趙廣拓 劉云鵬 張秀文 張志偉 齊遵利

摘?要：根據(jù)2018年9月10日對(duì)昌黎縣海灣扇貝養(yǎng)殖海域的水質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)，分析了該海域水體基本理化因子，并采取營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)評(píng)價(jià)法（NQI）、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法（E）、有機(jī)污染指數(shù)評(píng)價(jià)法（A）及內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)法（P）對(duì)水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：昌黎縣海灣扇貝養(yǎng)殖海域各站位的水溫、鹽度、pH、DO、COD和DIP含量均符合海灣扇貝養(yǎng)殖水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但是DIN含量嚴(yán)重超標(biāo)。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示昌黎縣海灣扇貝養(yǎng)殖海域已受到有機(jī)污染且水體呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化，養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)比養(yǎng)殖區(qū)外情況更為嚴(yán)重，其中N7站位最甚。DIN為該海域主要污染因子。

關(guān)鍵詞：河北昌黎;海灣扇貝;養(yǎng)殖海域;水體質(zhì)量評(píng)價(jià)

河北省昌黎縣海域位于遼東灣的西南部，緊鄰渤海，海岸線長(zhǎng)64.9 km，淺海水域面積7.33萬(wàn)hm2。該海域水清，波小，流弱，透明度高，有機(jī)質(zhì)豐富，沙礫底質(zhì)，非常適合開(kāi)展海灣扇貝養(yǎng)殖。從90年代初期，昌黎縣就開(kāi)始發(fā)展海灣扇貝淺海筏式養(yǎng)殖。主要養(yǎng)殖區(qū)域?yàn)椴杩h大蒲河口、新開(kāi)口及塔子口等地，從離岸邊1海里到12海里左右的淺海區(qū)域[1]。現(xiàn)如今，昌黎海域已成為我國(guó)海灣扇貝主產(chǎn)區(qū)之一。然而，隨著海灣扇貝養(yǎng)殖規(guī)模的逐年擴(kuò)大，養(yǎng)殖海域水體質(zhì)量不斷惡化，導(dǎo)致近幾年養(yǎng)殖海域生態(tài)系統(tǒng)一直處于亞健康甚至不健康狀態(tài)。海灣扇貝對(duì)養(yǎng)殖水體依賴性較高，其生存與生長(zhǎng)需要海水保持一定的動(dòng)態(tài)平衡，海水中任何指標(biāo)的異常都會(huì)對(duì)海灣扇貝的健康養(yǎng)殖造成威脅[2]，所以對(duì)海灣扇貝養(yǎng)殖海域水體質(zhì)量進(jìn)行調(diào)查與評(píng)價(jià)具有重要的意義。近年來(lái)，有關(guān)昌黎縣海灣扇貝養(yǎng)殖的研究較多，如張麗敏等[3]對(duì)2013～2015年昌黎縣海灣扇貝養(yǎng)殖情況做了具體介紹，并對(duì)養(yǎng)殖模式變化進(jìn)行了分析;侯曉梅等[4]分析了海灣扇貝產(chǎn)業(yè)特征及其面臨的困境，并提出了發(fā)展建議。等等。但這些研究主要針對(duì)昌黎縣海灣扇貝養(yǎng)殖所暴露的問(wèn)題及未來(lái)的發(fā)展規(guī)劃，對(duì)該海域水體質(zhì)量調(diào)查與評(píng)價(jià)研究極少。因此，我們于2018年9月10日在昌黎縣新開(kāi)口海灣扇貝養(yǎng)殖海域選取13個(gè)站位進(jìn)行水體質(zhì)量調(diào)查并對(duì)各站位開(kāi)展了水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)，旨在為海灣扇貝健康養(yǎng)殖及養(yǎng)殖海域生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)提供科學(xué)參考。

1?試驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)分析

1.1?采樣地點(diǎn)與樣品采集

于2018年9月10日在河北省秦皇島市昌黎縣新開(kāi)口的海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行采樣。在海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)共選取9個(gè)站位，分別記做N1～N9。在距離海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)188 m外，共選取4個(gè)站位，分別記為W1～W4。樣品的采集按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》（GB 17378.4-2007）[5]和《海洋調(diào)查規(guī)范》（GB/T 12763.6-2007）[6]進(jìn)行。

