大型水母災害應急處置技術研究

柳巖++宋倫++宋永剛++楊爽

摘要：針對海洋大型水母生態災害，本文提出了相應的應急處置技術。離岸海域，性未成熟的大型水母可使用絞碎裝置進行處置，當水母生物量<5 kg·m-3時對水質基本無影響，5～73 kg·m-3在絞碎3 d后水色可恢復清澈，7 d后水質各指標可恢復正常。針對海水浴場和工業取水口等近岸海域采用本文設計的水母收集系統理論可行。依據潮流動力學設置攔截網具，將收集到終端的大型水母依據生物學特點，利用氣泡將其懸浮，最后收集到水母渠進行藥物殺滅。該系統既避免了因盲目打撈造成截斷觸須對游客的傷害，又可達到根除水母后代效果。濃度0.3×10-6的“海鞘清”在24 h內可殺滅水母，對其他生物基本無影響，對于水交換條件較好的海域，本文認為使用低于3×10-6“海鞘清”是相對安全的。

關鍵詞：水母災害；應急處置技術；絞碎裝置；水母收集系統；“海鞘清”

中圖分類號：X43文獻標識碼：

A

近幾年，水母災害作為一種新型生態災害引起了世界各沿海國家政府和科研工作者的高度關注，

有關大型水母的暴發機理和應急預警處置技術成為海洋生態災害研究的熱點，大型水母的暴發不僅影響了漁業生產，還破壞了海洋食物鏈結構，導致海洋生態系統失衡[1-15]。

目前，國內外對于大型水母的災害消除和處置方法研究相對較少。2004年2月，中日韓三國為了應對水母暴發，聯合成立了國際水母合作小組，開展大型水母分布特征、仿生學、基因組織、生理生態學研究及大型水母監測和消除技術研究[14]。日本有針對大型水母監測預警系統和處置方法的研究，主要是利用船舶監測、遙感監測、浮標監測、漁業市場調查等多元化手段，隨時收集取得海域大型水母的分布情況，這些信息經過匯總和分析后，被處理為可視化的水母實時分布與預報信息，最后被及時發布給漁民和其它用海群眾。除對大型水母進行監測預報外，日本還有相關部門負責大型水母的清除。通常在監測到大量的大型水母之后的24 h之內，即出動船只，使用定置網、拖網等手段攔截、打撈水母群，以減小水母暴發對漁民等造成的損失。但針對近岸海水浴場和工業取水口海域水母災害處置技術尚缺乏研究，國內外也鮮見報道。

近十年，水母災害在我國海域也時有發生，其暴發機理和預警應急處置研究剛剛起步。本文嘗試利用網具攔截——懸浮收集——生態殺滅手段和打撈絞碎手段對近岸和離岸海域進行應急處置技術探討，為及時處置災害水母提供可行的技術支撐，以期有效減輕水母暴發對漁業、旅游業、工業等造成的經濟損失。

1材料和方法

1.1處置技術提出的原則

采用的處置技術應考慮其生態效應，盡量減少對生態環境的影響；不同的區域應采用相適宜的方法；最后要考慮處置方法的可操作性和實用性。

1.2生態影響試驗

離岸海域采用的機械絞碎措施應注意水母碎塊對生態環境的影響，因此需要分析水母碎塊的自溶速度和產污影響。2011年9月20日從丹東東港養殖圈采集2 kg左右的海蜇（Rhopilema esculenta）5只，活體切成3 cm×3 cm左右的碎塊，按照（0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6）kg分別放至22 L試驗缸中，其重量密度為（0、5、9、18、36、73）kg·m-3。定期檢測水質狀況（pH、COD、NO3--N、NO2--N、NH3-N、糞大腸菌群），試驗過程使用造浪器模擬海浪，連續充氧、不換水。

