2018,
Vol. 27
2. 上海海洋大学 港航生态安全研究中心, 上海 201306
压载水系指在船舶航行过程中，控制船舶纵倾、横倾、吃水、稳定或应力而在船上加装的水及其悬浮物[1]。随着现代航运的不断发展, 海运作为重要的运输方式运输了全球贸易中约80%的货物, 随着船舶在不同海域之间的航行，每年有100亿吨压载水在全球范围内人为转移, 这些压载水中每天生存着7 000种海洋浮游生物[2]。船舶压载水作为浮游生物随船传播到其他海区的媒介，能够使不同海区生物突破空间位置限制。这些浮游生物从压载舱排放到海域后, 会影响和改变当地海域的生态系统，国际海事组织已于2004年通过了《国际船舶压载水及其沉积物控制和管理公约》，该公约于2017年9月8日生效。已有研究主要关注世界范围内不同国家之间跨海域航行过程中由压载水传播的浮游植物以及可能引发的生态风险[3-6]，对同一国家、不同海域浮游植物传播的关注较少，我国海区间压载水途径的浮游植物跨海域传播研究尚未有报道。
海洋浮游植物是海洋生态系统中初级生产者，我国四大海区受气团、洋流、入海径流等多种因素影响[7-10]，生态环境各异，浮游植物区系组成各有特点。渤海入海河流较多，盐度明显偏低，浮游植物区系特点以适低盐的近岸种、温带种和广布种为主[8]。黄海浮游植物种类组成的生态特点突出温带海域特点，浮游植物群落结构以温带近岸和广布性种为主，有少量的高盐外海性种和暖水性种[8-9]。东海海域受台湾暖流、黑潮和沿岸水系的影响，水团分布存在着明显的季节差异，浮游植物生态类群以广布种、暖水种和暖温种为主[10]。南海浮游植物以热带暖水性类群和广布性类群为优势种，表现为热带亚热带区系性质[11]。
洋山港是全球第一大集装箱港口，每年有近9 800艘船舶停泊，压载水的排放给洋山港海域带来了巨大的潜在生态风险[12-13]，其中部分船舶来源于我国其它海区港口，携带了中国沿岸其它海域的压载水，因而有可能随着压载水的排放，导致我国海洋浮游植物跨海区传播。本文选取压载于我国各海区的船舶，分析不同海区生态环境条件下压载水浮游植物特征，探讨压载水途径浮游植物跨海区转移的特点，为洋山港国内跨海区浮游植物的入侵防控和港口海域生态系统保护提供基础。
1 材料与方法2015年4月到2016年7月共选取停靠于上海洋山港且上一压载地为中国近岸其他地区的6艘船进行压载水样品采集分析, 其中来自渤海和东海的船只各1艘(CPTJ和CM)，来自黄海和南海各2艘(CPQD、OS和NYK、CS)。3月到5月采集的样品为春季样品，共3份；6月到8月采集的样品为夏季样品，共1份；9月到11月采集的样品为秋季样品共4份。6艘采样船舶压载水水样分别压载于渤海、黄海、东海、南海四大海域。样品的船名、航线、水龄等信息均通过各船舶压载水航行记录获得。各船舶上一压载地分布情况见图 1。采样船舶相关信息见表 1。
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图 1 压载地示意图
Fig. 1 The loading sites of ballast water
C1.青岛(CPQD)；C2.香港；C3.青岛(OS)；C4.天津；C5.深圳；C6.28.0-29.8N, 122.0-32.0E C1. Qingdao (CPQD); C2. Hong Kong; C3. Qingdao (OS); C4. Tianjin; C5. Shenzhen; C6.28.0-29.8N, 122.0-132.0E |
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表 1 船舶信息 Tab.1 Ship information |
通过人孔进入压载水仓进行样品采集。使用10 L有机玻璃采水器进行浮游植物样品采集，经过10 μm浮游生物网后收集滤样于50 mL采样瓶中，鲁哥氏液固定，静置沉淀，浓缩并定容至50 mL，取0.1 mL通过上述处理的样品，移到浮游植物计数框内，对其进行种类鉴定及计数，每个样品重复鉴定9片。
种类鉴定参考《中国海洋浮游生物图谱》和《海洋浮游藻类图谱》等。
2 结果与分析 2.1 种类组成分析6艘船舶压载水样品，共采集到浮游植物22种，其中硅藻门17种，甲藻门4种，金藻门1种，优势种为硅藻。
压载于不同海区的船舶压载水浮游植物种类组成差异明显(表 2)。压载于渤海海域CPTJ的船舶压载水中采集到浮游植物2门5种，包括硅藻门4种、甲藻门1种，优势种为中肋骨条藻(Skelrtonema costatum)。压载于黄海海域的船舶压载水中采集到浮游植物3门10种，包括硅藻门7种、甲藻门2种、金藻门1种，优势种为条纹小环藻(Cyclotella striata)；其中CPQD船采集到7种，包括硅藻5种，甲藻1种，金藻1种；OS船采集到5种，其中包括硅藻3种，甲藻2种。压载于东海海域的CM船舶压载水中采集到浮游植物2门5种，包括硅藻门4种、金藻门1种，优势种为等鞭金藻(Isochrysis sp.)；压载于南海海域的船舶压载水中采集到浮游植物2门11种，包括硅藻门6种、甲藻门5种，优势种为优势种为具槽直链藻(Paralia sulcata)，其中NYK采集到5种，包括硅藻门3种，甲藻门2种；CS采集到6种，包括硅藻门3种，甲藻门3种。
