福建沿海近10年赤潮事件的時空特征

赤潮是中國沿海地區(qū)最重要的海上生態(tài)災(zāi)害之一，也是世界海上的一場重大災(zāi)難。這種發(fā)生對水生生態(tài)環(huán)境、水產(chǎn)養(yǎng)殖和沿海旅游業(yè)構(gòu)成了危害。例如，赤潮生物所產(chǎn)生的毒素通過食物鏈進入人體，從而危害人類的健康和安全。近十年來，隨著世界沿海地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快，大量工農(nóng)業(yè)廢水和生活污水被排放到海上，導(dǎo)致沿海環(huán)境惡化。紅潮災(zāi)害的發(fā)生頻率增加，發(fā)生規(guī)模擴大，危害加劇。受海洋生態(tài)系統(tǒng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖和人類健康的危害日益嚴重，引起了全世界各國政府和水產(chǎn)養(yǎng)殖的普遍關(guān)注。受影響的赤潮島嶼透明度較低，生活在水體深層的生物大量死亡，破壞了海洋生態(tài)系統(tǒng)。其次，赤潮生物排出的粘液附著在海洋動物的頭部和表皮上，阻礙其呼吸，窒息并死亡。第三，一些赤潮生物會產(chǎn)生毒素，導(dǎo)致其他生物中毒或死亡。第四，生活在赤潮中的生物和從赤潮中繼承生命的生物的腐敗分解，繼續(xù)消耗水中的溶解氧，導(dǎo)致水體缺氧，從而惡化生態(tài)環(huán)境。赤潮毒素具有毒性高、反應(yīng)快、難以控制等特點。目前已知的人類疾病主要包括麻痹性苦鹽（psp）、腹瀉性苦鹽（sd）、神經(jīng)性苦鹽（nip）、記憶性苦鹽（asp）和西加魚毒素（cfp）。福建省是我國的海洋大省,海域面積13.6萬km2,海岸線曲折漫長,海灣眾多,沿海島嶼星羅密布,包括島嶼在內(nèi)的海岸線長達3752km.由于其特殊的海灣環(huán)境、氣候條件及沿海海洋環(huán)境污染的加劇,福建省已成為全國赤潮災(zāi)害多發(fā)省份之一,嚴重威脅著福建省的漁業(yè)生產(chǎn)、濱海旅游甚至公眾健康.面對福建沿海日益突出的這一海洋生態(tài)問題,國內(nèi)學(xué)者進行了大量的分析研究[6~10],包括赤潮發(fā)生的特征及其原因等,如杜琦和許珠華等分別利用2000~2002年和2000~2004年的赤潮數(shù)據(jù)對福建沿岸海域赤潮發(fā)生特點和防治措施進行了分析,龍華等研究了福建沿海米氏凱倫藻赤潮發(fā)生和發(fā)展的必要條件,許翠婭等研究了福建沿岸海域主要赤潮生物的生態(tài)學(xué)特征.然而,大多數(shù)研究主要集中在對赤潮生物生態(tài)學(xué)特征的分析上,所涉及的赤潮數(shù)據(jù)時間跨度亦較小,存在局限性.基于此,本研究通過收集福建省沿海2001~2010年所記錄的赤潮資料,對近10a赤潮發(fā)生的時空分布特征及規(guī)律進行分析研究,具體包括赤潮發(fā)生的年際和季節(jié)變化、引發(fā)赤潮的主要優(yōu)勢藻種及其季節(jié)變化、赤潮發(fā)生的持續(xù)時間、赤潮發(fā)生的地域變化以及有毒赤潮發(fā)生特征等,以期為福建沿海的赤潮監(jiān)測、預(yù)警和管理提供科學(xué)依據(jù).1福建沿海赤潮基本情況赤潮資料數(shù)據(jù)來源于福建省海洋與漁業(yè)廳,包括2001~2010年近10a福建沿海赤潮發(fā)生的起始和消亡時間、發(fā)生海域、赤潮最大面積、赤潮優(yōu)勢生物、持續(xù)時間、造成損失、是否有毒等相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù).2結(jié)果與討論2.1福建沿海赤潮的時間特征2.1.1赤潮發(fā)生頻率的變化近10a福建沿海共發(fā)生赤潮161起,平均每年發(fā)生16.1起,其歷年的赤潮發(fā)生起數(shù)如圖1(a)所示,其中2003年發(fā)生最多為29起,2001、2004、2005、2008、2009年發(fā)生起數(shù)均低于平均值.