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 天津海洋環境監測中心站，天津 300450；2.天津市海洋環境監測預報中心，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 天津海洋環境監測中心站，天津 300450；2.天津市海洋環境監測預報中心，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生區域動態應急監測資料，對其水體理化參數進行了分析。主要得出如下結論：（1）渤海灣天津近岸海域首次爆發的相對低溫條件下棕囊藻赤潮雖然來勢兇猛，但對區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胞數量積累迅速但合成毒素的數量卻相對較少的實驗室研究結論。（2）棕囊藻赤潮的發生消耗了水體中大量的營養鹽，一定程度上緩解了區域水體富營養化狀況，水體中硝酸鹽和活性磷酸鹽是赤潮的限制營養因子，其濃度變化較好地反映了本次棕囊藻赤潮發生、發展及消亡的遷移路線圖。（3）水體中高含量無機氮所造成的區域營養鹽比例的失衡和水體嚴重富營養化是本次棕囊藻赤潮發生的主要原因。因此加強對陸源污染物排放的監控從而減輕日趨嚴重的海水富營養化，對于降低棕囊藻赤潮的發生可能性和提供一個健康的生態環境至關重要。

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海粵東海域首次大面積爆發以來，陳菊芳等[1]、沈萍萍等[2]、齊雨藻等[3]、徐寧等[4]、王艷等[5,6]等專家學者相繼撰文對棕囊藻赤潮進行了相關的研究報道，同時得出結論：高而穩定的水溫、水體富營養化、低降雨量及風向異常與赤潮發生緊密相關，所以棕囊藻赤潮一般只是集中在南方水溫較高、富營養化程度較高的區域發生，然而2006年9月渤海灣天津近岸海域首次發生該赤潮，使我們需要對該赤潮藻種進行重新定位。

棕囊藻（Phaeocystis Lagerheim）隸屬于定鞭藻綱定鞭藻目，赤潮死亡分解后產生灰白色泡沫，給漁業和海洋環境造成極大危害；同時棕囊藻具有特殊的生理機制，能產生二甲基丙磺酸（DMSP）和二甲基硫醚（DMS），強烈影響海洋生態系統的結構與功能。DMS釋放進入大氣中，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、云核的形成及氣候調節有重大影響[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戰略濱海新區的核心區域，為了給經濟發展提供一個良好的海洋環境，促進海洋的可持續開發利用，本文擬對2006年該赤潮在天津近岸海域發生區域的海洋環境狀況進行初步探討以找出對棕囊藻赤潮的有效預測方法。

1 資料來源與評價方法

1.1 資料來源

按照北海分局根據海監飛機對棕囊藻赤潮發生區域進行的動態應急監測圖像指示，國家海洋局天津海洋環境監測中心站于2006年10月－11月對棕囊藻赤潮進行了5個航次應急追蹤監測，擬通過對天津近岸海域棕囊藻赤潮發生區域遷移變化路徑及進行的各發生區域動態監測數據進行分析探討以找出對棕囊藻赤潮的有效預測方法，具體監測站位見圖1。水質各監測參數的樣品采集、預處理和分析分別依據海洋調查規范[8]和中國國家標準匯編[9]， 監測項目：水溫，鹽度，化學耗氧量，無機氮（亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨鹽）、活性硅酸鹽、活性磷酸鹽等等。

1.2 富營養化評價方法

采用較為通用的富營養化指數法進行水體富營養化狀況[10-12]：

當EI≥1時，即為水域富營養化。

圖 1 2006年天津近岸海域棕囊藻赤潮應急監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生區域隨時間的推移水溫呈現逐漸下降的趨勢，鹽度除了11月3日監測時區域水體可能受到近岸陸源淡水輸入影響降低較大外（赤潮發生期間沒有降雨過程），其他幾次監測結果顯示鹽度變化幅度不大（圖2），表層水溫則隨著區域氣候的變化呈現逐步降低趨勢，考慮到棕囊藻赤潮發生時段水溫不高，最高僅為20.8℃，根據郭瑾等[13]實驗室條件下培養研究結果顯示，溫度是影響球形棕囊藻生長和產毒的顯著因子，高溫時雖然不利于球形棕囊藻細胞數量的積累卻有利于毒素的合成，天津近岸海域本時段低溫條件下發生的棕囊藻赤潮未對區域生物造成明顯毒害影響很好地印證了這一結論，即低溫條件下棕囊藻細胞數量迅速積累達到赤潮但合成毒素的數量卻相對較少。

