鄧邦平，劉衡，王洪波，秦玉濤，夏利花，李陽，張昊飛*，蔣曉山，楊旖祎，王宇壇，季曉，林熙戎

(1. 國家海洋局 東海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，上海 201206；2. 自然資源部 海洋生態(tài)監(jiān)測(cè)與修復(fù)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201206；3. 福建寧德核電有限公司，福建 寧德 355200；4. 上海市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，上海 200235)

1 引言

水母是海洋生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，包括兩大類，一類隸屬于腔腸動(dòng)物門，是帶有刺細(xì)胞的水母，包括水螅水母（Hydromedusae)、管水母（Siphonophore）、缽水母（Scyphomedusae）和立方水母（Cubomedusae）；另一類隸屬于櫛水母動(dòng)物門，是不帶刺細(xì)胞的水母，身體上帶有像梳子一樣的纖毛，稱之為櫛水母（Ctenophore）。我國近海已經(jīng)記錄的水母有420多種，約占全球已記錄種類的1/3，由于水母種類多、數(shù)量大、分布廣，因此它們?cè)诟∮蝿?dòng)物群落中占有相當(dāng)重要的地位[1-2]。

水母也是濱海核電冷源安全風(fēng)險(xiǎn)生物的重要種類之一，水母的暴發(fā)性增多，可以導(dǎo)致濱海電廠海水冷卻系統(tǒng)和核電站的進(jìn)水閥堵塞而停止運(yùn)轉(zhuǎn)，在我國紅沿河核電（2014年）、青島核電（2011年）均發(fā)生過這種停機(jī)事件。自20世紀(jì)90年代中后期起，我國近海水母暴發(fā)愈趨頻繁[3-4]，在世界許多海灣和海區(qū)水母暴發(fā)現(xiàn)象也日益增多[5-6]，水母的暴發(fā)將對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能、海洋漁業(yè)資源、海洋景觀和旅游業(yè)均產(chǎn)生巨大破壞作用[7-10]。

福建寧德晴川灣海域所建的核電站，是國家核電中長期發(fā)展規(guī)劃頒布后開工的第一個(gè)核電項(xiàng)目，是目前我國百萬千瓦級(jí)核電機(jī)組自主化、國產(chǎn)化程度最高的核電站，也是海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)的第一個(gè)核電站，2013年正式投入商業(yè)運(yùn)行。核電安全關(guān)乎國計(jì)民生和社會(huì)穩(wěn)定，本文通過分析福建晴川灣核電站海域不同季節(jié)水母的種類組成、數(shù)量分布和群落結(jié)構(gòu)特征，評(píng)估其對(duì)核電生產(chǎn)帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)并提出應(yīng)對(duì)策略，以期為寧德乃至我國濱海核電的生態(tài)安全管控提供科學(xué)依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 站位設(shè)置、樣品采集及分析

2018年1月、4月、7月和11月分別對(duì)寧德晴川灣海域（以核電站為圓心，50 km半徑內(nèi)共布設(shè)35個(gè)站位）進(jìn)行了4個(gè)航次浮游動(dòng)物調(diào)查，站位分布見圖1，站位基本信息見表1。浮游動(dòng)物樣品用浮游生物網(wǎng)（淺水Ⅰ，口徑50 cm，網(wǎng)目孔徑0.505 mm）由底至表層垂直拖曳采集獲得，樣品保存和室內(nèi)處理均按照《海洋調(diào)查規(guī)范》 （GB/T 12763—2007）[11]進(jìn)行，樣品分析的水母作為本研究的主要研究對(duì)象，從個(gè)體大小來看，本研究的水母主要為小型水母。同時(shí)用CTD獲取現(xiàn)場(chǎng)溫度、鹽度和pH等數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)處理

