近海水域有害藻華的現(xiàn)狀及治理方法研究進(jìn)展

摘 要：人類活動(dòng)加劇了碳、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)海洋的影響，向海洋中排放污水，會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化。近年來(lái)，由于水體富營(yíng)養(yǎng)化的程度增加，近海水域有害藻華（Harmful Algal Blooms，HABs）暴發(fā)的頻率和規(guī)模逐年增加。有害藻華是一個(gè)非常復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境問題，也是目前水域環(huán)境中亟待解決的一大難題，涉及海洋生物學(xué)、生態(tài)學(xué)等多個(gè)學(xué)科。因此，想要預(yù)測(cè)和治理有害藻華，需要加強(qiáng)相關(guān)基礎(chǔ)學(xué)科研究，探究有害藻華形成物種的生活史、傳播和暴發(fā)條件?；诖?，研究通過闡述有害藻華的形成原因及危害，了解近海水域的有害藻華現(xiàn)狀，以有害藻華物種的休眠孢子囊和有害藻華的治理方法展開概述。

關(guān)鍵詞：有害藻華；壓艙沉積物；休眠孢子囊；治理方法

中圖分類號(hào)：X55 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-7909（2025）3-141-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2025.03.029

0 引言

目前，近海水域有害藻華（Harmful Algal Blooms，HABs）問題日益嚴(yán)重，有害藻華引起的環(huán)境問題已經(jīng)成為一類全球性的海洋生態(tài)環(huán)境問題。近年來(lái)，由于農(nóng)業(yè)肥料的施用、化石燃料的燃燒及其他人類活動(dòng)的影響，海洋中碳、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排放量不斷增加，且這一趨勢(shì)仍在持續(xù)。盡管海洋初級(jí)生產(chǎn)者需要養(yǎng)分，但過多的營(yíng)養(yǎng)會(huì)促使浮游植物大量生長(zhǎng)，導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化［1］。在適當(dāng)?shù)臈l件下，一些海洋微藻、原生動(dòng)物或細(xì)菌暴發(fā)性繁殖，形成有害藻華。有害藻華（包括海洋赤潮和淡水水華）是威脅、危害海洋生態(tài)環(huán)境和人類健康的一種海洋災(zāi)害［2］。過去幾十年內(nèi)，世界絕大部分沿海地區(qū)水域受到HABs的嚴(yán)重影響，并對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖、漁業(yè)、人類健康、旅游業(yè)和生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大影響。HABs的暴發(fā)會(huì)使海洋生態(tài)系統(tǒng)惡化，漁業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和旅游業(yè)等多個(gè)行業(yè)收益受到影響，并威脅人們的生命安全，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失［3］。HABs是一個(gè)集多門學(xué)科的生態(tài)環(huán)境問題，非常復(fù)雜，其中包括海洋生物、海洋生態(tài)、海洋物理、海洋化學(xué)等［4］。現(xiàn)有的海洋浮游微藻有4 000多種，其中有6%的海洋浮游微藻能引起HABs［1］。因此，加強(qiáng)對(duì)HABs的相關(guān)研究，尤其是海洋生物學(xué)與生態(tài)學(xué)這些基礎(chǔ)學(xué)科，能加深對(duì)HABs的認(rèn)識(shí)，掌握HABs的暴發(fā)機(jī)制，進(jìn)而從形成機(jī)制上找到解決方法。研究根據(jù)有害藻華的現(xiàn)狀及治理方法展開綜述。

1 有害藻華的形成原因

1.1 赤潮發(fā)生的機(jī)制

近年來(lái)，我國(guó)各地水域有害藻華頻發(fā)，主要由水體富營(yíng)養(yǎng)化引起，沿海地區(qū)的養(yǎng)殖水域受赤潮的影響尤為突出。水體富營(yíng)養(yǎng)化及水體中大量營(yíng)養(yǎng)鹽的產(chǎn)生是赤潮發(fā)生的前提和物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及城市化進(jìn)程的不斷加快，大量富含有機(jī)質(zhì)與各種營(yíng)養(yǎng)鹽的工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水，未經(jīng)處理直接排放進(jìn)入海洋或沿海水域，加劇了近海水域的水體富營(yíng)養(yǎng)化。

