洋生物鏈的基礎,海洋動物也隨之受到影響,海洋酸化會腐蝕貝類和甲殼類等動物,影響魚類健康,珊瑚甚至有可能消失。②氣候環境方面,海洋酸化會造成全球氣候變暖。

4 發展海洋碳匯的建議4.1 加強政策性管理和保護

海洋碳匯和海洋環境直接或間接受到人類活動的影響。因此,從國家層面進一步明確海洋生態系統保護、修復和管理的政策以及控制海洋碳匯的量,對於海洋碳匯生境基礎的恢復和發展以及緩解海洋酸化具有重要意義。將海洋碳匯納入管理部門的保護性政策框架和政府年度計劃,對海洋生態系統進行社會、經濟和生物評估,進一步規范各項海洋開發利用活動,加強對過度捕撈和海洋污染的管控,保護海洋環境和生物多樣性,從而更好地發揮溶解度泵、生物泵和微型生物泵的效能。綜合考慮不同區域二氧化碳排放增多的原因,制定或修訂國家海洋碳匯規劃或政策,完善海岸帶綜合管理和海洋空間規劃。海洋碳匯可作為沿海城市可持續發展的重要手段和途徑,通過加強海洋碳匯生態系統的保護和恢復,發展生態養殖、海洋碳匯技術服務和碳交易等新業態,將區域生態優勢轉化為經濟優勢。

4.2 加強科學技術研究和實踐

鼓勵海洋碳匯的科研和試點示範工作,不斷提升海洋碳循環的監測技術,提高海洋碳匯的恢復能力。加強海洋碳匯估算研究和固碳潛力評估,發展漁業固碳、養殖系統增匯和海洋牧場漁業低碳等技術,探索有效的海洋增匯技術措施。加強海洋生態環境保護,恢復海洋植物生境,不斷擴大海島和海岸帶海洋植物的面積,密切關注生物種群的數量及其活動規律,在數量和時機上對海洋植物的收割和海洋動物的捕撈進行科學有序的監測、預報和預警,加強海洋生態恢復技術的研究和實踐,提高海洋防禦生態災害的能力,為發展海洋碳匯提供必要的條件和環境[18]。在提高對海洋儲碳和固碳科學認知的基礎上,通過開展海洋碳匯的交易試點工作,制定海洋碳匯的技術方法和評估標准。

⑶ 什麼叫海洋生物泵，說明海洋生物泵對吸收大氣co2

地球大氣二氧化碳在海水中的溶解吸收是通過海洋浮游植物的光合作用而進行的。海洋中的浮游動物又吞食浮游植物，食肉類的浮游動物吃食草類浮游動物。這些生命系統所產生的植物和動物碎屑沉降在海洋中，某些沉降物將分解並作為營養物回到海水中，但也有一些，大約1%，到達深海或海床在那裡被沉積而不再進入碳循環，這稱之為生物泵。生物泵的凈化效果是減少表層海水中的碳含量使得它可以從大氣中獲取更多的二氧化碳以恢復表層平衡。

⑷ 浮游動物的生態作用

幾乎所有水體中都有種類繁多的生物生存。這些水生生物在水體中佔有各自的棲息生境，具有一定的生態習性。根據它們的生態特點可劃分為幾個大生態類群: 浮游生物、游泳生物、底棲生物、漂浮生物、著生生物。浮游生物一般個體都很小，多數種類必須藉助顯微鏡或解剖鏡才能看清楚其身體構造。這些生物隸屬於不同的門類，因此浮游生物這個名詞主要指的是生態學上的意義。本書主要研究浮游生物中的浮游動物 (周曉燕，2005) 。

浮游生物 (plankton) 是指在水流運動的作用下，被動地漂浮在水層中的生物群。它們的共同特點是缺乏發達的運動器官，運動能力薄弱或完全沒有運動能力，只能隨水流移動。浮游動物在淡水生態系統中起著重要的生態作用。

