海洋含氧量下降的“贫氧化”与死区扩大｜解读富营养化、变暖与蓝潮的真面目

海洋“贫氧化”是什么——溶解氧这一生命指标

正如我们人类靠呼吸空气而生存一样，许多海洋生物也依靠“氧气”来呼吸。鱼类通过鳃摄取溶解在海水中的氧气，贝类、沙蚕、螃蟹等海底生物，也依靠周围海水中溶解的氧气生存。这种溶解在海水中的氧气量被称为“溶解氧（DO：Dissolved Oxygen）”，是衡量海洋健康状况最基本的指标之一。

溶解氧通常以每升水中含有多少毫克（毫克/升）来表示。在生机勃勃的海洋表层，通常溶解着8毫克/升左右的氧气，但随着这一数值下降，生物会逐渐感到窘迫，一旦降到大约2〜3毫克/升以下，许多鱼类和贝类便无法生存。这种氧气变得稀少的状态称为“贫氧”，氧气几乎降为零的状态则称为“无氧（缺氧症）”。打个比方，贫氧就像身处空气稀薄的高山上那种呼吸困难，而无氧则相当于完全无法呼吸的状态。

海洋的氧气，与我们想象的相比，其实与“地球的呼吸”有着更深的联系。海洋浮游植物据认为产生了地球上大约一半的氧气，海洋本身就是制造大气氧气的巨大工厂。这一海洋氧气平衡一旦被打破，不仅会影响海洋生物，最终还有可能波及地球整体的环境。正因如此，溶解氧这个看似朴素的数字，才成为谈论海洋环境时最重要的指标之一。

“贫氧化（海洋脱氧）”这一全球规模的变化

近年来人们逐渐了解到，这种溶解氧不仅在沿岸，在大洋的广大范围内也在持续减少。这被称为“海洋脱氧”或“贫氧化”。据联合国教育、科学及文化组织（教科文组织）及政府间气候变化专门委员会（IPCC）的报告，自20世纪60年代以来，整个海洋的氧气已损失约2%。仅看数字或许会觉得微不足道，但海洋这一巨大体积中损失2%，就意味着对许多生物而言，一片“令人窒息的海洋”正在确切地蔓延开来。

IPCC在2019年汇总的《气候变化下的海洋与冰冻圈特别报告》中指出，1970年至2010年间，从海面到水深1000米的大洋氧气减少了0.5〜3.3%。此外，本来氧气就较少的中层水域——所谓“最小含氧层”，其体积竟扩大了3〜8%。海洋氧气如今已不再被视为局部性的公害，而是被当作在全球范围内悄然推进的异常现象来看待。

贫氧化之所以棘手，是因为它被定位为继二氧化碳增加所导致的“全球变暖”与“海洋酸化”之后，海洋面临的第三大威胁。这三者常被称为海洋的“三重威胁”，彼此交织在一起，把海洋生物逼入绝境。而且相较于变暖和酸化，贫氧化目前在公众中的知名度还远远不够。由于难以用肉眼察觉，媒体报道的机会也较少，专家们正把它作为一种“悄然推进的威胁”而敲响警钟。

贫氧化大致在两个舞台上推进。一个是在大洋广大范围内缓慢推进的全球性变化。另一个则是在东京湾这类封闭性海湾中，于夏季集中发生的沿岸贫氧现象。二者的根源都在于“氧气供给与消耗之间的平衡被打破”这一共通机制，而富营养化与赤潮以及海洋变暖都与之密切相关。让我们先来看看这一机制。

为什么海洋会失去氧气——供给与消耗的平衡

用简单的话来说，海洋的氧气量取决于“流入量”减去“消耗量”的差值。氧气流入的主要途径有两个：一是在海面从大气中溶入，二是由浮游植物和海藻通过光合作用产生。反过来，氧气被消耗，则是通过生物的呼吸，以及微生物（细菌）分解死去的浮游生物和有机物时发生的。一旦这种供给与消耗的平衡被打破，氧气便会单方面持续减少。

阻碍氧气供给的“水体分层”这堵墙

从海面溶入的氧气要到达海底，需要水体被搅动、实现上下循环。然而，一旦表层的水受热变轻，像盖子一样浮在寒冷厚重的深层水之上，上下层的水就会变得难以混合。这种现象被称为“水体分层（成层）”。分层一旦加剧，含氧丰富的表层水就无法到达海底，海底附近便会成为一个被切断氧气补给的封闭空间。

