姜 磊

(東營(yíng)市海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，山東 東營(yíng) 257091)

萊州灣蟶類生態(tài)國(guó)家級(jí)海洋特別保護(hù)區(qū)于2009年獲國(guó)家海洋局批準(zhǔn)建立，主要保護(hù)對(duì)象是小刀蟶、大竹蟶、縊蟶等底棲經(jīng)濟(jì)物種及其賴以生存的海洋生態(tài)環(huán)境。保護(hù)區(qū)位于萊州灣西岸廣利河以北、青坨河以南海域，總面積為179.58 km2，其中重點(diǎn)保護(hù)區(qū)31.68 km2，生態(tài)與資源恢復(fù)區(qū)64.38 km2，適度利用區(qū)83.52 km2。保護(hù)區(qū)周圍海域鄰近廣利河、小清河、永豐河等河流入?？?；且沿海工業(yè)園區(qū)以及灘涂漁業(yè)養(yǎng)殖等都會(huì)對(duì)保護(hù)區(qū)周圍海域造成污染。通過(guò)對(duì)萊州灣蟶類生態(tài)國(guó)家級(jí)海洋特別保護(hù)區(qū)海洋環(huán)境的調(diào)查分析和評(píng)價(jià)，掌握保護(hù)區(qū)海洋環(huán)境現(xiàn)狀，為保護(hù)區(qū)資源恢復(fù)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)理論和依據(jù)。

1 調(diào)查情況及分析方法

1.1 調(diào)查時(shí)間及站位布設(shè)

于2017年3、5、8、10月對(duì)保護(hù)區(qū)海水水質(zhì)進(jìn)行了調(diào)查監(jiān)測(cè)，5、8月對(duì)保護(hù)區(qū)浮游植物、浮游動(dòng)物進(jìn)行了調(diào)查監(jiān)測(cè)，8月對(duì)保護(hù)區(qū)沉積物質(zhì)量以及底棲生物進(jìn)行了調(diào)查監(jiān)測(cè)。所有樣品的采集、貯存、運(yùn)輸和分析等過(guò)程按照《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB 12763-2007)和《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》(GB 17378-2007)等執(zhí)行。站位布設(shè)和調(diào)查類別見表1。

1.2 監(jiān)測(cè)要素、分析方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

海水水質(zhì)監(jiān)測(cè)要素主要有水溫、溶解氧(DO)、pH、鹽度、化學(xué)需氧量(CODMn)、亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮、活性磷酸鹽、石油類、總磷、總氮等；沉積物質(zhì)量監(jiān)測(cè)要素主要有硫化物、有機(jī)碳、石油類、銅、鎘、鉛、鋅、汞、砷等；生物生態(tài)監(jiān)測(cè)要素包括浮游植物、浮游動(dòng)物、底棲生物的種類組成與數(shù)量等。各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的分析方法均按《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》(GB 17378-2007)執(zhí)行。

表1 調(diào)查站位坐標(biāo)和類別

海水水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用按《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3097-1997)第二類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，海洋沉積物按《海洋沉積物質(zhì)量》(GB 18668-2002)第一類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，海洋生物多樣性按《近岸海域海洋生物多樣性評(píng)價(jià)技術(shù)指南》(HY/T 215-2017)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.3 海水質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

1.3.1 海水水質(zhì)的單因子質(zhì)量指數(shù)評(píng)價(jià)法

水質(zhì)單因子質(zhì)量指數(shù)法[1]計(jì)算公式：

Pi=Mi/Si

式中：Pi—污染物i的污染指數(shù)；Mi—污染物i的實(shí)測(cè)濃度，年度評(píng)價(jià)中為全年測(cè)值的算數(shù)平均值；Si—污染物i的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

pH污染指數(shù)的計(jì)算方法[2]：

式中：PpH—pH的污染指數(shù)；pHsd—pH標(biāo)準(zhǔn)值下限；pHsu—pH標(biāo)準(zhǔn)值上限。

DO污染指數(shù)計(jì)算公式如下：

式中：PDO—溶解氧的污染指數(shù)；DOf—現(xiàn)場(chǎng)水溫、氣壓、鹽度等條件下的飽和溶解氧濃度(mg/L)；DO—溶解氧實(shí)測(cè)值(mg/L)；DOs—溶解氧的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)限值(mg/L)。

