海洋科普:海洋生態災害,“黃海滸苔綠潮”為什麽首當其衝?
發布時間:2021-08-18
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赤潮、綠潮

是影響中國海洋生態環境的主要災種之一。

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海洋生態災害(Marine Ecological Disaster)是指由自然變異和人為(wei) 因素所造成的損害近海生態環境和海岸生態係統的災害。

我國近海環境複雜,是世界上海洋災害影響嚴(yan) 重的國家之一。赤潮、綠潮是影響海洋生態環境的主要災種之一。

我國東(dong) 海海域是赤潮高發區,主要由長江口及鄰近海域的富營養(yang) 化和黑潮輸入大量營養(yang) 鹽引發。迄今,在赤潮致災種類的分子生物學鑒定、甲藻孢囊、有害赤潮毒素、赤潮監測、赤潮暴發的機製和預測、赤潮消殺等方麵我國均取得了重要成果,尤其是用改性粘土處置赤潮災害,經多次現場應用得到了很好的效果,也得到了國際學術界的肯定。

根據2001~2018年《中國海洋災害公報》的數據統計,近20年我國近海赤潮發生次數和麵積比較嚴(yan) 重的年份主要集中在2004~2006年,隨著近海排放的控製和海洋環境的治理保護,近年來赤潮災害發生有所減少。

黃海滸苔綠潮

——是曆史上至2015年

世界範圍內(nei) 暴發的最大規模綠潮。

綠潮(Green Tide)是指海洋大型綠藻脫離固著形成漂浮群體(ti) 後,快速增殖或聚集導致的一類生態異常現象。2008 年青島近岸海域大麵積、高密度漂浮滸苔聚集形成的綠潮,被認為(wei) 是曆史上至2015年世界範圍內(nei) 暴發的最大規模綠潮。此後,2009—2018年綠潮連年暴發,成為(wei) 我國近海尤其是黃海主要關(guan) 注的生態災害。

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“大規模暴發”到底有多大?

黃海滸苔綠潮自2008年大規模暴發以來,雖然其規模、漂移路徑等存在較大的年際差異,但並沒有減弱的趨勢。每年最大分布麵積在1.9萬(wan) ~5.8萬(wan) 平方千米之間變動,其中2009年、2014~2016年和2019年的最大分布麵積均超過5萬(wan) 平方千米。影響區域遍及山東(dong) 半島南岸大部分海域和岸線,最大影響岸線西達江蘇連雲(yun) 港贛榆,東(dong) 至山東(dong) 威海文登,總影響岸線長度超過1000千米,被認為(wei) 是世界最大規模的綠潮。

滸苔綠潮規模圖

數據來源於(yu) 文獻:自然資源部海洋預警監測司. 中國海洋災害公報. 自然資源部, 2008−2019./製圖:檸語

最大困惑——滸苔最初來源是啥?

經過多年研究確定黃海綠潮的原因種為(wei) 滸苔(Ulva Prolifera),因此黃海綠潮又名滸苔。

綠潮不僅(jin) 出現在中國海域,也是世界沿海國家發生的海洋生態異常現象。但我國黃海綠潮暴發規模大、影響範圍廣、持續時間長,明顯有別於(yu) 其他沿海國家以往所報道的出現在半封閉海灣的綠潮;並且我國黃海綠潮原因種滸苔在遺傳(chuan) 信息上與(yu) 我國沿海一線其他地區采集的滸苔也存在差異。因此,對於(yu) 綠潮原因種滸苔最初來源的研究一直是研究黃海滸苔綠潮的最大困惑,這也成為(wei) 開展黃海滸苔綠潮生態災害預警報研究的難點之一。

黃海滸苔綠潮起源

——目前已經取得了基本一致的科學認知。

黃海滸苔綠潮起源於(yu) 其南部淺灘筏式養(yang) 殖區,該筏式養(yang) 殖區海域麵積約2.67萬(wan) 公頃,這裏是我國重要的紫菜養(yang) 殖基地,不僅(jin) 本身具有巨大經濟效益,而且已經形成一個(ge) 產(chan) 業(ye) 鏈,為(wei) 當地社會(hui) 經濟及社會(hui) 發展做出了重要貢獻。

