北海區(qū)海洋生態(tài)災害的主要類型及分布現(xiàn)狀研究

張洪亮 ，張繼民*

(1.國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心， 山東 青島 266033；2.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災減災重點實驗室， 山東 青島 266033)

近年來，我國沿海生態(tài)災害頻發(fā)，有關(guān)生態(tài)災害的研究已成為學術(shù)界關(guān)注的熱點問題[1-4]。海洋生態(tài)災害的概念最初是借用陸地生態(tài)災害的定義引申而來的，將赤潮、海域污染、溢油等事故造成的海岸帶和近海生態(tài)環(huán)境惡化，都歸入海洋生態(tài)災害之中[5, 6]。隨著綠潮、水母旺發(fā)等新型生態(tài)災害的在我國沿海頻繁發(fā)生，人們將海洋生態(tài)災害用于專指赤潮、綠潮和水母旺發(fā)等由海洋生物引發(fā)的海洋災害[7, 8]，這類災害與海洋生態(tài)環(huán)境污染和富營養(yǎng)化等環(huán)境問題有關(guān)，但不包括海洋富營養(yǎng)化、環(huán)境污染事件。同時，很多學者也注意到外來物種入侵對我國近海生態(tài)的危害，因此外來物種入侵也屬于一種海洋生態(tài)災害[9, 10]。

為方便海洋生態(tài)災害研究，提高防災減災工作的針對性和有效性，本文依據(jù)致災因子對海洋災害進行分類，將海洋生態(tài)災害定義為局部海域一種或少數(shù)幾種海洋生物數(shù)量過度增多引起的海洋生態(tài)異?，F(xiàn)象，包括赤潮、綠潮、水母旺發(fā)和外來種入侵等。北海區(qū)指蘇魯交界的繡針河口以北的我國管轄海域，包括遼寧、河北、山東和天津“三省一市”海域。本文試圖通過分析北海區(qū)主要海洋生態(tài)災害的分布現(xiàn)狀，探討北海區(qū)生態(tài)災害發(fā)生特點及趨勢，以期為海洋生態(tài)災害管理提供科學依據(jù)。

1 赤潮災害

1.1 北海區(qū)赤潮發(fā)現(xiàn)情況

赤潮是北海區(qū)最常見的生態(tài)災害。每年北海區(qū)發(fā)現(xiàn)的赤潮災害有10余次，年累積赤潮海域面積一般在3 000 km2以上，近5年來北海區(qū)赤潮發(fā)現(xiàn)情況見表1。

*注：2009年赤潮的統(tǒng)計范圍為渤海和我國管轄的黃海海域，其余年份的赤潮統(tǒng)計范圍為蘇魯交界的繡針河以北我國管轄海域。

1.2 北海區(qū)赤潮重災區(qū)

秦皇島附近海域成為北海區(qū)最嚴重的赤潮多發(fā)區(qū)。自2009年首次發(fā)生微微藻赤潮以來，至2014年夏季，河北秦皇島-遼寧綏中沿岸海域已連續(xù)6年發(fā)生同種類型的赤潮。秦皇島近海微微藻赤潮持續(xù)時間長、影響范圍大，其主要發(fā)生區(qū)域在河北省唐山市至遼寧省綏中縣沿岸海域。國內(nèi)有關(guān)專家將該種微微藻種定名為抑食金球藻(Aureococcusanophagefferens)，該藻種每年5月中下旬開始形成赤潮，一般持續(xù)2個月以上，其分布面積常在1 000 km2以上，2010年達3 350 km2，2012年又達到3 400 km2。在抑食金球藻赤潮海域，浮游植物密度顯著降低，硅藻、甲藻密度不到正常年份的百分之一。赤潮區(qū)海水渾濁呈黃綠色，透明度在0.8 m左右，僅為該海域正常情況下透明度(2.5 m)的三分之一；水體溶解氧含量低，微微型浮游生物密度異常高，而作為扇貝餌料生物的硅藻、甲藻密度極低。餌料生物的缺乏致使該海域養(yǎng)殖扇貝出現(xiàn)生長停滯現(xiàn)象，甚至死亡率升高，對海水養(yǎng)殖業(yè)危害嚴重。

