江蘇海域赤潮分布特征研究

高清清，曹兵，楊波，王超，朱旭宇，許嫻

（1.國家海洋局南通海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇南通226002；2.海洋赤潮災(zāi)害立體監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用國家海洋局重點實驗室，上海201206）

江蘇海域赤潮分布特征研究

高清清1，2，曹兵1，2，楊波1，2，王超1，2，朱旭宇1，2，許嫻1，2

（1.國家海洋局南通海洋環(huán)境監(jiān)測中心站，江蘇南通226002；2.海洋赤潮災(zāi)害立體監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用國家海洋局重點實驗室，上海201206）

利用1997-2014年江蘇海域赤潮發(fā)生記錄資料，系統(tǒng)分析了江蘇海域赤潮的分布特征，并對赤潮生物的種類和特征進(jìn)行研究。結(jié)果表明，江蘇海域赤潮發(fā)生平均2次/年，年發(fā)生頻率并沒有明顯的趨勢性變化。赤潮發(fā)生具有顯著的季節(jié)特征，多發(fā)生在5-9月，又以5月份發(fā)生頻率最高，7月份次之。赤潮發(fā)生區(qū)域主要集中在連云港海州灣海域和南通以東海域。連云港海域爆發(fā)的赤潮多為有毒的甲藻赤潮，少數(shù)為硅藻；南通海域赤潮種多為硅藻。連云港附近海域赤潮優(yōu)勢種的變化很可能與該海域營養(yǎng)鹽的變化有關(guān)。

赤潮；分布特征；赤潮優(yōu)勢種；江蘇海域

“赤潮”，是指海水中某些微小的微型藻、原生動物或細(xì)菌等在一定的環(huán)境條件下爆發(fā)性增殖或聚集在一起而引起水體變色的一種生態(tài)異常現(xiàn)象。赤潮并不一定都是紅色的。實際上，現(xiàn)在赤潮已變成各種色潮的統(tǒng)稱，在科學(xué)術(shù)語中，已越來越多地把赤潮叫做“藻華”。

赤潮事件在全球頻繁發(fā)生、規(guī)模不斷擴大，已引起各國政府及科學(xué)界的高度重視（Anderson，1997；Amit et al，2005；徐海龍等，2014）。有些赤潮能產(chǎn)生毒素，貝類和魚進(jìn)食赤潮藻后毒素在體內(nèi)累積，危害魚類等海洋生物，同時，人食用時發(fā)生中毒，嚴(yán)重的能導(dǎo)致死亡；有些赤潮藻雖然不產(chǎn)生毒素，但過度繁殖，對魚鰓造成堵塞或機械損傷，還會由于赤潮藻死亡腐爛時大量耗氧而使海洋生物窒息死亡。它們使得海洋生物的生存環(huán)境遭到破壞，海洋生態(tài)系統(tǒng)失衡惡化，漁業(yè)資源和海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)受損，并威脅濱海旅游業(yè)和人民的生命安全（蘇紀(jì)蘭，2001）。赤潮是我國主要的海洋環(huán)境災(zāi)害之一，赤潮災(zāi)害一旦發(fā)生，難以治理（洛昊等，2013）。

海洋漁業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)是江蘇海洋經(jīng)濟體系的重要組成部分，但是隨著沿海工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快，海洋富營養(yǎng)化程度加深，赤潮頻發(fā)正在成為江蘇沿海經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的一個制約因素，也是江蘇沿海地區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展所面臨的一個海洋生態(tài)問題。因此，監(jiān)測并研究赤潮的發(fā)生、發(fā)展變得日益迫切。

目前對于江蘇海域長時間序列的赤潮分布規(guī)律及變化特征的研究尚未系統(tǒng)地開展，為掌握江蘇海域赤潮的時空分布特征，本研究收集了有赤潮發(fā)生記錄以來江蘇近海赤潮的相關(guān)資料，系統(tǒng)分析該海域赤潮的時空分布特征、爆發(fā)特點以及赤潮生物種類，以期為今后開展江蘇海域赤潮監(jiān)測預(yù)報工作提供參考依據(jù)。

