秦皇島海域水母災(zāi)害發(fā)生規(guī)律及研究進展

袁曉博　劉志亮　薛力園　陳曉　安穎

摘要：秦皇島是環(huán)渤海地區(qū)重要的海濱城市，近年來水母災(zāi)害頻發(fā)，給沿岸浴場、濱海電廠的安全運行帶來威脅，嚴重制約了當?shù)睾Ｑ鬂O業(yè)和旅游業(yè)的發(fā)展。為提高秦皇島海域水母災(zāi)害應(yīng)對能力，本文從水母災(zāi)害的發(fā)生現(xiàn)狀、季節(jié)和年際變化規(guī)律、多發(fā)區(qū)域、致災(zāi)原因等方面，對秦皇島海域水母災(zāi)害發(fā)生規(guī)律進行了綜述，并對今后的研究方向進行了展望。

關(guān)鍵詞：水母災(zāi)害;發(fā)生規(guī)律;研究進展;秦皇島海域

20世紀80年代以來，水母暴發(fā)現(xiàn)象在全球范圍內(nèi)不斷增多[1]，水母作為海洋生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分[2]，其增多或暴發(fā)被認為是一種嚴重的生態(tài)災(zāi)害[3]。例如水母的大量聚集會造成捕撈業(yè)減產(chǎn)[4]、帶來沿岸工廠的停擺[5];水母釋放的毒素會危及人類生命[6]、導(dǎo)致養(yǎng)殖魚類死亡[7];水母的捕食特性會破壞浮游生物群落的平衡[8]。由此可見，對水母災(zāi)害的研究能夠減少水母災(zāi)害造成的經(jīng)濟損失、保護人們的生命安全、提升水母災(zāi)害應(yīng)對能力和海洋環(huán)境安全保障能力。

水母災(zāi)害是全球共同面對的一個難題，亞洲海域在全球范圍內(nèi)屬于水母災(zāi)害多發(fā)地區(qū)[9]。我國水母災(zāi)害多發(fā)生在渤海、黃海和東海海域[10]，災(zāi)害多由大型水母暴發(fā)所致，大型水母的類型主要有沙海蜇（Nemopilema nomurai）、海月水母（Aurelia coerulea）和霞水母（Cyanea spp.）等[11]。

秦皇島是環(huán)渤海地區(qū)重要的港口城市，著名的濱海旅游休閑度假勝地。近些年，秦皇島海域水母災(zāi)害頻發(fā)[10]。2013年水母蜇傷1 700余名游客并導(dǎo)致兩人死亡;2008年水母堵塞秦皇島發(fā)電公司海邊泵房的旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)并造成機組跳閘，對奧運會場館的電力安全造成威脅。秦皇島海域的水母災(zāi)害在一定程度上阻礙了當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展，同時也給人們的生命安全帶來了威脅。

近年來，雖然關(guān)于秦皇島海域水母災(zāi)害的報道眾多，但對水母災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律缺乏系統(tǒng)性的研究。目前，國內(nèi)外其他海域水母災(zāi)害發(fā)生規(guī)律的研究工作業(yè)已開展，例如，李建生等[12]認為沙海蜇在東海、黃海呈現(xiàn)3～5年大量暴發(fā)1次的現(xiàn)象;Sun等[13]的研究顯示南黃海的沙海蜇在2007—2013年間約每2年暴發(fā)1次;Xu等[14]通過分析東、黃海沙海蜇暴發(fā)的年際變化規(guī)律認為環(huán)境變化和人為因素是水母災(zāi)害發(fā)生的主要原因;Quinones等[15]通過分析秘魯海域水母災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律發(fā)現(xiàn)厄爾尼諾能夠通過改變海水溫度梯度來影響水母的數(shù)量;Robinson等[16]通過分析北墨西哥灣水母災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律認為跨越不同季節(jié)的特定氣候類型組合是水母暴發(fā)的主要原因;Molinero等[17]發(fā)現(xiàn)地中海水母災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律與氣候變化之間具有協(xié)變性，環(huán)境變化通過改變水母食物的數(shù)量進而影響水母的暴發(fā)。上述研究工作為分析局地海域水母災(zāi)害問題提供了新的思路。

