王 洋,朱文斌,王忠明,張洪亮,朱增軍,宋之琦
(1.浙江省海洋水產(chǎn)研究所,農(nóng)業(yè)部重點漁場漁業(yè)資源科學(xué)觀測實驗站,浙江省海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用技術(shù)研究重點實驗室,浙江舟山 316021;2.平湖市水產(chǎn)技術(shù)推廣站,浙江平湖 314200)
MPI在杭州灣北岸海洋環(huán)境質(zhì)量評價中應(yīng)用
王洋1,朱文斌1,王忠明1,張洪亮1,朱增軍1,宋之琦2
(1.浙江省海洋水產(chǎn)研究所,農(nóng)業(yè)部重點漁場漁業(yè)資源科學(xué)觀測實驗站,浙江省海洋漁業(yè)資源可持續(xù)利用技術(shù)研究重點實驗室,浙江舟山316021;2.平湖市水產(chǎn)技術(shù)推廣站,浙江平湖314200)
采用大型底棲動物污染指數(shù)對2014年杭州灣北岸海洋功能區(qū)大型底棲動物相關(guān)參數(shù)進行分析,探討了該區(qū)海洋功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀和變化趨勢。結(jié)果表明:2014年杭州灣北岸海洋功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量總體較差,6個站位環(huán)境質(zhì)量均為嚴重污染,MPI值從小到大依次為hy03、hy01、hy02、PH01、PH06和PH04站位;同時,參考鄰近海域的水質(zhì)狀況表明,各功能區(qū)的MPI值的季節(jié)變動較大,但環(huán)境質(zhì)量均為嚴重污染,環(huán)境質(zhì)量的季節(jié)變化規(guī)律不明顯。杭州灣屬于強潮型河口灣,潮流的沖刷作用使底質(zhì)處于不穩(wěn)定狀態(tài),加之人類活動對底棲生物的生存環(huán)境的破壞逐年加劇,致使其生存空間減少,導(dǎo)致杭州灣北岸海洋功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量惡化,生態(tài)環(huán)境承受較大的威脅。
大型底棲動物污染指數(shù);杭州灣北岸;海洋功能區(qū);環(huán)境質(zhì)量
杭州灣位于浙江省東北部,地處長江三角洲經(jīng)濟開發(fā)區(qū),呈東西走向的喇叭狀,為強潮河口灣。海灣北側(cè)與長江入??谙噜?,外連東海,內(nèi)接錢塘江、甬江和曹娥江,是生態(tài)結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜、受人類干擾最為頻繁的區(qū)域之一,同時也是河口水與外海水相互交匯劇烈的水域。水文環(huán)境受這些徑流所形成的江浙沿岸流及臺灣暖流的影響,加之灣底特殊的地貌形態(tài)特征以及海灣喇叭狀結(jié)構(gòu),使得該海域常出現(xiàn)涌潮現(xiàn)象,營養(yǎng)物質(zhì)豐富、水質(zhì)肥沃、餌料生物豐富、水文環(huán)境適宜,漁業(yè)資源豐富,同時該海域也具備豐富的港口航道、灘涂,這些獨特的地理區(qū)位優(yōu)勢,使得杭州灣海域成為我國港口開發(fā)、海產(chǎn)養(yǎng)殖、海洋能源和海上旅游業(yè)最有發(fā)展前景的水域之一。目前我國多數(shù)入海河口生態(tài)系統(tǒng)面臨巨大的環(huán)境壓力,如河口水域的污染,底質(zhì)環(huán)境的惡化等。杭州灣環(huán)境質(zhì)量不僅直接影響著環(huán)繞其周邊長三角城市帶的經(jīng)濟發(fā)展,而且由于在生態(tài)系統(tǒng)中的重要性及生態(tài)環(huán)境的敏感和脆弱性,已成為我國海洋環(huán)境狀況研究的熱點區(qū)域。
關(guān)于杭州灣海域海洋環(huán)境質(zhì)量的研究主要集中在生物[1-5],放射性物質(zhì)監(jiān)測[2-3]及評價等方面,而利用大型底棲生物反映該海域海洋環(huán)境質(zhì)量的研究相對較少。通常在海洋環(huán)境監(jiān)測中,常用底棲動物群落結(jié)構(gòu)來評價環(huán)境質(zhì)量,評價指標及方法主要有:多樣性指數(shù)[5]、生物完整性指數(shù)[4]和豐度生物量比較法[5]等。而蔡立哲等人,通過建立大型底棲動物污染指數(shù)(Macrozoobenthos Pollution Index,MPI),利用數(shù)字化的豐度生物量比較法評價海洋環(huán)境質(zhì)量。其分析結(jié)果反應(yīng)靈敏,評價結(jié)果比種類多樣性指數(shù)更符合環(huán)境的實際狀況[6]。本文通過對2014年杭州灣北岸嘉興市海洋功能區(qū)海洋環(huán)境監(jiān)測大型底棲動物的MPI指數(shù)的分析,探討該海域海洋環(huán)境質(zhì)量的現(xiàn)狀及其變化趨勢,為今后評價海洋環(huán)境質(zhì)量,修復(fù)和改善該海域海洋生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。
圖1 杭州灣北岸環(huán)境監(jiān)測調(diào)查站位圖Fig.1 Marine environmental monitoring stations at the north bank of Hangzhou Bay
1.1數(shù)據(jù)來源