(1) 浮游動物在水生生物食物鏈中發揮著重要作用。浮游動物是位於食物鏈前端的消費者，有的以浮游植物為食物，有的以細菌、碎屑為食物，而它們本身又是其他水生生物的食物，特別是許多經濟魚類的餌料來源。因此，浮游動物的種類和數量的變化直接或間接影響到其他較高等水生生物的分布和豐度。同時，利用浮游動物的分布以及季節或年度變化，掌握浮游動物的數量及其變化特徵，可為科學發展漁業養殖提供依據。

(2) 浮游動物在水質改善上起著 「水質凈化器」的作用。浮游動物還通過排泄和分泌作用，在有機物質的分解和循環方面起著很大的作用。浮游動物對許多物質，特別是外來的污染物質的敏感性以及積累、轉移作用，也使它們在研究物質對生態系統的生態毒理影響和生態系統的演替、穩定性等方面具有重要的地位。浮游動物在物質循環中起著承上啟下的作用，是對能量、物質循環起調控作用的關鍵功能群。它們通過攝食及其垂直移動能夠有效地將上層的初級生產量主動泵入其他水層，成為真光層顆粒有機物的沉降輸出過程中的 「生物泵」。

(3) 浮游動物對於水生態環境質量具有指示作用。環境的影響所引起的季節變化和長期變化迫使浮游動物產生不同程度的響應。一方面，浮游動物與水體質量關系密切，其中不少種類對水環境變化比較敏感; 另一方面，浮游動物特殊的隨波逐流的生活方式適應於相應的水文因子，也就是說，它們的種屬和數量變化總是與一定的水文狀況相聯系。因此，可以根據浮游動物的種屬和豐度來評價水環境質量和水文條件。

⑸ 求指導~~海洋儲碳機制有哪些 最好可以簡介下~~謝謝啦~~

生物泵, 又稱有機碳泵( organic carbon pump) , 是基於生物介導的將C 由表層向深海以及大洋底沉積環境沉降的過程, 由生產、消費、沉降和分解等一系列過程完成。生物在這個過程中起到一種「通道」 的作用,
主要由浮游植物等自養生物吸收CO2 將無機碳轉化為有機物, 經過物理混合、輸送及重力沉降等過程進入沉積環境儲存。例如,浮游植物被濾食性貝類攝食形成碳酸鈣軀殼( 貝殼) , 產生「壓載」 效應, 增強了生物泵過程, 促進了C 的沉降, 最終將C 在沉積環境中礦化封存溶解度泵：
「微型生物碳泵」( microbial carbon
pump, MCP) 是一種重要的生物碳泵, 主要是微型生物利用溶解態的DOC,對其進行修飾、轉化, 通過一系列物理化學過程作用形成惰性溶解DOC, 長期儲存在海洋中, 起到封存C 的作用。由於溶解態有機物約占海洋總有機物的89% , 因此, MCP在海洋固碳中起到十分重要的作用。尤其在河口和淺海,生物泵由於受到再懸浮的影響而嚴重削弱, 而海洋微食物環參與的MCP發揮著不可替代的作用[ 27] 。在南海某些海域, 微型和超微型的浮游生物貢獻的初級生產力可達總量的60% [ 28, 29] 。由於MCP過程不存在化學平衡移動, 其具有不會導致海洋酸化的優點。
溶解度泵是由物理過程, 如熱通量、渦動、擴散等為媒介的C 的物理交換過程, 驅動力來自海洋緩慢的環流及冷水中CO2溶解度高於溫暖水體。在高緯度海域, 特別是北大西洋和南大洋, 冷的、密度較大的水團在沉降至海洋內部前吸收大氣的CO2 , 為其他海域的上升流所平衡。上升海水到達海洋表層時變暖, CO2 溶解度降低, 因而部分CO2會釋放回大氣中, 但其綜合效應是將大氣CO2 泵入海洋內部。

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⑹ 一鯨落萬物生，為什麼鯨魚的死亡對生物是好事

在海底，這些鯨魚的屍體可以創造復雜的局部生態系統，為深海生物提供數十年的營養。鯨落通過為多種譜系提供進化的墊腳石，讓深海生物移動和並適應新的棲息地，從而產生生物多樣性。

