福建寧德晴川灣海域水母群落特征及其潛在生態風險分析

鄧邦平，劉衡，王洪波，秦玉濤，夏利花，李陽，張昊飛*，蔣曉山，楊旖祎，王宇壇，季曉，林熙戎

(1. 國家海洋局 東海環境監測中心，上海 201206；2. 自然資源部 海洋生態監測與修復技術重點實驗室，上海 201206；3. 福建寧德核電有限公司，福建 寧德 355200；4. 上海市環境監測中心，上海 200235)

1 引言

水母是海洋生態系統中的重要組成部分，包括兩大類，一類隸屬于腔腸動物門，是帶有刺細胞的水母，包括水螅水母（Hydromedusae)、管水母（Siphonophore）、缽水母（Scyphomedusae）和立方水母（Cubomedusae）；另一類隸屬于櫛水母動物門，是不帶刺細胞的水母，身體上帶有像梳子一樣的纖毛，稱之為櫛水母（Ctenophore）。我國近海已經記錄的水母有420多種，約占全球已記錄種類的1/3，由于水母種類多、數量大、分布廣，因此它們在浮游動物群落中占有相當重要的地位[1-2]。

水母也是濱海核電冷源安全風險生物的重要種類之一，水母的暴發性增多，可以導致濱海電廠海水冷卻系統和核電站的進水閥堵塞而停止運轉，在我國紅沿河核電（2014年）、青島核電（2011年）均發生過這種停機事件。自20世紀90年代中后期起，我國近海水母暴發愈趨頻繁[3-4]，在世界許多海灣和海區水母暴發現象也日益增多[5-6]，水母的暴發將對海洋生態系統的結構與功能、海洋漁業資源、海洋景觀和旅游業均產生巨大破壞作用[7-10]。

福建寧德晴川灣海域所建的核電站，是國家核電中長期發展規劃頒布后開工的第一個核電項目，是目前我國百萬千瓦級核電機組自主化、國產化程度最高的核電站，也是海峽西岸經濟區建設的第一個核電站，2013年正式投入商業運行。核電安全關乎國計民生和社會穩定，本文通過分析福建晴川灣核電站海域不同季節水母的種類組成、數量分布和群落結構特征，評估其對核電生產帶來的潛在風險并提出應對策略，以期為寧德乃至我國濱海核電的生態安全管控提供科學依據。

2 材料與方法

2.1 站位設置、樣品采集及分析

2018年1月、4月、7月和11月分別對寧德晴川灣海域（以核電站為圓心，50 km半徑內共布設35個站位）進行了4個航次浮游動物調查，站位分布見圖1，站位基本信息見表1。浮游動物樣品用浮游生物網（淺水Ⅰ，口徑50 cm，網目孔徑0.505 mm）由底至表層垂直拖曳采集獲得，樣品保存和室內處理均按照《海洋調查規范》 （GB/T 12763—2007）[11]進行，樣品分析的水母作為本研究的主要研究對象，從個體大小來看，本研究的水母主要為小型水母。同時用CTD獲取現場溫度、鹽度和pH等數據。

2.2 數據處理

水母優勢種優勢度（Y）計算公式[12-13]為

式中，Y為物種優勢度，Ni為第i種水母的個體數，N為所有水母個體總數之和，fi為第i種水母出現的頻度。

種類更替率（R）計算公式[14]為

式中，R為種類更替率，a與b分別為相鄰兩個季節的種類數，c為相鄰兩個季節共同的種類數。

用office2016軟件進行優勢種、豐度、種類更替率等群落特征統計，用spss20.0軟件進行水母群落數量與環境因子的相關性分析。

3 結果與分析

3.1 種類組成

圖1 調查站位示意圖Fig. 1 Sampling stations

表1 寧德晴川灣海域調查站位基本信息Table 1 Basic information of survey stations in the Qingchuan Bay of Ningde

寧德晴川灣海域不同調查季節出現的水母種類信息如表2所示。4個航次共鑒定出水母20種，包括12種水螅水母、5種管水母、2種櫛水母和1種缽水母。在小型水母的種類組成上，水螅水母占60%，管水母占25%，櫛水母占10%，缽水母僅為5%。

