外来赤潮生物入侵现状及对赤潮灾害的影响研究

（燕山大学 环境与化学工程学院河北省应用化学重点实验室，河北 秦皇岛066004）

赤潮生物是指能大量繁殖并引发赤潮的生物，包括浮游生物、原生动物和细菌等，其中有毒、有害赤潮生物以甲藻居多，其次为硅藻、蓝藻、金藻、隐藻和原生动物等[1]。近10年，我国近海海域赤潮灾害呈减缓的态势，但令人担忧的是外来物种引发赤潮的比例呈增加态势[2]。据资料显示，外来赤潮生物入侵的主要途径是船舶压舱水排放所致[3-5]。为了降低外来生物入侵对海洋生态环境造成的破坏，常用的处理手段为压舱水深海交换技术，但该技术的适用范围过于广泛，导致一些低风险船舶在经济和时间两方面都受到影响。另外，现有环境管理技术也不利于海洋和海事环境管理部门全面掌握外来赤潮生物入侵动态。

因此，我国需要建立外来赤潮生物入侵早期预警系统，加强早期预警能力，实现外来赤潮生物入侵信息互换，使得海洋环境保护更加积极主动。

1 外来海洋生物入侵现状

1.1 入侵途径

赤潮生物入侵一般是人为无意引入造成的，普遍认为船舶压舱水是造成外来赤潮生物入侵和赤潮灾害加剧的主要原因[6，7]。船舶压舱水不但可以携带有毒、有害的赤潮藻类，还可以携带其孢囊，使其在全球范围传播[8-10]。目前，超过145种外来物种入侵地中海，几乎一半数量是由船舶引入的[11，12]。在北美地区已有250多种水生外来物种入侵，其中74种被确认是通过压载水传播的[13，14]。侵入美国和加拿大交界的五大湖生物有139种[15]。美国西海岸的旧金山湾被认为是世界上最大数量的外来生物集居区，总计212种被确认为外来生物[16]。2009年杨清良等人从压舱水检出链状亚历山大藻，该种孢囊20世纪80年代仅在日本和韩国发现，20世纪90年代以后才在世界各地被发现，并在澳大利亚的日本和韩国籍船舶压舱水中成功培养出来，证明了压舱水及其沉积物在外来物种入侵中起到重要的媒介作用[17-19]目前，船舶压舱水已被世界环保基金（GEF）认定为海洋面临的四大威胁之一[20]。

1.2 外来赤潮生物种类

据统计，目前我国近海海域外来有害赤潮生物有链状亚历山大藻、股状亚历山大藻、塔马亚历山大藻、强壮前沟藻、克氏前沟藻、倒卵形鳍藻、渐尖鳍藻、尖锐鳍藻、具尾鳍藻、圆形鳍藻、短裸甲藻、长崎裸甲藻、血红裸甲藻、利马原甲藻、微形原甲藻和塔马拉原膝沟藻共计16种。2004—2013年间，我国近海海域发生赤潮共计811次，其中外来物种引发或协同引发形成赤潮48次（见表1），占赤潮总发生数的5.9%[2]。

2 我国近海海域赤潮现状

外来赤潮物种加剧了我国近海海域赤潮灾害。在我国四大海域中，东海海域受赤潮灾害最为严重，据不完全统计（见图1），东海海域每年发生的赤潮次数最高，约占总赤潮次数的50%，而渤海、黄海和南海海域的年赤潮次数几乎相当。从2007年开始，东海海域的年赤潮总数开始降低，但2012年出现明显波动，而其他三个海域赤潮灾害总数相对平稳。除2012年明显波动外，2004—2013年间的赤潮灾害总体水平呈下降趋势。

表1 2004—2013年我国近海海域外来物种引发的赤潮概况

从赤潮面积统计数据来讲（见图2），东海仍然是受赤潮影响面积最大的海域，而渤海、黄海和南海海域发生的赤潮次数和赤潮面积相差无几。除个别年份出现波动以外，近10年我国近海海域赤潮面积的总体情况呈下降态势，其中东海海域赤潮面积逐渐缩小，渤海海域赤潮面积呈周期性波动，黄海和南海海域情况基本稳定。

图1 2004—2013年我国四大海域赤潮频率

图2 2004—2013年我国四大海域赤潮面积

外来赤潮生物引发的赤潮灾害占赤潮总数的比例如图3所示。由图可以看出，东海海域的外来物种出现频率最高，除2011年出现明显波动外，2004—2013年间东海海域外来物种的出现频率呈先增加后降低态势。而渤海、黄海和南海海域外来物种引发的赤潮频率相当，并且低于东海海域外来物种引发的赤潮频率。

