廣西北部灣近岸海域近20年赤潮災害特征分析*

粟啟仲，雷學鐵**，劉國強，孫 燕，勞齊斌，孫田力

(1.國家海洋局北海海洋環境監測中心站，廣西北海 536000;2.自然資源部海洋環境探測技術與應用重點實驗室，廣東廣州 510000;3.自然資源部海洋減災中心，北京 100194)

赤潮是海洋生態系統中的一種異?，F象，是在特定的環境條件下，海水中某些赤潮生物暴發增殖或高密度聚集而引起水體變色的一種生態異?，F象[1]。赤潮不僅嚴重破壞海洋生態平衡、影響漁業和濱海旅游業，造成直接經濟損失，還通過直接接觸或食物鏈富集危害人類健康[2]。近年來，隨著沿海經濟的快速發展，陸源污染物輸入的增加，導致近岸海域有害藻類暴發(赤潮)的頻率增加[3]。廣西北部灣近岸海域位于北部灣東北部，西起中越邊境的北侖河口，東與廣東省英羅港接壤，東南與海南省相望，海岸線長1 628.59 km。廣西近岸海域具有豐富的港口、灘涂、海洋生物和濱海旅游資源，是北部灣的重要漁區，為社會經濟發展提供了有利條件。然而，近年來隨著廣西沿海經濟的快速增長，在高強度人類活動和氣候變化等多重壓力下，北部灣近海生境退化問題日益嚴重，海域水體富營養化程度呈增長趨勢[4-7]。此外，近年來北部灣河流的營養鹽入海通量顯著升高，這可能是導致北部灣近岸水體富營養化及赤潮發生的重要因素[8]。這也導致了近40年來，北部灣藻類異常增殖次數明顯上升，尤其是近10年，藻類暴發比例明顯比之前高[3]。因此，開展赤潮災害特征分析對赤潮監測預警和防災減災具有重要意義。

目前關于廣西北部灣近岸海域長時間系列關系赤潮研究的系統報道較少。鑒于此，本研究收集整理了廣西近岸2002-2021年所記錄的赤潮資料，對近20年赤潮發生的時空分布特征、生物種特征和毒性特征進行分析研究，以期為廣西近岸海域的赤潮監測、預警和治理提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 數據來源

赤潮資料數據來源于國家海洋局北海海洋環境監測中心站及文獻報道[5,9,10]，包括2002-2021年這20年的廣西近岸海域赤潮發生海域、發生時間、持續天數、發生面積、赤潮藻類、赤潮生物種密度和是否有毒等相關基礎數據(表1)。

表1 2002-2021年廣西近岸海域赤潮發生情況Table 1 Occurrence of red tides in the coastal waters of Guangxi from 2002 to 2021

1.2 分析方法

采用ArcGIS、Excel等軟件，繪制空間分布圖、柱狀圖、折線圖、餅圖等，結合求平均值等定量分析方法，對赤潮發生的時空特征、生物特征和赤潮等級特征進行分析。

2 結果與分析

2.1 赤潮發生時間特征分析

從發生次數來看，近20年廣西近岸海域共發生赤潮20次，平均每年發生1次，歷年赤潮發生的次數詳見圖1。其中，2004年、2011年和2021年發生的次數最多，均為3次，2006年、2007年、2009年、2010年、2014年、2015年、2018年和2020年8年均未發生赤潮。前10年(2002-2011年)共發生赤潮12次，后10年(2012-2021年)共發生赤潮8次。前10年和后10年赤潮發生次數分別占近20年赤潮發生總數的60%和40%。與我國其他海域如福建近岸海域(2000-2018年平均每年發生12次)[11]和廣東珠海[12,13]等海域相比，廣西近岸海域赤潮發生的次數相對較少，頻次較低。主要由于廣東和福建沿海經濟較為發達，經濟的快速發展導致近岸海域陸源污染物輸入增加，引起較多的赤潮發生[14,15]。

圖1 廣西近岸海域近20年赤潮發生次數Fig.1 Times of red tides occurrence in the coastal waters of Guangxi in recent 20 years

從發生面積來看，近20年赤潮累計發生面積達到約7 684 km2，平均每年發生面積約384 km2。其中2021年發生面積最大，達到6 424.54 km2；2019年發生面積最小，僅為0.006 km2。前10年累計發生面積約396 km2，后10年累計發生面積約7 288 km2，后10年累計發生面積約為前10年的18倍，表明后10年單次發生赤潮面積有所增加。統計結果表明，20次赤潮中有50%的赤潮發生面積不大于10 km2，85%的赤潮發生面積小于50 km2，屬于小規模赤潮。