1.2?水樣的測(cè)定

水溫、pH、鹽度和葉綠素a的檢測(cè)使用美國(guó)Hydrolab-DS5X水質(zhì)分析儀現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，其他各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)的檢測(cè)以《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》[5]第四部分為依據(jù)，測(cè)定方法如下：溶解氧含量的測(cè)定采用碘量法;化學(xué)需氧量的測(cè)定采用堿性高錳酸鉀法;總氮、總磷含量的測(cè)定采用過(guò)硫酸鉀氧化法;無(wú)機(jī)磷含量的測(cè)定采用磷鉬藍(lán)分光光度法;氨氮含量的測(cè)定采用次溴酸鹽氧化法;亞硝酸鹽含量的測(cè)定采用萘乙二胺分光光度法;硝酸鹽含量的測(cè)定采用鎘柱還原法。

1.3?評(píng)價(jià)分析方法

1.3.1?海水富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)?采取三種評(píng)價(jià)方法對(duì)調(diào)查站位的水體狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，分別為：營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)評(píng)價(jià)法（NQI）與營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法（E）[7]。NQI法的評(píng)價(jià)公式為：

NQI=CODCOD0+TPTP0+TNTN0

式中COD、TP和TN分別為水中COD、TP和TN實(shí)際測(cè)得的濃度（mg/L），COD0、TP0和TN0分別為水中上述各項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)濃度，其數(shù)值分別為3.00、0.03和0.60 mg/L。根據(jù)NQI的值可以將海水分為三個(gè)等級(jí)，當(dāng)NQI<2時(shí)，為貧營(yíng)養(yǎng)等級(jí);當(dāng)2≤NQI<3時(shí)，為中營(yíng)養(yǎng)等級(jí);當(dāng)NQI≥3時(shí)，為富營(yíng)養(yǎng)等級(jí)。E指數(shù)法的評(píng)價(jià)公式為：

E=COD×DIP×DIN4 500×106

式中COD、DIP和DIN分別為水中COD、DIP和DIN實(shí)際測(cè)得的濃度（ mg/L），當(dāng)1

1.3.2?有機(jī)污染指數(shù)評(píng)價(jià)?采取有機(jī)污染指數(shù)評(píng)價(jià)法（A）對(duì)調(diào)查站位的水體狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)[8]。有機(jī)污染指數(shù)評(píng)價(jià)（A）的公式為：

A=CODCOD0+DIPDIP0+DINDIN0-DODO0

式中COD、DIP、DIN及DO分別為水體中COD、DIP、DIN及DO的實(shí)際測(cè)得濃度（mg/L），COD0、DIP0、DIN0及DO0分別為水中上述各項(xiàng)指標(biāo)的海水水質(zhì)一類標(biāo)準(zhǔn)，其數(shù)值分別為2.0、0.2、0.015及6.0 mg/L。有機(jī)污染評(píng)價(jià)分級(jí)見(jiàn)表1。

1.3.3?海水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)?采取單因子環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)（Pi）和內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)法（P）[9]。通過(guò)pH、DO、COD、DIP及DIN這5個(gè)因子進(jìn)行內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)的計(jì)算，對(duì)海水質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（P）的計(jì)算公式為：

式中Pi為各因子的分指數(shù)，Ci為各評(píng)價(jià)因子的實(shí)際測(cè)得值，Ci0為各評(píng)價(jià)因子的海水水質(zhì)二類標(biāo)準(zhǔn)值。海水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)分類標(biāo)準(zhǔn)如表2。

2?結(jié)果與討論

2.1?海灣扇貝養(yǎng)殖海域水環(huán)境理化指標(biāo)含量

2.1.1?溫度、鹽度、和pH?由表3可知，各站位的溫度值范圍是24.17～24.46 ℃，平均溫度值為24.43 ℃。李聰明[10]的研究發(fā)現(xiàn)，海灣扇貝在10 ℃以下生長(zhǎng)較為緩慢，18～28 ℃是海灣扇貝生長(zhǎng)的適宜溫度，在此溫度范圍內(nèi)，其生長(zhǎng)較快。因此，被調(diào)查海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)的水溫比較適合海灣扇貝的生長(zhǎng)。海灣扇貝養(yǎng)殖吊籠懸掛于水面下1.8～3.5 m的水層，天氣、光照等因素對(duì)該水層的溫度影響較大，而且當(dāng)夏季水溫高于25 ℃時(shí)，海灣扇貝可能大面積死亡，所以應(yīng)對(duì)海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)的天氣及水溫做好監(jiān)測(cè)，對(duì)夏季高溫做好防護(hù)[9]。

