渤海灣天津近岸海域首次棕囊藻赤潮初探

屠建波，張秋豐，徐玉山，胡延忠，石海明

（1.國家海洋局 天津海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，天津 300450；2.天津市海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報(bào)中心，天津 300450）

渤海灣天津近岸海域首次棕囊藻赤潮初探

屠建波1,2，張秋豐1,2，徐玉山1,2，胡延忠1,2，石海明1,2

（1.國家海洋局 天津海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，天津 300450；2.天津市海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報(bào)中心，天津 300450）

利用2006年渤海灣天津近岸海域首次棕囊藻赤潮各發(fā)生區(qū)域動(dòng)態(tài)應(yīng)急監(jiān)測資料，對(duì)其水體理化參數(shù)進(jìn)行了分析。主要得出如下結(jié)論：（1）渤海灣天津近岸海域首次爆發(fā)的相對(duì)低溫條件下棕囊藻赤潮雖然來勢兇猛，但對(duì)區(qū)域生物并沒有造成明顯毒害影響，一定程度上佐證了低溫條件下棕囊藻細(xì)胞數(shù)量積累迅速但合成毒素的數(shù)量卻相對(duì)較少的實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)論。（2）棕囊藻赤潮的發(fā)生消耗了水體中大量的營養(yǎng)鹽，一定程度上緩解了區(qū)域水體富營養(yǎng)化狀況，水體中硝酸鹽和活性磷酸鹽是赤潮的限制營養(yǎng)因子，其濃度變化較好地反映了本次棕囊藻赤潮發(fā)生、發(fā)展及消亡的遷移路線圖。（3）水體中高含量無機(jī)氮所造成的區(qū)域營養(yǎng)鹽比例的失衡和水體嚴(yán)重富營養(yǎng)化是本次棕囊藻赤潮發(fā)生的主要原因。因此加強(qiáng)對(duì)陸源污染物排放的監(jiān)控從而減輕日趨嚴(yán)重的海水富營養(yǎng)化，對(duì)于降低棕囊藻赤潮的發(fā)生可能性和提供一個(gè)健康的生態(tài)環(huán)境至關(guān)重要。

渤海灣；天津近岸海域；棕囊藻；赤潮；分析

具有溶血性毒素的棕囊藻赤潮在我國沿海較少見，1997年10月－1998年2月在我國東海海域及南?；洊|海域首次大面積爆發(fā)以來，陳菊芳等[1]、沈萍萍等[2]、齊雨藻等[3]、徐寧等[4]、王艷等[5,6]等專家學(xué)者相繼撰文對(duì)棕囊藻赤潮進(jìn)行了相關(guān)的研究報(bào)道，同時(shí)得出結(jié)論：高而穩(wěn)定的水溫、水體富營養(yǎng)化、低降雨量及風(fēng)向異常與赤潮發(fā)生緊密相關(guān)，所以棕囊藻赤潮一般只是集中在南方水溫較高、富營養(yǎng)化程度較高的區(qū)域發(fā)生，然而2006年9月渤海灣天津近岸海域首次發(fā)生該赤潮，使我們需要對(duì)該赤潮藻種進(jìn)行重新定位。

棕囊藻（Phaeocystis Lagerheim）隸屬于定鞭藻綱定鞭藻目，赤潮死亡分解后產(chǎn)生灰白色泡沫，給漁業(yè)和海洋環(huán)境造成極大危害；同時(shí)棕囊藻具有特殊的生理機(jī)制，能產(chǎn)生二甲基丙磺酸（DMSP）和二甲基硫醚（DMS），強(qiáng)烈影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。DMS釋放進(jìn)入大氣中，是全球大氣硫通量的主要組成部分，也是形成酸雨的重要影響因素，隨全球的硫循環(huán)、云核的形成及氣候調(diào)節(jié)有重大影響[1,2,5,7]。

有鑒于棕囊藻赤潮屬于有毒赤潮，天津近岸海域又位于國家重大開發(fā)戰(zhàn)略濱海新區(qū)的核心區(qū)域，為了給經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供一個(gè)良好的海洋環(huán)境，促進(jìn)海洋的可持續(xù)開發(fā)利用，本文擬對(duì)2006年該赤潮在天津近岸海域發(fā)生區(qū)域的海洋環(huán)境狀況進(jìn)行初步探討以找出對(duì)棕囊藻赤潮的有效預(yù)測方法。

