英语原文共 9 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

长江口及其邻近海域赤潮时空分布研究

刘录三^a,b，周娟^a,b，郑丙辉^a,b,*，蔡文倩^a,b,c，林魁轩^a,b，唐静亮^d

a环境基准与风险评估国家重点实验室，中国环境科学研究院，北京 100012，中国

b国家环境保护河口与海岸带环境国家重点实验室，中国环境科学研究院，北京 100012，中国

c水科学研究院，北京师范大学，北京 100875，中国

d浙江省舟山海洋生态环境监测站，舟山 316000，中国

摘要：

本文收集了1972—2009年间长江口以及邻近海域赤潮爆发事件。基于GIS平台分析赤潮时空分布规律，随后绘制赤潮分布图。结果显示：（1）赤潮发生的三个核心区域集中在：长江口佘山东海岸、花鸟山-嵊山-枸杞附近海域、舟山附近及朱家尖东部海域。在这些区域，赤潮总共发生了174次，爆发面积超过1000km²的有25次。2000年之后，赤潮爆发频率明显加快。（2）从发生月份看，该区域赤潮集中期为5、6月份，其中5月赤潮发生次数占总次数的51%，6月占20%。（3）研究期发现，长江口及邻近海域的赤潮生物中，东海原甲藻、中肋骨条藻、具齿原甲藻及夜光藻占优势地位，发生次数分别为38次、35次、15次和10次。

关键字：赤潮 时空分布 GIS 长江 河口

1.简介

赤潮是海水中某些浮游藻类、原生动物或细菌在一定的水生条件下迅速增殖或聚集的事件。当藻类处于高浓度状态时，水开始变色或者变暗，从紫色几乎变成粉红色，但它通常是红色的。另外，赤潮通常与海域的潮汐运动无关，因此科学家倾向于使用术语lsquo;lsquo;algal bloomrsquo;rsquo;进行描述。根据其毒性水平，可将赤潮生物分为有毒和无毒两类 (Gudtaaf, 1992; Su, 2001)。有毒赤潮生物含有或者分泌有毒物质，其中受到最显著影响的是海洋野生动物和沿海鱼类、鸟类、哺乳动物和其他生物，使其死亡。这些有毒物质的毒性作用在生物体上可以描述为麻痹性、腹泻、神经毒性、失忆或雪卡毒素，分别缩写为PSP, DSP, NSP, ASP 和CFP (Qi, 2003)。后者是因为赤潮生物的大量增殖导致海域耗氧过度，影响海洋生物生存环境，进而破坏海洋生态系统结构。然而“赤潮“一词其实是一种误导，因为许多中毒事件中水并没有变色。同样的无毒性积累中，无害藻类也可以改变水域颜色(Anderson, 1989)。

最近几十年来，全世界赤潮事件的增长正在朝着令人不安的趋势发展。然而，赤潮发生有很多原因，其中只有一些与相关污染和其他人类活动有关。长期的地方和区域尺度研究表明，赤潮正在使沿海污染加剧。沿海地区受到大面积赤潮影响，并遭遇了前所未有的赤潮种类和爆发频率。以PSP为例，有害藻类网站(http://www.whoi.edu/redtide/)显示了PSP在1970年到2006年的分布，在1970-2006年间，人口数量增长了近9倍。许多研究或项目是很多双边和多边的国际项目规划的关键。在过去几十年中，大西洋海岸赤潮研究的案例一直比较少。为了其赤潮爆发了解原因，预测赤潮事件以及更好地减轻其影响，国际组织，如欧盟和美国国家科学基金会经常汇集他们的资源以支持联合方案。在中国，一些大型项目已经进行，如生态学研究、海洋学机制研究、海上赤潮爆发的预测与处理(2004)。但是，某一地区赤潮长时间的分布方式和原因研究还未进行。

基于Su研究的赤潮发展三个阶段，本文将中国赤潮研究发展分为四个阶段：

了解阶段：1977年以前中国只通过新闻媒体报道赤潮，例如：何时何地以及如何发生。赤潮事件的最早的记录出现在浙江台州，石浦海域，发表于原浙江两省水产实验场（梁和钱，1995）。在此期间，大约有10篇文献发表（Hua，1989）。

探索阶段：1997-1989年，国家有关部门逐渐关注赤潮相关研究，大部分集中在生理生态学和赤潮成因。在此期间，此类主题的60篇论文被发表（Hua，1989）。

发展阶段：从1989年到2000年，赤潮导致的问题受到广泛关注。基于生理生态学研究，国内科学家开始考虑赤潮相关研究的不同方法（Hua，1989）。一个项目的例子“中国沿海典型农区有害藻类动力学和控制对策研究”，由国家自然科学基金（NSFC）支持。它是为赤潮研究进行区域临近的农业区设计的。此外，由于卫星遥感（RS）的监测的范围大和时效性（Wang 等人，2006），一些研究人员试图将遥感应用到赤潮研究，侧重于应用的可行性研究。