本次大型底棲動物各項數(shù)據(jù)資料來源于2014年3個季度杭州灣北岸嘉興市海洋功能區(qū)海洋環(huán)境監(jiān)測大型底棲動物6個站位的調(diào)查和監(jiān)測,得到共18個站位數(shù)據(jù),各監(jiān)測站點分別位于休閑娛樂區(qū),港口航道區(qū),農(nóng)漁業(yè)區(qū)(圖1)。采用網(wǎng)口寬1.5 m的阿拖網(wǎng)采集樣品。阿托網(wǎng)取樣每站1次,拖網(wǎng)船速2 kn,拖網(wǎng)時間15 min。所有阿拖網(wǎng)采集的樣品(下分別稱泥樣和網(wǎng)樣)均用體積分數(shù)5%的中性甲醛溶液固定,帶回實驗室。大型底棲生物樣品的分析、稱重、計算及資料整理均按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》[7]《海洋調(diào)查規(guī)范第6部分:海洋生物調(diào)查》[8]中的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
數(shù)據(jù)主要采用MPI法對大型底棲動物數(shù)據(jù)進行分析:
式中:MPI為大型底棲動物污染指數(shù);Ai為大小順序為第i種的密度累積百分優(yōu)勢度;Bi為大小順序為第i個種的生物量累積百分優(yōu)勢度;S為采集到的物種數(shù)。并且,當Σ(Ai-Bi)為正值時,k=1;當Σ (Ai-Bi)為負值時,k=1。由于分別對密度和生物量進行排序,故Ai與Bi為并不一定是指同一物種的密度和生物量。當MPI>4時,為嚴重污染;MPI=0~4,為中度污染;MPI=-6~0時,為輕度污染;MPI<-6時,為清潔[10]。
2.1海洋功能區(qū)底棲動物和MPI評價
2014年春季杭州灣北岸嘉興市海洋功能區(qū)海洋環(huán)境監(jiān)測大型底棲動物6個站位底棲生物優(yōu)勢種有安氏白蝦、中國朽葉蛤2種;夏季及秋季,安氏白蝦均為杭州灣北岸嘉興市海洋功能區(qū)海洋環(huán)境監(jiān)測大型底棲動物6個站位底棲生物的優(yōu)勢種(表1)。功能區(qū)生物種類數(shù)最多的站位為秋季的hy02站位,為11種,MPI法評價的環(huán)境質(zhì)量為嚴重污染。
表1 2014年各海洋功能區(qū)監(jiān)測站位大型底棲動物、MPI、環(huán)境質(zhì)量及其賦值Tab.1 Macrobenthos,MPI,environmental quality and its valuation of marine function area in 2014
2.2海洋功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量變化
2014年,杭州灣北岸嘉興市海洋功能區(qū)海洋環(huán)境監(jiān)測各站位MPI值之和如圖2所示,以PH04站位最高,其次為PH06、PH01、hy02、hy01、hy03站位環(huán)境狀況均為嚴重污染。因此,杭州灣生態(tài)監(jiān)控區(qū)6個站位環(huán)境質(zhì)量從好到差依次為hy03、hy01、hy02、PH01、PH06和PH04。
圖2 功能區(qū)各站位環(huán)境質(zhì)量比較Fig.2 Comparison of environmental quality in different marine function zones
春季各監(jiān)測站位中以PH06站位的MPI值最大,其次依次為PH01、hy02、hy01、hy03,最后為PH04站位;夏季PH04站位的MPI值在各監(jiān)測站位中最大,達到921.25,hy03站位次之,往后依次為hy02、PH06、hy01、PH01站位;秋季杭州灣北岸海洋功能區(qū)6個監(jiān)測站位環(huán)境質(zhì)量從好到差依次為hy02、hy01、hy03、PH01、PH06、PH04。
如圖3所示,各季節(jié)各功能區(qū)海洋環(huán)境監(jiān)測站位均為嚴重污染,各功能區(qū)的MPI值的季節(jié)變動較大。春季,農(nóng)漁業(yè)區(qū)的環(huán)境質(zhì)量最差,港口航道區(qū)和休閑娛樂區(qū)次之;夏季,仍以農(nóng)漁業(yè)區(qū)污染最為嚴重,港口航道區(qū)次之,休閑娛樂區(qū)污染程度相對較輕;秋季,港口航道區(qū)海洋環(huán)境質(zhì)量最差,其次為農(nóng)漁業(yè)區(qū),環(huán)境質(zhì)量相對最好的是休閑娛樂區(qū)。2014年杭州灣北岸各海洋功能區(qū)MPI值的變化各異(圖3)。休閑娛樂區(qū)的MPI值呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢,MPI值在港口航道區(qū)則呈現(xiàn)出隨季節(jié)變化上升的趨勢,農(nóng)漁業(yè)區(qū)MPI值呈現(xiàn)出與港口航道區(qū)相反的趨勢,出現(xiàn)隨季節(jié)變化而下降的趨勢,但各個功能區(qū)海洋環(huán)境質(zhì)量均為嚴重污染。因此,2014年杭州灣北岸海洋功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量季節(jié)變化規(guī)律不明顯。
圖3 各功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量季節(jié)變化Fig.3 Seasonal change of environmental quality in each site of marine function zones
2014年,杭州灣北岸海洋環(huán)境監(jiān)測全部站位均出現(xiàn)嚴重污染。與該區(qū)域的歷史調(diào)查結(jié)果[9]相比,調(diào)查區(qū)域的生物棲息環(huán)境質(zhì)量狀況不容樂觀,生物群落結(jié)構(gòu)狀況較差,生物多樣性下降。影響杭州灣底棲動物分布的原因眾多,杭州灣為強潮型河口灣[10],受不同的水團共同作用,水動力作用強,岸灘沖淤變化劇烈,底質(zhì)沉積較粗,潮流的沖刷作用使底質(zhì)處于不穩(wěn)定狀態(tài),是造成杭州灣底棲動物資源貧乏的自然影響因素。與此同時,杭州灣北岸地區(qū)由杭嘉湖平原和長江三角洲組成,人口密集、工業(yè)發(fā)達,大型企業(yè)林立,鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)眾多,嘉興重化工區(qū)基地、秦山核電廠、金山石化等大型企業(yè)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)等大小排污口較多,導(dǎo)致杭州灣北岸海洋功能區(qū)生態(tài)環(huán)境承受較大的威脅,環(huán)境質(zhì)量惡化。周邊城市的發(fā)展對土地的需求日益擴大,導(dǎo)致杭州灣圍填?;顒宇l繁[11],改變了底棲生物的自然棲息環(huán)境,侵占了底棲生物的生存空間,也是導(dǎo)致杭州灣北岸海洋功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量較差的重要原因。