水母種類呈現明顯的季節更替（圖2）。春季共7種，以水螅水母和管水母為主，廈門隔膜水母（Leuckartiara hoepplii）僅在春季航次出現；夏季共16種，水螅水母為最主要類群，超過55%，束手水母（Gosseasp.）、藪枝螅水母（Obeliasp.）、鉤手水母（Scolionemasp.）、雙小水母（Nanomia bijuga）等均僅在夏季出現；秋季共9種，種類組成特征與春季較為相近；冬季共3種，由水螅水母和缽水母組成，除了4個季節均有出現的半口壯麗水母（Aglaura hemistoma），耳狀囊水母（Euphysa aurata）和燈塔水母（Turritopsis nutricula）僅出現在該季節。春、夏、秋、冬4個季節的種類組成更替率分別為：88.9%、72.2%、43.8%和90.9%，以夏季到秋季的種類更替率為最低。

3.2 豐度分布及季節變化

寧德晴川灣海域不同季節水母豐度變化具有明顯差異（圖3）。春季、夏季、秋季和冬季水母在該海域的平均豐度分別為（45.48±8.24）個/m3、（50.26±12.13）個/m3、（3.68±1.91）個/m3和（0.18±0.07）個/m3，春季和夏季水母豐度總體較高，高值區主要出現在距核電取水口3～20 km以內海域，秋季和冬季水母總體較低，高值區主要出現在距核電站取水口20 km以外海域。

春季水母豐度高值區主要集中在距核電站取水口2.5～5 km區域，該區域豐度均值達到73.57個/m3，2.5 km以內區域水母豐度也較低，個別站點稍高，豐度均值約為17.50個/m3，春季水母水平分布總體呈現從距核電站取水口5 km處向東南外部海域逐漸減少的趨勢；夏季水母豐度高值區主要集中在距核電站取水口5～20 km區域，該區域豐度均值達到84.97個/m3，5 km以內區域水母豐度均值為22.04個/m3，東南外部區域水母豐度較低；秋季水母豐度總體較低，秋季水母在距核電取水口30 km以外區域稍高，均值為21.16個/m3，30 km以內該均值僅為 0.76個/m3；冬季水母豐度為一年中最低，水平分布上距核電取水口20 km以外區域相對稍多，均值為0.53個/m3，20 km以內該均值僅為0.04個/m3。

3.3 優勢種及其季節變化特征

寧德晴川灣海域水母類的優勢種結構季節演替非常明顯（表3，圖4）。春季以水螅水母類的印度感棒水母（Laodicea indica）為主要優勢種類，平均豐度達18.65個/m3，其次是管水母類的雙生水母（Diphyeschamissonis）和櫛水母類的球型側腕水母（Pleurobrachia globosa）；夏季以球型側腕水母占絕對優勢，平均豐度達42.12個/m3，其次是藪枝螅水母（水螅水母）和雙生水母；秋季以雙生水母為主要優勢，平均豐度為2.69個/m3，其次是球型側腕水母；冬季以水螅水母類的耳狀囊水母為優勢種，平均豐度為0.14個/m3。

表2 寧德晴川灣海域不同季節水母種類組成名錄Table 2 Species composition of jellyfish in different seasons in the Qingchuan Bay of Ningde

圖2 寧德晴川灣海域不同季節水母種類數百分比組成Fig. 2 The percentage composition of jellyfish species in different seasons in the Qingchuan Bay of Ningde