近岸海域除考慮網具攔截、打撈處置外，還應考慮附著在礁石、構筑物等固著物上的水母螅狀體，盡量達到根除效果，因此應在系統的收集末端采用對生態環境影響較小、但去除效果明顯的生物藥劑。2011年9月30日課題組選用大連化工研究設計院開發的由多種植物活性皂苷提取物組成“海鞘清”進行水母處置及后生態影響試驗。處置試驗選取大、小規格各12只海蜇，大規格平均傘徑（20.3±1.2）cm、（22.0±1.2）cm，平均重量（2.1±0.1）kg、（2.4±0.1）kg；小規格平均傘徑（5.3±0.9）cm、（6.3±0.9）cm，平均重量（0.2±0.1）kg、（0.3±0.1）kg，分別放至2.5 m3試驗槽中，配制“海鞘清”濃度分別為0.3×10-6、1.0×10-6、3.0×10-6，每組放置大、小規格海蜇各2只。試驗初始水溫19.5℃，鹽度30.66‰，pH 805，試驗過程連續充氧但不換水、不投餌。為了解該藥劑對其他生物的影響，2011年10月10日配制藥物濃度（0、1、3、9、27、81）×10-6分別脅迫鹽藻（Dunaliella salina）、亞心形扁藻（Chaetoceros miielleri）、湛江等鞭金藻（Isochrysis zhanjiangensis）、鹵蟲（Artemia）、四角蛤蜊（Mactra veneriformis）和菲律賓蛤仔（Ruditapes philippinarum），試驗均設置2個平行組，每天定點觀察并記錄生物活力和死亡情況。海洋微藻按餌料一級培養管理，一次性藥物脅迫不進行換水；浮游動物和底棲貝類組定期投喂活體微藻餌料，每隔3天換水脅迫一次。試驗環境因子在試驗過程中相對穩定，水溫（17.5±0.5）℃，鹽度30.86±035‰，pH 8.07±0.03，連續充氧使溶解氧飽和度大于60%。

2結果與分析

2.1處置方案設計

自然海區處置水母暴發采用物理方法比較妥當，對生態環境影響較小。其一，船舶打撈（加工食用或陸域掩埋），其二，在水母性成熟之前使用機械絞碎（性成熟之后不可盲目絞碎，否則會刺激水母有性繁殖導致翌年暴發）。目前我國常見的災害水母中可加工有食用價值的只有沙海蜇和霞水母，但其幼體階段和海月水母一樣經濟價值較低，離岸海域打撈成本較高，在性成熟之前采用物理絞碎方法比較適宜。圖1給出了課題組改裝的水母體絞碎裝置示意圖，即在漁船單拖網底部鏤空并安裝圓環鋼絲線，當船舶快速行進時依靠水流沖擊力使聚集在囊網底部的水母體破碎。

圖1單拖網改裝的絞碎裝置示意圖

針對近岸海域，尤其是在海水浴場和工業取水口附近，采取網具攔截收集比較妥當。海水浴場附近應避免因盲目打撈造成水母截斷觸須蜇傷游客，工業取水口要根除附著在固著物的水母螅狀體，防止其在翌年的暴發。圖2給出了針對海水浴場和工業取水口海域災害水母收集系統示意圖，依據的原理為：大型水母在潮流作用下被聚集在“W”型攔截網具兩側，通過氣泡發生器使其上浮，漲潮時被引進水母收集通道，然后使用生物藥劑集中殺滅，該系統即可避免因打撈造成水母截斷觸須蜇傷游客，又可減少成熟水母的有性繁殖機會。

圖2海水浴場和工業取水口海域災害水母收集系統示意圖

2.2水母體絞碎對生態環境的影響

5 kg·m-3碎塊投放量組在自溶前水色基本未發生變化，9～73 kg·m-3碎塊投放量組1 d后基本可全部自溶，但水質變為渾濁，3 d后水色恢復清澈（表1）。水質檢測結果表明，各試驗組無機氮含量在第4 d達到最高，第7 d基本恢復正常，無機氮增量與水母體碎塊量無顯著相關性（圖3）。試驗第7 d檢測海水pH和COD含量隨著水母體碎塊量增加而升高（圖4），其中5 kg·m-3組COD含量最低（2.64 mg·L-1），可達到國家二類海水水質標準（3 mg·L-1）（GB 3097-1997），9～73 kg·m-3組的COD含量較高，已經超出國家四類海水水質標準（5 mg·L-1）。糞大腸菌群僅在試驗的第1 d、第4 d的36 kg·m-3組和73 kg·m-3組有檢出（50～180 MPN·L-1），第7 d各組檢測均小于50 MPN·L-1，檢測結果均符合國家一類海水水質標準（2 000 MPN·L-1）。