一举耗尽氧气的“有机物分解”

与此同时，海底的氧气却在不断被消耗。表层过度增殖的浮游植物死亡后，其残骸会如雪花般降落沉积到海底（海洋雪）。微生物分解这些物质时，会消耗大量氧气。表层营养越多、浮游生物增殖越多，沉降到海底的有机物就越多，用于分解的氧气消耗量也随之飙升。在因水体分层而供给中断的海底，唯有分解带来的消耗仍在持续——这正是贫氧水团形成的基本流程。

这一机制与季节节律有着密切的关联。冬季，海面受冷使表层水变重，上下层水体充分混合，氧气因此也能遍布海底。然而从春季到夏季，随着表层受热形成分层，通往海底的氧气供给便会中断。与此同时，日照增强也使浮游生物增多，供给中断的同时消耗却在增加。因此，贫氧水团每年都会在夏季到初秋这段时间准时达到高峰。随着秋意渐深、海面降温，水体重新混合，贫氧状态便会自然趋于消解。

三大因素叠加时会加速恶化

• 富营养化：陆源氮、磷流入，浮游生物过度增殖，分解带来的氧气消耗急剧增加
• 变暖：水温升高后氧气更难溶解，水体分层也随之加剧，供给减少
• 地形：像海湾这类与外海水体难以交换的封闭海域，氧气难以恢复

当这三个因素叠加在一起时，贫氧化便会一举加速推进。像东京湾这类封闭性海湾，背负着陆源营养盐丰富、夏季分层加剧、地形上水体难以交换这“三重负担”，因此才会几乎每年都发生大规模的贫氧水团现象。从下一节开始，我们将逐一详细分析这些因素。

什么是死区（死海区）——蔓延全球的窒息之海

氧气极度稀少、鱼类和贝类等生物几乎无法生存的海域，被称为“死区（死海区）”。这正如字面意思，是生命气息已然消失的海洋。据教科文组织统计，此类死区在全球已确认超过500处。20世纪60年代，全球仅知道大约45处氧气极度低下的海域，而如今据报告已有700多处低氧海域，可见半个世纪以来这一数字呈爆炸式增长。

虽说是死区，但并非所有海域的氧气都已完全降为零。多数只是氧气降到2毫克/升左右的“贫氧”状态，处于生物变弱或逃离的水平。即便如此，对生活在海底的生物而言，这依旧是被迫离开栖息地的严重局面，而这类海域在全球沿岸年复一年地扩大，正映照出海洋环境恶化的现状。

世界最大级案例①：墨西哥湾夏季的死海

美国墨西哥湾北部，每年夏季都会出现巨大的死区。据美国国家海洋与大气管理局（NOAA）的调查，2024年夏季测得的死区面积约为1.7万平方公里（大致相当于新泽西州的面积），是38年观测史上第12大的规模。原因在于密西西比河流域广袤农田和城市流入的氮等营养盐。河流携带的营养使河口外海的浮游生物大量繁殖，其分解过程夺走了海底的氧气。

世界最大级案例②：波罗的海的慢性贫氧

欧洲的波罗的海，拥有由人类活动引发的全球最大级死区之一。研究表明，波罗的海氧气稀薄的海域，已从1900年前后的约5000平方公里，扩大到如今的约6万平方公里，扩大了十倍以上。增加的部分大多发生在1950年以后。除了周边国家农田和生活污水带来的营养盐输入外，近年来变暖导致的水温上升也使微生物活动更加活跃，即便持续努力削减营养盐，贫氧现象仍容易恶化，这一点已被指出。波罗的海是一个仅通过狭窄海峡与外海相连的半封闭海域，因此也背负着一旦失去的氧气便难以恢复这一地形上的宿命。

这两个案例很好地展示了贫氧化类型的差异。墨西哥湾属于每年夏季发生、冬季消解的“季节型”，波罗的海则属于贫氧长期盘踞在深海盆地的“常驻型”。日本大多数内湾与墨西哥湾同属季节型，反复经历夏季恶化、秋季恢复的节律。无论哪种类型，一旦贫氧状态固化下来，都容易陷入海底泥土进一步溶出营养盐、使富营养化恶化的“负面连锁”之中，这一点已经明确。

