2001—2020年天津近岸海域赤潮特征分析

摘要：文章通過對2001—2020年天津近岸海域發生的赤潮進行統計分析發現，近年來天津近岸海域赤潮發生呈現高頻次小規模的特征。2012—2020年赤潮年度累計持續天數大體呈增加趨勢，這主要是受DIP控制。夏季是赤潮高發期，尤其是6月和8月，單次赤潮過程持續時間較長。天津近岸海域赤潮肇事種主要是夜光藻、中肋骨條藻和尖刺偽菱形藻，這3種藻類在時間上有交替成為肇事種的特征，這主要與它們對水文環境的適應性相關。有毒赤潮主要集中在6—9月暴發，9月暴發的赤潮多為有毒赤潮，天津近岸海域有毒赤潮種多為多環旋溝藻和米氏凱倫藻。

關鍵詞：天津近岸海域;赤潮;赤潮肇事種;有毒赤潮

中圖分類號：X55;P7 文獻標志碼：A 文章編號：1005-9857（2024）04-0106-08

赤潮是海洋中的一些微藻、原生動物或細菌在一定環境條件下暴發性增殖或聚集達到某一水平，引起水體變色或對海洋中其他生物產生危害的一種生態異常現象[1]。21世紀以來，我國沿海地區人類活動日益增強，赤潮災害在沿海地區頻發[2-4]，造成了數十億元的經濟損失，赤潮災害已成為沿海地區主要的生態災害之一[2]。

近年來，環渤海經濟圈迅速發展，隨著城市化的推進、港口航運業和漁業的繁榮，天津近岸海域和上游的污染物排放量不斷增加，水質污染嚴重[5]。由于半封閉的地理特征，水體流動性和自凈能力差，不利于污染物擴散和降解，水體富營養化程度日益加重。諸多原因導致天津近岸海域赤潮頻發[6]，赤潮嚴重干擾和破壞原有生態平衡，食物鏈的破壞、生存資源的搶奪、有毒赤潮生物分泌的毒素，嚴重威脅海洋生物和人類的生存健康，造成經濟損失和社會恐慌[7-14]。

本研究在對天津近岸海域20年赤潮監測數據進行整理的基礎上，分析赤潮時間、規模及肇事種生物等特征，探究20年來天津近岸海域赤潮暴發規律，為天津近岸海域的海洋防災減災工作提供科學技術支持。

1 材料與方法

1.1 研究區域

天津近岸海域位于渤海灣西部，是薊運河、潮白新河、永定新河、海河、子牙新河等眾多河流的匯合處和入海口。該海域屬于赤潮多發敏感性區域，主要為生產和旅游用海，一旦赤潮暴發，不僅破壞水體生態環境，還會危害旅游業和人類健康。

1.2 數據來源和分析方法

天津近岸海域赤潮事件基礎數據資料來源于自然資源部天津海洋中心，包括2012—2020年赤潮期間表層海水最大活性磷酸鹽（DIP），2010—2020年赤潮起始和消亡時間，2001—2020年赤潮發生面積、赤潮肇事種、是否有毒等。

表層水溫的監測主要依據《海洋監測規范第4部分：海水分析》（GB17378.4-2007）中的表層水溫表法。

DIP的監測主要依據《海洋監測規范第4部分：海水分析》（GB17378.4-2007）中的磷鉬藍分光光度法。

赤潮生物的監測主要依據《海洋監測規范第7部分：近海污染生態調查和生物監測》（GB17378.7-2007）中的個體計數法，使用卡蓋式采水器采集0～5m表層海水，加碘液固定，于實驗室使用光學顯微鏡進行鏡檢。赤潮生物形成赤潮的基準密度和是否有毒主要依據《赤潮監測技術規程》（HY/T069-2005）。