通常情況下，冬季時(shí)節(jié)藻類孢囊會(huì)進(jìn)入休眠狀態(tài)，翌年氣溫回升時(shí)會(huì)再次萌發(fā)［3］。適宜的環(huán)境條件（適宜的溫度、鹽度水平，以及持續(xù)且充足的有機(jī)質(zhì)與營(yíng)養(yǎng)鹽供應(yīng)），會(huì)促使這些孢囊復(fù)蘇與萌發(fā)。這些外部條件的綜合作用，使赤潮生物大量生長(zhǎng)繁殖，甚至在某些情況下出現(xiàn)異常增殖，進(jìn)而引發(fā)赤潮。作為赤潮生物的重要種源，這些孢囊的來(lái)源可以是內(nèi)源性的（即原本就存在于該海域的生態(tài)系統(tǒng)中），也可以是外源性的（可能隨著海流、風(fēng)或其他自然力量，從其他海域被帶入赤潮發(fā)生的特定海域）。這種內(nèi)外源孢囊的共同作用增加了赤潮發(fā)生的復(fù)雜性和不確定性，導(dǎo)致人們對(duì)赤潮的預(yù)測(cè)與防控更具挑戰(zhàn)性［4］。

1.2 船舶壓艙水：外來(lái)浮游植物傳播與有害藻華風(fēng)險(xiǎn)

浮游植物以其微小的體積廣泛分布于海洋環(huán)境中，展現(xiàn)出強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力。在面對(duì)不利環(huán)境條件時(shí)，它們能夠產(chǎn)生孢子并以此作為生存保障，這一特性使浮游植物在生態(tài)系統(tǒng)中擁有較強(qiáng)的生存韌性。長(zhǎng)期以來(lái)，船舶壓艙水及其沉積物是外來(lái)浮游植物在全球范圍內(nèi)傳播的重要媒介。隨著貨輪的航行，這些微小的生物“乘客”跨越地理界限，被無(wú)意中攜至遙遠(yuǎn)的水域。

值得關(guān)注的是，外來(lái)浮游植物中有一些能夠引發(fā)有害藻華（HABs）的藻種。這些有害藻類的入侵，可能會(huì)給當(dāng)?shù)氐暮Ｑ笊鷳B(tài)系統(tǒng)帶來(lái)毀滅性的打擊。它們不僅破壞生態(tài)平衡，影響生物多樣性，還可能對(duì)漁業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)造成巨大損失，甚至威脅到沿海居民的健康與安全。因此，對(duì)船舶壓載艙實(shí)施有效的監(jiān)測(cè)與處理，是防治有害藻華的關(guān)鍵一環(huán)。

然而，有研究表明，傳統(tǒng)的壓艙水生物鑒定方法嚴(yán)重低估了船舶壓載艙在傳播、釋放及引入外來(lái)甲藻方面的作用［5］。甲藻作為一類重要的浮游植物，其種類繁多，且在壓載艙中展現(xiàn)出高度的多樣性和時(shí)空異質(zhì)性。這意味著即使采用最嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋O(jiān)測(cè)手段，也可能難以全面捕捉到所有潛在的風(fēng)險(xiǎn)。因此，嚴(yán)格遵守壓載艙的處理程序顯得尤為重要，這包括但不限于徹底清洗、消毒，以及使用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)來(lái)識(shí)別和排除有害藻種，從而有效防止意外引入外來(lái)有毒或可形成HABs的藻種，保護(hù)全球海洋生態(tài)系統(tǒng)的健康與安全。

2 我國(guó)近海水域有害藻華高發(fā)區(qū)域及其對(duì)生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的影響

在我國(guó)近海區(qū)域，黃海、渤海周邊海域、東海長(zhǎng)江口鄰近海域及南海近岸海域是顯著的赤潮高發(fā)區(qū)域［6］。其中，東海海域尤為突出，是我國(guó)赤潮發(fā)生最為頻繁的近海海域。東海海域的赤潮現(xiàn)象主要集中在每年的春、夏季，特別是5—8月，這一時(shí)期是赤潮的高發(fā)與集中暴發(fā)期。