3.4 水母對寧德晴川灣海域核電冷源安全潛在風險分析

相關調查研究表明，大于3 mm個體生物的大量聚集，均可能造成核電冷源取水運行不暢，造成取水口堵塞，引起機組冷卻系統停止工作，導致濱海核電發生致災生物堵塞核電冷源取水安全事件[15]。本調查統計的優勢種類球型側腕水母和雙生水母已被學者列為寧德海域核電冷源風險致災生物名錄[16]，其中球型側腕水母亦在紅沿河核電冷源風險研究中被評估為風險值為“高”的海洋生物[17]。根據寧德核電水母季節分布和水平分布特征（圖5），以水母豐度50個/m3為風險閾值考慮，夏季為高風險季節，重點關注距取水口5～20 km海域；其次是春季，重點關注距取水口2.5～5 km海域；秋季和冬季基本不會因水母而引起核電冷源安全事故發生，因此防范水母致災建議主要在春、夏季進行，特別是優勢種類球型側腕水母、印度感棒水母和雙生水母等種群動態變化。同時，水母的發生一般開始于近岸和沿岸水域，然后向外擴展[18]，防范水母災害風險，也應加強近岸水域生態環境變化監測和預警。

圖3 寧德晴川灣海域不同季節水母豐度分布Fig. 3 Distribution of jellyfish abundance in different seasons in the Qingchan Bay of Ningde

表3 不同季節水母優勢種的優勢度、平均豐度和出現頻率統計Table 3 Dominances, average abundance and frequency of the dominant jellyfish species in different seasons

3.5 水母豐度變動的環境影響因子分析

圖4 不同季節優勢種類的優勢度（Y）變化Fig. 4 Dominances (Y) of dominant jellyfish species in different seasons

水母是海洋生態系統中的重要環節，其豐度及結構組成變化與溫度、鹽度和主要食物橈足類數量等因子密切相關[19-20]，也深受風、海流、鋒面和水團等因子影響[21-23]，全球氣候變化和富營養化是我國近海水母暴發的最重要誘發因素[24]。統計分析表明：春季和夏季水母的豐度與浮游動物的總豐度呈極顯著相關，相關因子分別達到0.477和0.620，表明其在浮游動物群落中的數量比重較大，決定了浮游動物的群落結構組成，夏季其數量與浮游動物中的橈足類數量呈現出了顯著相關性（相關系數為0.363），橈足類種群在夏季的擴大為水母種群的壯大提供了豐富的餌料基礎（表4）。秋季和冬季水母群落的豐度主要受鹽度的影響，與鹽度呈極顯著相關，本調查春、夏、秋、冬4個航次該海域鹽度均值分別為29.68、32.67、27.25和27.12，秋、冬季節鹽度明顯低于春季和夏季，研究表明該海域的優勢種類球型側腕水母屬于亞熱帶外海種，該種生存需要較高的水溫和鹽度[25]，根據張金標[26]的研究，在鹽度為32～34，該種的出現頻率明顯增加，本研究的結果與上述研究結果基本一致。

圖5 寧德晴川灣核電站取水口外不同區域水母豐度均值比較Fig. 5 Comparison of the mean abundance of jellyfish in different regions in Ningde Qingchuan Bay area outside the water intake of nuclear power plant

表4 寧德晴川灣海域不同季節水母豐度與環境因子相關性分析Table 4 Correlation between jellyfish abundance and environmental factors in different seasons in the Qingchuan Bay of Ningde

4 結論

寧德晴川灣海域水母類種類組成數量和豐度分布均存在明顯季節變化，優勢種組成季節演替明顯，春、夏、秋、冬首要優勢種分別為印度感棒水母、球型側腕水母、雙生水母和耳狀囊水母。

夏季為寧德晴川灣核電生態安全的潛在高風險季節，需重點關注距取水口5～20 km海域；其次是春季，重點關注距取水口2.5～5 km海域；秋季和冬季基本不會因水母而引起核電冷源安全事故發生。防范水母致災建議主要在春、夏季進行，特別關注優勢種類球型側腕水母、印度感棒水母和雙生水母等種群動態變化。

春季和夏季水母的豐度與浮游動物的總豐度呈極顯著相關，在夏季其數量與浮游動物中的橈足類數量呈顯著相關（p＜0.05，r=0.363），很好的顯示出浮游動物特別是橈足類為水母種群發展提供了充足的食物保障；秋季和冬季水母群落的豐度主要受鹽度的影響，與鹽度呈極顯著相關，秋、冬季該海域鹽度、溫度均較低，水母豐度也較低。