後記

有人認為，捕鯨業通過消滅許多大型鯨魚對生物泵產生了影響，減少了鯨魚墜落的數量。而且，大型鯨魚的遷移可能使深海的總生物量減少了30%以上。要知道，鯨魚儲存了大量的碳，這些碳在鯨落的過程中被輸出到深海。因此，捕鯨也降低了深海固碳的能力。

⑺ 什麼叫海洋生物泵

海洋生物泵是指在海洋的生態環境中以生物或生物行為為動力，將碳元素從海洋表面向深層傳遞的過程。

由有機物生產、消費、傳遞、沉降和分解等一系列生物學過程構成的碳從表層向深層的轉移稱之為生物泵。海洋的生態環境中，在海水處於垂直穩定狀態下，碳要實現從表層向深層的垂直轉移需完成兩個步驟：1．從溶解態轉化為顆粒態；2．沉降。正是一系列的生物學過程完成了這兩個步驟。首先是生活在王榮研究員為率刊犏垂。MARINESOlENCES，No．1．Jan．。199Z真光層(也叫有光層)內的大量的浮游植物進行光合作用吸收cq將其轉化為顆粒態，即有生命的顆粒有機碳(LivingPOC)，大多為單細胞藻類，粒徑幾個到幾十微米。然後，通過食物鏈(網)，逐級轉化為更大的顆粒(浮游動物、魚等)。未被利用的各級產品將死亡、沉降和分解。轉化過程中產生的糞便、蛻皮等也構成大顆粒沉降，即菲生命顆粒有機碳(Non—livingPoc)的沉降。生活在不同水層中浮游動物的垂直洄遊也構成了有機物由表層向深層的接力傳遞。由於沉降速度低，小顆粒有機物，如單細胞藻類在離開真光層不遠即死亡分解，只有大顆粒有機物才能抵禦微生物的分解活動得以到達深層，乃至沉積物中，進入長周期循環或「永世不得翻身」。光合作用產品中有相當一部分是以溶解有機碳的形式釋放到海水中，動植物的代謝活動也產生大量溶解有機碳。它們的一部分將無機化進入再循環，也有相當一部分被異養微生物利用再次轉化為顆粒態(微生物自身生物量)，並通過微型食物網(Microbialfoodweb)再進入主食物網。上述海洋的生態環境中由有機物生產、消費、傳遞、沉降和分解等一系列生物學過程構成的碳從表層向深層的轉移稱之為海洋生物泵。

⑻ 臭氧層空洞對水生物種的影響是怎麼樣的

就光合活性而言，浮游植物群落(微生植物及藻類)是世界上主要生產者中最重要的單組。它們好像海洋之草，每年將幾乎1000億噸碳轉換成有機物質。它們形成海洋及沿海岸線食物網的基礎，而該食物網提供給人類所有蛋白質中的約1／4。

與UV—B接觸的增加會對水生生態系統中的浮游植物起負面影響。有數百種浮游植物有機體，它們的大小，光合作用速率、營養成分及對紫外輻射的敏感性不同。浮游植物生活於近水表面，一般缺乏抵禦紫外輻射增加的能力。比如，大多數浮游植物不能在水體中對它們的位置進行補償性改變。因而，如果能穿透海水表面幾米以下的UV—B的量上升的話，就會對這些物種形成損傷，這主要是通過損傷其光合作用進行的。

在極地的初夏時分，當融化的海冰形成一個適宜稀釋了的鹽水微環境時，藻類浮游植物數量就會戲劇性地上升。這一過程為海洋動物食物網需要吸收的養分及太陽能的提供打下了基礎。由於紫外線導致的對浮游植物的傷害及對無脊椎浮游動物(微動物，包括磷蝦，它們以浮游植物為食，並有可能也被UV—B直接傷害)的傷害將引起蝦及蟹幼體數量的減少，接著是魚類。無脊椎浮游動物會在海洋表面度過一段時間找吃的並繁衍後代，而與UV—B接觸增多會減少這段時節的長度，這就產生通常情況下的物種豐富程度減少的後果。