这些案例的共同点在于，贫氧发生在“陆源营养盐”与“水体难以混合的条件”相叠加的地方。死区绝非罕见的特殊现象，只要是人口密集、农业发达地区的沿岸，在世界任何地方都有可能发生。那么，作为导火索的“富营养化”究竟是什么呢？让我们在下一节详细了解。

富营养化与赤潮——陆源营养盐扣下扳机

引发贫氧化最大的导火索，就是“富营养化”。所谓富营养化，是指海洋中氮、磷等营养盐过量流入，使水体营养过剩的现象。营养盐本来是浮游植物和海藻生长不可或缺的物质，适量存在时便是丰饶海洋的根基。然而一旦过量，情况就会完全改变。

氮和磷都是浮游生物生长不可或缺的营养素。这正如农田作物需要肥料一样，少量存在时能成为支撑海洋生产力的“恩惠”。问题在于数量与平衡。当人类活动导致远超天然水平数倍的营养盐在短期内集中流入时，海洋的自净能力便无法跟上，从而遭受赤潮与贫氧这样的“反噬”。丰饶之源一旦过量便会转化为灾祸——这正是富营养化这一问题的本质所在。

营养盐从何而来

流入海洋的营养盐主要来源，是农田施用肥料的流失、家畜粪尿，以及工厂和家庭排放的生活污水。在日本经济高速增长期，下水道处理未能及时跟上，大量生活污水和工业废水流入海湾，导致东京湾、大阪湾、濑户内海的赤潮与贫氧问题日趋严重。20世纪70年代的濑户内海，有的年份记录到近300起赤潮事件，给养殖渔业造成巨大损失，这也成为强化水质管制的重要契机。营养盐随雨水汇入河流，河流又将其输送到海洋的一个点上，正因如此，大型河流入海口附近才容易形成死区。

此后，日本推进了工厂废水管制和下水道建设，流入海湾的营养盐大幅减少。与最严重时期相比，东京湾和濑户内海的水质已有相当程度的改善。然而夏季贫氧水团之所以依然存在，是因为过去积累在海底的有机物（淤泥）依旧残留、填海造地使浅滩和滩涂这类“海洋净化装置”消失、加之变暖导致的水体分层加剧等多重因素叠加所致。富营养化对策并非一劳永逸，而是一项需要花费长久时间来改变海洋体质的持续工作。

富营养化→赤潮→贫氧这一连锁反应

随着营养盐增加，以其为食的浮游植物会呈爆发性增殖。浮游生物大量增殖、使海水呈现红褐色的现象即为“赤潮”。赤潮本身就会堵塞鱼鳃、造成渔业损失，但真正的问题在其之后。大量增殖的浮游生物终将迎来寿命终结而死亡，沉入海底被微生物分解。此时会一举消耗大量氧气，使海底陷入贫氧或无氧状态。赤潮与贫氧，正是由富营养化引发的同一条连锁反应。如需深入了解，可参阅赤潮与富营养化的机制一文加深理解。

1. 陆源氮、磷过量流入（富营养化）
2. 浮游植物以营养为食爆发性增殖（赤潮）
3. 过度增殖的浮游生物死亡并沉积到海底
4. 微生物在分解过程中大量消耗海底氧气
5. 水体分层使氧气无法得到补给，海底陷入贫氧・无氧状态

全球变暖火上浇油——氧气减少的三条途径

如果说富营养化是沿岸死区的主犯，那么推动包括大洋在内的全球规模贫氧化的，就是“全球变暖”。海水温度上升，至少通过三条途径减少海洋氧气。这正是贫氧化不再只是“自古就有的公害”，而是“今后仍将持续推进的全球环境问题”的原因所在。

途径①：温暖的水难以溶解氧气

气体在水温越高时越难溶于水。这与温热的碳酸饮料很快就没气一样的原理，水温升高后，海水能溶解的氧气量本身就会减少。海面越是变暖，从大气进入海洋的氧气量在物理上就越少。这种“溶解度下降”被认为解释了大洋氧气减少中相当大的一部分。