各功能區(qū)的MPI值的季節(jié)變動較大,休閑娛樂區(qū)的MPI值春季<秋季,即春季休閑娛樂區(qū)的環(huán)境質(zhì)量較秋季較好,港口航道區(qū)的環(huán)境質(zhì)量亦呈現(xiàn)出春季好于秋季。相應(yīng)的,本研究調(diào)查海域水體主要受無機氮和活性磷酸鹽的污染,水質(zhì)類別為劣四類,水體均呈富營養(yǎng)化狀態(tài),呈現(xiàn)出春季較秋季差的趨勢。這種現(xiàn)象可能是由于生物對環(huán)境的變化具有一定適應(yīng)性,生物指數(shù)方法不如化學(xué)指標法靈敏所造成的。
MPI評價法無需時空對照樣品,僅需考慮密度、生物量和種類數(shù)3個參數(shù),是一種將圖形數(shù)字化的生態(tài)評價方法。該方法易于將海洋環(huán)境數(shù)據(jù)進行數(shù)字化管理,較其它方法具有計算簡便、易于掌握。但是這種同時值得注意的是,MPI法在計算中沒有反映出群落內(nèi)耐污和敏感種類的特征,對于群落構(gòu)成的關(guān)鍵生態(tài)信息的判斷上會出現(xiàn)一定的偏差[12],在使用過程中還需結(jié)合生物、生態(tài)知識進行分析。
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Assessment on Marine Environmental Quality North Bank of Hangzhou Bay by MPI
WANG Yang,ZHU Wen-bin,WANG Zhong-ming,et al
(Marine Fisheries Research Institute of Zhejiang Province,Scientific Observing and Experimental Station of Fishery Resources for Key Fishing Grounds,Ministry of Agriculture,Key Laboratory of Sustainable Utilization of technology Research for Fishery Resource of Zhejiang Province,Zhoushan 316021,China)
Macrozoobenthos Pollution Index(MPI)was in this paper used to assess the environmental quality of the zone.Based on the marine environmental monitoring macrofaunal data at the north bank of Hangzhou Bay function zone in 2014,6 sections respectively were set in different function zones.Generally,the result showed that the environmental quality in the study area was poor.All the 6 sections were polluted seriously,the MPI value followed in descending order was hy03,hy01,hy02,PH01,PH06 and PH04.Seasonal change of environmental quality in each section of marine function areas was large.Compared with the water quality changes of sea area adjacent to the function zones,the seasonal change law was insignificant.The strong tidal current action in Hangzhou Bay,as well as the sea reclamation projects was serious year by year caused the decline of ecological environmental quality andliving space in this zone.While,it was also becoming more of an environmental risk in different function areas.
macrozoobenthos pollution index;north bank of Hangzhou bay;marine function zones;environmental quality
X82
A
1008-830X(2015)02-0132-04
2014-11-20
浙江省漁業(yè)資源本底調(diào)查(浙財農(nóng)[2014]277號)
王洋(1988-),女,河北張家口人,研究方向:漁業(yè)資源與生物學(xué).E-mail:liuliqu_love@163.com
宋之琦.E-mail:ft332006@163.com