在赤潮月際變化特征分析時，部分赤潮過程跨月發生，其發生次數和面積分別計入各月，因而逐月累計赤潮發生次數及面積大于實際赤潮發生的次數及面積。

2 結果與討論

2.1 時間變化特征

2.1.1 年際變化

為更清晰地顯示赤潮發展趨勢，將2001—2020年平均分為4個時間段進行分析：第一個時間段為2001—2005年，第二個時間段為2006—2010年，第三個時間段為2011—2015 年，第四個時間段為2016—2020年。對天津近岸海域赤潮發生次數和面積分4個時間段進行了統計（圖1）。從赤潮發生次數看，每個時間段平均發生11.5次，其中第四個時間段發生15次，達到最高水平，整體變化呈波動趨勢。從赤潮發生面積看，平均發生面積為1540km2，其中第二個時間段發生面積為2305km2，占總累計發生面積的37.4%，達到最高水平;第四個時間段發生面積為722km2，占總累計發生面積的11.7%，達到最低水平，整體呈下降趨勢。

對2010—2020年天津近岸海域每年度赤潮累計持續天數進行統計（圖2）。2010—2020年總累計發生天數435天，年均40天。最大值96天出現在2020年，2015年（含2015年）以前年均累計發生天數21天，2016年（含2016年）以后年均累計發生天數62天，可見，近年來天津近岸海域赤潮年度累計發生天數呈增加趨勢。

對2012—2020年赤潮期間最大DIP進行分析（圖2）。最大值（0.252mg/L）出現在2020年，2015年（含2015 年）以前普遍較低，2016 年（含2016年）以后普遍較高，這與赤潮累計持續天數趨勢一致。鄭丙輝等1985—2003年在天津近岸海域的調查結果表明，除1985年外，其余年份N/P均大于16[5];徐冠球等的調查結果表明，2015—2020年該海域N/P呈逐年升高的趨勢，營養鹽結構限制正向明顯的磷限制轉變[15]。以上研究結果均表明，天津近岸海域赤潮的發生主要受DIP控制。

近幾年來，天津近岸海域赤潮發生次數和年度累計發生天數明顯增多。由于本地海岸帶開發及上游周邊省市經濟快速發展需要，大量的工業廢水和生活污水匯入天津近岸海域，加上渤海灣半封閉的地理地形特征，海水自凈和流通較差，水體常年處于富營養化狀態[16-17]，為浮游植物生長提供了豐富的營養鹽，導致近幾年天津近岸海域赤潮災害頻發。

2.1.2 月際變化

按照月份對2010—2020年天津近岸海域赤潮進行了統計（圖3）。從赤潮發生頻次來看，5—10月是赤潮多發期，發生頻次均在5次以上，5—10月累計發生頻次占全年總頻次的83.3%;其中6月和8月最突出，累計發生頻次分別達到9次和10次，分別占全年赤潮災害發生頻次的16.7%和18.5%。從赤潮發生面積來看，5—10月每月赤潮累計發生面積均大于519km2，5—10月累計發生面積占全年赤潮發生總面積的87.7%，其中6月和8月累計發生面積分別達到2029km2和2406km2，分別占全年赤潮發生面積的21.4%和24.7%。可見，天津近岸海域發生的赤潮月際變化特征明顯，全年赤潮發生頻次和面積趨勢一致，均呈雙峰型。

結合近幾年中國沿岸各海域發生赤潮的相關報道：秦皇島海域赤潮多集中在5—8月[4]，山東沿海赤潮多集中在5—9月[18]，閩三角海域赤潮多集中在5—7月[19]，福建近岸海域赤潮多集中在4—9月[20]。可見，中國沿岸各海域赤潮高發期多集中在夏季前后，一方面夏季海水溫度升高，光照充足，適宜浮游植物生長繁殖，另一方面夏季降水豐富，河流入海凈流量大，從陸地帶來大量的營養鹽和有機碳，為浮游植物帶來了養分[21-22]。