途径②：水体分层加剧，氧气难以到达深层

表层一旦升温就会变轻，与深层冷水之间的密度差增大，从而使水体分层加剧。这样一来，上下层水体便更难混合，含氧丰富的表层水也更难到达中层和深层。变暖正使全球海洋的水体分层加剧，使氧气的“输送路线”变得越来越窄。正如海洋变暖与渔业一文中所提到的，这种水体分层加剧也会影响营养盐的循环，进而改变海洋生产结构本身。

途径③：生物的呼吸与分解变得活跃

水温升高后，微生物及其他生物的新陈代谢会变得更加活跃。代谢一旦加快，呼吸和分解速度也会加快，消耗氧气的速度随之上升。在供给减少的同时消耗却在增加，氧气自然会持续净损失。近年来波罗的海即便削减了营养盐，贫氧现象依然容易恶化，其原因之一就被认为是这种因变暖而导致的消耗增加。

据IPCC的报告，若温室气体排放持续维持高位，到2100年海洋氧气预计还将进一步减少3〜4%。即便通过富营养化对策削减了沿岸的营养盐，只要不遏制变暖，大洋的贫氧化就会持续推进。贫氧化，正是一个与应对气候变化密不可分的问题。

这里需要注意的是，沿岸贫氧与大洋贫氧的“主犯”并不相同。像东京湾这样的沿岸贫氧，压倒性地以富营养化（营养盐流入）为主因，变暖只是在背后起推波助澜作用的配角。而在整个大洋范围内推进的氧气减少，则以变暖导致的溶解度下降和水体分层加剧为主角。也就是说，要减少身边海湾的蓝潮，营养盐对策更为有效；而要遏制全球规模的贫氧化，则需要依靠应对变暖的对策——不同地方起作用的“杠杆”是不同的。同时着手应对这两方面，才是找回海洋氧气的捷径。

日本身边的案例——东京湾的贫氧水团与“蓝潮”

前面讲述的都是世界范围的情况，但贫氧化其实也发生在我们身边。其代表案例就是东京湾。东京湾四周被陆地环绕，是一个与外海水体难以交换的封闭地形，来自首都圈庞大人口的营养盐不断流入，夏季又会形成强烈的水体分层。可以说这正是集贫氧化“三重负担”于一身的海域。

盘踞在夏季海底的“贫氧水团”

从春季到夏季，随着日照增强，东京湾的浮游生物会利用营养盐爆发性增殖。这些浮游生物死亡后沉入海底，在被微生物分解的过程中氧气被夺走，湾顶的海底便会扩展出一片氧气稀少的水体——“贫氧水团”。据东京都的调查，溶解氧大致降到2〜3毫克/升以下的贫氧水团，已知会在夏季到秋季这段时间，长期盘踞在湾顶的广大范围内。在此期间，生活在海底的花蛤等贝类、沙蚕，以及来不及逃离的鱼类，都会因缺氧而死亡。

东京湾贫氧水团的特点是，它会像贴在海底一样广泛铺展开来。海面附近的溶解氧本来是充足的，但一到水深数米以下便会急剧减少，海底有时甚至几乎降为零。通过鱼探仪和采水调查追踪这一分布，可以看到贫氧层会随风向和潮流的推动而在湾内移动。对渔民而言，了解这片看不见的“氧气之谷”究竟位于何处，是关系到当天渔获成败的重要信息。

海水呈青绿色浑浊的“蓝潮”真面目

贫氧水团一旦进一步发展，就会引发更为棘手的现象。在几乎没有氧气的海底，一种被称为“硫酸盐还原菌”的微生物会取代氧气利用硫酸进行呼吸并大量繁殖，其活动会产生一种名为硫化氢的有毒气体。此时，如果从夏季到秋季吹起偏北或朝向外海的强风，海面的水便会被吹向外海，含有硫化氢的底层水便会涌升上来填补空缺（涌升流）。

涌升上来的硫化氢在海面附近与空气中的氧气发生反应被氧化后，会形成硫的微粒（硫胶体）。这些微粒反射光线，使海水呈现出青绿色或乳白色的浑浊状态——这正是“蓝潮”的真面目。在发生蓝潮的海域，硫化氢与缺氧的双重打击会导致鱼类和贝类大量死亡，作为赶海胜地的花蛤渔场有时甚至会遭受毁灭性损失。虽然名字带着美丽的“蓝”字，但其实质对生物而言却是一种严酷的现象。