赤潮作為一種全球性海洋生態(tài)環(huán)境問題，許多國家已對此展開了大量研究，并相繼設(shè)立了國家研究計劃。早期關(guān)于赤潮的研究主要致力于赤潮生物生態(tài)生理學(xué)方面的工作，隨著研究的深入，科學(xué)家們認(rèn)識到赤潮研究涉及到復(fù)雜的生物學(xué)、化學(xué)和物理海洋學(xué)問題，具有明顯的學(xué)科交叉性（周名江等，2006）。1998年10月聯(lián)合國政府間海委會IOC和國際海洋研究委員會SCOR共同發(fā)起組織了“全球有害赤潮的生態(tài)學(xué)和海洋學(xué)研究計劃”，并于2001年完善了科學(xué)方案（GEOHAB，2001）。許多國家都積極發(fā)展了包括赤潮監(jiān)測預(yù)報在內(nèi)的全球海洋觀測計劃。美國利用CZCS、AVHRR和SeaWiFS資料探測和監(jiān)測近岸海區(qū)的赤潮，并把赤潮衛(wèi)星遙感監(jiān)測納入CoastWatch計劃。英國和西班牙利用AVHRR和SeaWiFS探測英吉利海峽和西班牙西南海域的顆石藻赤潮和腰鞭毛蟲赤潮。

我國的赤潮研究始于20世紀(jì)70年代末，90年代后，赤潮問題在我國引起了更廣泛的關(guān)注和重視，國家先后啟動多項大型研究計劃。通過監(jiān)測手段、分析方法的不斷提高，近幾十年來，我國研究學(xué)者在赤潮生消過程監(jiān)測、赤潮藻類的生物學(xué)、赤潮的模型和赤潮防治等方面進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，并取得了豐富的成果（孫冷等，1999；關(guān)道明等，2003；王金輝等，2003；葉屬峰等，2004；張麗旭等，2010；郭術(shù)津等，2014）。由于赤潮生物的多樣性、各種環(huán)境因素的復(fù)雜性，使得赤潮的形成和消亡既有共同特性又有其特殊性，針對不同海區(qū)赤潮的發(fā)生特點，東海、南海對赤潮的發(fā)生及其監(jiān)測也取得了一批重要的區(qū)域性研究成果（孫霞等，2004；Zhang et al，2006；韋桂秋等，2012）。赤潮監(jiān)測對赤潮早期預(yù)警預(yù)測和爆發(fā)過程的研究十分重要，獲取動態(tài)、準(zhǔn)確的赤潮發(fā)生區(qū)域和發(fā)生面積信息將為赤潮發(fā)生的生態(tài)過程研究提供關(guān)鍵性支持，近年來我國赤潮災(zāi)害衛(wèi)星遙感業(yè)務(wù)化監(jiān)測也取得了重要進(jìn)展（叢丕福等，2001；陳曉翔等，2001）。

1 江蘇海域赤潮研究狀況

江蘇海域雖不是赤潮多發(fā)區(qū)，但是自有記錄以來，幾乎每年都有發(fā)生。其中，2005年江蘇海域共發(fā)生赤潮4起，成災(zāi)面積超過1 275 km2，分別是2004年的2倍和12倍，并首次出現(xiàn)了有毒赤潮。2011年9月23-26日，江蘇省海州灣連島東部和北部海域，出現(xiàn)最大面積200 km2的赤潮。根據(jù)《中國海洋災(zāi)害公報》統(tǒng)計結(jié)果，江蘇海域赤潮多發(fā)生在連云港海州灣以及南通近海海域。劉吉堂等（2007）以光學(xué)顯微鏡對在2003-2006年連云港海州灣附近海域采集的浮游生物進(jìn)行觀察，初步鑒定出赤潮的種類，并對形成赤潮的原因進(jìn)行了分析；張旭等（2007）通過對2004年9月29日連云港海州灣赤潮監(jiān)控區(qū)赤潮的監(jiān)測與分析，發(fā)現(xiàn)赤潮生物為多紋膝溝藻（Gonyaulaxpolygramma），赤潮生物的數(shù)量與表層水體中DO、pH、COD、葉綠素a、活性磷酸鹽等呈很好的正相關(guān)，與無機氮呈負(fù)相關(guān)。目前，江蘇海域赤潮的研究大部分是基于某一個例或某一區(qū)域赤潮的發(fā)生變化進(jìn)行分析，主要探討赤潮生物種類、赤潮發(fā)生與水文氣象因子的變化關(guān)系等方面。

2 資料與方法

本研究以國家海洋局發(fā)布的《中國海洋災(zāi)害公報》（1989-2014）為依據(jù)，同時查閱國家海洋局南通海洋環(huán)境監(jiān)測中心站監(jiān)測資料以及東海監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)資料，對江蘇海域的赤潮資料進(jìn)行整理。由于歷史記錄的局限性，為保障資料來源的可靠性，本文所采用的數(shù)據(jù)資料時間長度為1997-2014年。

