四十里灣2012年一次血紅哈卡藻赤潮的調(diào)查分析＊

喻 龍，馬兆虎，郝彥菊，王文君，王玉玨，王 越

（1.煙臺(tái)市海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心，山東 煙臺(tái)264003；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙臺(tái)研究院海洋學(xué)院，山東 煙臺(tái)264670；3.中國(guó)科學(xué)院 煙臺(tái)海岸帶研究所，山東 煙臺(tái)264003）

四十里灣（37°25′～37°37′N，120°21′～120°37′E）為半封閉型海灣，面積280km2，海岸線長(zhǎng)20km。該灣位于煙臺(tái)市萊山區(qū)北部海域，西北與芝罘灣相連，東鄰養(yǎng)馬島，北面為灣口，三面鄰陸，一面向海，是煙臺(tái)市的主要海灣。根據(jù)煙臺(tái)市區(qū)沿海自然環(huán)境和資源條件以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)際，《煙臺(tái)市海洋功能區(qū)劃》中確定四十里灣的主導(dǎo)功能為旅游、漁業(yè)資源利用和養(yǎng)護(hù)。但近年來(lái)隨著煙臺(tái)市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而導(dǎo)致的人類活動(dòng)加劇、陸源污染物輸入量顯著增加，四十里灣海域生態(tài)系統(tǒng)正承受著越來(lái)越大的壓力，赤潮頻發(fā)。2002年，國(guó)家海洋局將四十里灣列為全國(guó)重點(diǎn)赤潮監(jiān)控區(qū)。2012－10－07—10－29，四十里灣近岸海域出現(xiàn)水色異常，現(xiàn)場(chǎng)海水呈紅褐色、塊狀分布，主要分布在逛蕩河口至馬山寨附近海域距岸約1km、面積約5km2的海區(qū)。經(jīng)鑒定，赤潮原因種主要是血紅哈卡藻（Akashiwosanguinea）。本研究通過(guò)對(duì)此次赤潮暴發(fā)前及赤潮發(fā)生過(guò)程中的現(xiàn)場(chǎng)水文氣象、化學(xué)、生物等的調(diào)查和監(jiān)測(cè)，對(duì)比已有的上一年相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)此次赤潮發(fā)生的原因進(jìn)行了分析。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

2012－09－20、2012－10－09、2012－10－25，本研究分別對(duì)煙臺(tái)四十里灣海域赤潮進(jìn)行了3次調(diào)查，調(diào)查站位如圖1所示。其中，A1、A2站位為赤潮發(fā)生時(shí)臨時(shí)增加的站位，C1、C2、B3～B8站位為四十里灣赤潮監(jiān)控區(qū)常規(guī)調(diào)查站位。樣品的采集按GBl7378－2007《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》規(guī)定的方法操作［1］。其中，水樣的采集使用表層采水器采集0.5m的表層水樣，浮游植物在赤潮發(fā)生時(shí)只采集表層水樣，無(wú)赤潮發(fā)生時(shí)用淺海浮游生物網(wǎng)（Ⅲ型）垂直拖網(wǎng)采樣。

圖1 四十里灣赤潮發(fā)生海域調(diào)查站位Fig.1 Survey sites of the red tide occurrence area in Sishili Bay

1.2 分析方法

表層水溫、鹽度、化學(xué)需氧量、營(yíng)養(yǎng)鹽、葉綠素、浮游生物等樣品均按GBl7378－2007《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》規(guī)定的方法進(jìn)行保存和分析［1］：1）表層水溫用表層水溫表在調(diào)查海域現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，采集的海水水樣立即帶回實(shí)驗(yàn)室分析；2）鹽度用SYA2－2型鹽度計(jì)測(cè)定；3）化學(xué)需氧量（CODMn）用堿性高錳酸鉀法測(cè)定；4）海水水樣用0.45μm混合纖維素酯微孔濾膜過(guò)濾，過(guò)濾后的水樣用TU1810－S型紫外－可見分光光度計(jì)做營(yíng)養(yǎng)鹽分析，硝酸鹽氮（NO3－N）采用鋅－鎘還原法，亞硝酸鹽氮（NO2－N）采用鹽酸萘乙二胺分光光度法，氨氮（NH4－N）采用次溴酸鹽氧化法，活性磷酸鹽（PO4－P）采用磷鉬藍(lán)分光光度法，溶解態(tài)無(wú)機(jī)氮（DIN）濃度為C（DIN）＝C（NO3－N）＋C（NO2－N）＋C（NH4－N）；5）海水水樣用0.45μm混合纖維素酯微孔濾膜過(guò)濾后，保留在濾膜上的葉綠素－a（Chl－a）用90%的丙酮溶液萃取，然后用分光光度法測(cè)量；6）浮游植物在現(xiàn)場(chǎng)采樣后立即用5%的甲醛溶液固定，實(shí)驗(yàn)室鑒定和計(jì)數(shù)在奧林巴斯CKX－41型倒置光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行［2］。

