秦皇岛近岸海域赤潮生态风险评价
2019-09-18薛祥生付志璐
薛祥生，宋 伦，付志璐
( 1.中国海洋大学，山东 青岛 266003； 2.秦皇岛市海洋和渔业局，河北 秦皇岛 066000；3.辽宁省海洋水产科学研究院，辽宁 大连 116023； 4.广西民族大学，海洋生物资源保护与利用重点实验室，广西 南宁 530008 )
赤潮是最常见的生态灾害，其生态风险主要表现在生物毒素影响水产品质量安全，导致鱼类大量死亡、水体缺氧[1]。某些有毒赤潮生物能够分泌麻痹性贝毒、腹泻性贝毒、神经性贝毒、记忆缺失性贝毒、虾夷扇贝毒素，以及雪卡毒素(西加鱼毒素)、刺尾鱼毒素等，会导致贝类或鱼类染毒，进而引发水产品质量安全事件[2-5]；另外，一些有毒赤潮生物能分泌溶血性毒素，可致鱼类大量死亡，而赤潮生物死亡分解时会消耗大量溶解氧，造成鱼虾因缺氧而大量死亡；还有些赤潮生物分泌的黏液会堵塞鱼虾的鳃部，致其窒息死亡，从而对渔业生产和水产养殖造成重大经济损失[6-7]。
秦皇岛海域是渤海赤潮多发区[8-9]，为查明秦皇岛海域赤潮灾害的生态风险，提高防灾减灾工作的针对性和有效性，笔者优化了风险评价模型，以评价秦皇岛近岸海域赤潮灾害风险状况，旨在为海洋生态灾害管理提供科学依据。
1 评价方法
1.1 模型选取
赤潮生态灾害风险参考自然灾害风险评估有关模式进行评价，同时需要定义灾害规模和发生频率的有关指标以及反映承载体人口、财产、经济和环境的指标，并获取对应的资料[10]。赤潮生态灾害风险评价基本模型：风险指数=危险度×易损度[11]。
HR=HH×HV
(1)
式中，HR表示赤潮灾害风险指数，HH表示赤潮危险度，HV表示赤潮易损度。
1.1.1 危险度评价模型
赤潮危险度模型评价模型为：
HH=αH1+βH2
(2)
式中，HH表示赤潮危险度，α表示致灾因子在危险度评估中的权重值，β表示孕灾因子危险度在危险度评估中的权重值；α、β利用层次分析法确定[11]。
其中致灾因子危险度评价模型：
(3)
式中，H1表示赤潮致灾因子危险度，ai表示致灾因子危险度评估中第i个指标的权重值，其值利用层次分析法确定，Fi为致灾因子危险度评估中第i个指标的标度值[11]。
孕灾因子危险度评价模型：
(4)
式中，H2表示孕灾环境因子危险度，bi表示孕灾环境因子危险度评估中第i个指标的权重值，其值利用层次分析法确定，Mi为孕灾环境因子危险度评估中第i个指标的标度值[11]。
1.1.2 易损度评价模型
赤潮易损度评价模型为：
(5)
式中，HV表示易损度，ci表示易损度评估中第i个指标的权重值，Ni为易损度评估中第i个指标的标度值，由海域使用类型的价值决定[11]。
1.2 指标选取
指标选取的原则主要遵循代表性、简明性、可操作性强的原则，主要考虑能反映赤潮灾害的密切关联指标，如赤潮面积、持续时间、赤潮藻毒性以及孕灾环境因子营养指数等[12-13]。
1.2.1 危险度评价指标
(1)赤潮面积综合指数(A)：指评价单元近5年每次赤潮面积的等级赋值与统计期间该类型赤潮发生次数占比的乘积之和，即：
(6)
式中，A1指发生面积≤100 km2的赤潮，赋值为1；A2指发生面积100 km2
(2)赤潮年度持续时间(d/年)：评价单元近5年赤潮天数的年度均值。
(3)赤潮类型综合指数(T)：赤潮藻种类型及其所占百分比的综合指数，由评价单元内每次赤潮的赤潮藻种类型的赋值与统计期间该类型赤潮发生次数占比的乘积之和，即：
(7)
式中，赤潮藻种类型Ti分3类，分别为无毒赤潮藻种T1、鱼毒赤潮藻种T2、有毒赤潮藻种T3[14-15]，分别赋值1、2、3。Ti%为评价单元统计期间Ti类型赤潮发生次数占比。
(4)营养指数(E)：赤潮发生海域海水营养指数背景值，营养指数：
E=COD×DIN×DIP×106/4500
(8)
式中，E为评价单元近5年5、8月海水营养指数，COD为海水中化学需氧量(mg/L)，DIN为海水中无机氮(mg/L)，DIP为海水中无机磷(mg/L)。
1.2.2 易损度评价指标
指评价单元中敏感区面积的比例：评价单元中敏感区面积占评价单元面积的百分比，其中，敏感区指的是重要渔业海域(包括养殖区、产卵场、索饵场、洄游通道)和重要滨海旅游区，数据以目前海域实际使用情况为准。根据中国渔业统计年鉴数据，目前该海域敏感区面积按800 km2统计，评价单元面积按4000 km2统计[16]。
1.3 指标体系及风险分级
赤潮生态风险评价指标体系及风险分级见表1。
表1 赤潮生态风险评价指标体系及风险分级