本研究結(jié)合基礎(chǔ)統(tǒng)計學(xué)方法（年際變化、逐月變化分析等）和ArcGIS繪圖軟件對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

3 分析結(jié)果

3.1赤潮發(fā)生的時間特征

3.1.1 赤潮發(fā)生的年際變化

1997-2014年，江蘇海域赤潮發(fā)生次數(shù)共記錄有33次。如圖1所示，其中，2005年赤潮發(fā)生次數(shù)最多，出現(xiàn)了4次?？傮w而言，江蘇海域歷年赤潮發(fā)生頻率較其他海域并不是很高；且不具有明顯的變化趨勢及規(guī)律，平均發(fā)生次數(shù)為2次/年。

圖1 1997-2014年江蘇海域赤潮發(fā)生次數(shù)

3.1.2 赤潮發(fā)生的逐月變化

江蘇海域赤潮多發(fā)季節(jié)分布明顯，為5-9月，占88%以上，如圖2所示。其中，又以5月份發(fā)生頻次最高，約占34.5%，7月份次之，占發(fā)生比例的20.7%。5-9月，是一年中光照較為充足的時段，江蘇海域以東南風(fēng)為主；此時間段內(nèi)，江蘇沿海平均水溫范圍為19.7~28.6℃，水溫較高，適宜赤潮藻類繁殖。此外，赤潮發(fā)生月份中，10月為赤潮發(fā)生次數(shù)最少的月份，有記錄以來，僅為1次，占發(fā)生比例的3.4%；其次為4月和8月，各有2次，占發(fā)生比例的6.9%。

3.2赤潮發(fā)生的空間特征

江蘇海域赤潮發(fā)生區(qū)域較集中，除部分年份赤潮發(fā)生區(qū)域無記錄以外，赤潮發(fā)生主要集中在連云港海州灣海域和南通以東海域，見圖3。江蘇海域赤潮空間分布呈現(xiàn)出北部南部多、中部偏少的特征，可能與營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)、N∶P比及懸浮物等理化因子和水動力等因素有關(guān)。連云港海州灣海域共發(fā)生赤潮事件16次，約占江蘇海域赤潮發(fā)生總數(shù)的一半。從圖3中還可以看出，發(fā)生在海州灣海域的赤潮離岸距離較近，發(fā)生在南通以東海域的赤潮離岸距離較遠(yuǎn)。

圖2 1997-2014年江蘇海域赤潮發(fā)生次數(shù)的月變化

根據(jù)圖3中歷年有記錄的赤潮發(fā)生區(qū)域，可以看出，1997年、2001年赤潮僅發(fā)生在南通以東海域；2004-2007年、2011年、2013年赤潮發(fā)生在連云港海域；2008-2010年、2012年，南通以東海域及連云港海域均有赤潮發(fā)生。

另外，據(jù)赤潮發(fā)生面積的資料統(tǒng)計（其中，赤潮面積記錄不詳?shù)挠?次），最大面積為500~ 1 000 km2的赤潮事件有1次；100~500 km2的赤潮事件有13次；100 km2以下的赤潮事件有6次。赤潮發(fā)生最大面積為1 000 km2，分別發(fā)生在2001年6月（南通以東海域）和2005年9月（海州灣海域）。

3.3赤潮生物種類及其分布特征

根據(jù)歷年赤潮監(jiān)測有關(guān)資料統(tǒng)計，除去部分年份沒有記錄赤潮生物種，江蘇海域赤潮共發(fā)現(xiàn)10種赤潮優(yōu)勢種。隨著年份變化，赤潮生物的種類也在不斷發(fā)生改變，近幾年來以中肋骨條藻居多。從表1可以看出，該海域赤潮優(yōu)勢種中，以中肋骨條藻（Skeletonema costatum）最占優(yōu)勢，出現(xiàn)次數(shù)為4次，其次為鏈狀裸甲藻（Gymnodinium catenatum）、赤潮異灣藻（Heterosigma akashiwo）以及海鏈藻（Thalassiosirasp.），出現(xiàn)次數(shù)各為2次。

表1 1997-2014年江蘇海域赤潮生物優(yōu)勢種記錄

赤潮生物種的區(qū)域性分布特點來看，如圖4所示，連云港海域爆發(fā)的赤潮多為有毒的甲藻赤潮，少數(shù)為硅藻；南通海域赤潮種多為硅藻。連云港海域赤潮生物包括赤潮異灣藻、短角彎角藻、多紋膝溝藻、海鏈藻、強壯前溝藻、夜光藻和中肋骨條藻；南通海域赤潮生物主要為中肋骨條藻和日本星桿藻。