赤潮在各年份發(fā)生起數(shù)分布不均勻有多方面的原因,一是氣候差異所引起:根據(jù)研究,赤潮多發(fā)生在比常年氣候偏暖的月份,特別是冬春季比常年暖和的年份更可能發(fā)生較多的赤潮事件;二是年際氣候具有一定的周期變化,從而引起赤潮發(fā)生頻率的變化.近10a赤潮發(fā)生總面積為10598.5km2,其歷年赤潮發(fā)生的面積如圖1(b)所示,2002、2003、2006、2010年赤潮發(fā)生面積均超過1500km2,最大的發(fā)生面積為2010年的2691.5km2,而其它年份發(fā)生面積均在500km2以下.近10a赤潮總的持續(xù)時間為839d,平均每年83.9d,其歷年的赤潮持續(xù)時間如圖1(c)所示,2003年赤潮持續(xù)時間最長,達到175d,同時2008、2010年赤潮持續(xù)時間也超過了100d,而從2004~2010年來看,赤潮的年累計持續(xù)天數(shù)呈遞增的趨勢.近10a赤潮造成的總損失為12962萬元,其歷年的損失如圖1(d)所示,主要發(fā)生在2002、2003、2009年間,分別為1380萬元、4248萬元和6500萬元.近10a歷年首次發(fā)生赤潮的時間如表1所示,從中可以看出,福建沿海赤潮的初發(fā)期基本以4、5月居多,占總數(shù)的60%,但近幾年赤潮的初發(fā)期有所提前,甚至在深冬季節(jié)1月和初春季節(jié)2月就有赤潮發(fā)生,并且首次發(fā)生的赤潮持續(xù)時間較長,如2007年第一次赤潮發(fā)生在1月12日的廈門同安灣海域,赤潮優(yōu)勢藻種為中肋骨條藻(Skeletonemacostatum),持續(xù)時間為11d;2009年第一次赤潮發(fā)生在2月5日的廈門同安灣海域,赤潮優(yōu)勢藻種為血紅哈卡藻(Akashiwosanguinea),持續(xù)時間長達22d之久.2.1.2赤潮發(fā)生的季節(jié)和月數(shù)特征2.近10a福建沿海赤潮在各月份的發(fā)生起數(shù)如圖2所示,除了12月沒有發(fā)生赤潮外,其余月份均有發(fā)生,赤潮的主要發(fā)生時間在4~9月,共153起,占總數(shù)的95.0%,其中4月發(fā)生14起,占總數(shù)的8.7%;5月發(fā)生63起,占總數(shù)的39.1%;6月發(fā)生49起,占總數(shù)的30.4%;7月發(fā)生14起,占總數(shù)的8.7%;8月發(fā)生8起,占總數(shù)的5.0%;9月發(fā)生5起,占總數(shù)的3.1%,可見,福建沿海的赤潮高發(fā)期在5、6月,占全年的69.6%.赤潮在各月份發(fā)生起數(shù)分布不均勻的原因也是多方面的:首先是不同的赤潮生物對環(huán)境條件的適應(yīng)能力不同,有的適溫范圍廣,有的適溫范圍窄,從而形成各月都有可能發(fā)生赤潮,但發(fā)生頻率又各有不同的狀況;其次福建沿海是受季風(fēng)控制的亞熱帶海區(qū),冬季盛行東北季風(fēng),夏季盛行西南季風(fēng),5~6月正是東北季風(fēng)衰退,西南季風(fēng)逐漸強盛的轉(zhuǎn)換時期,此時福建沿海風(fēng)浪較小,水溫快速上升,不斷的有內(nèi)陸氣旋入海的影響,沿海濕度大,同時雨季開始來臨,這些因素都為5~6月發(fā)生赤潮提供了有利的條件.近10a福建沿海赤潮發(fā)生的持續(xù)時間基本在7d之內(nèi),共有131起,占總數(shù)的81.4%.最長的赤潮持續(xù)時間為35d,為2003年5月20日發(fā)生在連江黃岐海域的裸甲藻(Gymnodiniumsp.)