目前關於臭氧層枯竭對在海洋上層的海洋生物造成的危險的估計有大有小。人們已在超過20米深的清水到5米深的渾水中觀察到了UV—B對浮游植物產生的不利後果。處於南極臭氧空洞下的浮游植物與其他的浮游植物相比，它們的光合作用活性下降了6％~12％；這一過程已在一項研究中被人們觀察到了。由於環境中紫外輻射的普遍性，生物圈中許多有機體進化出了適合於自然環境的適應性防禦能力，特別是有些海洋生物能產生對UV—B有吸收性的「隔光」物質，像類黃酮及像克霉唑的氨基酸。但是，是否這些機制也能補償增加了的紫外輻射還不得而知，盡管有些實驗顯示了與UV—B接觸增加，隔光產物也相應增加。幾乎能肯定的是，這些補償是以降低光合作用的生產率的代價換回的。

由紫外線導致的浮游植物活性的抑制將減少海洋對大氣中二氧化碳的吸收，因為像陸生植物一樣，浮游植物需要它作為新陳代謝的基質。海洋實際上是地球上活性碳最大的儲藏庫，浮游植物成了將碳從水表面移到深處的重要的「生物泵」，臭氧層消失會由此增強溫室效應，這是因為它減少了海洋作為二氧化碳水槽的容積。聯合國環境規劃署估計，每損失10％的海洋浮游植物就會使海洋每年減少吸收二氧化碳50億噸梯恩梯，等於每年從原油燃燒中人為排放的數量。

另一個更讓人深思的問題是，臭氧層消失可能導致海洋生態系統的混亂，浮游植物向大氣釋放出大量氣態二甲基硫化物，其速度是與它每日由太陽光控制的代謝活動相一致的。二甲基硫化物形成硫化氣溶膠顆粒——它起到作為雲冷凝核心的作用，雲形成後以一種反向回饋方式減少了到達海洋表面的紫外輻射。然而，如果海洋微生物由於臭氧層的消失而變少，則甲基硫化物的釋放也將減少，形成的雲也會變少，更多的紫外輻射就會沖擊到海上。而正向反饋方式也會如此發生。正如我們將多次看到的，當涉及生態系統的混亂時，問題常常變得更復雜了。

⑼ 水下300米的巨大魚群是如何幫助海洋吸收二氧化碳的

地球的海洋每年會吸收數十億公噸的二氧化碳，這在調節大氣中二氧化碳的數量方面起著重要的作用。一項新的研究表明，我們可能大大低估了這個巨大碳匯的有效性，伍茲霍爾海洋研究所(WHOI)的科學家們的新模型發現，海洋的「生物泵」實際上捕獲的二氧化碳是之前認為的兩倍。

⑽ 海水與海洋污染分別是什麼

海水的化學需氧量又稱化學耗氧量(chemical oxygen demand，CODMn)，是利用高錳酸鉀作為氧化劑，將海水中可氧化物質(有機物、亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等，但主要是有機物)氧化分解，然後根據殘留的氧海水檢測化劑量計算出氧的消耗量，單位為毫克／升。

海水檢測

CODMn和生化需氧量(BOD)都是表示水質有機污染程度的重要指標。CODMn的值越小，說明海水污染程度越輕，水質越好，CODMn的值越大，說明水體污染程度越嚴重。相應的，水中溶解氧含量越低，水中需氧生物將因缺氧而死亡。根據《中華人民共和國國家標准海水水質標准》(GB3097—1997)，我國的海水水質分為四類，對CODMn濃度的限值要求分別為：2毫克／升(Ⅰ類)，3毫克／升(Ⅱ類)，4毫克／升(Ⅲ類)，5毫克／升(Ⅳ類)。