2 結(jié)果

2.1 鹽度和水溫狀況

雖然水文氣象因子對(duì)赤潮的發(fā)生和發(fā)展有重要影響，但與2007－08，－09四十里灣因降雨引起的營(yíng)養(yǎng)鹽大量輸入而誘發(fā)的赤潮［3］不同，本次赤潮暴發(fā)前和發(fā)生過(guò)程中天氣晴好，光照充足，且無(wú)降雨。

各調(diào)查站位在2012－09－10的鹽度變化不大：1）09－20鹽度為29.69～29.80；2）10－09調(diào)查站位鹽度為29.80～29.91；3）10－25調(diào)查站位鹽度為29.73～29.91。

各調(diào)查站位在2012－09－10的溫度變化范圍為：1）09－20水溫范圍22.8～23.1℃，平均值22.9℃；2）10－09水溫范圍為20.3～20.4℃，平均值20.3℃；3）10－25水溫范圍17.3～17.9℃，平均值17.5℃。

2.2 水質(zhì)因子狀況

2012－10－07－10－29，四十里灣近岸從前七夼（圖1中A2、B3站位）至馬山寨，尤其是逛蕩河口至馬山寨附近海域（圖1中A1、B4站位）出現(xiàn)水色異常，現(xiàn)場(chǎng)海水呈紅褐色、塊狀分布，海水透明度僅為0.5m。各監(jiān)測(cè)站位在赤潮暴發(fā)期海水的pH值為7.95～8.25，CODMn為0.89～3.03mg/L，所有監(jiān)測(cè)站位CODMn均符合第二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。但2012－09－20－10－09CODMn質(zhì)量濃度的分布從近岸區(qū)低變?yōu)榻秴^(qū)前七夼至逛蕩河口高，到2012－10－25CODMn高質(zhì)量濃度區(qū)移至逛蕩河口到馬山寨之間（圖2～4）。

圖2 2012－09－20CODMn的平面分布（mg·L－1）Fig.2 Spatial distribution of CODMnon Sept.20 2012（mg·L－1）

圖3 2012－10－09CODMn的平面分布（mg·L－1）Fig.3 Spatial distribution of CODMnon Oct.9 2012（mg·L－1）

圖4 2012－10－25CODMn的平面分布（mg·L－1）Fig.4 Spatial distribution of CODMnon Oct.25 2012（mg·L－1）

圖5 2012－09－20DIN的平面分布（μmol·L－1）Fig.5 Spatial distribution of DIN on Sept.20 2012（μmol·L－1）

2012－09－20調(diào)查海域的DIN濃度范圍為5.98～13.84μmol/L，平均值7.91μmol/L，所有站位DIN濃度均符合第二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，高值出現(xiàn)在辛安河污水處理廠排水口附近（圖5）；2012－10－09調(diào)查海域DIN濃度范圍4.19～15.58μmol/L，平均值9.09μmol/L，高值處于前七夼附近赤潮暴發(fā)站位（圖6）；2012－10－25調(diào)查海域DIN濃度范圍2.83～19.71μmol/L，平均值11.08μmol/L，高值區(qū)移至灣口離岸海域（圖7）。

圖6 2012－10－09DIN的平面分布（μmol·L－1）Fig.6 Spatial distribution of DIN on Oct.9 2012（μmol·L－1）

圖7 2012－10－25DIN的平面分布（μmol·L－1）Fig.7 Spatial distribution of DIN on Oct.25 2012（μmol·L－1）