1.3.2 水質(zhì)內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法綜合評(píng)價(jià)[1,3]

式中：I為海水環(huán)境綜合質(zhì)量指數(shù)；Pi為i污染物的污染指數(shù)；(Pi)max為參評(píng)因子中最大污染物的污染指數(shù)，(Pi)ave為參評(píng)因子的算術(shù)平均污染指數(shù)。

污染等級(jí)與綜合質(zhì)量指數(shù)I的關(guān)系見表2。

表2 污染等級(jí)與綜合質(zhì)量指數(shù)I的關(guān)系

1.3.3 水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)法(EI)[4-7]和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)法(NQI)[8]

富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)法計(jì)算公式：

式中，EI為富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)，CODMn為化學(xué)需氧量，DIN為無(wú)機(jī)氮(氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮之和)，DIP為無(wú)機(jī)磷，均為實(shí)測(cè)濃度，單位mg/L。EI<1為貧營(yíng)養(yǎng)化；EI≥1時(shí)，海水達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化程度；1≤EI≤3為輕度富營(yíng)養(yǎng)化；3≤EI≤9為中度富營(yíng)養(yǎng)化；EI>9為重度富營(yíng)養(yǎng)化。

營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)法計(jì)算公式：

1.3.4 有機(jī)污染綜合指數(shù)法(A)[11-12]

計(jì)算公式：

A為有機(jī)污染綜合指數(shù)；CODi、DINi、DIPi、DOi分別是化學(xué)需氧量、無(wú)機(jī)氮、無(wú)機(jī)磷以及溶解氧的實(shí)測(cè)值；COD0、DIN0、DIP0、DO0分別是化學(xué)需氧量、無(wú)機(jī)氮、無(wú)機(jī)磷以及溶解氧的標(biāo)準(zhǔn)值。根據(jù)計(jì)算出的值確定水質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：A<0水質(zhì)良好；0≤A<1水質(zhì)較好；1≤A<2 開始受到污染；2≤A<3 輕度污染；3≤A<4 中度污染；A≥4 嚴(yán)重污染。

1.4 沉積物質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

沉積物質(zhì)量采用單因子質(zhì)量指數(shù)評(píng)價(jià)法和多項(xiàng)參數(shù)綜合評(píng)價(jià)法。單因子質(zhì)量指數(shù)評(píng)價(jià)法與水質(zhì)相同。以單因子污染指數(shù)1.0作為該因子是否對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染的基本分界線，<0.5，水域或沉積物未受該因子沾污；0.5～1.0，水域或沉積物受到該因子沾污；>1.0表明水域或沉積物已受到該因子污染[13]。

多項(xiàng)沉積參數(shù)綜合評(píng)價(jià)采用算數(shù)平均法[11]進(jìn)行，公式如下：

式中，Qi為綜合評(píng)價(jià)指數(shù)，Sij為單因子質(zhì)量指數(shù)，n為單因子個(gè)數(shù)，Qi>1.0海域沉積物超標(biāo)，Qi<1.0海域沉積物不超標(biāo)。

1.5 生物生態(tài)評(píng)價(jià)方法

1.5.1 Shannon-Weaver生物多樣性指數(shù)H'計(jì)算公式

式中：H'—生物多樣性指數(shù)；S—樣品中的種類數(shù)量；Pi—第i種的個(gè)體數(shù)與總個(gè)體數(shù)的比值。H'值在3～4為清潔區(qū)域，2～3為輕度污染，1～2為中度污染，<1為重度污染[13]。

1.5.2 優(yōu)勢(shì)度指數(shù)Y計(jì)算公式：

式中：ni—第i種的個(gè)體數(shù)；fi—第i種的測(cè)站出現(xiàn)頻率；N—每個(gè)種出現(xiàn)的個(gè)體數(shù)的總和。一般將優(yōu)勢(shì)度指數(shù)≥0.02的種類作為優(yōu)勢(shì)種。