從赤潮發生持續天數來看，近20年赤潮發生累計持續天數為73 d，平均每年持續3.65 d。歷年赤潮發生持續天數詳見圖2。其中2021年持續天數最多，為17 d，2012年持續天數最少，為1 d。前10年赤潮發生持續天數累計36 d，占赤潮總持續天數的49.3%，后10年赤潮持續天數累計37 d，占赤潮總持續天數的50.7%，表明廣西近岸海域近20年赤潮發生持續天數變化不大。

圖2 廣西近岸海域近20年赤潮發生持續天數Fig.2 Duration of red tide occurrence in the coastal waters of Guangxi in recent 20 years

從發生的月份來看，近20年廣西近岸海域赤潮最早發生在1月，最遲在11月，其中3月、5月和6月最多，均為3次(圖3)。從發生的季節來看，春季和夏季發生的次數較多，秋季和冬季偶有發生，尤其是廣西北海市在秋冬季節時，氣溫保持在21-25℃，容易引發球形棕囊藻赤潮。

圖3 廣西近岸海域近20年各月份赤潮發生次數Fig.3 Times of red tides occurrence in each month in the coastal waters of Guangxi in recent 20 years

2.2 引發赤潮生物種類分析

廣西近岸海域近20年赤潮生物種類共有10種，其中甲藻門(Pyrrophyta)4種，藍藻門(Cyanophyta)3種，硅藻門(Bacillariophyta)2種，金藻門(Chrysophyta)1種，赤潮生物詳細名錄見表1。引發赤潮次數最多的是球形棕囊藻(P.globosa)，發生4次，2011年發生2次，2017年和2019年各發生1次，占赤潮發生總數的20%。其次是夜光藻(N.scintillans)、水華微囊藻(M.flos-aquae)和紅海束毛藻(T.erythraeum)，各發生3次，共占赤潮發生總數的45%，夜光藻赤潮發生在2008年、2011年和2021年，水華微囊藻赤潮發生在2003年和2004年，紅海束毛藻赤潮發生在2003年、2004年和2005年。漢氏束毛藻(T.hildebrandtii)、丹麥細柱藻(L.danicus)、擬彎角毛藻(C.psedocurvisetus)、紅色裸甲藻(G.sanguineum)、錐狀斯克里普藻(S.trochoidea)和鏈狀裸甲藻(G.catenatum)各發生1次，其中錐狀斯克里普藻和鏈狀裸甲藻均為2021年在廣西近岸海域首次發生。統計結果表明，近10年廣西近岸海域赤潮生物種類主要以球形棕囊藻和夜光藻為主，但也不斷有新的赤潮藻類引發赤潮。

從有毒有害赤潮情況分析來看，近20年廣西近岸海域共發生有毒有害赤潮11次，占赤潮發生總數的55%。其中引發有毒有害赤潮最多的為球形棕囊藻4次，其次為夜光藻和水華微囊藻各3次，鏈狀裸甲藻1次。

2.3 赤潮發生空間分布特征

從發生海區來看，近20年廣西北部灣海域赤潮主要發生在欽州灣、潿洲島和廉州灣附近海域(圖4)。分布范圍廣，沿海三市(北海市、欽州市和防城港市)均有赤潮發生，其中北海市海域發生12次，占赤潮發生總數的60%，欽州市海域發生6次，占赤潮發生總數的30%，防城港市海域發生2次，占赤潮發生總數的10%。赤潮發生的海區較為集中，2008年以前主要發生在北海市潿洲島海域，發生8次，此后潿洲島海域發生赤潮的次數明顯減少，僅發生2次。2008年以后，欽州三娘灣、三墩島海域、廉州灣和防城港灣也陸續開始發生赤潮。

圖4 廣西北部灣海域近20年赤潮發生的區域Fig.4 Areas of red tides have occurred in Beibu Gulf waters of Guangxi in recent 20 years