深海環境研究

深海通常是指1，000米以下的海洋，是地球系統中關鍵而又不為人知的部分。那兒面臨高壓、低溫或高溫、黑暗及低營養水平等極端環境，長期以來一直被認為是一片「荒蕪的沙漠」。早在1960年，美國「的里雅斯特」號載人潛水探測器就在馬里亞納海溝下潛了10910米，並由此拉開了人類深海探險活動的序幕，但最早實施深海環境研究計劃的國家卻是日本。1971年成立的日本海洋科學技術中心JAMSTEC(2004年重組為日本海洋地球科學與技術部)從1991年就開始實施了「深海之星(Deep Star)」項目，專注於研究深海環境的微生物。項目組成員建造了令人難以置信的深海科研設備，如載人深潛器「深海(SHINKAI)2000」、「深海(SHINKAI)6500」及1萬米級遙控無人探測器「海溝」號，從深海獲得了1，000多株嗜壓、嗜冷、嗜熱(110℃～150℃)、嗜鹼及耐有機溶劑的極端細菌。1995年，JAMSTEC研究人員成功地探測了世界上最深的馬里亞納海溝，從傳回的圖像中可清晰地看到游動著數條小魚。然而，此前人們一直以為魚兒能生存的最深水深是8，370米呢!在從1萬米深海海底採回的泥漿中，科研人員檢測到180種微生物。

近年來，新一輪的深海環境研究計劃已經開始。

利用海水自凈能力治理海洋污染

城市生活污水通過適當方式向深海排放，在海洋的自凈能力范圍內，並不會對海洋水質和生態功能造成顯著影響，還可節約大量治污資金。因此，污水深海排放在一定程度上是可行的。在澳大利亞的悉尼市等沿海城市，大約有80％的生活污水在進行淺度處理後進行深海排放。一些濱海城市採用岸邊排放生活污水的方式是相當不合理的，因為近岸海域對污染物的降解速度遠不如深海快，還會直接污染到海灘和近海的海洋自然保護區、海濱風景名勝區等重要保護對象，對保護近海海洋環境十分不利。

利用海水自凈能力治理污染

當然，為了防止海洋環境污染，深海排放必須經過充分的工程設計和技術論證。《中華人民共和國海洋環境保護法》第三十條規定：在有條件的地區，應當將排污口進行深海設置，實行離岸排放。設置陸源污染物深海離岸排放的排污口，應當根據海洋功能區劃、海水動力條件和海底工程設施的有關情況確定，具體辦法由國務院規定。我國《防治海洋工程建設污染管理條例》第二十三條規定：污水離岸排放工程排污口的設置應當符合海洋功能區劃和海洋環境保護規劃，不得損害相鄰海域的功能。污水離岸排放不得超過國家或者地方規定的排放標准。在實行污染物排海總量控制的海域，不得超過污染物排海總量控制指標。

綠牡蠣事件

1986年1月，我國台灣省高雄縣二仁溪口海域養殖戶發現，自己養殖的牡蠣呈現奇怪的綠色，人稱「綠牡蠣」事件。後經研究表明，附近的廢五金處理廠排放的含銅廢水，是導致牡蠣變綠的主要原因。二仁溪位於高雄縣、台南縣與台南市三個地區的交界處，這里人口稠密，工廠林立。廢五金處理廠在對廢電線電纜、電子零件、電路板等進行酸洗時，所產生的廢液中含有大量的銅離子。這些廢水與其他工業廢水大都未經處理就直接排至二仁溪，順流進入河口附近海域，長期的污染造成海水銅濃度過高，並被養殖牡蠣吸收富集。實測結果顯示，綠牡蠣事件並非台灣地區獨有

該海域的牡蠣含銅量高達4，410μg／g(乾重)，富集系數超標50萬倍!一般當牡蠣體內累積的銅超過500μg／g(乾重)時，肉眼看上去呈綠色，但是即使體內含銅量高達4，500μg／g(乾重)，牡蠣的生長仍然不受影響。隨後幾年，台灣新竹香山、台南安平附近海域養殖的牡蠣也相繼出現輕微變綠的現象，其銅含量大都介於600～800μg／g(乾重)之間，變綠原因亦和銅污染有關。

綠牡蠣事件並非我國台灣地區獨有，在英國、澳大利亞和美國都曾經因船舶污染或工業污染而使其附近海域的海水銅濃度增加，早在1886年，蘭克斯特(Lankester)就發現了肉體變綠的牡蠣，稱其為「患綠色病(greensick)的牡蠣」。