2012－09－20調(diào)查海域的活性磷酸鹽（PO4－P）濃度范圍為0.14～2.00μmol/L，平均值0.46μmol/L，與DIN的分布特征相似，PO4－P的高值也出現(xiàn)在辛安河污水處理廠排水口附近（圖8）；2012－10－09調(diào)查海域PO4－P濃度范圍0.08～0.35μmol/L，平均值0.23μmol/L，高值處于前七夼附近（圖9）；2012－10－25調(diào)查海域PO4－P濃度范圍0.14～1.02μmol/L，平均值0.42μmol/L，高值區(qū)移至逛蕩河口到馬山寨之間（圖10）。

圖8 2012－09－20PO4－P的平面分布（μmol·L－1）Fig.8 Spatial distribution of PO4－P on Sept.20 2012（μmol·L－1）

圖9 2012－10－09PO4－P的平面分布（μmol·L－1）Fig.9 Spatial distribution of PO4－P on Oct.9 2012（μmol·L－1）

圖10 2012－10－25PO4－P的平面分布（μmol·L－1）Fig.10 Spatial distribution of PO4－P on Oct.25 2012（μmol·L－1）

圖11 2012－09－20Chl－a平面分布（μg·L－1）Fig.11 Spatial distribution of Chl－a on Sept.20 2012（μg·L－1）

2012－09－20調(diào)查海域的葉綠素a（Chl－a）質(zhì)量濃度范圍2.00～4.96μg/L，平均值3.09μg/L，高值分布于前七夼到馬山寨的沿岸海域（圖11）；2012－10－09調(diào)查海域Chl－a質(zhì)量濃度范圍0.65～35.20μg/L，平均值17.70μg/L，高值區(qū)分別在前七夼到清泉寨之間的沿岸和逛蕩河口到馬山寨之間沿岸水域（圖12）；2012－10－25調(diào)查海域Chl－a質(zhì)量濃度變化很大，范圍為4.55～135μg/L，平均值42.75μg/L，高值區(qū)集中在馬山寨附近（圖13）。

圖12 2012－10－09Chl－a平面分布（μg·L－1）Fig.12 Spatial distribution of Chl－a on Oct.9 2012（μg·L－1）

圖13 2012－10－25Chl－a平面分布（μg·L－1）Fig.13 Spatial distribution of Chl－a on Oct.25 2012（μg·L－1）

2.3 赤潮生物狀況

赤潮暴發(fā)前（2012－09－20），各調(diào)查站位優(yōu)勢(shì)種均為丹麥細(xì)柱藻，且近岸站位（B3、B4、B5、B8）浮游植物群落及優(yōu)勢(shì)種細(xì)胞密度明顯偏高；赤潮暴發(fā)初期（2012－10－09）赤潮站位（B3、A1、A2）浮游植物密度急劇升高，優(yōu)勢(shì)種被血紅哈卡藻（Akashiwosanguinea）取代，血紅哈卡藻成為本次赤潮的原因種，而非赤潮站位優(yōu)勢(shì)種被旋鏈角毛藻取代；2012－10－25赤潮范圍縮小至逛蕩河口至馬山寨近岸海域（B4、A1），但血紅哈卡藻密度持續(xù)上升，非赤潮站位優(yōu)勢(shì)種恢復(fù)到以丹麥細(xì)珠藻為主（表1）。

表1 各調(diào)查站位的浮游植物密度及優(yōu)勢(shì)種狀況Table 1 Phytoplankton density and dominant species at the survey sites

本次赤潮的原因種為血紅哈卡藻，原名紅色裸甲藻，屬?gòu)V溫廣鹽種類，是我國(guó)海域多發(fā)和常見的赤潮生物。紅色裸甲藻種群生長(zhǎng)的溫度和鹽度范圍分別為13～24℃和15～35［4］。本次赤潮過(guò)程中調(diào)查海域水溫為17.3～20.4℃，鹽度為28.9～30.02，處于血紅哈卡藻的最適溫鹽范圍。

3 討論

通過(guò)對(duì)四十里灣赤潮暴發(fā)原因的研究可知，有上述研究也表明，近年來(lái)，四十里灣海域營(yíng)養(yǎng)鹽水平呈逐年上升的趨勢(shì)，且Chl－a質(zhì)量濃度與N、P濃度呈顯著的正相關(guān)［5］，且適宜的水文氣象條件和水體中營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的升高是赤潮暴發(fā)的主要原因（表2）。