每年9月至10月間養(yang) 殖季開始,筏式養(yang) 殖設施被布放下海,第二年4月中下旬至5月上旬養(yang) 殖活動結束,5月底至6月上旬完成養(yang) 殖設施回收上岸。

在此期間,作為(wei) 養(yang) 殖設施支撐的毛竹架、固定養(yang) 殖設施的梗繩,以及紫菜生長不良的網簾上均會(hui) 附著生長不同量的滸苔等大型綠藻。養(yang) 殖活動結束後,漁民將養(yang) 殖設施回收上岸處理以備下一養(yang) 殖周期繼續使用。

如何回收紫菜養(yang) 殖設施?

一共分3步

第一步:回收網簾。對於(yu) 附著綠藻的網簾,一般先用紫菜收割機去除定生綠藻後再回收,由於(yu) 附著綠藻的網簾數量有限,對綠潮“貢獻較小”;

第二步:回收毛竹架。回收毛竹架時通常不做處理,其上附著的綠藻亦一並回收上岸,很少進入海洋;

第三步:回收梗繩。漁民一般先行人工清理其上定生的綠藻,再回收梗繩,這些被人工清理的定生綠藻中的滸苔便成為(wei) 了滸苔綠潮的早期來源。

為(wei) 啥繩子上被清理的滸苔到了山東(dong) 就那麽(me) 多?

滸苔“自身強”

滸苔具有很強的漂浮能力和快速的種群增長率,這是滸苔能夠在短時間內(nei) 暴發並形成綠潮的生物學基礎;滸苔是一種管狀中空藻類,這是它能夠有效進行光合作用和漂浮生長的生物學條件;滸苔是典型的“嗜肥”種類,在種間營養(yang) 鹽競爭(zheng) 中處於(yu) 有利地位。

“天時、地利”都占了

被清理遺棄於(yu) 淺灘綠藻中的部分滸苔(約占梗繩上定生滸苔的60%)由於(yu) 漂浮能力強,在隨後的漲潮過程中被潮水浮起,成為(wei) 隨機分布的漂浮滸苔。

回收筏架活動一般在每年4月中下旬開始,5月下旬至6月上旬結束,持續45天左右,這也就意味著梗繩上定生的數千噸滸苔在45天左右的時間內(nei) 持續進入海洋。

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落潮過程中,漂浮滸苔在強潮流作用下被逐漸聚集成為(wei) 不同大小的條帶,並被潮流輸運到深水區。此時恰逢亞(ya) 洲夏季風盛期,在夏季風和表層流的作用下,逐漸向北漂移,約30天左右到達山東(dong) 近岸海域。

還占了“人和”

滸苔綠潮起源及漂移途經的黃海南部近岸海域為(wei) 我國近海典型的富營養(yang) 化海域,為(wei) 滸苔生長提供了豐(feng) 富的營養(yang) 物質。在此過程中,南黃海水溫15~25℃,適宜滸苔生長。在長距離漂浮過程中生物量增加數百倍,在山東(dong) 近岸海域形成大規模綠潮。

國際上其他國家就沒有“綠潮”煩惱?

當然有!

20世紀70年代,法國布列塔尼拉尼翁海灣首次發生大麵積綠潮,到2004年綠潮已遍及整個(ge) 布列塔尼地區72個(ge) 城市的近岸海域。即使在2020年,法國布列塔尼的本地起源型綠潮問題依然嚴(yan) 重。

綠潮災害可分為(wei) 兩(liang) 種類型:

即本地起源型和異地起源型。

本地起源型,即綠潮起源、災害形成和消亡等全過程發生在同一海域。一些近岸大型海藻,如石蓴屬海藻、江蘺和鬆藻等在一定環境條件下會(hui) 脫離附著基,由定生狀態轉變為(wei) 自由漂浮或懸浮狀態,並在同一海域快速生長和堆積形成綠潮災害,這是國際上常見的綠潮災害類型,如法國、美國、日本等國家的綠潮均屬於(yu) 本地起源型,我國的秦皇島綠潮亦屬於(yu) 這種類型。

