墨西哥湾南部坎佩切沿海水域中潜在有害浮游植物的年度周期

《Regional Studies in Marine Science》：Annual cycle of potentially harmful phytoplankton in the coastal waters of Campeche, southern Gulf of Mexico

有害浮游生物季节动态与物理化学因子关联性研究：在墨西哥坎佩切湾6个采样点（2021.11-2022.9）每月采集水样，分析温度、盐度、pH等参数与潜在毒性浮游生物（18种，含13种甲藻、3种硅藻、2种蓝藻）的时空分布。发现甲藻Pseudo-nitzschia spp.在雨季（6-9月）丰度达2.0×10^6 cells/L，甲藻Pyrodinium bahamense在旱季（2-5月）丰度3.1×10^5 cells/L，蓝藻Anabaena sp.和Trichodesmium sp.雨季丰度显著升高。研究指出物理化学参数季节性变化驱动浮游生物群落结构，建议未来结合毒素定量分析以完善风险评估体系。

　　

卡洛斯·安东尼奥·普特-德尔加多（Carlos Antonio Poot-Delgado）|海梅·伦东-冯·奥斯滕（Jaime Rendon-von Ostén）|尤里·B·奥科洛德科夫（Yuri B. Okolodkov）

墨西哥湾生态、渔业与海洋学研究所，坎佩切自治大学，邮政信箱520号，坎佩切，坎佩切州CP 24030，墨西哥

摘要

本研究的目的是追踪潜在有害浮游植物的季节性动态及其与一系列物理化学变量的关系。2021年11月至2022年9月期间，每月在六个具有不同程度人为活动的地点采集水样进行定量分析。测量了水温、盐度、pH值、氧气饱和度、无机大量营养元素以及浮游植物的丰度。温度、盐度、pH值和无机营养元素的范围随季节变化而变化。在雨季，纳米浮游植物（包括隐藻和小型鞭毛藻）的丰度达到最大值，为1.4×10^5个细胞/升。主要的微浮游植物类群是硅藻，其次是甲藻和蓝细菌。共发现了18种潜在有毒的微藻（13种甲藻、3种硅藻和2种蓝细菌）。Pseudo-nitzschia属在雨季的丰度最高（可达2.0×10^6个细胞/升）。八种甲藻在旱季丰度较高，四种在雨季丰度较高，一种在风季丰度较高。在旱季，浮游甲藻Pyrodinium bahamense的丰度为3.1×10^5个细胞/升，其次是底栖甲藻Prorocentrum lima，丰度为1.21×10^4个细胞/升。蓝细菌Anabaena属和Trichodesmium属在雨季的丰度最高。总体而言，潜在有毒微藻的丰度在旱季和雨季均较高。为了增强研究结果在生态学和公共卫生方面的意义，未来的研究应纳入直接毒素定量分析，以确认有害化合物的存在和浓度。这将为风险评估提供关键数据，并符合国际HAB监测和管理标准。

引言

在全球范围内，浮游植物被广泛用作水生生态系统生态状态的指标。有害藻华（HABs）是指光合、混合营养或异养微藻的爆发性生长，这些微藻可能对其他生物（包括人类）产生影响（Smayda, 1997）。最近的全球研究表明，气候变化（如温度上升和降水模式改变）显著改变了HABs的发生时间和强度（Gobler, 2020; Hallegraeff et al., 2021; Tewari, 2022）。降雨量的变化改变了营养物质的输入，导致藻华更早且更严重（Glibert, 2020）。这些由气候变化引起的变化，加上持续的营养污染，增加了HABs的频率、持续时间和地理范围（Hallegraeff, 1993; Poot-Delgado and Pérez-Morales, 2023）。HABs在不同丰度和生物量条件下表现出多种效应：它们可能使水体着色，也可能对其他生物具有毒性（Ochoa et al., 2003）。最著名的毒性综合征包括PSP（麻痹性贝类中毒）、DSP（腹泻性贝类中毒）、ASP（失忆性贝类中毒）和NSP（神经毒性贝类中毒）（Reguera-Ramírez, 2002）。因此，它们构成了与富营养化过程密切相关的环境问题，预计其在全球不同沿海地区的发生频率将增加（Glibert, 2020）。此外，在经济发达的国家，HABs在监测项目中也起着关键作用（Di Cavalho et al., 2023）。