而在本研究中，赤潮暴發(fā)前后四十里灣均無(wú)降水，沒有監(jiān)測(cè)到顯著的營(yíng)養(yǎng)鹽輸入；赤潮前后及赤潮期間該海域以南風(fēng)為主，風(fēng)速較小，水體交換較弱；隨著用海方式向生態(tài)旅游方向調(diào)整，該海域的養(yǎng)殖筏架已基本被拆除，排除了養(yǎng)殖對(duì)水體造成的影響。本次赤潮暴發(fā)前（2012－09－20），Chl－a質(zhì)量濃度較去年同期低12.00 μg/L，DIN濃度較去年同期低2.21μmol/L，PO4－P濃度較去年同期低0.23μmol/L；赤潮發(fā)生初期（2012－10－09），Chl－a質(zhì)量濃度較去年同期升高了13.60μg/L，而 DIN 濃度仍較去年同期低3.00μmol/L，PO4－P濃度也較去年同期低0.19μmol/L；只有在2012－10－25，PO4－P濃度比去年同期高0.10μmol/L，而 DIN 濃度仍較去年同期低2.07μmol/L。張傳松等［6］認(rèn)為，和硅藻相比，甲藻對(duì)硝酸鹽濃度的變化較不敏感，在貧營(yíng)養(yǎng)條件下具備較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力和生長(zhǎng)策略，較低的富營(yíng)養(yǎng)化水平和較高的N濃度有利于甲藻在競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中形成赤潮。然而，本研究中，雖然2012－09－30—10－25平均DIN濃度在升高，但其分布的變化與水體中Chl－a質(zhì)量濃度的分布特征并不完全一致（圖5～7、圖11～13），并且甲藻（血紅哈卡藻）取代硅藻（丹麥細(xì)柱藻）成為優(yōu)勢(shì)種暴發(fā)赤潮的站位其DIN濃度并不高（2.83～9.05μmol/L），甚至低于整個(gè)調(diào)查海域的平均水平；反而是PO4－P濃度先降低又升高的分布特征與Chl－a質(zhì)量濃度分布特征有較好的一致性（圖8～13），且赤潮站位的PO4－P濃度高于調(diào)查海域平均水平。由此可見，在營(yíng)養(yǎng)鹽因素中，此次赤潮的暴發(fā)與較高的PO4－P濃度有關(guān)。以往在四十里灣發(fā)生赤潮時(shí)，隨著海水中磷營(yíng)養(yǎng)鹽濃度的降低，赤潮消退。而本次赤潮過(guò)程中，磷營(yíng)養(yǎng)鹽濃度一直處于較豐富的水平，且在赤潮發(fā)生過(guò)程中有升高趨勢(shì)，致使本次赤潮持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。

對(duì)近岸海域來(lái)說(shuō)，水溫的升高也是影響生態(tài)環(huán)境、導(dǎo)致赤潮頻發(fā)的重要因子［7－8］。近年來(lái)，四十里灣的表層水溫整體呈逐年上升趨勢(shì)，且發(fā)生赤潮時(shí)表層水溫較常年偏高約1～3℃［9］。本研究中，2012－09－20研究海域的平均水溫較去年同期高2.2℃，2012－10－09平均水溫較去年同期升高1.5℃，2012－10－25平均水溫較去年同期高0.14℃，且發(fā)生赤潮的站位水溫略高于海域平均水溫。因調(diào)查海區(qū)營(yíng)養(yǎng)鹽水平總體較上一年度偏低、磷營(yíng)養(yǎng)鹽仍較豐富，故可認(rèn)為水溫的升高是本次赤潮發(fā)生的主要因素，磷營(yíng)養(yǎng)鹽次之。另外，從十月初開始持續(xù)晴好的天氣，為赤潮藻的繁殖提供了良好的光照條件，也成為本次赤潮暴發(fā)的一個(gè)誘導(dǎo)因子。

表2 文獻(xiàn)報(bào)道的四十里灣赤潮及其原因Table 2 Causation of the red tides bloom in Sishili Bay reported in literatures

4 結(jié)論

1）本次赤潮原因種為血紅哈卡藻（Akashiwosanguinea），最高密度達(dá)1.90×106cell/L，從2012－10－07持續(xù)到2012－10－29。

2）本次赤潮暴發(fā)的主要原因：（1）水溫較往年同期偏高；（2）磷營(yíng)養(yǎng)鹽充足。良好的光照條件也是水文氣象因子也是本次赤潮暴發(fā)的因素之一。

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