因此，本文通過搜集整理秦皇島海域水母災(zāi)害的發(fā)生案例和文獻記載，對該海域水母災(zāi)害發(fā)生規(guī)律進行了綜述，總結(jié)分析秦皇島海域水母災(zāi)害的發(fā)生現(xiàn)狀、季節(jié)和年際變化規(guī)律、多發(fā)區(qū)域和可能致災(zāi)原因。這對豐富秦皇島海域水母災(zāi)害研究、提升秦皇島海域水母災(zāi)害應(yīng)對能力具有重要參考意義。

1秦皇島海域主要致災(zāi)水母類型

秦皇島海域大型水母的種類主要有沙海蜇、海蜇、海月水母和霞水母[18]。其中，沙海蜇在20世紀80年代造成3 000多人被蜇傷，5人死亡[19];進入21世紀后在2013年沙海蜇再次蜇傷大量人員并致人死亡[20]。海月水母在2008年堵塞秦皇島發(fā)電公司海邊泵房的旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)并造成機組跳閘，對奧運會場館的電力安全造成威脅[21];2013年海月水母再次暴發(fā)，其最大密度達1 500×104 ind./km2[22]，導(dǎo)致游客無法下海，給秦皇島旅游業(yè)造成較大損失。霞水母在20世紀50年代已經(jīng)出現(xiàn)在了秦皇島海域[23]，多年來數(shù)量一直較少[24]，即便調(diào)查組（秦皇島市在2013年組織多個部門開展巡航監(jiān)測和捕撈工作）將其作為重要監(jiān)測對象，也僅采捕到個別霞水母幼體[18]。海蜇在20世紀50年代已經(jīng)出現(xiàn)在了秦皇島海域[23]，由于其具有的醫(yī)療等方面價值，部分個體甚至在尚未達到成熟繁殖階段便被捕撈[18]，在海洋調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)海蜇數(shù)量相較于沙海蜇和海月水母最低[22]，目前尚未有致災(zāi)記錄。

綜上所述，秦皇島海域致災(zāi)水母主要是沙海蜇和海月水母，其中沙海蜇的致災(zāi)記錄最早追溯到20世紀80年代，海月水母的致災(zāi)記錄最早追溯到21世紀初。值得注意的是，文獻報道顯示霞水母在秦皇島海域數(shù)量較少，不屬于主要致災(zāi)水母。但筆者在2020年秦皇島海域春、夏季海洋調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)霞水母較往年數(shù)量偏多，是2020年秦皇島海域主要有毒水母。

2秦皇島海域水母災(zāi)害季節(jié)變化規(guī)律

秦皇島海域的沙海蜇和海月水母一般常見于6—9月[25]。分析資料發(fā)現(xiàn)，海月水母在6月份前后開始出現(xiàn)，7、8月份旺發(fā)，9月份前后開始衰退（圖1）;沙海蜇在7月份前后出現(xiàn)，8月份旺發(fā)，進入9月份開始衰退（圖1）。各濱海浴場一般自7月中旬開始有沙海蜇蜇傷記錄，8月上旬達到高峰，9月下旬消失[19]。

3秦皇島海域水母災(zāi)害年際變化規(guī)律

3.1沙海蜇

本次研究繪制了2008—2020年間沙海蜇漁獲量和蜇傷人數(shù)的年際變化圖（圖2）。在2008—2013年間，2011年漁獲量最少，2013年漁獲量最大;在2011—2020年間，2013年蜇傷人數(shù)最多，并有蜇傷致死事件發(fā)生;在2012年，沙海蜇漁獲量與蜇傷人數(shù)均相較于歷史平均值偏低。

圖2所示的漁獲量和蜇傷人數(shù)能夠用來表征沙海蜇的致災(zāi)程度。以2011年和2013年為例進行說明：在2011年的調(diào)查中沙海蜇偶爾可見[26]，同年漁獲量是2008至2013年中的最低值（圖2），未見人員蜇傷事件報道;在2013年的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)大量沙海蜇（密度可達3×104 ind./km2）[22]，僅8月份的應(yīng)急捕撈量就超過13.6萬kg[18]，蜇傷人數(shù)是2008至2020年中的峰值，出現(xiàn)致人死亡事件[20]。 Purcell等[1]認為關(guān)于水母災(zāi)害問題的報導(dǎo)是表征水母暴發(fā)程度的最優(yōu)指標。上述論據(jù)表明漁獲量或蜇傷人數(shù)能夠反映沙海蜇致災(zāi)程度的年際變化特征。