1.3 北海區(qū)赤潮多發(fā)區(qū)類型

北海區(qū)赤潮多發(fā)區(qū)大致有兩種類型，一是濱海城市周邊近岸海域，近5年來，發(fā)生在天津、大連、秦皇島、青島等城市近岸海域的赤潮有20余次，濱海城市周邊近岸海域赤潮發(fā)生頻率遠遠高于北海區(qū)赤潮發(fā)生平均水平。城市附近海域赤潮多發(fā)，可能與該區(qū)域的海水富營養(yǎng)化水平較高有關(guān)。二是在距岸10 km左右的遠岸海域。山東日照市以東、河北曹妃甸以東等海域就存在這類赤潮多發(fā)區(qū)。2012年5月，在日照以東約10 km海域發(fā)生的夜光藻赤潮面積達780 km2，持續(xù)時間長達40天。近5年來該海域曾發(fā)生過3次夜光蟲赤潮，河北曹妃甸以東距岸數(shù)公里海域發(fā)生過夜光蟲赤潮4次。在距海岸10 km左右的遠岸海域，富營養(yǎng)化水平遠低于近岸存在赤潮多發(fā)區(qū)，該區(qū)域赤潮高發(fā)的機理還有待進一步研究。

北海區(qū)赤潮類型多為無毒類型，只發(fā)生過少數(shù)幾次小規(guī)模有毒赤潮。2012年北海區(qū)發(fā)生有毒赤潮的次數(shù)最多，共計3次，面積為45.4 km2，有毒赤潮生物種類為塔瑪亞歷山大藻、旋溝藻。引發(fā)赤潮的種類較少，夜光蟲引發(fā)赤潮的次數(shù)最多，抑食金球藻引起的赤潮海域面積最大。

2 綠潮災害

綠潮是指在特定的環(huán)境條件下，海水中某些大型藻類暴發(fā)性增殖或高度聚集而引起水體變色的一種有害生態(tài)現(xiàn)象。自上世紀80年代起，法國等歐洲國家沿海開始出現(xiàn)綠潮。近年來，包括我國在內(nèi)的多個沿海國家近海均發(fā)生過不同規(guī)模的綠潮災害，已成為我國沿海新型的海洋生態(tài)災害。

2.1 北海區(qū)綠潮發(fā)生情況

山東半島南部黃海是我國乃至世界滸苔綠潮災害最嚴重的海域之一，除此之外位于渤海的天津漢沽海域也發(fā)生過小規(guī)模滸苔綠潮。自2007年7月，青島沿岸海域發(fā)現(xiàn)從外海漂入的滸苔，黃海南部包括山東近海至今已連續(xù)8年發(fā)生滸苔綠潮災害，特別是2008年和2012年滸苔綠潮災害對青島市奧帆賽和海陽市亞沙會等重大國際賽事造成了嚴重威脅。2013年綠潮出現(xiàn)新的藻種--馬尾藻，使綠潮災害防治形勢更加復雜。綠潮嚴重影響了山東半島近岸海域海洋生態(tài)環(huán)境，危害濱海旅游業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)及航運安全，造成了巨大的經(jīng)濟損失，引起了社會的廣泛關(guān)注。近5年來北海區(qū)綠潮發(fā)生情況見表2。

表2 近5年北海區(qū)綠潮發(fā)現(xiàn)情況統(tǒng)計表Tab.2 Statistics of the green tide in the North China Sea in the past 5 years

2.2 北海區(qū)綠潮重災區(qū)特點

北海區(qū)綠潮重災區(qū)集中在山東半島東部沿岸，其綠潮發(fā)生呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性特點：1)山東半島南部日照、青島、煙臺(海陽)、威海沿岸，尤其是青島附近海域為綠潮重災區(qū)；2)引發(fā)綠潮災害的主體藻種為滸苔，近兩年局部出現(xiàn)了新的藻種--馬尾藻；3)形成綠潮災害的滸苔來源于山東半島南部海域的輸送，為外來型綠潮；4)每年5月份在長江口以北的江蘇外海初步形成綠潮，6、7月份隨黃海東南季風進行山東近海，8月中、下旬綠潮在山東近海消退。綠潮已成為山東半島南部近海發(fā)生風險最高的、危害最嚴重的生態(tài)災害。