2.1.3 單次赤潮持續時間及面積分析

2010—2020年天津近岸海域單次赤潮持續時間長短跨度較大，持續時間范圍為3～20d的赤潮占赤潮總數的79.2%。天津近岸海域發現的赤潮單次持續時間整體較長，據報道，2000—2016年秦皇島附近海域持續2d的赤潮次數最多，不超過5d的赤潮占總赤潮次數的77.8%[23]。2010年以來年均的單次赤潮時間有增長的趨勢，與秦皇島附近海域相關研究結果一致[4]，值得關注的是2020年8月21日至11月12日的一次赤潮過程，持續了84天，開創了天津近岸海域單次赤潮持續時間的最長紀錄。近年來天津近岸海域水體持續富營養化[16-17]，大量營養鹽支撐了浮游植物的持續繁殖生長，延遲了赤潮的消亡時間，導致單次赤潮持續時間的增加。

2001—2020年天津近岸海域赤潮單次發生面積有下降趨勢，2001—2006 年單次赤潮發生面積600km2以上的出現3次，2007—2016年單次赤潮發生面積最高490km2，2017—2020年單次赤潮發生面積均在200km2以下（圖4）。2001—2020年天津近岸海域年均赤潮發生面積也有下降趨勢，可見，天津近岸海域赤潮有向小規模赤潮轉變的趨勢。

2.2 赤潮肇事種特征

2001—2020年天津近岸海域發現的赤潮主要由5門21屬32種生物引發（表1）。由甲藻門引發的赤潮數量和面積均最高，共引發24次，占總數量的52.2%，引發面積2899km2，占總面積的47.1%;其次為硅藻，共引發13次，占總數量的28.3%，引發面積2190km2，占總面積的35.6%。

從引發赤潮的數量來看，排序前5的肇事種是夜光藻、叉角藻、中肋骨條藻、尖刺偽菱形藻和多環旋溝藻;從引發赤潮的面積來看，排序前5的肇事種是尖刺偽菱形藻、中肋骨條藻、夜光藻、米氏凱倫藻和柔弱偽菱形藻，其中夜光藻、中肋骨條藻和尖刺偽菱形藻引發赤潮數量和面積均較高。另有研究，對2008—2017年我國近岸海域赤潮肇事種進行了統計，夜光藻和中肋骨條藻引發的赤潮頻次分別排第二和第三[2];對2000—2016年秦皇島近岸海域赤潮肇事種進行統計，夜光藻引發赤潮次數最多、面積最大[4]。可見，我國近岸海域引發赤潮的肇事種大致相同。

選取2020年天津海洋中心實測水溫的月平均數據和3種多發赤潮肇事種進行了統計（表2），夜光藻在3—8月引發赤潮，其中6月最多;中肋骨條藻在4—8月引發赤潮，其中8月最多;尖刺偽菱形藻在6—11月引發赤潮，其中9月最多。可見，夜光藻、中肋骨條藻和尖刺偽菱形藻在時間上有交替成為赤潮肇事種的特征。

3—8月水溫變化范圍為5.0～27.5℃，夜光藻主要集中在該時段引發赤潮，符合其冷水性藻類的特征，一般在春末夏初達到繁殖高峰期;4—8月月均水溫變化范圍為10.0～27.5℃，中肋骨條藻在該時段均有引發赤潮現象發生，其適應溫度范圍較廣，最佳繁殖溫度為25℃;6—11月月均水溫變化范圍為13.5～27.5℃，尖刺偽菱形藻主要集中在該時段引發赤潮，其適宜溫度范圍較廣，最佳繁殖溫度為20℃。統計結果與3種赤潮肇事種對水文環境的適應性相吻合。

春末夏初，夜光藻達到繁殖高峰期，大量的夜光藻能夠攝食中肋骨條藻，從而抑制了中肋骨條藻的暴發，隨著夏季水溫升高，夜光藻逐漸不適應高溫環境，數量有所下降，中肋骨條藻的優勢逐漸得以顯現。