水母優(yōu)勢(shì)種優(yōu)勢(shì)度（Y）計(jì)算公式[12-13]為

式中，Y為物種優(yōu)勢(shì)度，Ni為第i種水母的個(gè)體數(shù)，N為所有水母?jìng)€(gè)體總數(shù)之和，fi為第i種水母出現(xiàn)的頻度。

種類更替率（R）計(jì)算公式[14]為

式中，R為種類更替率，a與b分別為相鄰兩個(gè)季節(jié)的種類數(shù)，c為相鄰兩個(gè)季節(jié)共同的種類數(shù)。

用office2016軟件進(jìn)行優(yōu)勢(shì)種、豐度、種類更替率等群落特征統(tǒng)計(jì)，用spss20.0軟件進(jìn)行水母群落數(shù)量與環(huán)境因子的相關(guān)性分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 種類組成

圖1 調(diào)查站位示意圖Fig. 1 Sampling stations

表1 寧德晴川灣海域調(diào)查站位基本信息Table 1 Basic information of survey stations in the Qingchuan Bay of Ningde

寧德晴川灣海域不同調(diào)查季節(jié)出現(xiàn)的水母種類信息如表2所示。4個(gè)航次共鑒定出水母20種，包括12種水螅水母、5種管水母、2種櫛水母和1種缽水母。在小型水母的種類組成上，水螅水母占60%，管水母占25%，櫛水母占10%，缽水母僅為5%。

水母種類呈現(xiàn)明顯的季節(jié)更替（圖2）。春季共7種，以水螅水母和管水母為主，廈門隔膜水母（Leuckartiara hoepplii）僅在春季航次出現(xiàn)；夏季共16種，水螅水母為最主要類群，超過55%，束手水母（Gosseasp.）、藪枝螅水母（Obeliasp.）、鉤手水母（Scolionemasp.）、雙小水母（Nanomia bijuga）等均僅在夏季出現(xiàn)；秋季共9種，種類組成特征與春季較為相近；冬季共3種，由水螅水母和缽水母組成，除了4個(gè)季節(jié)均有出現(xiàn)的半口壯麗水母（Aglaura hemistoma），耳狀囊水母（Euphysa aurata）和燈塔水母（Turritopsis nutricula）僅出現(xiàn)在該季節(jié)。春、夏、秋、冬4個(gè)季節(jié)的種類組成更替率分別為：88.9%、72.2%、43.8%和90.9%，以夏季到秋季的種類更替率為最低。

3.2 豐度分布及季節(jié)變化

寧德晴川灣海域不同季節(jié)水母豐度變化具有明顯差異（圖3）。春季、夏季、秋季和冬季水母在該海域的平均豐度分別為（45.48±8.24）個(gè)/m3、（50.26±12.13）個(gè)/m3、（3.68±1.91）個(gè)/m3和（0.18±0.07）個(gè)/m3，春季和夏季水母豐度總體較高，高值區(qū)主要出現(xiàn)在距核電取水口3～20 km以內(nèi)海域，秋季和冬季水母總體較低，高值區(qū)主要出現(xiàn)在距核電站取水口20 km以外海域。

春季水母豐度高值區(qū)主要集中在距核電站取水口2.5～5 km區(qū)域，該區(qū)域豐度均值達(dá)到73.57個(gè)/m3，2.5 km以內(nèi)區(qū)域水母豐度也較低，個(gè)別站點(diǎn)稍高，豐度均值約為17.50個(gè)/m3，春季水母水平分布總體呈現(xiàn)從距核電站取水口5 km處向東南外部海域逐漸減少的趨勢(shì)；夏季水母豐度高值區(qū)主要集中在距核電站取水口5～20 km區(qū)域，該區(qū)域豐度均值達(dá)到84.97個(gè)/m3，5 km以內(nèi)區(qū)域水母豐度均值為22.04個(gè)/m3，東南外部區(qū)域水母豐度較低；秋季水母豐度總體較低，秋季水母在距核電取水口30 km以外區(qū)域稍高，均值為21.16個(gè)/m3，30 km以內(nèi)該均值僅為 0.76個(gè)/m3；冬季水母豐度為一年中最低，水平分布上距核電取水口20 km以外區(qū)域相對(duì)稍多，均值為0.53個(gè)/m3，20 km以內(nèi)該均值僅為0.04個(gè)/m3。