蓝潮并非只是东京湾的问题

蓝潮与贫氧水团，除东京湾外，也发生在三河湾、大阪湾、濑户内海播磨滩等日本各地封闭性强、营养盐丰富的内湾。因填海造地而被挖深的“洼地”，贫氧水尤其容易在此积聚，而曾经把浅滩、滩涂填埋以推进开发这一历史，也被认为是导致贫氧化的原因之一。滩涂保护之所以从水质净化的角度重新受到重视，正是基于这样的背景。

蓝潮，是贫氧化这一难以用肉眼察觉的现象，为数不多地以海面颜色的形式呈现在我们眼前的瞬间。前去赶海的家庭，往往是在看到泛白浑浊的海水以及大量被冲上岸的死贝之后，才第一次察觉到海洋出现了异常——这样的场景，如今仍在城市近郊的海边不断重演。蓝潮告诉我们，看似遥远大洋才会发生的贫氧化，其实正发生在我们生活的近旁，是一种身边的“警示信号”。

蓝潮是指含有硫化物的底层贫氧水团，在季风作用下涌升至海面，硫化物与空气中的氧气发生反应被氧化，产生硫胶体而形成的现象。

——摘自东京都环境局《贫氧水团・蓝潮》

对生态系统・渔业・我们的影响

海洋氧气一旦减少，最先受到影响的就是生活在海底的生物。鱼类还能游走逃避，但花蛤、文蛤等贝类、沙蚕、螃蟹这类固着或行动迟缓的海底生物却无处可逃，会大量死亡。海底生物是食物链的根基，它们一旦消失，以其为食的鱼类和鸟类也会受到波及。

对渔业的打击

贫氧水团与蓝潮，会给渔业带来直接的打击。东京湾曾经兴盛一时的花蛤捕捞，因贫氧和蓝潮遭受了巨大损失。鱼类也是如此，一旦被贫氧水团包围，就会被挤入氧气充足的狭小区域，导致渔获量剧烈波动。营养盐管理与海洋生产力，直接关系到渔业的可持续性与日本海洋生物多样性这类课题。

把目光投向大洋，贫氧化正在改变全球渔业资源分布本身。金枪鱼、旗鱼、鲣鱼等洄游鱼类需要大量氧气，因此最小含氧层一旦扩大，它们能够游动的水深就会被压缩到较浅的一层。这不仅会压缩鱼类的栖息范围，还会带来渔业形态的变化，以及聚集在低氧层的鱼类更容易被过度捕捞等新的课题。海洋的氧气，正悄然与远方餐桌上的鱼类联系在一起。

生物多样性的退化与“生物减少的海洋”

年复一年暴露在贫氧环境中的海域，会使不耐低氧的物种逐渐消失，只剩下少数能够耐受的物种，从而转变为一个“简单化的生态系统”。曾经因多样生物而热闹非凡的海洋，就此变成物种稀少、冷清的海洋。海藻茂密的藻场和滩涂具有向水中供给氧气、吸收营养盐净化水质的作用，但贫氧化正在削弱这些丰饶生态系统本身，形成恶性循环。

此外，近年来还发现贫氧化也会影响海洋的碳循环。在无氧的海底，有机物更容易不以二氧化碳的形式、而是以甲烷等温室气体的形式被释放出来。也就是说，人们已经指出一种令人担忧的“负面循环”的可能性：变暖推动贫氧化，而贫氧化又反过来助推变暖。海洋氧气问题，不仅关乎生物和渔业，也与气候本身息息相关。

“监视”海洋水质的监测工作

为了捕捉这些变化，日本的国家、地方政府和研究机构都在持续监测沿岸水质。东京湾运行着一套几乎能实时估算并公开溶解氧分布的系统，正在推进及早掌握贫氧水团和蓝潮发生情况的举措。要保护海洋环境，持续用科学数据测量水温、溶解氧、营养盐等指标是不可或缺的。