另一種為(wei) 異地起源型,即綠潮起源與(yu) 災害形成和發生在不同海域。黃海滸苔綠潮起源地與(yu) 成災地相距數百千米,為(wei) 典型異地起源型綠潮災害。

2020年覆蓋著法國布列塔尼沿岸的綠潮

法國布列塔尼的本地起源型綠潮起源被認為(wei) 是當地集約化農(nong) 業(ye) 所致。來自化肥和動物糞便的氮流入該地區的河流,然後流入大海,為(wei) 藻類創造了一個(ge) 可以吃到飽的“自助餐”。從(cong) 2007年到2018年,綠潮襲擊了沿海114個(ge) 不同的地點,從(cong) 那時起,海藻的堆積覆蓋了相當於(yu) 601個(ge) 足球場的麵積。

這裏本是法國最好的海灘旅遊地之一

綠潮給當地旅遊經濟帶來重創,對環境的危害已上升成為(wei) 一個(ge) 公共衛生事件。但是,盡管一些海灘每年都會(hui) 受到重複襲擊,綠潮隻影響到大約5%的海岸線,這使得這個(ge) 問題很容易被忽視或淡化。布列塔尼為(wei) 法國其他地區提供了56%的豬肉產(chan) 品、44%的雞蛋和33%的家禽,在這個(ge) 以農(nong) 業(ye) 為(wei) 生的地區,由於(yu) 缺乏改革農(nong) 業(ye) 做法的政治意願,任何有意義(yi) 的行動都陷入了停滯。

法國布列塔尼拉尼翁海灣綠潮

2017年,當地政府宣布了一項新計劃,以降低該地區8個(ge) 流域的硝酸鹽水平。這些措施包括:在種植玉米等作物的同時種植牧草,以防止化肥流失;在牧場而不是飼養(yang) 場養(yang) 牛;用稻草養(yang) 豬。這些措施對農(nong) 民來說再一次是自願的。政府沒有通過任何新的法規來改革農(nong) 業(ye) 體(ti) 係。

政府關(guan) 閉了當地海灘並掛上了警示牌

但是,即使農(nong) 民放棄大規模生產(chan) ,轉而采用有機耕作,氮也可能在地表水中積累,需要數年時間才能消失。隨著氣候變化、洪水(會(hui) 向水中輸送更多的氮)和更高的溫度(這使得藻類得以繁殖),風險仍在增加。

法國的一些專(zhuan) 家認為(wei) 這些措施未必能緩解綠潮生態災害的發展趨勢。“係統中有很多我們(men) 不了解的相互作用。這個(ge) 問題能解決(jue) 嗎?目前還沒有人知道。”

環保人士抗議政府對布列塔尼的有毒綠潮缺乏行動

海藻必須定期從(cong) 法國格雷夫地區聖米舍的海灘上清除

針對本地起源型綠潮,國際上主要從(cong) 以下幾個(ge) 方麵開展防控與(yu) 減災。

一是陸源汙染控製。人類活動如農(nong) 業(ye) 施肥、汙水排放所帶來的高濃度營養(yang) 鹽被認為(wei) 是造成這類綠潮災害的主要原因,因此控製沿岸城市化和農(nong) 業(ye) 生產(chan) 導致的入海汙染物被認為(wei) 是首選防控途徑。然而,若要減緩近海富營養(yang) 化,需要在匯水區的工農(nong) 業(ye) 生產(chan) (作業(ye) 方式)和基礎設施上進行大量投資建設,這通常需要多年的時間,而由於(yu) 海洋,特別是沉積物中物質交換的滯後效應,近岸海域營養(yang) 狀況的改善則需要更久。

二是海上漂浮和懸浮大型海藻的打撈。法國布列塔尼為(wei) 了清除海水中的綠潮藻,利用傳(chuan) 輸帶原理,設計了專(zhuan) 業(ye) 打撈裝置,可有效快速清除海上漂浮、懸浮的大型海藻。

