外來赤潮生物入侵現(xiàn)狀及對(duì)赤潮災(zāi)害的影響研究

（燕山大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院河北省應(yīng)用化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 秦皇島066004）

赤潮生物是指能大量繁殖并引發(fā)赤潮的生物，包括浮游生物、原生動(dòng)物和細(xì)菌等，其中有毒、有害赤潮生物以甲藻居多，其次為硅藻、藍(lán)藻、金藻、隱藻和原生動(dòng)物等[1]。近10年，我國(guó)近海海域赤潮災(zāi)害呈減緩的態(tài)勢(shì)，但令人擔(dān)憂的是外來物種引發(fā)赤潮的比例呈增加態(tài)勢(shì)[2]。據(jù)資料顯示，外來赤潮生物入侵的主要途徑是船舶壓艙水排放所致[3-5]。為了降低外來生物入侵對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境造成的破壞，常用的處理手段為壓艙水深海交換技術(shù)，但該技術(shù)的適用范圍過于廣泛，導(dǎo)致一些低風(fēng)險(xiǎn)船舶在經(jīng)濟(jì)和時(shí)間兩方面都受到影響。另外，現(xiàn)有環(huán)境管理技術(shù)也不利于海洋和海事環(huán)境管理部門全面掌握外來赤潮生物入侵動(dòng)態(tài)。

因此，我國(guó)需要建立外來赤潮生物入侵早期預(yù)警系統(tǒng)，加強(qiáng)早期預(yù)警能力，實(shí)現(xiàn)外來赤潮生物入侵信息互換，使得海洋環(huán)境保護(hù)更加積極主動(dòng)。

1 外來海洋生物入侵現(xiàn)狀

1.1 入侵途徑

赤潮生物入侵一般是人為無意引入造成的，普遍認(rèn)為船舶壓艙水是造成外來赤潮生物入侵和赤潮災(zāi)害加劇的主要原因[6，7]。船舶壓艙水不但可以攜帶有毒、有害的赤潮藻類，還可以攜帶其孢囊，使其在全球范圍傳播[8-10]。目前，超過145種外來物種入侵地中海，幾乎一半數(shù)量是由船舶引入的[11，12]。在北美地區(qū)已有250多種水生外來物種入侵，其中74種被確認(rèn)是通過壓載水傳播的[13，14]。侵入美國(guó)和加拿大交界的五大湖生物有139種[15]。美國(guó)西海岸的舊金山灣被認(rèn)為是世界上最大數(shù)量的外來生物集居區(qū)，總計(jì)212種被確認(rèn)為外來生物[16]。2009年楊清良等人從壓艙水檢出鏈狀亞歷山大藻，該種孢囊20世紀(jì)80年代僅在日本和韓國(guó)發(fā)現(xiàn)，20世紀(jì)90年代以后才在世界各地被發(fā)現(xiàn)，并在澳大利亞的日本和韓國(guó)籍船舶壓艙水中成功培養(yǎng)出來，證明了壓艙水及其沉積物在外來物種入侵中起到重要的媒介作用[17-19]目前，船舶壓艙水已被世界環(huán)保基金（GEF）認(rèn)定為海洋面臨的四大威脅之一[20]。

1.2 外來赤潮生物種類

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)近海海域外來有害赤潮生物有鏈狀亞歷山大藻、股狀亞歷山大藻、塔馬亞歷山大藻、強(qiáng)壯前溝藻、克氏前溝藻、倒卵形鰭藻、漸尖鰭藻、尖銳鰭藻、具尾鰭藻、圓形鰭藻、短裸甲藻、長(zhǎng)崎裸甲藻、血紅裸甲藻、利馬原甲藻、微形原甲藻和塔馬拉原膝溝藻共計(jì)16種。2004—2013年間，我國(guó)近海海域發(fā)生赤潮共計(jì)811次，其中外來物種引發(fā)或協(xié)同引發(fā)形成赤潮48次（見表1），占赤潮總發(fā)生數(shù)的5.9%[2]。