图3 外来赤潮生物占总赤潮次数的比例

2004—2013年，我国四大海域外来物种引发的赤潮灾害面积占比例情况如图4所示。由图4可以看出，2004—2010年间东海海域外来物种引发的赤潮灾害面积比值最高，约占总数的50%以上。2010—2013年间，黄海和渤海海域的外来物种赤潮灾害面积比值波动明显，其中，黄海海域在2011年赤潮灾害面积比值最高达70%，随后迅速降低至20%，而渤海海域赤潮灾害面积比值呈周期性波动增加态势，并于2012年超越东海和黄海海域成为我国近海海域外来赤潮生物影响最为严重的海域。

从统计数据可以看出，东海是外来赤潮生物危害最为严重的海域，其原因主要有两个方面：首先，长三角地区高度发达的工业和制造业导致长江口、浙江和江苏等东海海域水体富营养化严重；其次，高度发达的船舶运输业增加了压舱水的排放量，进而增加了外来赤潮生物入侵的概率。渤海海域外来赤潮生物引发的赤潮次数较少，但单次赤潮面积较大并且赤潮灾害有增加的趋势，其原因可能是环渤海地区工业和海洋运输业加重了渤海海域环境污染。而黄海和南海赤潮灾害状况平稳，其原因可能是该海域远离经济圈、污染中心和航运中心。

图4 外来物种引发的赤潮与总赤潮面积比值

3 我国应采取的措施

3.1 建设赤潮生物入侵早期预警系统

针对外来赤潮生物入侵和赤潮灾害问题，我国应采取预防为主、防治结合的措施，建立海洋生物入侵早期预警系统，将赤潮生物入侵的风险降至最低。首先，应建立外来赤潮物种数据库，并根据物种的危害性对潜在入侵种进行风险分级，然后结合船舶航行时间长短、压舱水交换情况、处理情况以及起始港口和目的港口环境特征等因素建立风险评价模型，最后将物种数据库和评估模型相结合，建立完整的早期预警系统。该预警系统不但可以早期有效地预防赤潮生物入侵，也可以为船舶航运、海事管理、海洋环境管理，甚至赤潮灾害预警提供帮助。

3.2 加强压舱水排放管理

压舱水排放是海洋生物入侵的重要途径，也被认为是海洋环境面临的四大威胁之一。因此，加强压舱水排放管理十分必要。目前，国际社会普遍采用的处理手段有压舱水深海交换和压舱水处理，所谓的压舱水深海交换是指船舶在远离大陆的海洋环境中，将船舶原有的压舱水排放并重新加载海水的过程，但这种处理手段可能会对更广阔的海洋环境造成破坏[21]。未来需要加强物理、化学和生物法相结合的联合手段对其进行管理。

3.3 加强赤潮灾害防治技术研究

现有的赤潮治理手段分为物理防治、化学防治和生物防治三种类型，物理防治方法主要有机械搅动和撒播粘土，优点是该技术对生物和环境无害，并且粘土资源丰富、操作简便易行；化学法包括除藻剂、臭氧、二氧化氯以及新洁尔灭、碘伏、异噻唑啉酮等有机除藻剂，缺点是易对渔业造成危害，并且药效的持久性差，也易引起二次污染，但有机化合物在淡水除藻中具有药力持续时间长、对非赤潮生物影响小等优点；生物法是根据生态系统中食物链关系，通过引入赤潮生物的天敌来防治赤潮也是一种治理方法[22，23]，该方法的优点是不会对环境造成污染，但可能存在生态失衡的风险。尽管现阶段赤潮防治手段较多，但在一定程度上均存在不足。因此，需要对赤潮防治理论和技术两个层面进一步深入研究，从防治理论的高度开拓新思路，为技术发展注入新动力[24]。

4 结论

外来赤潮生物通过压舱水入侵至我国近海海域，在环境条件适宜且缺少天敌的条件下易造成生物大量繁殖甚至赤潮。为了加强海洋环境保护、降低赤潮灾害，我国应建立外来赤潮生物入侵早期预警系统，加强早期预警能力建设，将外来赤潮生物入侵的风险降至最低。另外，外来赤潮生物入侵早期预警系统可以加强高风险船舶压舱水的处理力度，适当放宽低风险船舶，从而提高海洋环境管理效率、降低压舱水处理成本。

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