广东沿海典型海洋致灾生物监测与预警体系研究

申键 曹深西 吴于琪 唐芳 杨志浩

摘要：本文主要总结概括了棕囊藻、毛虾、尖笔帽螺、大型水母以及中华假鳞虾等五种广东沿岸典型海洋冷源致灾生物的生物学特性，对于致灾生物常规的监测方法的实践运用进行了梳理总结，同时对基于致灾生物监测的模型预警体系进行了初步的设计构想。

关键词：海洋，致灾生物，监测，预警

冷源致灾生物，是指能够引起管道、水渠、鼓网等设施堵塞的一类致灾性海洋生物。这类生物爆发时其个体或群体一般具有较大的体型、接近或小于海水的密度，悬浮、固着或自由游动于水体之中，大量聚集时能引起管道和设施堵塞并影响水体正常流动。海洋生物暴发性增殖或因某种原因聚集于沿海大型工程冷却海洋生物暴发性增殖或因某种原因聚集于沿海大型工程冷却水取水口附近时，能够堵塞进水拦污网、格栅和鼓网等，使沿海大型工程安全用水流量低于限值而引发一系列安全问题。

1.典型海洋冷源致灾生物简介

针对国内外的海洋生物致灾案例分析，冷源致灾物主要包括浮游植物，如棕囊藻、束毛藻;浮游动物，如水母、毛虾等;污损生物，如藤壶、牡蛎等，其中广东沿岸典型海洋冷源致灾生物主要有棕囊藻、毛虾、尖笔帽螺、大型水母以及中华假鳞虾等五种生物。

1.1棕囊藻

棕囊藻指金藻门定鞭藻纲的一个属的统称，是一类具游泳单细胞和群体胶质囊两种生活形态的浮游藻类。群体胶质囊为球形或卵圆形，大小为110μm-2.6cm。游泳的单细胞形态，细胞常呈球形或近球形，前端略凹入，直径2.5-7.0μm。细胞具2-3个色素体，圆盘状和片状，周生，黄褐色。棕囊藻形成赤潮的一个突出的特点是胶状、黏稠度比较大，藻细胞一团一团地漂浮在海面上或悬浮在海水里，易造成沿海大型工程的冷源取水口的堵塞。

1.2毛虾

毛虾是甲壳动物门十足目樱虾科毛虾属的统称。毛虾体长1～4厘米，雌虾略大于雄虾。中国毛虾体极侧扁，甲壳极薄，无色透明，仅口器部分和第2触鞭呈红色。毛虾是一种生长迅速、生命周期短、繁殖力强、世代更新快、游泳能力弱的小型虾类，在生态习性上属于浮游动物类群。适温范围为11～25℃，适盐范围为30～32‰。具有昼夜垂直与季节水平移动的特性。毛虾个体较大，生长迅速，曾对广东沿海大型工程冷源取水口造成堵塞，造成影响安全事件，是广东沿海重要的主要致灾生物。

1.3大型水母

大型水母是对刺丝胞动物门钵水母纲的统称。水母型身体呈铃形或倒置的碗形，或伞形。伞缘直径一般在2-40cm之间，个别大的种直径可达1-2m。水母通常是单体、营漂浮或游泳生活，极少数种是群体，有的群体可营固着生活。水母主要借助风、浪和水流来移动。大量水母涌入会对大型工程取水口造成堵塞影响，对沿岸大型工程存在安全隐患。

1.4尖笔帽螺

尖笔帽螺属于软体动物门腹足纲龟螺科的一种，其贝壳细长，略呈针形，横截面圆形。壳长27.0mm，壳口宽2.50mm。本种在本属中个体最大，大者壳长达27mm，壳口宽2.5mm。2020年研究人员在广东沿岸海域首次发现尖笔帽螺爆发，成群聚集现象显著，密度非常高，在风浪的推动下，大量漂积于岸边，对沿岸沿岸大型工程造成潜在安全隐患。

1.5中华假鳞虾

中华假鳞虾属于节肢动物门甲壳纲磷虾科，其体型形似于虾，体上具发光器。在我国沿海分布广泛，其中黄海甚多，向南可分布至台湾海峡，在广东沿岸也有分布。中华假鳞虾属于近岸低盐温水种，温度和叶绿素a浓度是影响中华假鳞虾丰度和分布的主要环境因子。中华假磷虾个体较大，生长繁殖迅速，曾对广东沿海大型工程冷源取水口造成堵塞，造成影响安全事件，是广东沿海重要的主要致灾生物。