1.5.3 均勻度指數(shù)J計(jì)算公式

式中：J—均勻度指數(shù)；H'—多樣性指數(shù)；Hmax—多樣性指數(shù)的最大值。

1.5.4 物種豐富度采用Margalef指數(shù)計(jì)算公式

式中：S為樣品中的種類總數(shù)，N為所有種類的總個(gè)體數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 海水質(zhì)量

對(duì)主要水化學(xué)要素進(jìn)行單因子質(zhì)量指數(shù)評(píng)價(jià)，見表3。結(jié)果顯示有3個(gè)站位受到無(wú)機(jī)氮因子的污染。應(yīng)用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)，I值的范圍為0.62～0.93，平均為0.75，對(duì)應(yīng)的污染等級(jí)為輕清潔，對(duì)應(yīng)的海水水質(zhì)等級(jí)為二類。采用富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)法評(píng)價(jià)，EI值的范圍為0.13～0.66，平均為0.38，屬于貧營(yíng)養(yǎng)化。營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)法進(jìn)行評(píng)價(jià)，NQI值范圍為1.23～1.80，平均為1.48，為貧營(yíng)養(yǎng)水平。有機(jī)污染綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)，A值范圍為1.03～1.49，平均值為1.31，表示該海域開始受到污染。綜合幾種評(píng)價(jià)結(jié)果，保護(hù)區(qū)水質(zhì)受到無(wú)機(jī)氮因子的污染，尚未達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化程度。

表3 水質(zhì)單因子質(zhì)量指數(shù)評(píng)價(jià)

2.2 沉積物質(zhì)量

沉積物單因子質(zhì)量指數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果見表4。結(jié)果顯示沉積物監(jiān)測(cè)指標(biāo)均符合一類海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)區(qū)沉積物未受評(píng)價(jià)污染因子的沾污。多項(xiàng)參數(shù)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)Qi范圍為0.24～0.29，平均值為0.27，沉積物質(zhì)量綜合情況良好。

表4 沉積物單因子質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

2.3 生物生態(tài)

2.3.1 浮游植物 浮游植物在海洋生態(tài)系統(tǒng)中占有非常重要的地位。它們的數(shù)量多、分布廣，是海洋生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，也是海洋生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的最主要環(huán)節(jié)。由于其營(yíng)隨波逐流的生活方式，使其對(duì)棲息的生境中的各種環(huán)境因子有著較強(qiáng)的依賴性。因此浮游植物的種類組成特點(diǎn)和數(shù)量分布等生態(tài)特征，在一定程度上反映了海域生態(tài)環(huán)境的基本特征。

在此次調(diào)查中，共獲浮游植物28種，其中硅藻27種；甲藻1種。5月份優(yōu)勢(shì)種為勞氏角毛藻、窄面角毛藻、斯氏幾內(nèi)亞藻，優(yōu)勢(shì)度分別為0.037、0.037、0.031。8月份優(yōu)勢(shì)種為尖刺偽菱形藻，優(yōu)勢(shì)度為0.986。多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)見表 5。多樣性指數(shù)在0.096～2.557之間，平均值為1.560，屬于中度污染水平。7號(hào)站位8月份的指數(shù)值較低，主要原因是尖刺偽菱形藻的密度較大，數(shù)量達(dá)到3.045×109個(gè)/m2，占總量的99.61%。尖刺偽菱形藻是赤潮的指示種，該區(qū)海域有潛在發(fā)生赤潮的可能。

表5 浮游植物綜合指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2.3.2 浮游動(dòng)物 浮游動(dòng)物是海洋生態(tài)物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中的重要環(huán)節(jié)，其動(dòng)態(tài)變化控制著初級(jí)生產(chǎn)力的節(jié)律、規(guī)模和歸宿，同時(shí)控制著魚類資源的變動(dòng)。因此浮游動(dòng)物的動(dòng)態(tài)變化和生產(chǎn)力的高低，對(duì)于整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能、生態(tài)容納量以及生物資源補(bǔ)充量都有十分重要的影響。