3 水母災害

近年來，繼赤潮、綠潮之后，水母災害成為世界范圍內(nèi)的新型海洋生態(tài)災害。水母災害是由局部海域大型水母數(shù)量異常增多形成的一種生態(tài)異?，F(xiàn)象，對濱海電廠安全運行和游人身體健康具有嚴重危害。

3.1 水母災害影響

早在20世紀60年代，日本沿海電廠開始發(fā)生海月水母阻塞水循環(huán)系統(tǒng)的事件，大量水母引起電廠發(fā)電受阻事件，甚至引發(fā)了日本核電站臨時停止工作。此后水母暴發(fā)影響濱海電廠安全運行的事件呈漫延之勢。2005年，瑞典某核電站因大量水母堵塞冷卻水系統(tǒng)而被迫關(guān)閉了三個核電機組中的一個；2011年，日本島根核電站的海水冷卻喉管遭到水母堵塞，發(fā)電量一度減少6%；蘇格蘭、以色列等國也出現(xiàn)了水母堵塞核電站冷卻水供應系統(tǒng)的事件，核反應堆被迫停堆。大量的水母會堵塞濱海核電站的冷卻水系統(tǒng)，嚴重影響核電站的安全運行；同時對水母的清除也耗費巨大的人力和財力。

3.2 北海區(qū)水母災害情況

我國北方海域水母災害發(fā)生頻率顯著高于南方海域，近年渤海水母分布密度呈上升趨勢，局部海域水母災害發(fā)生概率明顯增高。自2008年來，北海區(qū)青島、龍口等濱海電廠連續(xù)多年遭受水母旺發(fā)的侵擾，2009年7月青島發(fā)電廠遭遇的水母災害最為嚴重，影響了電廠的安全運行，其取水口最大日清除水母量達10萬斤以上。2013年7月下旬，遼寧紅沿河核電廠附近海域形成了高密度水母種群。近年來，北海區(qū)水母蟄傷致死事件呈增多趨勢，大連、營口、秦皇島、威海和青島等濱海城市均發(fā)生過水母蟄傷致死案例。2013年8月2日，南戴河海水浴場八歲男童被沙海蜇蜇傷，引發(fā)急性肺水腫，搶救無效死亡。2014年8月，青島、大連市海水浴場接連發(fā)生3起水母蟄傷致人死亡的嚴重事件。8月3日在青島第六海水浴場，八歲男童被沙海蜇蟄傷，搶救無效死亡。8月4日在青島石老人海水浴場，一名南京大學生腿部被水母蜇傷，引發(fā)急性肺水腫致死。8月11日，在大連星海灣浴場，一名游客在距離岸邊5米遠處被沙海蜇蟄傷致死。8月6日，國家海洋局北海監(jiān)測中心對青島沿岸海域有害水母分布及海水浴場水母傷人狀況進行了應急監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果表明：青島沿岸海域有害水母沙海蜇的分布數(shù)量較高，分布密度在(1～55)個/hm2，個體較大，傘徑在0.5 m～1.1 m之間。有毒種類白色霞水母也有一定數(shù)量的分布。青島沿岸海水浴場內(nèi)均有沙海蜇分布，石老人海水浴場附近海域沙海蜇10個/hm2左右，此密度對浴場游泳者已具有較高的蟄傷概率。8月份青島沿岸海水浴場每天被水母蟄傷的人數(shù)均在數(shù)十人以上。近年來，受全球氣候變暖、海水富營養(yǎng)化等諸多因素的綜合影響，近岸海域水母數(shù)量增多，局部區(qū)域水母旺發(fā)[11]，是近年來北海區(qū)沿岸水母傷害事件多發(fā)的主要原因，且北海區(qū)水母災害呈上升趨勢。

4 外來種入侵

外來種入侵關(guān)注的重點不是物種，而是對本地生態(tài)系統(tǒng)帶來的“入侵”后果，入侵種往往對生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生不良影響，危及本地物種的生存，造成生物多樣性的喪失，外來種入侵是一種生態(tài)災害[12]。外來種入侵成功的重要標志是其后代在新生態(tài)系統(tǒng)中可以繁殖、擴散并維持下去[13]。