圖 2 2006年天津近岸海域棕囊藻赤潮發生區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 營養鹽濃度變化

2.2.1 無機氮濃度變化 2006年天津近岸海域棕囊藻赤潮發生區域營養鹽濃度變化見圖3。監測結果表明：10月16日時活性磷酸鹽消耗較大，兩個站位未檢出，大體上水體中主要營養鹽組成部分（活性硅酸鹽、無機氮和活性磷酸鹽）變化趨勢基本一致，大致呈現先降低（被消耗）然后逐步升高（恢復）的趨勢，根據中華人民共和國海水水質評價標準[14]，水體由原來大部分區域為二類、三類海水水質到劣四類海水水質，主要污染物為無機氮；王艷等[6]的研究結果表明水體中較高濃度的硝酸鹽存在時，棕囊藻細胞內源的硝酸還原酶極易被誘導產生，從而提高對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因子，其濃度變化較好地反映了本次棕囊藻赤潮發生、發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生、發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生區域營養鹽變化趨勢圖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 營養鹽結構的變化

這里所討論的營養鹽結構是指營養鹽的相對組成，即N/P值和Si/N值；由下圖4可知營養鹽N、P、Si中由于無機氮含量增加相對較高，Si/N和N/P比值嚴重失衡，遠遠偏離Redfield值所規定的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標準，水體中正在由硅供應相對充足演變為硅供應不足和P相對不足，由于高含量無機氮所造成的區域營養鹽比例的失衡一定程度上直接導致了特定藻種棕囊藻在適宜條件下爆發性增值從而導致本次棕囊藻赤潮的發生。

圖 4 2006年天津近岸海域棕囊藻赤潮發生區域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 富營養化指數的變化

2006年天津近岸海域棕囊藻赤潮發生區域富營養化狀況變化 (圖5)表明：棕囊藻赤潮發生的各個區域均為富營養化嚴重的區域，赤潮發生區域大量棕囊藻的爆發性增值消耗掉水體中大量的營養鹽，尤其是對無機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域富營養化的嚴重狀況。11月3日隨著棕囊藻赤潮的消亡，水體中無機氮含量的迅速恢復，區域富營養化狀況重新惡化，富營養化指數（EI）最高達21.7，潛在的嚴重富營養化狀況直接有力地支援了區域各種赤潮的頻繁發生，尤其是像棕囊藻那樣能形成大型膠質囊群體的赤潮[16-18]。

圖 5 2006年天津近岸海域棕囊藻赤潮發生區域富營養化指數變化趨勢圖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 論

分析2006年渤海灣首次棕囊藻赤潮發生期間各發生區域的動態應急跟蹤監測資料，可以得出如下結論：

（1）渤海灣天津近岸海域本次相對低溫條件下爆發的棕囊藻赤潮雖然來勢兇猛，細胞數量迅速積累達到赤潮，但對區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胞數量積累迅速但合成毒素的數量卻相對較少的實驗室研究結論。

（2）棕囊藻赤潮各發生區域水體中營養鹽含量變化大致呈現先降低（被消耗）然后逐步升高（恢復）的趨勢，水質由原來大部分發生區域為二類、三類海水逐步到正常劣四類海水，其中主要污染物為無機氮；由于球形棕囊藻細胞體內較高的硝酸還原酶對硝酸鹽具有較強的吸收利用能力，棕囊藻赤潮的發生一定程度上緩解了區域水體嚴重富營養化態勢，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因子，其濃度變化較好地反映了本次棕囊藻赤潮發生、發展及消亡的遷移路線圖。

（3）N、P、Si比值已經失衡，Si和P的供應相對不足，由于水體中高含量無機氮所造成的區域營養鹽比例的失衡和水體嚴重富營養化是本次棕囊藻赤潮發生的主要原因。

總之，渤海灣天津近岸海域2006年首次棕囊藻赤潮的爆發是近岸海域水體長期嚴重富營養化下的必然結果，氮、磷作為浮游植物生長限制性營養成分，在棕囊藻赤潮發生過程中起著關鍵的作用。加強對陸源污染物排放的監控從而減輕日趨嚴重的海水富營養化，對于降低棕囊藻赤潮的發生可能性和提供一個健康的生態環境是至關重要的。

致謝：國家海洋局天津海洋環境監測中心站污染監測站王彬、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查與評估專項（908-TJ-03）；北海分局科技項目（2010B09）。

屠建波（1980 —），男，碩士，工程師，主要從事海洋生態環境評價和生物地球化學循環研究。電子郵箱：tujb1980@163.com。