2.3“海鞘清”對大型水母的殺滅作用

“海鞘清”作為生物藥劑對大型水母殺滅效果明顯，藥效與水母規格沒有相關關系，但藥劑濃度越高，殺滅水母的時間越短，3×10-6濃度組可在4 h內有效殺滅水母，0.3×10-6低濃度組在24 h內也能有效殺滅水母。

2.4“海鞘清”對其他生物的影響

從表3可見，0.3×10-6～3×10-6“海鞘清”對鹽藻、扁藻、等鞭金藻影響不大，3種微藻在前3 d運動正常，直到第6 d原生動物泛濫試驗結束。試驗還可以看出，9×10-6～81×10-6 “海鞘清”雖然在試驗當天對微藻產生活動抑制，但試驗第6 d依然出現大量原生動物，說明“海鞘清”對原生動物毒性不強亦或藥效降解較快。

3討論

我國海域的大型災害水母主要有沙海蜇（Nemopilema nomurai）、海月水母（Aurelia sp.）、白色霞水母（Cyanea nozakii）三種，其繁殖方式極為復雜，分為有性和無性生殖，無性生殖又包括螅狀體橫裂生殖、足囊生殖[3，14-19]以及白色霞水母獨有的囊胞生殖[19]和海月水母獨有的出芽、分裂、繁殖體、匍匐莖生殖[15]，可見其具有較強的繁殖力。在溫度、餌料豐度等適宜環境條件下，潛伏的螅狀體可進行指數生殖，對生態破壞力極強，因此必須要對其進行有效處置，對于海洋而言，最理想的方法是生物處置，即靠上級食物鏈進行下行控制，但需要很長一段時間才能起效，對于已經暴發的水母災害應急處置技術顯得更為重要。

本文設計的水母絞碎裝置對于自然海域大量暴發的災害水母去除理論上是可行的。此前日本方面已經利用類似的裝置對日本海域暴發的沙海蜇（越前水母）進行過試驗，絞殺效果明顯，但是由于絞殺的沙海蜇為性成熟水母體，絞殺過程促使大量的精卵排放，導致翌年沙海蜇報復性增殖。因此本文建議，在災害水母暴發海域，盡量采取打撈方式，如果打撈能力有限或成本過大，方可選取絞碎措施，但要提前鑒定其性成熟度，成熟水母不可盲目絞殺。關于水母體絞碎后對生態環境的影響，本文研究表明，當水母生物量<5 kg·m-3時基本對水質無影響，5～73 kg·m-3絞碎3 d后水色可恢復清澈，7 d后水質亦可恢復正常。

針對海水浴場和工業取水口等近岸海域，采取本文設計的水母收集系統理論可行。攔截網具設置考慮了潮流動力學原理，根據水母體的生物學特點，利用氣泡使其懸浮，最后收集到水母渠進行藥物殺滅，既避免了因打撈導致截斷觸須蜇傷游客，又可達到根除水母后代效果。關于藥物殺滅的效果及其對生態的影響，本文研究表明，03×10-6“海鞘清”在24 h內可殺滅水母，對其他生物也基本無影響。本文認為，對于水交換條件較好的海域，使用低于3×10-6“海鞘清”也是相對安全的。

本文研制的水母處置裝置尚需進一步大規模試驗，需要在實踐中不斷改進裝置參數，以達到水母災害應急預案的裝備要求，關于海鞘清”的毒理機制還需要進一步研究。

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（收稿日期：2016-10-12）