2000年以来，遥感经常被应用于监测、识别和分析赤潮。国内科学家努力去探索该领域。Zhou和Fan（2007）分析总结了应用MODIS进行赤潮遥感监测的几种方法，并提出了MODIS在赤潮遥感监测中的优势和不足。Jeong（2005）使用海色演算法和空间分析技术检测并用人造卫星数据和GIS分析赤潮。此外，赤潮的风险评估越来越重要。Zhao（2004）从 海洋生态系统、海洋经济及人体健康等 3 个方面考虑，通过统计我国2001年前主要海区发生赤潮的规模、造成的经济损失及人员伤亡等信息来评判赤潮灾害的危害程度 ，并将赤潮危害程度分为 5 个级别; Wang和Wu（2009）建立了赤潮危害程度的风险等级评价模型，其中涉及到的影响因素 有赤潮生物分泌毒素浓度 、赤潮生物细胞密度、赤潮发生面积、赤潮持续时间等。

2.研究区域和数据来源

2.1研究区域

长江口及其邻近海域位于中国东部的东海岸，位于123°E ，29°30与32°00N之间。长江口占地约38010平方公里，包括江苏东南部海域、上海海域、杭州湾、舟山水域（图1）。长江口海域是赤潮高发区域（Wang，2002）。这里长期受长江冲淡水以及台湾暖流的影响，能够在特定的地点和季节形成有利于赤潮生物生长的环境条件，如丰富的营养盐、充足的光照以及适宜的温度等（Zhou 等人，2001）。长江口及其邻近海域是中国经济发展最快的区域，与其他海域相比，人类在此活动日益频繁，导致水体中的氮、磷含量明显高于其他地区（Huang 等人，2003）。

2.2数据来源和处理

本研究中，赤潮数据来自1972到2009年的早期记录。数据源于国家以及相关省市发布的公报，包括中国近海海域环境质量年报（1986-2000），中国海洋灾害公报（1999-2009），浙江省海洋环境质量公报（1986-2008）和上海市海洋环境质量公报（1986-2008）。除此之外，一些历史数据来自长江口及其邻近海域有关赤潮研究的著作与论文(Fu , 1993; Xu, 1992; Shen 等人, 1995; Wang, 2001; Cai 等人,2002; Tang 等人, 2005; Fei and Jiang, 2008; Ye 等人, 2009)。长江口及邻近海域赤潮发生记录最早可追溯到1972年的8-12月。该次赤潮发生在海礁以东约24km²海区范围，由铁氏束毛藻造成，造成鱼类减产(Xu 等人, 1994)。1985年以前不连续的赤潮事件记录是很重要的，但是这部分的详细记录并没有，因此我们不确定历史数据的真实性。

最近，中国科学家调查赤潮多方面的起因和影响，主要关注影响因子和作用机制，包括气候条件，如：风速；水文环境，如：温度、盐度、溶解氧和ph值；地理条件，如：浮游植物种类与其毒性；营养盐分布，如：N、P、Si (Huang 等人, 1994; Qi,2003; Wang, 2002; Zhu 等人, 2003)。使用ArcGIS技术，展示赤潮在1972-2009年间的时空变化。

3.长江口及邻近海域赤潮时空变化

3.1赤潮空间特征分析

图2显示长江口及邻近海域赤潮事件空间分布，赤潮主要集中在3个区域：长江口佘山附近海域、花鸟山-嵊山-枸杞山附近海域、舟山及朱家尖东部海域。该区域自1972～2009年赤潮事件记录在案的共有174次。其中，赤潮发生面积记录不详的共32 次，占总统计次数的18. 4% ，发生面积＜50 km²的共44次，50 ～ 100 km² 的共发生18 次，100 ～ 500 km² 的共发生41次，500～1000km²的共发生24次，面积＞1000km²的共发生25 次(见表1 )。1987到1990年间经常出现大面积（面积大于等于1000km²）赤潮。2000年到2009年间，只有一年（2007年）未出现大范围赤潮，1990年和2000年舟山海域出现7000km²大范围赤潮。

图1 研究范围（29°30-32°00N，123°E）

图2 在地图上展示长江口及邻近海域赤潮分布

表1 1972-2009年长江口及邻近海域较大规律赤潮发生时间表（面积ge;1000km²）