三是岸灘堆積綠藻的清除。主要是采取機械設施,如挖掘機和推土機等對岸灘上堆積的大型海藻進行清理,這方麵和我國目前實施的滸苔綠潮岸灘清理相似。

檢測分解藻類排放的硫化氫有多少

我國防控現狀

——成本高,效率低,

遠不能遏製滸苔災害的發生。

從(cong) 2008年6月下旬到滸苔綠潮成為(wei) 黃海常態化的生態災害,山東(dong) 省政府及青島市政府逐漸在組織管理、應對處理和綜合治理等方麵積累了越來越多的經驗,摸索建立了當前運行的綠潮災害應對機製。在山東(dong) 省的組織協調和沿海地市的辛苦努力下,最大限度減小了滸苔綠潮上岸量及其造成的影響,但每年耗費的物資巨大,且居高不下。如2019年山東(dong) 省地方政府直接投入高達7億(yi) 元。即便如此,也隻能對小部分重點岸線進行保護,更多岸線和幾乎全部海水養(yang) 殖區仍暴露在滸苔綠潮威脅之下,造成嚴(yan) 重的環境危害和經濟損失。

經驗和教訓說明,在綠潮災害形成的山東(dong) 海域實施防控,不僅(jin) 需要投入巨大的人力和物力,而且無法遏製災害的發生,滸苔綠潮源頭防控是必由之路。

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誰在做研究?

誰在開展預警報工作?

當前,在黃海滸苔綠潮防災減災現狀與(yu) 早期防控展望研究方麵的工作,做得權威而紮實的要屬自然資源部第一海洋研究所海洋生態環境科學與(yu) 技術重點實驗室王宗靈研究員及其團隊。

此外,在開展預警報工作方麵,如下單位及團隊也都取得了喜人進展:自然資源部北海預報中心依據衛星遙感圖片綠潮影像的解析,結合海表風場、流場的數值模擬結果和氣象要素分析,預報綠潮漂移擴散的空間軌跡以及漂移距離和速度;自然資源部第一海洋研究所喬(qiao) 方利等利用數值模擬的研究提出利用風場、流場的年際變化等特征代表的區域氣候變化,也是預測滸苔年度暴發狀況的一種途徑;自然資源部國家海洋環境預報中心2008年建立了滸苔漂移路徑預測係統,向有關(guan) 部門發布滸苔漂移軌跡預報和海洋環境預報,協助前線應急指揮中心完成了滸苔的控製和治理,並在2019年度海洋災害預測會(hui) 商會(hui) 上提出了滸苔受溫度、光照影響下包含生物生長消亡過程的漂移數值模型,可以對黃海滸苔綠潮生長漂移及生物量變化趨勢開展預測預報。

[參考文獻]

1.《黃海滸苔綠潮防災減災現狀與(yu) 早期防控展望》.海洋學報.2020年8月第42卷第8期.作者:王宗靈,傅明珠,周健,沈頌東(dong) ,邵魁雙,胡偉(wei) ,肖潔,範士亮,張學雷.自然資源部第一海洋研究所海洋生態環境科學與(yu) 技術重點實驗室、青島海洋科學與(yu) 技術試點國家實驗室海洋生態與(yu) 環境科學功能實驗室、山東(dong) 省海洋預報減災中心、蘇州大學基礎醫學與(yu) 生命科學學院、國家海洋環境監測中心、自然資源部北海預報中心、山東(dong) 省海洋生態環境與(yu) 防災減災重點實驗室。

2.《中國海洋生態學的發展和展望》.中國海洋大學學報.2020年9月第50卷第9期.作者:李永祺,唐學璽。中國海洋大學海洋生命學院。

3.《海洋生態預報的研究進展與(yu) 發展應用》.海洋預報.2020年4月第37卷第2期.作者:高姍,劉桂梅,王輝,鄭靜靜。國家海洋環境預報中心、自然資源部海洋災害預報技術重點實驗室。

撰文:向思源

美編:石雨晴

審核:金希 於(yu) 婷瑋

來源:海洋世界傳(chuan) 播


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