赤潮.赤潮持續(xù)天數(shù)分別在1~7d累計的赤潮起數(shù)如圖3(a)所示,其中持續(xù)天數(shù)在2~4d的赤潮發(fā)生起數(shù)最多,分別為33起、26起和28起,共占總數(shù)的54.0%.赤潮發(fā)生面積分別在≤20、20~50、50~100以及>100km2區(qū)間內(nèi)的累積發(fā)生起數(shù)如圖3(b)所示,近10a福建沿海赤潮發(fā)生面積主要集中在50km2以下,共122起,占總數(shù)的75.8%,100km2以上面積的赤潮共25起,占總數(shù)的15.5%,最大的赤潮發(fā)生面積為925km2,為2010年5月4日發(fā)生在寧德三沙灣海域的東海原甲藻(Prorocentrumdonghaiense)赤潮.2.2福建沿海赤潮優(yōu)勢藻種及持續(xù)時間近10a在福建沿海由硅藻門(Bacillariophyta)藻種引發(fā)的赤潮共66起,由甲藻門(Dinophyta)引發(fā)的赤潮共98起,由原生動物門(Protozoa)引發(fā)的赤潮共1起,由于在同一起赤潮事件中可能有多種藻種的生物密度同時達到或超過發(fā)生赤潮的基準密度,本研究在統(tǒng)計時分開計算,因此以上赤潮的累計起數(shù)大于實際赤潮發(fā)生的總起數(shù).引發(fā)赤潮的生物共有20種,其具體的生物名稱及其引發(fā)的赤潮起數(shù)如表2所示,其中硅藻門引發(fā)赤潮的藻種有10種,分別為布氏雙尾藻(Ditylumbrightwellii)、地中海指管藻(Dactyliosolenmediterraneus)、尖刺菱形藻(Nitzschiapungens)、日本星桿藻(Asterionellajaponica)、新月菱形藻(Nitzschiaclosterium)、柔弱菱形藻(Nitzschiadelicatissima)、諾氏海鏈藻(Thalassiosiranordenskioeldii)、旋鏈角毛藻(Chaetoceroscurvisetus)、角毛藻(Chaetocerossp.)、中肋骨條藻(Skeletonemacostatum),甲藻門引發(fā)赤潮的藻種有9種,分別為短裸甲藻(Gymnodiniumbrevis)、多紋膝溝藻(Gonyaulaxpolygramma)、微小原甲藻(Prorocentrumminimun)、錐狀斯克里普藻(Scrippsiellatrochoidea)、血紅哈卡藻(Akashiwosanguinea)、裸甲藻(Gymnodiniumsp.)、米氏凱倫藻(Kareniamikimotoi)、夜光藻(Noctilucascintillans)、東海原甲藻(Prorocentrumdonghaiense),原生動物門引發(fā)赤潮的生物有1種,為紅色中縊蟲(Mesodiniurubrum).其中角毛藻和裸甲藻均為光鏡下未定種,分屬于角毛藻屬和裸甲藻屬.與許翠婭等的研究結(jié)果在福建沿海引發(fā)赤潮的種類有27種相比,近10a來在福建沿海沒有出現(xiàn)以下11種引發(fā)赤潮的藻種,分別為硅藻門的聚生角毛藻(Chaetocerossocialis)、柔弱角毛藻(Chaetocerosdebilis),短角彎角藻(Eucampiazodiacus)、威氏海鏈藻(Thalassiosiraweissflogii),甲藻門的簡單裸甲藻(Gymnodiniumsimplex)、旋溝藻(Cochlodiniumsp.)、多甲藻(Peridiniumsp.)、三叉角藻(Ceratiumtrichoceros)、卵甲藻(Exuviaellasp.),藍藻門的紅海束毛藻(Trachodesmiumerythraeum),金藻門的球形棕囊藻(Phaeocystisglobosa),而近10a來在福建沿海出現(xiàn)了7種新的引發(fā)赤潮的藻種,分別為硅藻門的布氏雙尾藻、日本星桿藻、新月菱形藻、柔弱菱形藻、諾氏海鏈藻,甲藻門的微小原甲藻、錐狀斯克里普藻.