1 資料來源與評(píng)價(jià)方法

1.1 資料來源

按照北海分局根據(jù)海監(jiān)飛機(jī)對(duì)棕囊藻赤潮發(fā)生區(qū)域進(jìn)行的動(dòng)態(tài)應(yīng)急監(jiān)測圖像指示，國家海洋局天津海洋環(huán)境監(jiān)測中心站于2006年10月－11月對(duì)棕囊藻赤潮進(jìn)行了5個(gè)航次應(yīng)急追蹤監(jiān)測，擬通過對(duì)天津近岸海域棕囊藻赤潮發(fā)生區(qū)域遷移變化路徑及進(jìn)行的各發(fā)生區(qū)域動(dòng)態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析探討以找出對(duì)棕囊藻赤潮的有效預(yù)測方法，具體監(jiān)測站位見圖1。水質(zhì)各監(jiān)測參數(shù)的樣品采集、預(yù)處理和分析分別依據(jù)海洋調(diào)查規(guī)范[8]和中國國家標(biāo)準(zhǔn)匯編[9]， 監(jiān)測項(xiàng)目：水溫，鹽度，化學(xué)耗氧量，無機(jī)氮（亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨鹽）、活性硅酸鹽、活性磷酸鹽等等。

1.2 富營養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法

采用較為通用的富營養(yǎng)化指數(shù)法進(jìn)行水體富營養(yǎng)化狀況[10-12]：

當(dāng)EI≥1時(shí)，即為水域富營養(yǎng)化。

圖 1 2006年天津近岸海域棕囊藻赤潮應(yīng)急監(jiān)測站位平面分布示意圖Fig.1 Sketch map of sampling stations to the emergency monitoring of Phaeocystis globosa Scherffel red tide in Tianjin coastal sea areas

2 結(jié)果與討論

2.1 表層水溫和鹽度的變化

2006年天津近岸海域各棕囊藻赤潮發(fā)生區(qū)域隨時(shí)間的推移水溫呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，鹽度除了11月3日監(jiān)測時(shí)區(qū)域水體可能受到近岸陸源淡水輸入影響降低較大外（赤潮發(fā)生期間沒有降雨過程），其他幾次監(jiān)測結(jié)果顯示鹽度變化幅度不大（圖2），表層水溫則隨著區(qū)域氣候的變化呈現(xiàn)逐步降低趨勢，考慮到棕囊藻赤潮發(fā)生時(shí)段水溫不高，最高僅為20.8℃，根據(jù)郭瑾等[13]實(shí)驗(yàn)室條件下培養(yǎng)研究結(jié)果顯示，溫度是影響球形棕囊藻生長和產(chǎn)毒的顯著因子，高溫時(shí)雖然不利于球形棕囊藻細(xì)胞數(shù)量的積累卻有利于毒素的合成，天津近岸海域本時(shí)段低溫條件下發(fā)生的棕囊藻赤潮未對(duì)區(qū)域生物造成明顯毒害影響很好地印證了這一結(jié)論，即低溫條件下棕囊藻細(xì)胞數(shù)量迅速積累達(dá)到赤潮但合成毒素的數(shù)量卻相對(duì)較少。

圖 2 2006年天津近岸海域棕囊藻赤潮發(fā)生區(qū)域表層水溫與鹽度變化趨勢圖Fig.2 Variations of surface temperature and salinity during the emergency monitoring of Phaeocystis globosa Scherffel red tide of Tianjin coastal sea areas in 2006

2.2 營養(yǎng)鹽濃度變化

2.2.1 無機(jī)氮濃度變化 2006年天津近岸海域棕囊藻赤潮發(fā)生區(qū)域營養(yǎng)鹽濃度變化見圖3。監(jiān)測結(jié)果表明：10月16日時(shí)活性磷酸鹽消耗較大，兩個(gè)站位未檢出，大體上水體中主要營養(yǎng)鹽組成部分（活性硅酸鹽、無機(jī)氮和活性磷酸鹽）變化趨勢基本一致，大致呈現(xiàn)先降低（被消耗）然后逐步升高（恢復(fù)）的趨勢，根據(jù)中華人民共和國海水水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[14]，水體由原來大部分區(qū)域?yàn)槎?、三類海水水質(zhì)到劣四類海水水質(zhì)，主要污染物為無機(jī)氮；王艷等[6]的研究結(jié)果表明水體中較高濃度的硝酸鹽存在時(shí)，棕囊藻細(xì)胞內(nèi)源的硝酸還原酶極易被誘導(dǎo)產(chǎn)生，從而提高對(duì)外界硝酸鹽的利用能力。水體中硝酸鹽和活性磷酸鹽是本次棕囊藻赤潮的限制營養(yǎng)因子，其濃度變化較好地反映了本次棕囊藻赤潮發(fā)生、發(fā)展及消亡的遷移路線圖。海域硝酸鹽和活性磷酸鹽濃度變化較好地反映了本次棕囊藻赤潮發(fā)生、發(fā)展及消亡的遷移路線圖。