有害藻華的頻發(fā)，不僅破壞了水域生態(tài)環(huán)境，還對(duì)近海水域的養(yǎng)殖業(yè)構(gòu)成了巨大威脅。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002—2017年我國(guó)東海區(qū)、南海區(qū)、渤海區(qū)和黃海區(qū)分別發(fā)生赤潮718次、202次、133次和124次，累計(jì)影響海域面積161 526 km2。這些有害藻類在大量繁殖過程中，會(huì)消耗水中的氧氣，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，進(jìn)而影響水生生物的生存。對(duì)于依賴海洋資源進(jìn)行生產(chǎn)的養(yǎng)殖業(yè)來(lái)說(shuō)，赤潮的發(fā)生往往意味著巨大的經(jīng)濟(jì)損失。《2020年福建省海洋災(zāi)害公報(bào)》指出，福建石獅紅塔灣、莆田南日島、泉州大港灣和福清海域先后出現(xiàn)赤潮，赤潮海域水體呈棕褐色，赤潮的發(fā)生使該海域的水質(zhì)惡化，附近養(yǎng)殖區(qū)的海洋生物受到影響，部分養(yǎng)殖生物出現(xiàn)死亡現(xiàn)象。同時(shí)，赤潮還影響了當(dāng)?shù)貪O業(yè)和旅游業(yè)的發(fā)展，給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的損失。

此外，有害藻華還可能對(duì)人類健康產(chǎn)生不良影響。這些藻類在生長(zhǎng)過程中會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)，當(dāng)這些物質(zhì)進(jìn)入食物鏈后，最終可能影響人類的飲食安全。2017年6月，石獅市永寧鎮(zhèn)海域發(fā)生2起8名外來(lái)務(wù)工人員因撿食貝類海產(chǎn)品食物中毒事件，初步確定為海水赤潮污染導(dǎo)致的麻痹性貝類毒素中毒。因此，對(duì)有害藻華的防控顯得尤為重要。相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)海域水質(zhì)的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在的赤潮風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，也要加強(qiáng)公眾對(duì)赤潮危害的認(rèn)識(shí)和防范意識(shí)，共同維護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境的健康與安全。

3 有害藻華形成物種的休眠孢子囊的最新發(fā)現(xiàn)

有害藻華形成物種的休眠孢子囊和有害藻華的暴發(fā)與地理擴(kuò)張息息相關(guān)。在約2 400種甲藻中，只有200種會(huì)產(chǎn)生休眠孢子囊，其中有20多種可以形成有害藻華，但是目前經(jīng)常暴發(fā)有害藻華的凱倫藻科中的物種沒有任何報(bào)道證明其可以產(chǎn)生休眠孢子囊［7］。1980年至今，米氏凱倫藻經(jīng)常在我國(guó)的南海至渤海海域夏季暴發(fā)，但是在暴發(fā)重災(zāi)區(qū)福建寧德海域的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，春、秋、冬3個(gè)季節(jié)都未發(fā)現(xiàn)米氏凱倫藻的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞，因此，米氏凱倫藻是否存在休眠孢子囊來(lái)等待下一次暴發(fā)一直是個(gè)值得探討的問題。

唐贏中等［8］通過光鏡和電鏡觀察實(shí)驗(yàn)室純培養(yǎng)和海洋沉積物中的米氏凱倫藻，發(fā)現(xiàn)了配子的吸引和配對(duì)、配子融合、游動(dòng)合子和薄壁孢子囊的形成。為驗(yàn)證海洋沉積物中米氏凱倫藻孢囊的存在，研究人員首先從沉積物樣本中提取總DNA，并利用米氏凱倫藻物種特異性引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，結(jié)果呈陽(yáng)性。隨后，采用熒光原位雜交技術(shù)（FISH）對(duì)沉積物中的孢囊進(jìn)行定位檢測(cè)，所用探針針對(duì)米氏凱倫藻特異性基因序列設(shè)計(jì)。針對(duì)FISH探針標(biāo)記呈陽(yáng)性的目標(biāo)孢囊，進(jìn)一步實(shí)施單細(xì)胞分離與PCR擴(kuò)增，并通過測(cè)序驗(yàn)證其遺傳信息。經(jīng)序列比對(duì)分析，這些孢囊的遺傳特征與米氏凱倫藻參考序列完全匹配，證實(shí)其分類學(xué)歸屬。從孢子囊的形態(tài)學(xué)和分子學(xué)方面證明了米氏凱倫藻可以產(chǎn)生休眠孢子囊。此外，有研究還用類似的方法證明了抑食金球藻也存在休眠孢子囊，并通過同位素法分析了海底沉積物的年代，發(fā)現(xiàn)抑食金球藻在1 500年前就存在于渤海，是我國(guó)的本土物種，并非外來(lái)物種［9］。米氏凱倫藻和抑食金球藻休眠孢子囊的發(fā)現(xiàn)，加深了人們對(duì)其生活史的了解，并且對(duì)這2種藻的暴發(fā)及其全球擴(kuò)張的機(jī)制提供了見解，也為這2種藻的治理提供了思路和理論依據(jù)。