3.3 優(yōu)勢(shì)種及其季節(jié)變化特征

寧德晴川灣海域水母類的優(yōu)勢(shì)種結(jié)構(gòu)季節(jié)演替非常明顯（表3，圖4）。春季以水螅水母類的印度感棒水母（Laodicea indica）為主要優(yōu)勢(shì)種類，平均豐度達(dá)18.65個(gè)/m3，其次是管水母類的雙生水母（Diphyeschamissonis）和櫛水母類的球型側(cè)腕水母（Pleurobrachia globosa）；夏季以球型側(cè)腕水母占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，平均豐度達(dá)42.12個(gè)/m3，其次是藪枝螅水母（水螅水母）和雙生水母；秋季以雙生水母為主要優(yōu)勢(shì)，平均豐度為2.69個(gè)/m3，其次是球型側(cè)腕水母；冬季以水螅水母類的耳狀囊水母為優(yōu)勢(shì)種，平均豐度為0.14個(gè)/m3。

表2 寧德晴川灣海域不同季節(jié)水母種類組成名錄Table 2 Species composition of jellyfish in different seasons in the Qingchuan Bay of Ningde

圖2 寧德晴川灣海域不同季節(jié)水母種類數(shù)百分比組成Fig. 2 The percentage composition of jellyfish species in different seasons in the Qingchuan Bay of Ningde

3.4 水母對(duì)寧德晴川灣海域核電冷源安全潛在風(fēng)險(xiǎn)分析

相關(guān)調(diào)查研究表明，大于3 mm個(gè)體生物的大量聚集，均可能造成核電冷源取水運(yùn)行不暢，造成取水口堵塞，引起機(jī)組冷卻系統(tǒng)停止工作，導(dǎo)致濱海核電發(fā)生致災(zāi)生物堵塞核電冷源取水安全事件[15]。本調(diào)查統(tǒng)計(jì)的優(yōu)勢(shì)種類球型側(cè)腕水母和雙生水母已被學(xué)者列為寧德海域核電冷源風(fēng)險(xiǎn)致災(zāi)生物名錄[16]，其中球型側(cè)腕水母亦在紅沿河核電冷源風(fēng)險(xiǎn)研究中被評(píng)估為風(fēng)險(xiǎn)值為“高”的海洋生物[17]。根據(jù)寧德核電水母季節(jié)分布和水平分布特征（圖5），以水母豐度50個(gè)/m3為風(fēng)險(xiǎn)閾值考慮，夏季為高風(fēng)險(xiǎn)季節(jié)，重點(diǎn)關(guān)注距取水口5～20 km海域；其次是春季，重點(diǎn)關(guān)注距取水口2.5～5 km海域；秋季和冬季基本不會(huì)因水母而引起核電冷源安全事故發(fā)生，因此防范水母致災(zāi)建議主要在春、夏季進(jìn)行，特別是優(yōu)勢(shì)種類球型側(cè)腕水母、印度感棒水母和雙生水母等種群動(dòng)態(tài)變化。同時(shí)，水母的發(fā)生一般開始于近岸和沿岸水域，然后向外擴(kuò)展[18]，防范水母災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，也應(yīng)加強(qiáng)近岸水域生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

圖3 寧德晴川灣海域不同季節(jié)水母豐度分布Fig. 3 Distribution of jellyfish abundance in different seasons in the Qingchan Bay of Ningde

表3 不同季節(jié)水母優(yōu)勢(shì)種的優(yōu)勢(shì)度、平均豐度和出現(xiàn)頻率統(tǒng)計(jì)Table 3 Dominances, average abundance and frequency of the dominant jellyfish species in different seasons