表明福建沿海引發(fā)赤潮的種類具有演替規(guī)律,不斷有新的生物種類引發(fā)赤潮.由表2可知,福建沿海的赤潮優(yōu)勢藻種主要為硅藻門的中肋骨條藻、角毛藻(包括表2中的旋鏈角毛藻和角毛藻)和甲藻門的夜光藻、東海原甲藻,共引發(fā)赤潮130起,占總數(shù)的80.7%,其中中肋骨條藻引發(fā)赤潮33起,占總數(shù)的20.5%,角毛藻引發(fā)赤潮21起,占總數(shù)的13.0%,夜光藻引發(fā)赤潮35起,占總數(shù)的21.7%,東海原甲藻引發(fā)赤潮41起,占總數(shù)的25.5%,以東海原甲藻引發(fā)赤潮的起數(shù)占據(jù)第一位.以上4種主要的赤潮藻種在福建沿海不同月份引發(fā)的赤潮起數(shù)如表3所示,中肋骨條藻引發(fā)赤潮的發(fā)生月份較廣,從1~9月基本都有發(fā)生,但主要發(fā)生在5~7月,角毛藻引發(fā)赤潮的月份發(fā)生在5~9月,以6~7月居多,而夜光藻和東海原甲藻引發(fā)赤潮的發(fā)生月份非常集中,僅在4~6月,并且5月占據(jù)大多數(shù).以上4種主要的赤潮藻種在福建沿海引發(fā)的赤潮持續(xù)時間統(tǒng)計如表4所示,中肋骨條藻赤潮持續(xù)時間從2~11d都有發(fā)生,但以3d和9d為發(fā)生起數(shù)最多的持續(xù)天數(shù);而角毛藻赤潮的持續(xù)時間主要為2~4d,以持續(xù)4d的起數(shù)居多,共11起;夜光藻赤潮的持續(xù)時間為5d左右;而東海原甲藻赤潮的持續(xù)時間為2~3d,時間較短,很少超過5d.2.3赤潮發(fā)生時間近10a福建省6個沿海地市發(fā)生的赤潮起數(shù)如圖4所示,可以看出赤潮主要發(fā)生在寧德市、福州市和廈門市三市沿海,其赤潮的發(fā)生起數(shù)分別為51起、46起和48起,共占福建沿海赤潮發(fā)生總數(shù)的90.1%,而莆田市、泉州市和漳州市三市沿海赤潮的發(fā)生起數(shù)較少,分別為4起、8起和4起.福建北部沿海(主要包括平潭以北的福州市和寧德市沿海)赤潮藻種主要為東海原甲藻和夜光藻,分別引發(fā)赤潮40起和28起,占福建北部沿海赤潮發(fā)生總數(shù)的70.1%;福建南部沿海的赤潮藻種主要為中肋骨條藻和角毛藻,分別引發(fā)赤潮21起和20起,占福建南部沿海赤潮發(fā)生總數(shù)的64.1%,表明不同的赤潮藻種存在明顯的地域分布特征.如表5所示,寧德市沿海的赤潮主要發(fā)生在福鼎晴川灣、霞浦三沙灣、霞浦福寧灣和四礵列島海域,這4個海域共發(fā)生45起赤潮,占寧德市沿海赤潮發(fā)生總數(shù)的77.6%;福州市沿海的赤潮主要發(fā)生在連江黃岐海域、羅源灣和平潭海域,這3個海域共發(fā)生44起赤潮,占福州市沿海赤潮發(fā)生總數(shù)的95.7%;廈門市沿海的赤潮主要發(fā)生在廈門同安灣和廈門西海域,這兩個海域共發(fā)生45起赤潮,占廈門市沿海赤潮發(fā)生總數(shù)的93.8%.此外,莆田市沿海的4起赤潮均發(fā)生在南日島海域;泉州市沿海的8起赤潮,有4起發(fā)生在泉州灣,4起發(fā)生在深滬灣;漳州市沿海的4起赤潮,2起發(fā)生在東山灣,1起發(fā)生在東山銅陵南部海域,1起發(fā)生在臺灣海峽的東碇島海域.需要指出的是,由于同一起赤潮有時會跨越多個海域,本研究在統(tǒng)計時歸為不同海域均發(fā)生赤潮.