4.1 船舶壓艙水攜帶的生物入侵

由船舶運輸特別是壓艙水所引起的海洋生態(tài)系統(tǒng)外來生物物種入侵問題已經(jīng)得到廣大海洋生物學家、生態(tài)學家以及政府部門和國際社會的廣泛關(guān)注和重視，但這個問題尚未在我國引起足夠重視。壓艙水是赤潮蔓延的重要媒介，近年來我國沿海赤潮越來越嚴重，其重要原因之一就是外來的生存能力較強的赤潮生物的入侵[14]。北海區(qū)從北到南分布著丹東港、大連港、天津港、黃驊港、煙臺港、青島港、日照港等眾多大型港口，每年運輸船舶排放的壓艙水量較大，不可避免地出現(xiàn)外來生物現(xiàn)象。如李偉才等對比煙臺港和鄰近錨地水域及其船舶壓艙水中的浮游植物群落發(fā)現(xiàn)，壓艙水中浮游植物群落和本地群落的結(jié)構(gòu)有很大差異，有害物種在壓艙水中出現(xiàn)的頻率較高[15]。然而，目前北海區(qū)船舶壓艙水外來生物入侵研究報道有限，尚未引起足夠重視。

4.2 米草入侵

米草入侵對我國生態(tài)影響較為嚴重，其中，在北海區(qū)尤以黃河三角洲區(qū)域最為典型。為解決黃河三角洲地區(qū)海岸蝕退問題，黃河三角洲地區(qū)的東部沿海潮間帶從1993年開始引進大米草和互花米草兩種大米草。大米草和互花米草在黃河三角洲生態(tài)環(huán)境條件下的擴展速度較快，研究表明，無棣套兒河大米草面積每年擴大0.35～0.36倍，小清河口大米草面積每年擴大0.39～0.40倍，而東營市仙河鎮(zhèn)五號樁米草(以互花米草為主)的擴展速度更快，每年平均擴大0.52～0.53倍[16]。米草已從引進時的30平方米，發(fā)展到2003年的700公頃，并以極快的速度瘋長蔓延[17]。米草入侵已經(jīng)對黃河三角洲灘涂海洋生物造成了一定影響。田家怡等對黃河三角洲米草分布區(qū)的無棣岔尖、東營市五號樁、小清河口的浮游動物和底棲生物的研究表明，米草分布已導致調(diào)查區(qū)浮游動物群落組成與結(jié)構(gòu)的變化，浮游動物生物量減少，浮游動物多樣性指數(shù)降低[18]；米草入侵排斥了大型底棲動物，降低了密度和生物量，而有利于小型螺類的分布[19]。

4.3 泥螺入侵

2001年前，萊州灣及黃河口附近海域自然生態(tài)環(huán)境中無泥螺分布。自2001年開始在灘涂引種養(yǎng)殖泥螺以來，泥螺在自然環(huán)境中大量繁殖，其分布范圍不斷擴大，擠占了托氏昌螺等土著種類的分布區(qū)域，已成為黃河三角洲潮間帶灘面的優(yōu)勢種群，成為事實上的入侵種。2009年泥螺分布范圍較2003年擴大2倍多(圖1)。近年來，渤海萊州灣、渤海灣灘面開闊的潮間帶基本都有泥螺分布，泥螺在局部岸段中、低潮區(qū)成為灘面優(yōu)勢種。

5 結(jié)論

1)北海區(qū)海洋生態(tài)災害呈現(xiàn)出類型增多、頻率增高的趨勢，傳統(tǒng)的赤潮、外來種入侵等生態(tài)災害有增無減，新型的綠潮、水母等生態(tài)災害頻發(fā)。

2)北海區(qū)赤潮和綠潮災害發(fā)生頻率高，影響范圍較大，渤海北部秦皇島附近海域赤潮災害嚴重， 黃海西部山東半島近岸海域滸苔綠潮災害嚴重。

圖1 泥螺分布區(qū)域 [20]Fig.1 The spatial distribution of Bullacta exarata in the North China Sea

3)北海區(qū)水母災害呈上升趨勢，對濱海電廠、游人健康和生命安全構(gòu)成了一定威脅。

4)船舶壓艙水對北海區(qū)海洋生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了一定的外來種入侵風險，米草和泥螺在黃河三角洲等北海區(qū)沿岸灘涂已成為事實上的外來入侵種。

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