我们能做的事——找回氧气的举措

贫氧化虽是一个重大问题，但并非无计可施。既然原因在于“营养盐过剩”与“变暖”，那么对策也正是围绕这两点展开的。事实上，得益于下水道处理的高度化等举措，日本内湾的水质已比过去最严重的时期有所改善。这里让我们梳理一下社会层面的举措，以及我们每个人能做的事。

削减・管理营养盐

最直接的做法，就是减少流入海洋的氮、磷。这包括在下水处理厂去除氮、磷，合理使用农田肥料，管制工厂废水等。日本于2016年3月，把海洋与湖泊的“底层溶解氧量”新纳入了环境标准。这是为保护海底生物能够生存、繁殖所需氧气量而设立的标准，规定生物1类型不低于4.0毫克/升，生物2类型不低于3.0毫克/升，生物3类型不低于2.0毫克/升。这是一项把保护海底氧气本身作为明确目标的举措，在世界范围内也具有先进性。

这项环境标准的特点在于，它并非单纯从“水是否清澈”出发，而是从“海底生物能否在此生存、繁衍后代”这一生态系统视角来保护氧气。有了这一标准，各地海域的底层氧气得以持续测量，也能用数字来确认对策朝目标推进的效果。社会为难以用肉眼察觉的贫氧化拥有了一把明确的尺子，其意义不容小觑。

找回海洋自身的净化能力

再生已消失的滩涂、浅滩和藻场同样有效。滩涂和藻场是能够吸收营养盐、向水中供给氧气的“天然净化装置”。滩涂保护、藻场再生，以及海藻和海草吸收并储存二氧化碳的蓝碳生态系统保护，作为同时对贫氧化对策和变暖对策都有效的一举两得举措，正备受关注。

遏制变暖・重新审视生活方式

要从根本上抑制大洋的贫氧化，减少温室气体排放不可或缺。节能以及向可再生能源转型等应对气候变化的措施，看似是绕远路，实则也是保护海洋氧气的举措。在我们的日常生活中，能做的事其实也出乎意料地多。

重要的是，不要把贫氧化当作“无计可施的重大难题”而放弃。正如日本内湾的水质在过去数十年间不断改善一样，只要社会认真应对，海洋也会一点点作出回应。营养盐管理、滩涂和藻场的再生，以及应对变暖的举措，这些都不仅仅是行政部门和研究人员的工作，也与日常生活中一个个微小选择的积累息息相关。守护海洋的氧气，也是在守护以那片海洋出产的鱼类为食、在海边嬉戏的我们自身的生活。

• 不过度使用洗涤剂和肥料（减少营养盐流失）
• 不把食物残渣和油脂倒入下水道（减少有机物负荷）
• 选择节能・节电等能抑制变暖的行动
• 关注当地海洋的水质数据，以及滩涂・藻场的保护活动
• 正确理解赤潮・蓝潮・贫氧这类新闻背后的原因

总结——为了守护海洋的呼吸

海洋含氧量下降的“贫氧化”，是富营养化这一身边的水质问题，与全球变暖这一全球性气候问题相互叠加而形成的复合型环境问题。全球已确认超过500处死区，在日本，它也以东京湾贫氧水团和蓝潮的形式，发生在我们身边。

不过，原因既然已经明确，那么应对的方法也是明确的。削减营养盐，通过滩涂和藻场找回海洋的净化能力，遏制变暖——每一项举措，都关系到守护海洋的“呼吸”。当你在新闻中看到“蓝潮”或“贫氧”这些词汇时，希望你能想起其背后正在发生的事情，也希望你能因此更多地关注海洋与我们生活之间的联系。

正确认识贫氧化是第一步

与变暖和海洋酸化相比，贫氧化目前的知名度还比较低，容易被人以“海洋总感觉有点脏”这种模糊的印象来看待。然而，其真相其实可以用“氧气供给减少、消耗增加”这一明确的机制来解释。一旦理解了这一机制，无论是赤潮、蓝潮的新闻，还是环境标准、下水道处理的话题，都能被读解成一个相互关联的完整故事。

海洋，其实比我们想象的更贴近我们的生活。餐桌上的鱼、赶海的沙滩、夏日的海水浴，每一样，都建立在海洋氧气这一看似微小却至关重要的条件之上。若这篇文章能让你稍微多关注一下身边海洋的“呼吸”，那便已经是守护海洋的一大步。