2.典型海洋冷源致灾生物的监测方法

根据致灾生物特点和实际情况开展致灾生物生态监测，针对棕囊藻、毛虾、尖笔帽螺、大型水母以及中华假鳞虾等五种致灾生物主要采用声呐法、拖网法、水样法以及海面目测法等多种海洋生物调查方法。具体监测分析方法如表1所示。

2.1毛虾与中华假磷虾监测方法

采用虾类专用拖网网具（网目：0.2cm～0.4cm，网口：宽约5m、高约5m）从海面中下层水体进行斜拖作业，计算拖网的时间，每站拖曳时间10～15min，拖网时船速控制在1kn～3kn。网采集的标本移至实验室进行形态学分析。

利用声纳以走航式的方法采集浮游动物的声学信号，获取浮游动物的垂直迁移信息。在每个监测站位使用声呐探头，以声纳仪器的方式收集有关浮游动物-自由漂移的微观海洋动物的声学数据。与光学方法或者传统拖网方式相比，声学方法具有快速高效，探测尺度大，原位可持续监测等优势。对于浮游动物来说，典型值声学反射值是-60dB，意味着入射到目标上的10的能量将被反射回来。在监测原理方面，一般的方法是把散射函数β看作是与入射和反射声波有关的目标的方向函数来进行计算。

2.2棕囊藻监测方法

棕囊藻单个体较小，未凝聚成团前难以用浮游生物网采集，需要采用水样法采样。

水样法使用采水瓶按预定水层和规定量在不同深度采取水样，采样间隔设定为2m～5m，涵盖整个深度区间。如15m以浅采表、底二层水样，水深大于15m可采表、中（10m）和底層三层水样，各层采水200mL～500mL。不同深度的样品最后可以混合在一起作为一个样品代表整个水团。

2.3尖笔帽螺监测方法

水平生物拖网样品采集采用浅水Ⅰ型浮游生物网在海水表层进行水平拖网。拖网完成后，从外侧冲洗网衣，收集生物样品，多次冲洗确保样品完全收集，并加入根据样品体积的5%加入甲醛溶液固定。所有网次获取的样品均进行现场分类鉴定，并称重。若尖笔帽螺数量较多，则在各网次随机抽取约 30 尾尖笔帽螺样本以测量其体长、体重分布范围，体长精确至1 mm，体重精确至 0.001 g，若数量较少，则全部样本进行体长、体重测试。

2.4大型水母监测方法

水平生物拖网样品采集采用浅水Ⅰ型浮游生物网在海水表层进行水平拖网。拖网完成后，从外侧冲洗网衣，收集生物样品，多次冲洗确保样品完全收集，并加入根据样品体积的5%加入甲醛溶液固定。所有网次样品均进行现场分类鉴定，并称重。对于捕获到的小型水母，记录在其种类鉴定;对于大型水母，要进行种类鉴定、数量统计和生物量计算。

3.基于致灾生物监测的模型预警体系

根据现场对海洋冷源致灾生物的监测获得的监测数据分析结果，当监测范围内出现致灾生物大于阈值或水文生态环境超出阈值有可能产生生物爆发（如棕囊藻等），根据需要模拟的致灾生物类型选用不同的生物预测模型，较大型的致灾生物（例如毛虾）短期内生物生长有限，只要受到水文流场的影响，采用拉格朗日粒子追踪模型对其入侵路径进行模拟预测，较小型致灾生物，短期内会大量爆发（如棕囊藻等），选用物理-生态耦合模型对其生长、分布、转移以及消亡过程进行模拟和预测。具体预测流程如图1所示。

预警预测流程如下：当动态监测网络的监测范围内出现致灾生物的密度超出阈值时，向模型提供范围以及密度信息，自动运行致灾生物预测预测模型，进行24小时的海流预报以及致灾生物入侵路径和分布情况预报，并对模型运算结果进行可视化，如果致灾生物的路径入侵到目标海域为中心半径一定范围内，并具有一定生物密度，则发布海洋致灾生物的预警信息。

参考文献：

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[3]贺立燕，宋秀贤，於凡，王凯，宋书群，俞志明.潜在影响防城港核电冷源系统的藻类暴发特点及其监测防控技术[J].海洋与湖沼，2019，50（03）：700-706.

通讯作者：曹深西、1988-03、男、河南商丘，广东省海洋发展规划研究中心、广州、510000，汉族、工程师、硕士、研究方向（海洋资源环境管理与国土空间规划

作者简介：申键、1979-03、男、汉族、广东四会，、工程师、学士、研究方向（海域海岛管理与海洋生态修复研究）