1.4 风险等级划分标准
赤潮危险度为各危险度指标的加权平均值，易损度为各易损度指标的加权平均值[17]。危险度划分为高、中、低3个等级，等级标准与颜色标识见表2。
赤潮风险区划等级划分为低、中、高3个等级，风险矩阵见表3，等级标准与颜色标识见表4。
表2 赤潮危险度划分及颜色标识
表3 风险矩阵
表4 赤潮风险区划等级划分及颜色标识
近5年赤潮发生时间、地点、面积、致灾种等相关信息参考相关文献[18-23]。
2 结果与分析
秦皇岛近岸海域2013—2017年间共记录发现赤潮28次，100 km2<赤潮发生面积≤1000 km2的赤潮2次，赤潮发生面积≤100 km2的赤潮26次。赤潮致灾种主要为夜光藻(Noctilucascintillans)、多环旋沟藻(Cochlodiniumpolykrikoides)、微小原甲藻(Prorocentrumminimum)、米氏凯伦藻(Kareniamikimotoi)、赤潮异湾藻(Heterosigmaakashiwo)等，大部分均含有毒素，海水营养指数为1.5～1.8[24]，赤潮发生的敏感区域均为重要渔业海域、海水养殖区、海水浴场(表5)。
表5 2013—2017年秦皇岛近岸海域赤潮灾害统计表
续表5
编号监测初始日期监测消失日期发生海域记录最大面积/km2赤潮种类252017-06-222017-06-27秦皇岛东山浴场附近海域1.8红色中缢虫262017-07-042017-07-12秦皇岛附近海域1.6夜光藻、微小原甲藻、锥状斯克里普藻(Scrippsiellatrochoidea)272017-08-092017-08-26秦皇岛戴河口—金梦海湾附近海域50叉状角藻、血红哈卡藻、红色中缢虫282017-09-142017-09-23秦皇岛汤河口—金山嘴附近海域18春膝沟藻(Gonyaulaxverior)、锥状斯克里普藻
根据赤潮生态灾害风险的评估模型，秦皇岛近岸海域赤潮风险区域仅有1个高危险度区域，其他主要风险区域暂处于中危险度和中风险状态(表6、表7)。
表6 渤海西部海域赤潮危险度划分及颜色标识
表7 秦皇岛附近海域赤潮风险等级划分及颜色标识
3 讨 论
3.1 评价模型可行性
目前，赤潮灾害风险评价模型主要是从赤潮灾害危险度和海洋社会经济易损度两方面进行评估[25-26]，通过建立指标体系进行风险评价。张晓霞等[10]基于赤潮灾害历史资料建立了风险评估模型，对辽宁近岸海域赤潮灾害进行评估，发现大连市赤潮灾害风险等级远高于其他各市。建立的承灾体易损度评估模型的结果与赤潮灾害实际发生情况基本吻合[11]。
笔者所建立的赤潮生态风险评价模型是在前期研究基础上进行了指标优化，精简了与赤潮灾害直接影响关联较小的指标，比如人员、社会指标，所选指标更能直接体现赤潮所造成的危害，选取的赤潮面积综合指数、赤潮年度持续时间、赤潮类型综合指数、水环境营养指数、所在敏感区面积的比例等指标可直接反映赤潮灾害所造成的风险，所得结果与已发生的赤潮灾害进行验证，与实际也相吻合，这说明本研究构建的评价模型更具可操作性。
3.2 新型赤潮的生态风险
自2009年起，秦皇岛近岸海域连年暴发微微型藻赤潮，最大面积达3400 km2，该种赤潮对贝类养殖业影响巨大，可导致贝类滞长、最终大规模死亡。由于该赤潮致灾种个体微小(2～3 μm)，形态学鉴定较为困难，直至2012年才鉴定出该致灾种为抑食金球藻(Aureococcusanophagefferens)，属棕鞭藻门、海金藻纲，对生态系统破坏较为严重。目前已发现其在渤海辽东湾扩散迹象，致灾风险较高，应引起足够的重视[28]。
3.3 赤潮频发的主要原因
影响秦皇岛海域赤潮频发的环境因素有氮磷比、无机氮、磷酸盐、化学需氧量和降水[29-32]。而这些因素主要来源于陆上、海上及大气3个方面，其中陆源污染物是渤海污染的主要来源，约占80%以上。陆地污染源主要有工业废水、城镇(包括近岸旅游)生活污水、携带农药和化肥的入海径流、沿海油田排污等；海上污染源主要有船舶排污、海上平台排污、油轮泄漏、近岸水产养殖废水和海上的倾废等；大气污染源主要有空气中许多自然物质和污染物质沉降等[8]。
3.4 赤潮灾害管理建议
建议在赤潮易发时段和易发海域加强监视监测工作，发现水质要素和水文气象要素变化异常，具备赤潮暴发的可能条件时，及时向当地政府发布赤潮灾害预警。强化政府在赤潮管理方面的职能，加强对赤潮减灾和防灾工作的重视，加大对赤潮管理工作的投入。控制富营养化物质入海负荷量、严格控制陆源污染的入海总量，尤其是有机污染物的入海控制。
