隐形威胁：西班牙主要港口持续存在的微微型浮游植物与有害藻类对压载水管理的挑战

本研究针对国际海事组织(IMO)《压载水管理公约》在防控有害水生生物转移方面存在的监管漏洞，通过对西班牙三大港口（阿尔赫西拉斯、毕尔巴鄂、瓦伦西亚）开展多季节采样，综合运用显微成像、高效液相色谱(HPLC)色素分析和环境DNA(eDNA)宏条形码技术，揭示了微微型浮游植物(<10 μm)在生物量中占主导地位(平均86%)且55种有害藻类持续存在的现状。研究发现现行法规不仅排除对<10 μm粒径生物的监管，还缺乏对有害藻类的具体排放限制，且认证测试条件与港口实际生物浓度严重不匹配。该研究为修订IMO标准提供了关键科学依据，对防范生物入侵、保护海洋生态安全具有重要意义。

　　

在全球贸易网络中海港扮演着至关重要的枢纽角色，超过80%的贸易货物通过海运完成运输。然而密集的航运活动也带来了显著的生态风险——船舶压载水(ballast water, BW)已成为水生生物跨洋传播的主要载体，每年约100亿吨压载水在全球转移，每小时约7000个物种随之迁徙，每9周就可能引发一次新的生物入侵事件。为应对这一挑战，国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)于2004年通过《压载水管理公约》(Ballast Water Management Convention, BWMC)，其中D-2性能标准要求排放水体中≥50 μm的生物少于10个/立方米，10-50 μm的生物少于10个/毫升。但该标准存在明显缺陷：一方面完全排除了<10 μm粒径的浮游植物监管，另一方面未对已知有害藻类物种设定专门限值，且认证测试要求的生物浓度远高于大多数港口的实际水平。

针对这些监管漏洞，来自西班牙巴斯克大学(UPV/EHU)的Jone Bilbao、Christina Pavloudi和Sergio Seoane在《Marine Pollution Bulletin》发表了针对三大西班牙港口（阿尔赫西拉斯、毕尔巴鄂、瓦伦西亚）的全面研究。研究人员于2023年春季、夏季和秋季分别在这三个港口的9个采样点进行了系统采样，采用多方法联用的策略：通过高效液相色谱(HPLC)色素分析量化浮游植物生物量与粒径分布；借助环境DNA(eDNA)宏条形码技术对18S rRNA V4区进行测序，解析物种组成；结合显微成像技术对有害藻类进行精准鉴定与计数；同时监测水温、盐度、营养盐等环境参数。这种多技术融合的方法既保证了传统显微计数的准确性，又发挥了分子技术的高灵敏度优势，首次全面揭示了这些重要港口浮游植物群落的真实构成。

研究结果显著发现：

在生物量与粒径结构方面，三个港口的总叶绿素a(Chl a)浓度无显著差异，但粒径结构呈现高度一致性——微微型浮游植物(picophytoplankton, <10 μm)在总生物量中占据绝对主导：阿尔赫西拉斯港平均占比86%，毕尔巴鄂港78%，瓦伦西亚港高达96%。尤为重要的是，这些优势粒径恰好落在IMO监管范围之外。

群落组成分析显示三个港口的浮游植物群落存在显著差异。色素分析表明阿尔赫西拉斯港以岩藻黄素类藻类(FCA，主要是硅藻)和19'-己酰氧基岩藻黄素类藻类(HCA，主要是定鞭藻)为主；毕尔巴鄂港的群落结构季节性变化明显，春季以硅藻和隐藻为主，夏季甲藻和绿藻比例上升；瓦伦西亚港则呈现空间异质性，VAL-1站位以定鞭藻和蓝藻为主，VAL-2和VAL-3站位则以硅藻占优。eDNA宏条形码共鉴定出400个浮游植物分类单元，其中237个为三个港口共有，反映了这些港口既共享核心物种又各具特色的生态特征。

有害藻类研究结果最为令人担忧：共鉴定出55种有害藻类，包括36种产毒物种和19种高生物量物种。其中32种为三个港口共有，三角角藻(Tripos furca)和细弱角毛藻(Chaetoceros tenuissimus)在100%样本中出现。阿尔赫西拉斯港检出45种有害物种，毕尔巴鄂港39种，瓦伦西亚港高达46种。显微镜计数显示，瓦伦西亚港的亚历山大藻(Alexandrium spp.)浓度四次超过500细胞/升的预警阈值，最高达1.04×10⁴细胞/升；伪菱形藻(Pseudo-nitzschia spp.)在毕尔巴鄂和瓦伦西亚港均超过欧盟规定的毒性警报水平。这些有害物种中许多属于<10 μm粒径范围（如部分伪菱形藻物种）或能够形成耐受恶劣环境的休眠孢囊，极大增强了其通过压载水传播的潜在风险。

研究还发现IMO的BWMS认证测试条件与港口实际情况严重脱节：所有样本均未达到陆基测试要求的10³-10⁴细胞/毫升（10-50 μm粒径）挑战浓度，仅22%样本达到船基测试要求的100细胞/毫升标准。这种不匹配引发了对BWMS在实际港口环境中有效性的质疑。

该研究的讨论部分深入剖析了当前压载水管理体系的三大缺陷：首先，IMO对<10 μm浮游植物的监管缺失与这类生物的实际生态重要性严重不符，许多有害物种（如Phaeocystis globosa、Chrysochromulina leadbeateri等）正属于这一粒径范围；其次，公约缺乏对特定有害藻类的监管条款，而本研究验证了这些物种在港口环境中普遍且持续存在；第三，认证测试条件基于非典型的高浓度环境，可能高估了处理系统在真实条件下的效能。

研究者建议IMO修订现有标准：建立针对<10 μm浮游植物的新监管粒径级别；制定针对有害藻类的物种特异性监管方案；优化认证测试协议使其更符合真实港口环境条件。同时推荐在监管和科研中采用多技术联用策略（显微技术、色素分析和分子技术），以全面把浮游植物群落的结构与功能。

这项研究首次系统揭示了西班牙主要港口的浮游植物群落特征，为评估压载水管理的生物安全风险提供了关键基线数据。其发现对全球压载水管理政策具有重要启示意义，特别是在微微型浮游植物和有害藻类的监管方面提出了亟待解决的科学问题。随着全球航运网络的持续扩张，基于科学证据不断完善压载水管理标准，对保护全球海洋生态系统的健康与稳定具有深远意义。