2 我國(guó)近海海域赤潮現(xiàn)狀

外來赤潮物種加劇了我國(guó)近海海域赤潮災(zāi)害。在我國(guó)四大海域中，東海海域受赤潮災(zāi)害最為嚴(yán)重，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)（見圖1），東海海域每年發(fā)生的赤潮次數(shù)最高，約占總赤潮次數(shù)的50%，而渤海、黃海和南海海域的年赤潮次數(shù)幾乎相當(dāng)。從2007年開始，東海海域的年赤潮總數(shù)開始降低，但2012年出現(xiàn)明顯波動(dòng)，而其他三個(gè)海域赤潮災(zāi)害總數(shù)相對(duì)平穩(wěn)。除2012年明顯波動(dòng)外，2004—2013年間的赤潮災(zāi)害總體水平呈下降趨勢(shì)。

表1 2004—2013年我國(guó)近海海域外來物種引發(fā)的赤潮概況

從赤潮面積統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來講（見圖2），東海仍然是受赤潮影響面積最大的海域，而渤海、黃海和南海海域發(fā)生的赤潮次數(shù)和赤潮面積相差無幾。除個(gè)別年份出現(xiàn)波動(dòng)以外，近10年我國(guó)近海海域赤潮面積的總體情況呈下降態(tài)勢(shì)，其中東海海域赤潮面積逐漸縮小，渤海海域赤潮面積呈周期性波動(dòng)，黃海和南海海域情況基本穩(wěn)定。

圖1 2004—2013年我國(guó)四大海域赤潮頻率

圖2 2004—2013年我國(guó)四大海域赤潮面積

外來赤潮生物引發(fā)的赤潮災(zāi)害占赤潮總數(shù)的比例如圖3所示。由圖可以看出，東海海域的外來物種出現(xiàn)頻率最高，除2011年出現(xiàn)明顯波動(dòng)外，2004—2013年間東海海域外來物種的出現(xiàn)頻率呈先增加后降低態(tài)勢(shì)。而渤海、黃海和南海海域外來物種引發(fā)的赤潮頻率相當(dāng)，并且低于東海海域外來物種引發(fā)的赤潮頻率。

圖3 外來赤潮生物占總赤潮次數(shù)的比例

2004—2013年，我國(guó)四大海域外來物種引發(fā)的赤潮災(zāi)害面積占比例情況如圖4所示。由圖4可以看出，2004—2010年間東海海域外來物種引發(fā)的赤潮災(zāi)害面積比值最高，約占總數(shù)的50%以上。2010—2013年間，黃海和渤海海域的外來物種赤潮災(zāi)害面積比值波動(dòng)明顯，其中，黃海海域在2011年赤潮災(zāi)害面積比值最高達(dá)70%，隨后迅速降低至20%，而渤海海域赤潮災(zāi)害面積比值呈周期性波動(dòng)增加態(tài)勢(shì)，并于2012年超越東海和黃海海域成為我國(guó)近海海域外來赤潮生物影響最為嚴(yán)重的海域。

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，東海是外來赤潮生物危害最為嚴(yán)重的海域，其原因主要有兩個(gè)方面：首先，長(zhǎng)三角地區(qū)高度發(fā)達(dá)的工業(yè)和制造業(yè)導(dǎo)致長(zhǎng)江口、浙江和江蘇等東海海域水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重；其次，高度發(fā)達(dá)的船舶運(yùn)輸業(yè)增加了壓艙水的排放量，進(jìn)而增加了外來赤潮生物入侵的概率。渤海海域外來赤潮生物引發(fā)的赤潮次數(shù)較少，但單次赤潮面積較大并且赤潮災(zāi)害有增加的趨勢(shì)，其原因可能是環(huán)渤海地區(qū)工業(yè)和海洋運(yùn)輸業(yè)加重了渤海海域環(huán)境污染。而黃海和南海赤潮災(zāi)害狀況平穩(wěn)，其原因可能是該海域遠(yuǎn)離經(jīng)濟(jì)圈、污染中心和航運(yùn)中心。

圖4 外來物種引發(fā)的赤潮與總赤潮面積比值

3 我國(guó)應(yīng)采取的措施

3.1 建設(shè)赤潮生物入侵早期預(yù)警系統(tǒng)