在墨西哥，联邦卫生风险预防委员会（COFEPRIS）在墨西哥政府卫生部的指导下，监督各州卫生部门针对HAB事件引起的公共卫生紧急情况进行的监测（COFEPRIS, 2016a）。这种监测包括毒素检测、实施卫生关闭措施以及采取预防性关闭措施（COFEPRIS, 2016b, COFEPRIS, 2017）。地方卫生部门负责具体的监测工作。

一个典型的例子是墨西哥湾南部的坎佩切沿海水域，该地区已被诊断为富营养化（Alpuche-Gual, 2014; Poot-Delgado et al., 2021）。在过去二十年里，这些水域一直受到针对潜在有害浮游植物的持续监测（Poot-Delgado, 2016; Poot-Delgado and Pérez-Morales, 2023）。

然而，现有的报告仅限于包含主要浮游植物种类的内部文件，缺乏物理化学参数的数据。尽管政府付出了努力，但这些监测活动仍停留在初步监控阶段，缺乏对数据的全面分析。因此，有必要研究一系列变量，包括营养物质的富集程度、研究区域的环境条件、潜在有害浮游植物的种类组成及其全年丰度的变化。

本研究的目的是追踪潜在有害浮游植物的季节性动态及其与物理化学变量的关系。我们假设这些物种中的大多数在雨季会对无机营养物质（特别是氮化合物和磷酸盐）的增加产生积极反应。

材料与方法

研究区域位于坎佩切湾沿岸，该地区的沉积物为尤卡坦半岛碳酸盐平台的钙质沉积物（García-Cuellar et al., 2004）。该地区分为三个气候季节：风季（10月至1月）、旱季（2月至5月）和雨季（6月至9月）（Ramos-Miranda et al., 2006）。除了被州政府卫生部门指定为监测区域外，这些

物理化学变量

海水温度在风季最低，为25.26±0.96°C；而在雨季最高，达到34.80±1.79°C（表1）。不同季节之间的温度差异显著（F = 60.31, p < 0.005）。盐度也有显著波动，最低为28.50，最高为38.50，两个数值均出现在雨季（表1）。不同季节之间的盐度差异同样显著（F =

物理化学变量

坎佩切的海滩是多项水质研究的对象。研究表明，主要污染源包括城市废水排放和地表径流，这些径流携带了来自农业和畜牧业活动的污染物（Alpuche-Gual, 2014; Espina and Vanegas, 2005）。由于采样区域较浅，风和潮汐流的作用使水体充分混合，从而增强了水体的溶解氧含量

结论

根据2021年11月至2022年9月在坎佩切沿海六个具有不同程度人为活动地点的每月监测数据，共发现了18种潜在有毒的微藻（13种甲藻、3种硅藻和2种蓝细菌）。不同物种在不同季节的丰度有所不同：Pyrodinium bahamense在旱季（2月至5月）丰度最高，而Pseudo-nitzschia属、Anabaena属和Trichodesmium属在雨季（6月至9月）丰度最高。

CRediT作者贡献声明

尤里·B·奥科洛德科夫（Yuri B. Okolodkov）：撰写、审稿与编辑、方法论、数据管理。海梅·伦东-冯·奥斯滕（Jaime Rendon-von Ostén）：撰写、审稿与编辑、资源获取、方法论、数据管理。卡洛斯·安东尼奥·普特-德尔加多（Carlos Antonio Poot-Delgado）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、资源获取、方法论、研究设计、资金申请、数据管理、概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们感谢Marcia M. Gowing（美国华盛顿州西雅图）对英文风格的改进，以及匿名审稿人的宝贵意见。同时感谢Champotón的ITS提供的财务支持。CAPD也感谢墨西哥科学、人文、技术及创新部（SECIHTI）提供的博士后奖学金（2022年墨西哥博士后项目）。