薛祥生，宋 倫，付志璐

( 1.中國海洋大學(xué)，山東 青島 266003； 2.秦皇島市海洋和漁業(yè)局，河北 秦皇島 066000；3.遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院，遼寧 大連 116023； 4.廣西民族大學(xué)，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(tài)災(zāi)害，其生態(tài)風(fēng)險主要表現(xiàn)在生物毒素影響水產(chǎn)品質(zhì)量安全，導(dǎo)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(jīng)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(dǎo)致貝類或魚類染毒，進而引發(fā)水產(chǎn)品質(zhì)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(yè)生產(chǎn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖造成重大經(jīng)濟損失[6-7]。

秦皇島海域是渤海赤潮多發(fā)區(qū)[8-9]，為查明秦皇島海域赤潮災(zāi)害的生態(tài)風(fēng)險，提高防災(zāi)減災(zāi)工作的針對性和有效性，筆者優(yōu)化了風(fēng)險評價模型，以評價秦皇島近岸海域赤潮災(zāi)害風(fēng)險狀況，旨在為海洋生態(tài)災(zāi)害管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 評價方法

1.1 模型選取

赤潮生態(tài)災(zāi)害風(fēng)險參考自然災(zāi)害風(fēng)險評估有關(guān)模式進行評價，同時需要定義災(zāi)害規(guī)模和發(fā)生頻率的有關(guān)指標(biāo)以及反映承載體人口、財產(chǎn)、經(jīng)濟和環(huán)境的指標(biāo)，并獲取對應(yīng)的資料[10]。赤潮生態(tài)災(zāi)害風(fēng)險評價基本模型：風(fēng)險指數(shù)=危險度×易損度[11]。

HR=HH×HV

(1)

式中，HR表示赤潮災(zāi)害風(fēng)險指數(shù)，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(zāi)因子在危險度評估中的權(quán)重值，β表示孕災(zāi)因子危險度在危險度評估中的權(quán)重值；α、β利用層次分析法確定[11]。

其中致災(zāi)因子危險度評價模型：

(3)

式中，H1表示赤潮致災(zāi)因子危險度，ai表示致災(zāi)因子危險度評估中第i個指標(biāo)的權(quán)重值，其值利用層次分析法確定，F(xiàn)i為致災(zāi)因子危險度評估中第i個指標(biāo)的標(biāo)度值[11]。

孕災(zāi)因子危險度評價模型：

(4)

式中，H2表示孕災(zāi)環(huán)境因子危險度，bi表示孕災(zāi)環(huán)境因子危險度評估中第i個指標(biāo)的權(quán)重值，其值利用層次分析法確定，Mi為孕災(zāi)環(huán)境因子危險度評估中第i個指標(biāo)的標(biāo)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(biāo)的權(quán)重值，Ni為易損度評估中第i個指標(biāo)的標(biāo)度值，由海域使用類型的價值決定[11]。

1.2 指標(biāo)選取

指標(biāo)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(zāi)害的密切關(guān)聯(lián)指標(biāo)，如赤潮面積、持續(xù)時間、赤潮藻毒性以及孕災(zāi)環(huán)境因子營養(yǎng)指數(shù)等[12-13]。

1.2.1 危險度評價指標(biāo)

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

(6)

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

(2)赤潮年度持續(xù)時間(d/年)：評價單元近5年赤潮天數(shù)的年度均值。

(3)赤潮類型綜合指數(shù)(T)：赤潮藻種類型及其所占百分比的綜合指數(shù)，由評價單元內(nèi)每次赤潮的赤潮藻種類型的賦值與統(tǒng)計期間該類型赤潮發(fā)生次數(shù)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(tǒng)計期間Ti類型赤潮發(fā)生次數(shù)占比。

(4)營養(yǎng)指數(shù)(E)：赤潮發(fā)生海域海水營養(yǎng)指數(shù)背景值，營養(yǎng)指數(shù)：

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(yǎng)指數(shù)，COD為海水中化學(xué)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(biāo)

指評價單元中敏感區(qū)面積的比例：評價單元中敏感區(qū)面積占評價單元面積的百分比，其中，敏感區(qū)指的是重要漁業(yè)海域(包括養(yǎng)殖區(qū)、產(chǎn)卵場、索餌場、洄游通道)和重要濱海旅游區(qū)，數(shù)據(jù)以目前海域?qū)嶋H使用情況為準(zhǔn)。根據(jù)中國漁業(yè)統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)，目前該海域敏感區(qū)面積按800 km2統(tǒng)計，評價單元面積按4000 km2統(tǒng)計[16]。

1.3 指標(biāo)體系及風(fēng)險分級

赤潮生態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)體系及風(fēng)險分級見表1。

表1 赤潮生態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)體系及風(fēng)險分級

1.4 風(fēng)險等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

赤潮危險度為各危險度指標(biāo)的加權(quán)平均值，易損度為各易損度指標(biāo)的加權(quán)平均值[17]。危險度劃分為高、中、低3個等級，等級標(biāo)準(zhǔn)與顏色標(biāo)識見表2。