針對(duì)外來赤潮生物入侵和赤潮災(zāi)害問題，我國(guó)應(yīng)采取預(yù)防為主、防治結(jié)合的措施，建立海洋生物入侵早期預(yù)警系統(tǒng)，將赤潮生物入侵的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。首先，應(yīng)建立外來赤潮物種數(shù)據(jù)庫(kù)，并根據(jù)物種的危害性對(duì)潛在入侵種進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)，然后結(jié)合船舶航行時(shí)間長(zhǎng)短、壓艙水交換情況、處理情況以及起始港口和目的港口環(huán)境特征等因素建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，最后將物種數(shù)據(jù)庫(kù)和評(píng)估模型相結(jié)合，建立完整的早期預(yù)警系統(tǒng)。該預(yù)警系統(tǒng)不但可以早期有效地預(yù)防赤潮生物入侵，也可以為船舶航運(yùn)、海事管理、海洋環(huán)境管理，甚至赤潮災(zāi)害預(yù)警提供幫助。

3.2 加強(qiáng)壓艙水排放管理

壓艙水排放是海洋生物入侵的重要途徑，也被認(rèn)為是海洋環(huán)境面臨的四大威脅之一。因此，加強(qiáng)壓艙水排放管理十分必要。目前，國(guó)際社會(huì)普遍采用的處理手段有壓艙水深海交換和壓艙水處理，所謂的壓艙水深海交換是指船舶在遠(yuǎn)離大陸的海洋環(huán)境中，將船舶原有的壓艙水排放并重新加載海水的過程，但這種處理手段可能會(huì)對(duì)更廣闊的海洋環(huán)境造成破壞[21]。未來需要加強(qiáng)物理、化學(xué)和生物法相結(jié)合的聯(lián)合手段對(duì)其進(jìn)行管理。

3.3 加強(qiáng)赤潮災(zāi)害防治技術(shù)研究

現(xiàn)有的赤潮治理手段分為物理防治、化學(xué)防治和生物防治三種類型，物理防治方法主要有機(jī)械攪動(dòng)和撒播粘土，優(yōu)點(diǎn)是該技術(shù)對(duì)生物和環(huán)境無害，并且粘土資源豐富、操作簡(jiǎn)便易行；化學(xué)法包括除藻劑、臭氧、二氧化氯以及新潔爾滅、碘伏、異噻唑啉酮等有機(jī)除藻劑，缺點(diǎn)是易對(duì)漁業(yè)造成危害，并且藥效的持久性差，也易引起二次污染，但有機(jī)化合物在淡水除藻中具有藥力持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)非赤潮生物影響小等優(yōu)點(diǎn)；生物法是根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)中食物鏈關(guān)系，通過引入赤潮生物的天敵來防治赤潮也是一種治理方法[22，23]，該方法的優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，但可能存在生態(tài)失衡的風(fēng)險(xiǎn)。盡管現(xiàn)階段赤潮防治手段較多，但在一定程度上均存在不足。因此，需要對(duì)赤潮防治理論和技術(shù)兩個(gè)層面進(jìn)一步深入研究，從防治理論的高度開拓新思路，為技術(shù)發(fā)展注入新動(dòng)力[24]。

4 結(jié)論

外來赤潮生物通過壓艙水入侵至我國(guó)近海海域，在環(huán)境條件適宜且缺少天敵的條件下易造成生物大量繁殖甚至赤潮。為了加強(qiáng)海洋環(huán)境保護(hù)、降低赤潮災(zāi)害，我國(guó)應(yīng)建立外來赤潮生物入侵早期預(yù)警系統(tǒng)，加強(qiáng)早期預(yù)警能力建設(shè)，將外來赤潮生物入侵的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。另外，外來赤潮生物入侵早期預(yù)警系統(tǒng)可以加強(qiáng)高風(fēng)險(xiǎn)船舶壓艙水的處理力度，適當(dāng)放寬低風(fēng)險(xiǎn)船舶，從而提高海洋環(huán)境管理效率、降低壓艙水處理成本。

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