3.5 水母豐度變動(dòng)的環(huán)境影響因子分析

圖4 不同季節(jié)優(yōu)勢(shì)種類的優(yōu)勢(shì)度（Y）變化Fig. 4 Dominances (Y) of dominant jellyfish species in different seasons

水母是海洋生態(tài)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其豐度及結(jié)構(gòu)組成變化與溫度、鹽度和主要食物橈足類數(shù)量等因子密切相關(guān)[19-20]，也深受風(fēng)、海流、鋒面和水團(tuán)等因子影響[21-23]，全球氣候變化和富營養(yǎng)化是我國近海水母暴發(fā)的最重要誘發(fā)因素[24]。統(tǒng)計(jì)分析表明：春季和夏季水母的豐度與浮游動(dòng)物的總豐度呈極顯著相關(guān)，相關(guān)因子分別達(dá)到0.477和0.620，表明其在浮游動(dòng)物群落中的數(shù)量比重較大，決定了浮游動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)組成，夏季其數(shù)量與浮游動(dòng)物中的橈足類數(shù)量呈現(xiàn)出了顯著相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)為0.363），橈足類種群在夏季的擴(kuò)大為水母種群的壯大提供了豐富的餌料基礎(chǔ)（表4）。秋季和冬季水母群落的豐度主要受鹽度的影響，與鹽度呈極顯著相關(guān)，本調(diào)查春、夏、秋、冬4個(gè)航次該海域鹽度均值分別為29.68、32.67、27.25和27.12，秋、冬季節(jié)鹽度明顯低于春季和夏季，研究表明該海域的優(yōu)勢(shì)種類球型側(cè)腕水母屬于亞熱帶外海種，該種生存需要較高的水溫和鹽度[25]，根據(jù)張金標(biāo)[26]的研究，在鹽度為32～34，該種的出現(xiàn)頻率明顯增加，本研究的結(jié)果與上述研究結(jié)果基本一致。

圖5 寧德晴川灣核電站取水口外不同區(qū)域水母豐度均值比較Fig. 5 Comparison of the mean abundance of jellyfish in different regions in Ningde Qingchuan Bay area outside the water intake of nuclear power plant

表4 寧德晴川灣海域不同季節(jié)水母豐度與環(huán)境因子相關(guān)性分析Table 4 Correlation between jellyfish abundance and environmental factors in different seasons in the Qingchuan Bay of Ningde

4 結(jié)論

寧德晴川灣海域水母類種類組成數(shù)量和豐度分布均存在明顯季節(jié)變化，優(yōu)勢(shì)種組成季節(jié)演替明顯，春、夏、秋、冬首要優(yōu)勢(shì)種分別為印度感棒水母、球型側(cè)腕水母、雙生水母和耳狀囊水母。

夏季為寧德晴川灣核電生態(tài)安全的潛在高風(fēng)險(xiǎn)季節(jié)，需重點(diǎn)關(guān)注距取水口5～20 km海域；其次是春季，重點(diǎn)關(guān)注距取水口2.5～5 km海域；秋季和冬季基本不會(huì)因水母而引起核電冷源安全事故發(fā)生。防范水母致災(zāi)建議主要在春、夏季進(jìn)行，特別關(guān)注優(yōu)勢(shì)種類球型側(cè)腕水母、印度感棒水母和雙生水母等種群動(dòng)態(tài)變化。

春季和夏季水母的豐度與浮游動(dòng)物的總豐度呈極顯著相關(guān)，在夏季其數(shù)量與浮游動(dòng)物中的橈足類數(shù)量呈顯著相關(guān)（p＜0.05，r=0.363），很好的顯示出浮游動(dòng)物特別是橈足類為水母種群發(fā)展提供了充足的食物保障；秋季和冬季水母群落的豐度主要受鹽度的影響，與鹽度呈極顯著相關(guān)，秋、冬季該海域鹽度、溫度均較低，水母豐度也較低。