綜上所述，沙海蜇的致災(zāi)程度具有顯著年際變化，在2011年致災(zāi)程度最弱，在2013年致災(zāi)程度最強，致災(zāi)程度的變化周期約是2～5年。

3.2海月水母

通過資料分析繪制2008—2015年間海月水母現(xiàn)場調(diào)查數(shù)量的年際變化圖（圖3）。在2008—2011年間水母數(shù)量逐年降低，其中在2011年的現(xiàn)場調(diào)查中未見海月水母;在2011—2013年間，水母數(shù)量逐年升高，其中2013年的水母數(shù)量顯著高于往年，其最大密度相較于往年明顯偏大（1 500×104 ind./km2）;在2013—2015年間，水母數(shù)量逐年降低。

由圖3可知，海月水母的致災(zāi)程度具有明顯年際變化，2011年是致災(zāi)程度最弱的年份，2008和2013年是致災(zāi)嚴重的年份，致災(zāi)程度的變化周期約是5年。

4水母災(zāi)害多發(fā)區(qū)域

秦皇島海域水母災(zāi)害多發(fā)區(qū)域主要分布在洋河以北、新開河以南的近岸海域（圖4）。其中南戴河海域、金山嘴東南海域、西浴場和東山浴場既是沙海蜇災(zāi)害多發(fā)區(qū)域也是海月水母災(zāi)害多發(fā)區(qū)域，北戴河海域、東山浴場外側(cè)海域和淺水灣浴場主要暴發(fā)沙海蜇災(zāi)害，東港海事處近岸海域主要暴發(fā)海月水母災(zāi)害。

5水母災(zāi)害發(fā)生原因

水母復(fù)雜的生活史使其暴發(fā)原因與多種因素有關(guān)[31]。研究認為，影響水母暴發(fā)的因素主要有海洋生態(tài)環(huán)境、氣候變化和海洋動力環(huán)境等[11，14-16，32]，此外，海洋工程設(shè)施作為因素之一近年來得到更多的關(guān)注[32]。

對秦皇島海域水母致災(zāi)原因的研究起步較晚。目前，研究者們認為水動力環(huán)境和生態(tài)環(huán)境是秦皇島海域水母災(zāi)害發(fā)生的主要原因[18，22，25，32]，例如Wu等[32]通過數(shù)值模擬分析認為2013年夏季渤海表層余流將其他海域的沙海蜇帶至秦皇島海域并造成沙海蜇暴發(fā);鄭向榮等[22]、張海松[18]認為除水動力環(huán)境外，海水富營養(yǎng)化和環(huán)境污染也是造成秦皇島海域水母災(zāi)害的重要原因。此外，海洋工程設(shè)施和人為活動作為水母暴發(fā)的可能原因也有被提及，劉婧美等[25]指出秦皇島海岸密集的海洋工程增加了近海巖礁的面積，給水母水螅體提供了更大的繁殖空間。另外，由于沙海蜇的經(jīng)濟價值較低，人為捕撈量較少也是水母災(zāi)害發(fā)生的可能原因。

分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，我國海洋災(zāi)害直接經(jīng)濟損失與秦皇島海域水母致災(zāi)程度在近十年來具有相似的年際變化趨勢（圖5），我國海洋災(zāi)害經(jīng)濟損失與秦皇島海域水母致災(zāi)程度在2010—2011年呈下降趨勢，2011—2013年呈上升趨勢，2013—2016年呈下降趨勢，2016—2017年呈上升趨勢，2017—2018年呈下降趨勢，2018—2019年呈上升趨勢。其中，在2013年，秦皇島海域水母致災(zāi)程度和我國海洋災(zāi)害損失都達到近十年來的最高值，同年，我國發(fā)生11次風暴潮災(zāi)害（3次紅色預(yù)警），渤海地區(qū)海平面升高100 mm;2011年秦皇島海域水母致災(zāi)程度和我國海洋災(zāi)害損失都接近近十年來的最低值，同年我國僅發(fā)生5次風暴潮災(zāi)害[34-35]。一般認為氣候變化是造成海洋災(zāi)害的主要原因[36]，因此本文推測氣候變化可能是影響秦皇島海域水母災(zāi)害發(fā)生的因素之一。