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表 2 船舶压载水中浮游植物种类组成 Tab.2 The species of phytoplankton in ballast water in the ships |
压载于不同海区的压载水浮游植物丰度差异明显。渤海海域CPTJ压载水浮游植物丰度为9.66×102 cells/L，优势种中肋骨条藻的丰度为6.5×102 cells/L。黄海压载水浮游植物丰度为8.955×102 cells/L，优势种条纹小环藻的丰度为7.165×102 cells/L；其中CPQD压载水浮游植物丰度为16.83×102 cells/L，OS压载水浮游植物丰度为1.08×102 cells/L。东海CM压载水浮游植物丰度为6.83×102 cells/L，优势种等鞭金藻(Isochrysis sp.)丰度最大为4.66×102 cells/L。南海海域压载水浮游植物丰度为22.915×102 cells/L，优势种具槽直链藻(Paralia sulcata)的丰度为19.08×102 cells/L；其中NYK压载水浮游植物丰度为39.83×102 cells/L，CS压载水浮游植物丰度为6×102 cells/L。
2.3 压载舱CPQD1与CPQD2、OS1与OS2分别是采集于CPQD和OS的不同压载舱的压载水样品，两艘船压载地均为青岛。CPQD的两个压载舱，CPQD1与CPQD2的压载水浮游植物种类分别为7种和1种，1种为共有种(表 3)；OS1与OS2的压载水浮游植物种类分别为3种和4种，共有种2种，不同舱之间种类组成上存在明显差异。CPQD1与CPQD2的压载水浮游植物的丰度分别为1 658.33 cells/L和83.33 cells/L；OS1与OS2的压载水浮游植物丰度皆为83.33 cells/L，CPQD的两个压载舱压载水浮游植物丰度差异明显；OS的两个压载舱压载水浮游植物丰度无明显差异(表 3)。
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表 3 不同压载舱船舶压载水浮游植物种类组成和丰度 Tab.3 The species and density of phytoplankton in different ballast tanks of same ship |
压载地为同一海域的不同季节的船舶浮游植物种类组成和丰度差异显著，春季(CPQD)压载于黄海青岛港的压载水浮游植物种类组成和丰度明显高于秋季(OS)。青岛港海域春季浮游植物种类群落变化主要为广布性近岸种和沿岸种，秋季主要是温带广布性种，包括近岸种和外洋种。春季浮游植物丰度明显低于秋季，硅藻一直占据主要地位[14]。曲静等[14]对青岛南部近海的调查中，春季共鉴定浮游植物48属98种。其中硅藻门41属83种, 甲藻门6属14种, 金藻门1属1种。秋季共鉴定浮游植物50属116种。其中硅藻门42属101种, 甲藻门7属13种, 金藻门1属2种。春季优势种主要为底栖硅藻, 优势度不明显，舟形藻(Navicula spp.)、羽纹藻(Pinnularia spp.)、曲舟藻(Pleurosigma spp.)的分布比较广，但丰度不大，派格棍形藻(Bacillaria paxillifera)分布不广但丰度较大。秋季优势种主要为硅藻，笔尖根管藻(Rhizosolenia styliformis)分布较广, 丰度也较大, 优势度明显。春季浮游植物平均丰度为12.2×102 cells/L, 秋季为7 2.9×102 cells/L。因而，CPDQ(春季压载)和OS(秋季压载)的压载水浮游植物季节特征与当地势种多甲藻丰；山东半岛南岸水文受渤南沿岸流的影响和黄海外海水的入侵, 使得浮游植物区系的生态特点既有温带广布种, 又有外海偏暖水种，以适温、盐相对高的种类控制，秋末随着黄海冷气团出现，冷气团波及的地方出现多甲藻，冷气团消失多甲藻也随之消失[7]，OS船压载水的多甲藻的存在，显示了压载水生物与压载地环境的联系。
本次研究中各海区压载水浮游植物均在东海有报道[10, 15]，在发现的22种浮游植物中，有些种为东海土著种，但也有少量种为通过其它海区传入的外来种或其它海区的赤潮种，CS船中发现海洋原甲藻，丰度为0.16×102 cells/L，OS船中发现具尾鳍藻，丰度为0.08×102 cells/L，因此，由本国跨海区航行导致的压载水浮游植物入侵种类虽然较少，但仍存在一定的入侵风险，尤其是外来入侵生物在海区间扩散传播方面。海洋原甲藻原产于美国太平洋沿岸，后传入我国东南沿海，刘素娟在2005年渤海调查中发现海洋原甲藻为优势种[16]，由海洋原甲藻引发的赤潮事件至今已有多次报道。具尾鳍藻为暖水种，原分布于南沙群岛、西沙群岛、海南岛等地，后通过压载水扩散到黄海东海等海区，目前东海海域已有由具尾鳍藻引发的有毒赤潮的相关报道[17]，日本曾报道具尾鳍藻赤潮发生前后鱼类大量死亡。在辽宁近海海域也有该种分布[18]，在2000年秋季渤海浮游植物调查、2011年夏季黄渤海浮游植物多样性调查中都曾发现具尾鳍藻[19-20]。由于长期海上运输，导致我国不同海区之间浮游植物跨海区扩散，其中的一些有毒赤潮的扩散对我国渔业发展、海洋经济、海洋生态都有巨大威胁，需加强对来自我国其他海域的船舶压载水排放的监管，预防海区间外来生物入侵风险。
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