圖3 2006年天津近岸海域棕囊藻赤潮發(fā)生區(qū)域營養(yǎng)鹽變化趨勢圖Fig.3 Variations of nutrients during the the emergency monitoring of Phaeocystis globosa Scherffel red tide of Tianjin coastal sea areas in 2006

2.3 營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)的變化

這里所討論的營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)是指營養(yǎng)鹽的相對(duì)組成，即N/P值和Si/N值；由下圖4可知營養(yǎng)鹽N、P、Si中由于無機(jī)氮含量增加相對(duì)較高，Si/N和N/P比值嚴(yán)重失衡，遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離Redfield值所規(guī)定的N/P適宜比值16和Hutchins等[15]所指出的在鐵充分的條件下近岸水體中浮游植物吸收Si/N適宜值為0.8～1.1標(biāo)準(zhǔn)，水體中正在由硅供應(yīng)相對(duì)充足演變?yōu)楣韫?yīng)不足和P相對(duì)不足，由于高含量無機(jī)氮所造成的區(qū)域營養(yǎng)鹽比例的失衡一定程度上直接導(dǎo)致了特定藻種棕囊藻在適宜條件下爆發(fā)性增值從而導(dǎo)致本次棕囊藻赤潮的發(fā)生。

圖 4 2006年天津近岸海域棕囊藻赤潮發(fā)生區(qū)域Si/N和N/P變化趨勢圖Fig.4 Variations of nutrients during the the emergency monitoring of Phaeocystis globosa Scherffel red tide of Tianjin coastal sea areas in 2006

2.4 富營養(yǎng)化指數(shù)的變化

2006年天津近岸海域棕囊藻赤潮發(fā)生區(qū)域富營養(yǎng)化狀況變化 (圖5)表明：棕囊藻赤潮發(fā)生的各個(gè)區(qū)域均為富營養(yǎng)化嚴(yán)重的區(qū)域，赤潮發(fā)生區(qū)域大量棕囊藻的爆發(fā)性增值消耗掉水體中大量的營養(yǎng)鹽，尤其是對(duì)無機(jī)氮的最主要組成部分硝酸鹽氮的直接大量吸收利用，一定程度上緩解了區(qū)域富營養(yǎng)化的嚴(yán)重狀況。11月3日隨著棕囊藻赤潮的消亡，水體中無機(jī)氮含量的迅速恢復(fù)，區(qū)域富營養(yǎng)化狀況重新惡化，富營養(yǎng)化指數(shù)（EI）最高達(dá)21.7，潛在的嚴(yán)重富營養(yǎng)化狀況直接有力地支援了區(qū)域各種赤潮的頻繁發(fā)生，尤其是像棕囊藻那樣能形成大型膠質(zhì)囊群體的赤潮[16-18]。

圖 5 2006年天津近岸海域棕囊藻赤潮發(fā)生區(qū)域富營養(yǎng)化指數(shù)變化趨勢圖Fig.5 Variations of eutrophication index during the emergency monitoring of Phaeocystis globosa Scherffel red tide of Tianjin coastal sea areas in 2006

3 結(jié) 論

分析2006年渤海灣首次棕囊藻赤潮發(fā)生期間各發(fā)生區(qū)域的動(dòng)態(tài)應(yīng)急跟蹤監(jiān)測資料，可以得出如下結(jié)論：

（1）渤海灣天津近岸海域本次相對(duì)低溫條件下爆發(fā)的棕囊藻赤潮雖然來勢兇猛，細(xì)胞數(shù)量迅速積累達(dá)到赤潮，但對(duì)區(qū)域生物并沒有造成明顯毒害影響，一定程度上佐證了低溫條件下棕囊藻細(xì)胞數(shù)量積累迅速但合成毒素的數(shù)量卻相對(duì)較少的實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)論。