6結(jié)論與展望

6.1結(jié)論

文獻報道的秦皇島海域致災(zāi)水母主要是沙海蜇和海月水母，其致災(zāi)程度呈現(xiàn)顯著年際變化。其中，沙海蜇致災(zāi)程度的變化周期約2～5年;海月水母致災(zāi)程度的變化周期約是5年。在近十年中，2013年秦皇島海域遭受水母災(zāi)害最為嚴重;2011年水母致災(zāi)程度最弱。

秦皇島海域致災(zāi)水母多見于6—9月。其中，海月水母在6月份前后開始出現(xiàn)，7、8月份旺發(fā)，9月份前后開始衰退。沙海蜇在7月份前后出現(xiàn)，8月份旺發(fā)，進入9月份開始衰退。

秦皇島海域水母災(zāi)害多發(fā)區(qū)域主要分布在洋河以北、新開河以南的近岸海域。其中北戴河、東山浴場外側(cè)和淺水灣浴場主要暴發(fā)沙海蜇災(zāi)害，東港海事處近岸海域主要暴發(fā)海月水母災(zāi)害，南戴河海域、金山嘴東南海域和東山浴場既有沙海蜇災(zāi)害也有海月水母災(zāi)害。

6.2展望

通過總結(jié)秦皇島海域水母災(zāi)害的發(fā)生規(guī)律及研究進展，筆者發(fā)現(xiàn)目前關(guān)于該海域水母災(zāi)害的研究主要側(cè)重分析種類組成、災(zāi)害發(fā)生時期和災(zāi)害發(fā)生區(qū)域，在甄別影響水母災(zāi)害的關(guān)鍵環(huán)境因子和構(gòu)建水母生態(tài)動力學模型等方面尚未展開詳細研究。因此，本文建議在下一步研究中著重開展以下工作：

在秦皇島沿岸電廠、浴場和養(yǎng)殖場等重要功能區(qū)開展針對水母災(zāi)害的綜合觀測，甄選影響水母暴發(fā)的關(guān)鍵環(huán)境因子;研究不同生活史階段關(guān)鍵環(huán)境因子對水母生長繁殖過程的影響規(guī)律;基于不同生活史階段關(guān)鍵環(huán)境因子對水母生長繁殖過程的影響規(guī)律，考慮水母主動運動過程，構(gòu)建包含水母不同生活史階段的生態(tài)動力學模型，對水母災(zāi)害的演變過程進行預(yù)測預(yù)警。

此外，本文作者在2020年秦皇島海域春、夏季海洋調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)霞水母較往年數(shù)量偏多、個體偏大，鑒于霞水母在渤海北部海域已經(jīng)造成過災(zāi)害，建議今后應(yīng)加強對秦皇島海域霞水母的監(jiān)測和研究工作。

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Review on the occurrence regularity and current situation of jellyfish disaster in Qinghuangdao coastal area

YUAN Xiaobo1，LIU Zhiliang1，XUE Liyuan1，CHEN Xiao1，AN Ying1

（1.Hebei Normal University of Science & Technology，Marine Science Research Center，Qinhuangdao，066004，China）

Abstract：Qinhuangdao is an important coastal city around Bohai Sea，the occurrence of jellyfish disaster has increased in recent years.This has threatened the security of the beach and the coastal power plant，and has also restricted the development of local fisheries and tourism.To improve the ability of handling the jellyfish disaster in Qinhuangdao coastal area，the occurrence regularity of jellyfish disaster in Qinghuangdao coastal area was reviewed，the current situation，the interannual and seasonal variation? regularities，the prone area and the disaster-causing factors of jellyfish disaster in Qinghuangdao coastal area were analysed，and some directions in further researches were presented.

Key words：jellyfish disaster; occurrence regularity;research advances; Qinhuangdao coastal area

（收稿日期：2021-05-11）

基金項目：國家重點研發(fā)計劃“海洋環(huán)境安全保障”專項課題（2019YFC1407903）。

作者簡介：袁曉博（1987-），男，博士，研究方向：海洋生態(tài)環(huán)境演變規(guī)律。E-mail：yuanxiaobo2011@163.com。

通信作者：劉志亮（1977-），男，博士，研究員，研究方向：海洋環(huán)流動力學和海洋觀測。E-mail： zhlliu3897@hevttc.edu.cn。

DOI：10.3969/j.issn.1004-6755.2021.06.004