4 HABs的最新防治方法

目前，HABs的防治主要從4個(gè)方面展開［10］，分別是物理、化學(xué)、生物和環(huán)境學(xué)這幾個(gè)方面。在HABs的防治方法中，撒施黏土這種物理方法最為常見。

撒施黏土法的主要原理是讓黏土顆粒吸附HABs，從而改善水體環(huán)境，但是這種方法成本高，而且沉降物會(huì)對(duì)底棲生物的生存造成一定影響［11］。目前，通過超聲［12］或聚氯化鋁處理等方法得到改性黏土不僅成本低、效率高，而且不會(huì)對(duì)底棲生物產(chǎn)生影響?；瘜W(xué)法［13］是利用化學(xué)試劑對(duì)HABs所處的水體造成影響，通過制造不利的生存條件降低其存活率，但是由于水域面積過大及水體流動(dòng)，化學(xué)試劑通常很難達(dá)到有效濃度。目前，化學(xué)法還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，因?yàn)榛瘜W(xué)試劑殘留會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。

另外，生物學(xué)方法主要通過物種間的競(jìng)爭(zhēng)或化感作用，與HABs爭(zhēng)奪生存空間及養(yǎng)分或者對(duì)其進(jìn)行捕食，以抑制有害藻華暴發(fā)。例如，林幗英等［14］利用一種光合細(xì)菌Rhodopseudomonas faecalis JS可以有效促進(jìn)藍(lán)藻水華消散，還能減少對(duì)環(huán)境的污染。環(huán)境學(xué)方法［15］在小面積的淡水湖泊中展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，通過物理或化學(xué)手段，精準(zhǔn)調(diào)控HABs的生存環(huán)境條件（如水溫、光照、營(yíng)養(yǎng)鹽濃度等），有效防止其暴發(fā)，維護(hù)湖泊生態(tài)平衡。

綜上所述，目前有關(guān)有害藻華的防治現(xiàn)狀仍處于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證階段，上述防治方法僅代表防治趨勢(shì)，具有局限性，難以在實(shí)際生產(chǎn)生活中大面積推廣應(yīng)用。因此，HABs的治理應(yīng)堅(jiān)持預(yù)防為主的原則。近年來(lái)，利用羥基自由基殺滅船舶壓艙水中的HBAs是防止有害藻華傳播的有效措施［16］；加大廢水處理力度，也是控制近海水域富營(yíng)養(yǎng)化的有效手段。

5 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，人類活動(dòng)的加劇對(duì)近海水域產(chǎn)生了較大影響。水體富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致HABs發(fā)生的頻率和規(guī)模逐年增加。HABs是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)學(xué)問題，要預(yù)測(cè)、治理HABs，關(guān)鍵是要加強(qiáng)對(duì)其發(fā)生機(jī)制的基礎(chǔ)研究。有害藻華對(duì)近海水域的影響依然存在，但目前仍未有能夠應(yīng)對(duì)大面積海域且效果顯著的治理方案。因此，要進(jìn)行多學(xué)科融合，共同探究近海水域有害藻華的治理方法，即根據(jù)有害藻華形成種的生活史、暴發(fā)條件和傳播途徑等進(jìn)行研究。

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Research Progress on the Current Status and Management Strategies of Harmful Algal Blooms in Coastal Waters

WANG Xing

School of Marine Sciences， Ningbo University， Ningbo 315000， China

Abstract： Human activities have intensified the input of nutrients， such as carbon， nitrogen， and phosphorus， into marine environments. The discharge of wastewater into the oceans results in eutrophication of water bodies. In recent years， due to increasing eutrophication， the frequency and scale of Harmful Algal Blooms （HABs） in coastal waters have been increasing annually. HABs represent a highly complex ecological and environmental issue and constitute a major challenge that urgently needs to be addressed in current aquatic environments， involving multiple disciplines such as marine biology and ecology. Therefore， to predict and manage HABs， it is necessary to strengthen research in related basic disciplines and explore the life histories， dispersal， and outbreak conditions of species that form HABs. Based on this， this study elucidates the causes and hazards of HABs， provides an understanding of the current status of HABs in coastal waters， and outlines the latest research progress on the dormant sporangia of HAB species and management strategies for HABs.

Key words： HABs; ballast deposits; dormant sporangia; management strategies