赤潮風(fēng)險區(qū)劃等級劃分為低、中、高3個等級，風(fēng)險矩陣見表3，等級標(biāo)準(zhǔn)與顏色標(biāo)識見表4。

表2 赤潮危險度劃分及顏色標(biāo)識

表3 風(fēng)險矩陣

表4 赤潮風(fēng)險區(qū)劃等級劃分及顏色標(biāo)識

近5年赤潮發(fā)生時間、地點、面積、致災(zāi)種等相關(guān)信息參考相關(guān)文獻(xiàn)[18-23]。

2 結(jié)果與分析

秦皇島近岸海域2013—2017年間共記錄發(fā)現(xiàn)赤潮28次，100 km2<赤潮發(fā)生面積≤1000 km2的赤潮2次，赤潮發(fā)生面積≤100 km2的赤潮26次。赤潮致災(zāi)種主要為夜光藻(Noctilucascintillans)、多環(huán)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(yǎng)指數(shù)為1.5～1.8[24]，赤潮發(fā)生的敏感區(qū)域均為重要漁業(yè)海域、海水養(yǎng)殖區(qū)、海水浴場(表5)。

表5 2013—2017年秦皇島近岸海域赤潮災(zāi)害統(tǒng)計表

續(xù)表5

編號監(jiān)測初始日期監(jiān)測消失日期發(fā)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(jù)赤潮生態(tài)災(zāi)害風(fēng)險的評估模型，秦皇島近岸海域赤潮風(fēng)險區(qū)域僅有1個高危險度區(qū)域，其他主要風(fēng)險區(qū)域暫處于中危險度和中風(fēng)險狀態(tài)(表6、表7)。

表6 渤海西部海域赤潮危險度劃分及顏色標(biāo)識

表7 秦皇島附近海域赤潮風(fēng)險等級劃分及顏色標(biāo)識

3 討 論

3.1 評價模型可行性

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

筆者所建立的赤潮生態(tài)風(fēng)險評價模型是在前期研究基礎(chǔ)上進行了指標(biāo)優(yōu)化，精簡了與赤潮災(zāi)害直接影響關(guān)聯(lián)較小的指標(biāo)，比如人員、社會指標(biāo)，所選指標(biāo)更能直接體現(xiàn)赤潮所造成的危害，選取的赤潮面積綜合指數(shù)、赤潮年度持續(xù)時間、赤潮類型綜合指數(shù)、水環(huán)境營養(yǎng)指數(shù)、所在敏感區(qū)面積的比例等指標(biāo)可直接反映赤潮災(zāi)害所造成的風(fēng)險，所得結(jié)果與已發(fā)生的赤潮災(zāi)害進行驗證，與實際也相吻合，這說明本研究構(gòu)建的評價模型更具可操作性。

3.2 新型赤潮的生態(tài)風(fēng)險

自2009年起，秦皇島近岸海域連年暴發(fā)微微型藻赤潮，最大面積達(dá)3400 km2，該種赤潮對貝類養(yǎng)殖業(yè)影響巨大，可導(dǎo)致貝類滯長、最終大規(guī)模死亡。由于該赤潮致災(zāi)種個體微小(2～3 μm)，形態(tài)學(xué)鑒定較為困難，直至2012年才鑒定出該致災(zāi)種為抑食金球藻(Aureococcusanophagefferens)，屬棕鞭藻門、海金藻綱，對生態(tài)系統(tǒng)破壞較為嚴(yán)重。目前已發(fā)現(xiàn)其在渤海遼東灣擴散跡象，致災(zāi)風(fēng)險較高，應(yīng)引起足夠的重視[28]。

3.3 赤潮頻發(fā)的主要原因

影響秦皇島海域赤潮頻發(fā)的環(huán)境因素有氮磷比、無機氮、磷酸鹽、化學(xué)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(yè)廢水、城鎮(zhèn)(包括近岸旅游)生活污水、攜帶農(nóng)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(chǎn)養(yǎng)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(zhì)和污染物質(zhì)沉降等[8]。

3.4 赤潮災(zāi)害管理建議

建議在赤潮易發(fā)時段和易發(fā)海域加強監(jiān)視監(jiān)測工作，發(fā)現(xiàn)水質(zhì)要素和水文氣象要素變化異常，具備赤潮暴發(fā)的可能條件時，及時向當(dāng)?shù)卣l(fā)布赤潮災(zāi)害預(yù)警。強化政府在赤潮管理方面的職能，加強對赤潮減災(zāi)和防災(zāi)工作的重視，加大對赤潮管理工作的投入?？刂聘粻I養(yǎng)化物質(zhì)入海負(fù)荷量、嚴(yán)格控制陸源污染的入?？偭浚绕涫怯袡C污染物的入?？刂啤?/p>