秦皇島近岸海域赤潮生態風險評價

薛祥生，宋 倫，付志璐

( 1.中國海洋大學，山東 青島 266003； 2.秦皇島市海洋和漁業局，河北 秦皇島 066000；3.遼寧省海洋水產科學研究院，遼寧 大連 116023； 4.廣西民族大學，海洋生物資源保護與利用重點實驗室，廣西 南寧 530008 )

赤潮是最常見的生態災害，其生態風險主要表現在生物毒素影響水產品質量安全，導致魚類大量死亡、水體缺氧[1]。某些有毒赤潮生物能夠分泌麻痹性貝毒、腹瀉性貝毒、神經性貝毒、記憶缺失性貝毒、蝦夷扇貝毒素，以及雪卡毒素(西加魚毒素)、刺尾魚毒素等，會導致貝類或魚類染毒，進而引發水產品質量安全事件[2-5]；另外，一些有毒赤潮生物能分泌溶血性毒素，可致魚類大量死亡，而赤潮生物死亡分解時會消耗大量溶解氧，造成魚蝦因缺氧而大量死亡；還有些赤潮生物分泌的黏液會堵塞魚蝦的鰓部，致其窒息死亡，從而對漁業生產和水產養殖造成重大經濟損失[6-7]。

秦皇島海域是渤海赤潮多發區[8-9]，為查明秦皇島海域赤潮災害的生態風險，提高防災減災工作的針對性和有效性，筆者優化了風險評價模型，以評價秦皇島近岸海域赤潮災害風險狀況，旨在為海洋生態災害管理提供科學依據。

1 評價方法

1.1 模型選取

赤潮生態災害風險參考自然災害風險評估有關模式進行評價，同時需要定義災害規模和發生頻率的有關指標以及反映承載體人口、財產、經濟和環境的指標，并獲取對應的資料[10]。赤潮生態災害風險評價基本模型：風險指數=危險度×易損度[11]。

HR=HH×HV

(1)

式中，HR表示赤潮災害風險指數，HH表示赤潮危險度，HV表示赤潮易損度。

1.1.1 危險度評價模型

赤潮危險度模型評價模型為：

HH=αH1+βH2

(2)

式中，HH表示赤潮危險度，α表示致災因子在危險度評估中的權重值，β表示孕災因子危險度在危險度評估中的權重值；α、β利用層次分析法確定[11]。

其中致災因子危險度評價模型：

(3)

式中，H1表示赤潮致災因子危險度，ai表示致災因子危險度評估中第i個指標的權重值，其值利用層次分析法確定，Fi為致災因子危險度評估中第i個指標的標度值[11]。

孕災因子危險度評價模型：

(4)

式中，H2表示孕災環境因子危險度，bi表示孕災環境因子危險度評估中第i個指標的權重值，其值利用層次分析法確定，Mi為孕災環境因子危險度評估中第i個指標的標度值[11]。

1.1.2 易損度評價模型

赤潮易損度評價模型為：

(5)

式中，HV表示易損度，ci表示易損度評估中第i個指標的權重值，Ni為易損度評估中第i個指標的標度值，由海域使用類型的價值決定[11]。

1.2 指標選取

指標選取的原則主要遵循代表性、簡明性、可操作性強的原則，主要考慮能反映赤潮災害的密切關聯指標，如赤潮面積、持續時間、赤潮藻毒性以及孕災環境因子營養指數等[12-13]。

1.2.1 危險度評價指標

(1)赤潮面積綜合指數(A)：指評價單元近5年每次赤潮面積的等級賦值與統計期間該類型赤潮發生次數占比的乘積之和，即：

(6)

式中，A1指發生面積≤100 km2的赤潮，賦值為1；A2指發生面積100 km21000 km2的赤潮，賦值為3。Ai%為評價單元統計期間Ai等級赤潮發生次數占總發生次數的百分比。

(2)赤潮年度持續時間(d/年)：評價單元近5年赤潮天數的年度均值。

(3)赤潮類型綜合指數(T)：赤潮藻種類型及其所占百分比的綜合指數，由評價單元內每次赤潮的赤潮藻種類型的賦值與統計期間該類型赤潮發生次數占比的乘積之和，即：

(7)

式中，赤潮藻種類型Ti分3類，分別為無毒赤潮藻種T1、魚毒赤潮藻種T2、有毒赤潮藻種T3[14-15]，分別賦值1、2、3。Ti%為評價單元統計期間Ti類型赤潮發生次數占比。

(4)營養指數(E)：赤潮發生海域海水營養指數背景值，營養指數：

E=COD×DIN×DIP×106/4500

(8)

式中，E為評價單元近5年5、8月海水營養指數，COD為海水中化學需氧量(mg/L)，DIN為海水中無機氮(mg/L)，DIP為海水中無機磷(mg/L)。

1.2.2 易損度評價指標

指評價單元中敏感區面積的比例：評價單元中敏感區面積占評價單元面積的百分比，其中，敏感區指的是重要漁業海域(包括養殖區、產卵場、索餌場、洄游通道)和重要濱海旅游區，數據以目前海域實際使用情況為準。根據中國漁業統計年鑒數據，目前該海域敏感區面積按800 km2統計，評價單元面積按4000 km2統計[16]。