五日生化需氧量

生化需氧量又稱生化耗氧量(biochemical oxygen demand，BOD)，表示水中有機污染物經好氧微生物分解時所需的溶解氧量(單位毫克／升)，是評價水質的常用指標。生化需氧量越高，表示水中的需氧有機污染物質越多。

五日生化需氧量測定有機污染物經微生物氧化分解的過程一般分為兩個階段：第一階段，主要是有機物被轉化成二氧化碳、水和氨，即碳化階段；第二階段主要是氨被轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，即硝化階段。第二階段對環境質量影響較小。廢水的生化需氧量通常是指第一階段有機物生物進行化學氧化所需的氧量。

因為微生物活動與溫度有關，所以測定生化需氧量時，一般以20℃作為測定時的標准溫度。這時，一般生活污水中的有機物需要20天左右才能基本上完成第一階段的氧化分解過程，即要測定第一階段的生化需氧量至少需要20天時間，這在實際工作中常常比較困難。目前都以5天作為測定生化需氧量的標准時間，簡稱五日生化需氧量，用BOD5表示。

海洋中的生物泵

海洋浮游植物通過光合作用吸收大氣中的CO2，釋放出氧氣，並且成為海洋食物鏈中其他各級生物的有機質食物來源。海洋浮游生物同時產生。

大海中的生物泵示意圖

各種鈣質生物骨骼或殼體，死亡後的殘骸逐漸沉降到洋底——這就猶如一個「泵」，將上層海水中的CO2最終「抽提」輸送到洋底沉積物之中。這個通過光合作用將無機碳固定為有機物，之後在食物網內的轉化、物理混合、輸送及重力沉降等的綜合過程被稱為「生物泵」，其「引擎」受浮游植物吸收碳的速率(光合作用速率)的影響，它的初級生產力是生物泵運轉的「發動機」。

對於各種有機、無機形態碳之間的循環，以及碳從表層向深海的輸送，除了生物泵的作用外，還有物理泵的作用。物理泵的驅動力來自海洋緩慢的環流及冷水中CO2溶解度高於溫暖水體。在高緯度海域，特別是北大西洋和南大洋，冷的、密度較大的水團在沉降至海洋內部前吸收大氣的CO2，這些沉降的水團伴隨著其他海域的上升流流動。水團到達海洋表層時變暖，CO2溶解度降低，因而部分CO2會釋放回大氣中。但其綜合效應的結果是將大氣CO2泵入海洋內部。物理泵和生物泵共同作用，增加海洋內部的CO2濃度。

海洋生物的營養物質

海洋生物的營養物質是指生物需要的能促進細胞或生物體生長、保養、活動和繁殖的物質，這些物質除蛋白質、碳水化合物、脂肪、維生素和水外，還包括無機鹽等，我們都稱之為營養物質。

海洋生物的營養物質示意圖

在海洋中，許多元素是生物生長所必需的營養元素，如H、C、O、N、P、Si、Mg、Cl、K、S、Ca、Fe、Co、Cu、Zn、Se等。在天然海水介質中，C02、S02-、HBO-3、Mg2+、C1-、K+、Ca2+等的含量很高，它們不會限制海洋生物的生長，通常不將其稱為營養鹽。而一些痕量元素，如Fe、Mn、Co、Zn、Se等，由於在海水中的含量很低，一般稱為痕量營養鹽。N、P、Si是海洋生物生長所必需的最重要元素，也是海洋進行初級生產和食物鏈的基礎，其在海水中的含量高低會影響海洋生物生產力與生態系統結構，反過來，生物活動又會對其在海水中的含量和分布產生明顯的影響，故通常將N、P、Si稱為主要營養鹽(或生源要素)。

海水中營養鹽的來源包括大陸徑流的輸入、大氣沉降、海底熱液作用、海洋生物的分解等。在海洋真光層中，浮游植物在生長和繁殖過程中不斷地吸收營養鹽，它們在代謝過程中的排泄物和生物殘骸，經過細菌的分解，又將一些營養鹽再生，重新回到海水中。從真光層沉降的顆粒組分，在中、深層水體部分中再次被分解，生成無機營養鹽，之後通過垂直平流、擴散作用重新回到真光層，如此不斷循環。