圖3 1997-2014年江蘇海域赤潮分布區(qū)域

從連云港赤潮優(yōu)勢種的變化來看，早期的甲藻赤潮是粒徑較大的夜光藻，近幾年為粒徑小的一些物種，結(jié)合已有的研究成果，這很可能與營養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)變化有關(guān)，海州灣附近海域無機氮、磷酸鹽的含量有增加的趨勢，而硅酸鹽的含量有減少的趨勢（謝冕，2013；程軍利等，2009；田慧娟等，2006）。

4 結(jié)論與建議

本文對江蘇海域赤潮歷史資料進(jìn)行總結(jié)分析，系統(tǒng)地研究了該海域赤潮發(fā)生特征，得到主要結(jié)論如下：

（1）1997-2014年，江蘇海域赤潮發(fā)生次數(shù)共記錄有33次，赤潮發(fā)生次數(shù)平均為2次/年，年發(fā)生頻率無明顯的趨勢性變化。

（2）該海域赤潮發(fā)生具有顯著的季節(jié)特征，赤潮多發(fā)生在5-9月；其中，5月份發(fā)生頻率最高，7月份次之。

（3）赤潮發(fā)生區(qū)域主要集中在連云港海州灣海域和南通以東海域；而江蘇中部蘇北淺灘海域鮮有赤潮發(fā)生。相對而言，發(fā)生在海州灣海域的赤潮離岸距離較近，發(fā)生在南通以東海域的赤潮離岸距離較遠(yuǎn)。

（4）赤潮發(fā)生最大面積為1 000 km2，分別發(fā)生在2001年6月和2005年9月。

（5）連云港海域爆發(fā)的赤潮多為有毒的甲藻赤潮，少數(shù)為硅藻；南通海域赤潮種多為硅藻。連云港附近海域赤潮生物的變化很可能與營養(yǎng)鹽的變化有關(guān)。

圖4 1997-2014年江蘇海域赤潮優(yōu)勢種分布

由于江蘇海域赤潮發(fā)生的歷史記錄有限，部分年份赤潮記錄缺失，赤潮歷史數(shù)據(jù)的年限較短；同時，一些赤潮過程僅記錄了赤潮發(fā)生的起止時間，沒有明確的赤潮生物種類以及赤潮面積等有效數(shù)據(jù)。因此，在日后的研究中要注重赤潮發(fā)生記錄的完整性和準(zhǔn)確性，以便進(jìn)一步全面地認(rèn)識赤潮的發(fā)生特征及其影響機制，通過科學(xué)的預(yù)防、監(jiān)管和治理來減少赤潮災(zāi)害。

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（本文編輯:袁澤軼）

Characteristics of the red tide in the sea area of Jiangsu

GAO Qing-qing1,2,CAO Bing1,2,YANG Bo1,2,WANG Chao1,2,ZHU Xu-yu1,2,XU Xian1,2
（1.NantongMarineEnvironmental MonitoringCenter,SOA,Nantong226002,China;2.Key Laboratory of Integrated Marine Monitoring and Applied Technologies for Harmful Algal Blooms,SOA,Shanghai 201206,China）

According to the record of red tides in the sea area of Jiangsu from 1997 to 2014,the characteristics of red tides in the sea area of Jiangsu are analyzed,and the species of red tide organism are discussed.The results show that the occurrence frequency of red tides is two times per year with no obvious trend change.The occurrence of red tides has significant seasonal characteristics,which most occurs from May to September.And among those months,May ranks first,followed by July.The red tide occurs mainly in the Haizhou Bay of Lianyungang and the east of Nantong coast.The dominant species are dinoflagellate species in the Lianyungang coast and diatom species in Nantong coast.The change of the dominant species in the Lianyungang coast is probably related to the changes of nutrients in that sea area.

red tides;distribution characteristics;dominant species of red tides;the sea area of Jiangsu

P735

A

1001-6932（2017）02-0217-06

10.11840/j.issn.1001-6392.2017.02.013

2015-09-21；

2015-12-22

海洋赤潮災(zāi)害立體監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用國家海洋局重點實驗室資助課題（MATHAB2014003）。

高清清（1986-），女，碩士，工程師，主要從事海洋環(huán)境預(yù)警報工作。電子郵箱：gqqlady@163.com。