1.3 指標體系及風險分級

赤潮生態風險評價指標體系及風險分級見表1。

表1 赤潮生態風險評價指標體系及風險分級

1.4 風險等級劃分標準

赤潮危險度為各危險度指標的加權平均值，易損度為各易損度指標的加權平均值[17]。危險度劃分為高、中、低3個等級，等級標準與顏色標識見表2。

赤潮風險區劃等級劃分為低、中、高3個等級，風險矩陣見表3，等級標準與顏色標識見表4。

表2 赤潮危險度劃分及顏色標識

表3 風險矩陣

表4 赤潮風險區劃等級劃分及顏色標識

近5年赤潮發生時間、地點、面積、致災種等相關信息參考相關文獻[18-23]。

2 結果與分析

秦皇島近岸海域2013—2017年間共記錄發現赤潮28次，100 km2<赤潮發生面積≤1000 km2的赤潮2次，赤潮發生面積≤100 km2的赤潮26次。赤潮致災種主要為夜光藻(Noctilucascintillans)、多環旋溝藻(Cochlodiniumpolykrikoides)、微小原甲藻(Prorocentrumminimum)、米氏凱倫藻(Kareniamikimotoi)、赤潮異灣藻(Heterosigmaakashiwo)等，大部分均含有毒素，海水營養指數為1.5～1.8[24]，赤潮發生的敏感區域均為重要漁業海域、海水養殖區、海水浴場(表5)。

表5 2013—2017年秦皇島近岸海域赤潮災害統計表

續表5

編號監測初始日期監測消失日期發生海域記錄最大面積/km2赤潮種類252017-06-222017-06-27秦皇島東山浴場附近海域1.8紅色中縊蟲262017-07-042017-07-12秦皇島附近海域1.6夜光藻、微小原甲藻、錐狀斯克里普藻(Scrippsiellatrochoidea)272017-08-092017-08-26秦皇島戴河口—金夢海灣附近海域50叉狀角藻、血紅哈卡藻、紅色中縊蟲282017-09-142017-09-23秦皇島湯河口—金山嘴附近海域18春膝溝藻(Gonyaulaxverior)、錐狀斯克里普藻

根據赤潮生態災害風險的評估模型，秦皇島近岸海域赤潮風險區域僅有1個高危險度區域，其他主要風險區域暫處于中危險度和中風險狀態(表6、表7)。

表6 渤海西部海域赤潮危險度劃分及顏色標識

表7 秦皇島附近海域赤潮風險等級劃分及顏色標識

3 討 論

3.1 評價模型可行性

目前，赤潮災害風險評價模型主要是從赤潮災害危險度和海洋社會經濟易損度兩方面進行評估[25-26]，通過建立指標體系進行風險評價。張曉霞等[10]基于赤潮災害歷史資料建立了風險評估模型，對遼寧近岸海域赤潮災害進行評估，發現大連市赤潮災害風險等級遠高于其他各市。建立的承災體易損度評估模型的結果與赤潮災害實際發生情況基本吻合[11]。

筆者所建立的赤潮生態風險評價模型是在前期研究基礎上進行了指標優化，精簡了與赤潮災害直接影響關聯較小的指標，比如人員、社會指標，所選指標更能直接體現赤潮所造成的危害，選取的赤潮面積綜合指數、赤潮年度持續時間、赤潮類型綜合指數、水環境營養指數、所在敏感區面積的比例等指標可直接反映赤潮災害所造成的風險，所得結果與已發生的赤潮災害進行驗證，與實際也相吻合，這說明本研究構建的評價模型更具可操作性。

3.2 新型赤潮的生態風險

自2009年起，秦皇島近岸海域連年暴發微微型藻赤潮，最大面積達3400 km2，該種赤潮對貝類養殖業影響巨大，可導致貝類滯長、最終大規模死亡。由于該赤潮致災種個體微小(2～3 μm)，形態學鑒定較為困難，直至2012年才鑒定出該致災種為抑食金球藻(Aureococcusanophagefferens)，屬棕鞭藻門、海金藻綱，對生態系統破壞較為嚴重。目前已發現其在渤海遼東灣擴散跡象，致災風險較高，應引起足夠的重視[28]。

3.3 赤潮頻發的主要原因

影響秦皇島海域赤潮頻發的環境因素有氮磷比、無機氮、磷酸鹽、化學需氧量和降水[29-32]。而這些因素主要來源于陸上、海上及大氣3個方面，其中陸源污染物是渤海污染的主要來源，約占80%以上。陸地污染源主要有工業廢水、城鎮(包括近岸旅游)生活污水、攜帶農藥和化肥的入海徑流、沿海油田排污等；海上污染源主要有船舶排污、海上平臺排污、油輪泄漏、近岸水產養殖廢水和海上的傾廢等；大氣污染源主要有空氣中許多自然物質和污染物質沉降等[8]。

3.4 赤潮災害管理建議

建議在赤潮易發時段和易發海域加強監視監測工作，發現水質要素和水文氣象要素變化異常，具備赤潮暴發的可能條件時，及時向當地政府發布赤潮災害預警。強化政府在赤潮管理方面的職能，加強對赤潮減災和防災工作的重視，加大對赤潮管理工作的投入?？刂聘粻I養化物質入海負荷量、嚴格控制陸源污染的入?？偭?，尤其是有機污染物的入?？刂?。