從引發單次赤潮的藻種數分析，兩種或以上藻種的復合型赤潮數量呈增加趨勢，復合型赤潮在赤潮總數中的占比大體呈增加趨勢（圖5），雖然2016—2020年的占比有所下降，但2016年8月18日至10月24日的一次赤潮過程出現了多環旋溝藻、叉角藻、伊姆裸甲藻、太平洋海鏈藻、浮動彎角藻、鏈狀亞歷山大藻、錐狀斯克里普藻、血紅哈卡藻、圓海鏈藻9種超過赤潮基準濃度的藻種，達到了有記錄的歷史最高值。近年來，天津近岸海域長期處于富營養化狀態[1，3]，豐富的營養鹽為不同的浮游植物提供了充足的養分，維持了浮游植物群落的演替。

2.3 有毒赤潮特征分析

2001—2020年天津近岸海域發現的赤潮中有毒赤潮有15次，占總發現赤潮次數的32.6%，累計發現面積約為2999km2，占總發現赤潮面積的48.7%。從時間段來看，2001—2005年和2016—2020年有毒赤潮發現次數均為5次，略高于2006—2010年的3次和2011—2015年的2次，近20年天津近岸海域有毒赤潮變化趨勢不明顯。

從有毒赤潮發生的月份看，6—9月是天津近岸海域有毒赤潮高發期。6—9月有毒赤潮發生次數占按月統計的有毒赤潮總次數的82.6%，8月和9月最多，均達到了6次，均占按月統計的有毒赤潮總次數的26.1%;6—9月有毒赤潮發生面積占按月統計的有毒赤潮總面積的73.9%，6月面積最大，達到1510km2，占按月統計的有毒赤潮總面積的33.1%，其次為8月和9月，均在900km2以上，均占按月統計的有毒赤潮總面積的19.9%以上（見圖6）。

統計了有毒赤潮在當月赤潮總次數和面積中的占比，9月有毒赤潮次數和面積占該月總赤潮次數和面積的比例均最高，分別為75.0%和63.8%，說明9月發生的赤潮以有毒赤潮為主（見圖7）。

天津近岸海域有毒赤潮肇事種包括多環旋溝藻、米氏凱倫藻、球形棕囊藻、伊姆裸甲藻、鏈狀亞歷山大藻、微小原甲藻、海洋卡盾藻、赤潮異彎藻和鏈狀裸甲藻（見表1）。其中多環旋溝藻引發的有毒赤潮次數最多為4次，占有毒赤潮總數的8.7%，多環旋溝藻能使魚致死。引發有毒赤潮次數第二多的是米氏凱倫藻，米氏凱倫藻能產生溶血毒素和細胞毒素等[24]，是我國第二大災害性赤潮肇事種，2012年在我國浙江和福建海域連續引發12次赤潮，導致大量養殖鮑魚死亡，經濟損失累計超過20 億元[16，25]，2004年5—6月、2014年8—9月和2018年8—9月在天津近岸海域引發過3次赤潮。另外，鏈狀亞歷山大藻、鏈狀裸甲藻和伊姆裸甲藻產生麻痹性毒素，海洋卡盾藻、赤潮異彎藻和球形棕囊藻產溶血毒素，微小原甲藻產腹瀉性貝毒，血紅哈卡藻毒性不明。當地應該提高對有毒赤潮種的警惕，加強對其毒性的專題研究，以更有針對性地進行預警和應急監測。

3 結論

2001—2020年天津近岸海域赤潮發生有高頻次小規模的趨勢，這主要是受DIP控制。赤潮發生的月際變化呈雙峰型，6月和8月發生赤潮的次數和面積均最大。單次赤潮持續時間3～20天不等，整體持續時間較長。

天津近岸海域復合型赤潮有增加的趨勢。夜光藻、中肋骨條藻和尖刺偽菱形藻引發赤潮數量和面積均較高，此3種藻類在時間上有交替成為肇事種的特征，這主要與它們對水文環境的適應性相關。

天津近岸海域有毒赤潮主要集中在6—9月暴發，9月發生的赤潮以有毒赤潮為主。多環旋溝藻和米氏凱倫藻在天津近岸海域引發有毒赤潮次數最多，當地政府應密切關注其發展趨勢。

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