從引發(fā)赤潮的藻種來看,寧德福鼎晴川灣發(fā)生的6起赤潮均由東海原甲藻引發(fā),并且均發(fā)生在4月底到6月初;霞浦三沙灣發(fā)生的8起赤潮由包括旋鏈角毛藻、夜光藻、米氏凱倫藻、中肋骨條藻、尖刺菱形藻和東海原甲藻在內(nèi)的6種藻種引發(fā),并且發(fā)生月份在5~9月;霞浦福寧灣發(fā)生的15起赤潮中,12起引發(fā)赤潮的藻種為東海原甲藻,有2起為夜光藻,1起為中肋骨條藻,發(fā)生的月份在5~6月上半月,其中5月共發(fā)生11起,6月上半月共發(fā)生4起;霞浦四礵列島海域發(fā)生的16起赤潮由東海原甲藻和夜光藻引發(fā),分別發(fā)生9起和7起,均發(fā)生在4月下半月到6月上旬;福州連江黃岐海域發(fā)生的17起赤潮主要由東海原甲藻和中肋骨條藻引發(fā),分別發(fā)生6起和4起,3~9月均有發(fā)生;福州羅源灣發(fā)生的7起赤潮由中肋骨條藻、裸甲藻、東海原甲藻和夜光藻4種藻種引發(fā),分別發(fā)生3起、2起、1起和1起,發(fā)生月份從4~11月均有發(fā)生;福州平潭海域發(fā)生的20起赤潮主要由夜光藻和東海原甲藻引發(fā),分別發(fā)生13起和4起,均發(fā)生在4月上半月~6月中旬;廈門市同安灣發(fā)生的17起赤潮主要由角毛藻、中肋骨條藻和血紅哈卡藻3種藻種引發(fā),分別發(fā)生6起、5起和3起,主要發(fā)生在5~8月,但也有發(fā)生在1~3月較早的時候;廈門西海域發(fā)生的28起赤潮主要由中肋骨條藻和夜光藻引發(fā),分別發(fā)生14起、11起,主要發(fā)生在5~9月.2.4近10a福建沿海植物毒種植物多樣性比較近10a福建沿海引發(fā)有毒赤潮的藻種共有4種,分別為米氏凱倫藻、短裸甲藻、裸甲藻和微小原甲藻,共引發(fā)赤潮12起,其中米氏凱倫藻共引發(fā)赤潮9起,占有毒赤潮總數(shù)的75%.如表6所示,有毒赤潮在2003年、2006年、2007年分別發(fā)生3起、2起、4起,2005、2009、2010年各發(fā)生1起,均發(fā)生在5、6月,且基本發(fā)生在福建省平潭以北沿海海域.在已發(fā)生的其它赤潮中伴隨出現(xiàn)有毒藻種的赤潮共7起,該有毒藻種的最大生物密度沒有達到發(fā)生赤潮的基準密度,其中米氏凱倫藻、塔瑪亞歷山大藻(Alexandriumtamarense),分別伴隨出現(xiàn)6次和1次.可見,近10a福建沿海的有毒赤潮加上伴隨出現(xiàn)有毒藻種的赤潮共計19起,占福建沿海赤潮發(fā)生總數(shù)的11.8%,說明有毒赤潮在福建沿海發(fā)生的幾率較高.上述幾種有毒藻種的主要危害有:(1)米氏凱倫藻能夠分泌溶血性毒素,引起魚類和海洋無脊椎動物的死亡,從而造成漁業(yè)經(jīng)濟損失;(2)短裸甲藻可產(chǎn)生神經(jīng)性貝毒(NSP),刺激呼吸系統(tǒng),引起海洋動物死亡;(3)裸甲藻可產(chǎn)生麻痹性貝毒(PSP);(4)微小原甲藻能夠使軟體動物(貝類)細胞出現(xiàn)損傷,并且可分泌出對甲殼類無節(jié)幼體產(chǎn)生毒害作用的物質(zhì);(5)塔瑪亞歷山大藻可產(chǎn)生麻痹性貝毒(PSP).近10a來有毒赤潮在福建沿海造成了較大的經(jīng)濟損失,共計3125萬元,占總的經(jīng)濟損失的24.1%,其中2003年5月的裸甲藻赤潮造成連江黃岐海域水產(chǎn)養(yǎng)殖2500萬元的直接經(jīng)濟損失,2007年6月的米氏凱倫藻赤潮造成平潭海域水產(chǎn)養(yǎng)殖500萬元的直接經(jīng)濟損失.龍華等通過研究2003年5~6月由米氏凱倫藻引發(fā)的赤潮特征,表明強降雨、充足的光照、穩(wěn)定的氣溫和良好的海況是米氏凱倫藻赤潮發(fā)生和發(fā)展的必要條件,指出米氏凱倫藻的適宜水溫范圍是20.5~24.0℃,最高的細胞密度出現(xiàn)在23.0℃附近,并且對營養(yǎng)鹽的要求比較高,5、6月最適宜米氏凱倫藻生物的生長和繁殖.福建沿海有毒赤潮發(fā)生時一般都是復(fù)合型赤潮,伴隨有