3 討論

3.1 赤潮發生趨勢分析

雖然廣西近岸海域赤潮發生的次數相對其他地方較少，如福建省[11]和廣東省[12,13]，但赤潮特征發生了一定變化，廣西近岸海域赤潮災害風險在增加，總體上呈現加重的趨勢。主要表現在以下方面：(1)赤潮種類有所增加。2008年以前以單一的藍藻門為主，2008年以后赤潮種類呈多樣化，先后發生了甲藻門、硅藻門和金藻門赤潮，主要以夜光藻和球形棕囊藻為主。(2)單次赤潮發生面積有所增加。2005年以前，赤潮發生面積都是小于50 km2的小規模赤潮，2005年以后開始出現3次大面積的赤潮，最高達6 400 km2。(3)赤潮發生海區不斷擴大。2008年以前主要發生在北海市潿洲島海域，2008年以后，欽州三娘灣、三墩島海域、廉州灣和防城港灣也陸續開始發生赤潮。

3.2 赤潮發生原因淺析

赤潮發生的原因較為復雜，包括社會因素導致的海區富營養化和自然因素(水文氣象、理化條件)等。近年來廣西近岸海域赤潮發生特征變化的主要原因與赤潮高發區環境變化有關，主要表現在以下方面：(1)部分海域營養化趨勢明顯，為赤潮的形成提供了物質基礎[6,7]。如欽州灣海域，近40年水體富營養化呈現增長趨勢[7]。近年來，通過入海河流攜帶進入廣西近岸海域的總磷、總氮呈顯著增加趨勢，由2008年的5 249 t到2017年的37 712 t，近岸海域海水主要污染物為無機氮、活性磷酸鹽，污染區域主要分布在廉州灣、茅尾海、大風江口海域[16]。此外，北部灣河流營養鹽入海通量在近些年也呈顯著增長趨勢，尤其在夏季，部分河流營養鹽濃度及入海通量明顯高于冬季，這可能是加重北部灣水體富營養化及誘發赤潮的重要因素[8]。(2)圍填海改變了海灣原有環境，釋放底部營養物質，加速海區富營養化[17]。(3)廣西近岸海域屬于天然半封閉海灣，海灣內水流動性和交換性較差，營養物質和污染物不易擴散，同時海灣內自西向東的氣旋式環流，帶來大量粵西海域的營養物質，為赤潮生物提供養分[18-20]。

3.3 赤潮防范對策

加強廣西北部灣入海流域及沿海地區污染防治和近岸海域環境保護，減少污染物排放是防治海灣污染的根本措施，引導海洋產業結構調整是關鍵，建立有效的流域海灣管理制度是保障。嚴格執行入海污染物總量控制制度，在南流江、大風江、欽江、茅嶺江、防城河等主要入海河流實施總氮、總磷控制指標，減少污染物入海，確保河口近岸海域水質不下降，減少赤潮高發海區富營養化的趨勢。

加強赤潮預警監控體系建設，在常規監測的基礎上，充分利用自動在線浮標監測，積極構建北部灣赤潮監控預警系統，實現赤潮的早期發現、早期預警和早期防范，減少赤潮的危害。

加大科研資金投入，鼓勵國內外赤潮研究團隊以北部灣為研究對象開展研究，重點加強北部灣赤潮發生規律、預警預報技術及治理管理技術的研究，加快開展廣西北部灣海域災害風險評估與區劃工作，為赤潮的監控預警及防范提供技術支持。

4 結論

近20年廣西近岸海域赤潮發生時間特征：共發生赤潮20次，赤潮發生的次數相對較少，平均每年發生1次，發生面積約384 km2，持續天數3.65 d，后10年(2012-2021年)較前10年(2002-2011年)赤潮發生面積有所增加，持續天數相對穩定，赤潮發生時間季節性不明顯，各季節均有赤潮發生，相對集中在春夏兩季。

近20年廣西近岸海域引發赤潮的生物特征：引發赤潮的生物有10種，其中甲藻門4種，藍藻門3種，硅藻門2種，金藻門1種。引發赤潮次數最多的是球形棕囊藻、夜光藻、水華微囊藻和紅海束毛藻。廣西近岸海域赤潮生物種類現階段主要以球形棕囊藻和夜光藻為主，但也不斷有新的赤潮藻類引發赤潮。共發生有毒有害赤潮11次，其中球形棕囊藻4次，夜光藻和水華微囊藻各3次，鏈狀裸甲藻1次。

近20年廣西近岸海域赤潮的空間分布特征：分布范圍廣，主要發生在欽州灣、潿洲島和廉州灣附近海域。2008年以前主要發生在北海市潿洲島海域，2008年以后，欽州三娘灣、三墩島海域、廉州灣和防城港灣也陸續開始發生赤潮。

致謝：

感謝國家海洋局北海海洋環境監測中心站環境監測與工程研究室提供基礎數據。