（2）棕囊藻赤潮各發(fā)生區(qū)域水體中營養(yǎng)鹽含量變化大致呈現(xiàn)先降低（被消耗）然后逐步升高（恢復(fù)）的趨勢，水質(zhì)由原來大部分發(fā)生區(qū)域?yàn)槎?、三類海水逐步到正常劣四類海水，其中主要污染物為無機(jī)氮；由于球形棕囊藻細(xì)胞體內(nèi)較高的硝酸還原酶對(duì)硝酸鹽具有較強(qiáng)的吸收利用能力，棕囊藻赤潮的發(fā)生一定程度上緩解了區(qū)域水體嚴(yán)重富營養(yǎng)化態(tài)勢，水體中硝酸鹽和活性磷酸鹽是本次棕囊藻赤潮的限制營養(yǎng)因子，其濃度變化較好地反映了本次棕囊藻赤潮發(fā)生、發(fā)展及消亡的遷移路線圖。

（3）N、P、Si比值已經(jīng)失衡，Si和P的供應(yīng)相對(duì)不足，由于水體中高含量無機(jī)氮所造成的區(qū)域營養(yǎng)鹽比例的失衡和水體嚴(yán)重富營養(yǎng)化是本次棕囊藻赤潮發(fā)生的主要原因。

總之，渤海灣天津近岸海域2006年首次棕囊藻赤潮的爆發(fā)是近岸海域水體長期嚴(yán)重富營養(yǎng)化下的必然結(jié)果，氮、磷作為浮游植物生長限制性營養(yǎng)成分，在棕囊藻赤潮發(fā)生過程中起著關(guān)鍵的作用。加強(qiáng)對(duì)陸源污染物排放的監(jiān)控從而減輕日趨嚴(yán)重的海水富營養(yǎng)化，對(duì)于降低棕囊藻赤潮的發(fā)生可能性和提供一個(gè)健康的生態(tài)環(huán)境是至關(guān)重要的。

致謝：國家海洋局天津海洋環(huán)境監(jiān)測中心站污染監(jiān)測站王彬、江洪友、闞文靜、尹翠玲、高文勝、李赫、于丹、薄文杰、劉洋等參加野外調(diào)查與取樣工作。

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Preliminary analysis ofPhaeocystis globosaScherffel red tide in Tianjin coastal sea areas of Bohai Bay

TU Jian-bo1,2, ZHANG Qiu-feng1,2, XU Yu-shan1,2, HU Yan-zhong1,2, SHI Hai-ming1,2

(1.Tianjin Marine Environmental Monitoring Central Station, SOA, Tianjin, 300450; 2.Tianjin Marine Environmental Monitoring and Forcasting Center, Tianjin, 300450)

In this paper, the series data of dynamic chasing monitor to the firstPhaeocystis globosaScherffel red tide in Tianjin coastal sea areas of Bohai Bay in 2006.It is found that: (1) A sudden eruption of the firstPhaeocystis globosaScherffel red tide causes less damage to marine life.To a certain extent, a conclusion from the laboratory experiment was validated that thePhaeocystis globosaScherffel cells in lower temperature waters accumulated rapidly to the climax, but it also decreased the yield of the toxin and lightens its toxic action.(2) The occurrence ofPhaeocystis globosaScherffel red tide consumes a large quantity of nutrients and this releases the serious eutrophication to some degree.The concentration’s changes of nitrate and phosphate are the limiting nutritive factor and they preferably reflect the progress of the red tide.(3) The ration’s unbalance of N, P and Si urged by the quick-rising of the inorganic nitrogen and the serious eutrophication status are the main reasons of this red tide.Therefore, further strengthening the supervisory to the discharge of the land-sourced pollutants is rather important to alleviate the serious eutrophication phase and to reduce the probability of the red tide’s occurrence once again.

Bohai Bay; Tianjin coastal sea areas;Phaeocystis globosaScherffel; red tide; analysis

A

1001-6932(2011)03-0334-04

2010-03-24；收修改稿日期：2010-06-30

天津市河口污染狀況調(diào)查與評(píng)估專項(xiàng)（908-TJ-03）；北海分局科技項(xiàng)目（2010B09）。

屠建波（1980 —），男，碩士，工程師，主要從事海洋生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)和生物地球化學(xué)循環(huán)研究。電子郵箱：tujb1980@163.com。