調(diào)查共采集到大型浮游動(dòng)物22種(類)，其中橈足類8種，浮游幼蟲10種，毛顎動(dòng)物門1種，尾索動(dòng)物門1種。5月份優(yōu)勢(shì)種(類)為擬長(zhǎng)腹劍水蚤、中華哲水蚤、強(qiáng)壯濱箭蟲、小擬哲水蚤、洪氏紡錘水蚤、短角長(zhǎng)腹劍水蚤，優(yōu)勢(shì)度分別為0.172、0.100、0.088、0.084、0.045、0.042。8月份優(yōu)勢(shì)種(類)為背針胸刺水蚤、強(qiáng)壯濱箭蟲、小擬哲水蚤，優(yōu)勢(shì)度分別為0.194、0.112、0.080。

共獲小型浮游動(dòng)物27種(類)，其中橈足類8種，浮游幼蟲11種，刺胞動(dòng)物門5種，毛顎動(dòng)物門1種，尾索動(dòng)物門1種，雙鞭毛蟲門1種。5月份優(yōu)勢(shì)種(類)為擬長(zhǎng)腹劍水蚤、小擬哲水蚤、洪氏紡錘水蚤，優(yōu)勢(shì)度分別為0.479、0.326、0.083。8月份優(yōu)勢(shì)種(類)為小擬哲水蚤、洪氏紡錘水蚤、太平洋紡錘水蚤、強(qiáng)壯濱箭蟲、小介螅水母，優(yōu)勢(shì)度分別為0.544、0.052、0.047、0.029、0.026。多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)見表 6、表7。大型浮游動(dòng)物的多樣性指數(shù)范圍為2.440～3.436，平均值為2.742；小型浮游動(dòng)物的多樣性指數(shù)范圍為1.678～2.930，平均值為2.354。結(jié)果顯示均為輕度污染。

表6 大中型浮游動(dòng)物綜合指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

表7 小型浮游動(dòng)物綜合指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

2.3.3 底棲生物 共采集到底棲生物35種(類)。其中環(huán)節(jié)動(dòng)物門19種，節(jié)肢動(dòng)物門5種，紐形動(dòng)物門1種，軟體動(dòng)物門10種。優(yōu)勢(shì)種(類)為絲異須蟲、寡節(jié)甘吻沙蠶、凸殼肌蛤、狹細(xì)蛇潛蟲、菲呂雜螺科一種，優(yōu)勢(shì)度分別為0.138、0.129、0.092、0.021、0.021。多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)見表8。多樣性指數(shù)范圍為1.050～3.877，平均值為2.619，屬于輕度污染。

表8 底棲生物綜合指數(shù)統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)論和建議

萊州灣蟶類生態(tài)國(guó)家級(jí)海洋特別保護(hù)區(qū)海水質(zhì)量整體符合二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，海水受到一定污染，主要污染因子為無(wú)機(jī)氮。沉積物質(zhì)量總體良好，各項(xiàng)指標(biāo)均符合一類海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。保護(hù)區(qū)浮游植物生物多樣性指數(shù)較低，個(gè)別站位優(yōu)勢(shì)種明顯存在，若其他條件合適，有發(fā)生赤潮可能。

海水和生物生態(tài)指標(biāo)調(diào)查具有斑塊狀特點(diǎn)[14]，在同一站位不同時(shí)間取樣，結(jié)果差異性較大，時(shí)空尺度代表性差。因此，生物多樣性指數(shù)調(diào)查時(shí)，應(yīng)結(jié)合潮汐和海流等，合理設(shè)置監(jiān)測(cè)站點(diǎn)和監(jiān)測(cè)時(shí)間，增加監(jiān)測(cè)頻次，用取平均值的方法減小取樣誤差。

保護(hù)區(qū)所處萊州灣為半封閉海灣，水深較淺，水體交換差；且鄰近廣利河、永豐河、小清河等入海口和沿海工業(yè)園區(qū)，易受到來(lái)自陸源排海污染；周圍大型海洋工程的建設(shè)對(duì)附近海域水文動(dòng)力等的改變也會(huì)對(duì)保護(hù)區(qū)產(chǎn)生影響。應(yīng)嚴(yán)格控制陸源污染物入海量，加大海洋生態(tài)環(huán)境和保護(hù)物種修復(fù)，管控海洋工程建設(shè)。