由表3可知，各站位的鹽度值范圍是29.94‰～30.17‰，平均鹽度值為30.08‰。海灣扇貝是一種廣鹽類扇貝，可以耐受的鹽度范圍是16‰～43‰，適宜的鹽度范圍是21‰～35‰[11]。因此，被調(diào)查海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)的鹽度比較適合海灣扇貝的生長(zhǎng)。

由表3可知，各站位的pH值范圍是8.16～8.26，平均pH值為8.19。pH是海水環(huán)境變化的綜合體現(xiàn)，對(duì)海洋生物的呼吸消化、生長(zhǎng)繁殖影響顯著。楊鳳等[12]研究表明，養(yǎng)殖水環(huán)境pH在7.7～8.3時(shí)，海灣扇貝稚貝的成活率最高。袁有憲等[13]研究表明櫛孔扇貝對(duì)海水pH較為敏感，當(dāng)pH降到7.9時(shí)，其存活率顯著降低，當(dāng)pH降到7.1時(shí)，櫛孔扇貝全部死亡。本次調(diào)查結(jié)果顯示，各站位的pH值均在二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)（7.8～8.5），可以滿足水產(chǎn)養(yǎng)殖的需要。因此，被調(diào)查海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)的pH比較適合海灣扇貝的生長(zhǎng)。

2.1.2?DO和COD?由表3可知，各站位DO含量范圍是6.22～7.19 mg/L，平均DO含量為6.46 mg/L。養(yǎng)殖水中的DO含量與水生生物的生長(zhǎng)繁殖及養(yǎng)殖水的自凈作用有密切的聯(lián)系。當(dāng)水中DO含量較低時(shí)，養(yǎng)殖個(gè)體會(huì)消耗更多的能量用于維持自身的氧氣攝入量，從而抑制自身的正常生長(zhǎng)[14]。本次調(diào)查結(jié)果顯示，各站位DO含量均高于一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可以發(fā)展海洋漁業(yè)。因此，被調(diào)查海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)的DO含量比較適合海灣扇貝的生長(zhǎng)。

由表3可知，各站位COD含量范圍是1.40～3.00 mg/L，平均COD含量為2.21 mg/L。COD是指在一定的條件下，水中有機(jī)物被還原消耗強(qiáng)氧化劑的量。它是檢驗(yàn)水體有機(jī)質(zhì)是否污染的指標(biāo)之一[9]。養(yǎng)殖水體中適量的有機(jī)物能夠使水體保持一定的肥力，然而水體中若存在過(guò)量的有機(jī)物，則會(huì)大量消耗水中的溶解氧，使水質(zhì)惡化。本次調(diào)查結(jié)果顯示，各站位COD含量均低于海水二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可以滿足水產(chǎn)養(yǎng)殖的需求。

2.2?海灣扇貝養(yǎng)殖海域營(yíng)養(yǎng)鹽含量

海水中的營(yíng)養(yǎng)鹽是浮游生物賴以生存的基礎(chǔ)，而浮游植物不僅是海灣扇貝的餌料，而且是海水中各種化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)，所以穩(wěn)定的海洋生態(tài)環(huán)境需要營(yíng)養(yǎng)鹽含量來(lái)調(diào)控[15]。DIN由NO-2-N、NH3-N及NO-3-N三部分組成。根據(jù)表4可知，這三部分在各站位的含量范圍分別是0.006～0.012、0.006～0.014及0.479～0.562 mg/L。平均含量分別為0.010、0.011及0.532 mg/L。海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)各站位的DIN含量范圍是0.566～0.585 mg/L，平均DIN含量為0.576 mg/L。養(yǎng)殖區(qū)外各站位的DIN含量范圍是0.493～0.503 mg/L，平均DIN含量為0.499 mg/L。海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)各站位的DIP含量范圍是0.017～0.028 mg/L，平均DIP含量為0.023 mg/L。養(yǎng)殖區(qū)外各站位的DIP含量范圍是0.006～0.009 mg/L，平均DIP含量為0.008 mg/L。

NH3-N及NO-2-N含量過(guò)高會(huì)對(duì)海灣扇貝產(chǎn)生毒害作用，從而對(duì)海灣扇貝養(yǎng)殖產(chǎn)生不利影響。袁洪梅等[16]研究表明培育海灣扇貝幼體的水環(huán)境中NH3-N不能超過(guò)0.15 mg/L。李佳[17]的研究表明NO-2-N濃度在0.1 mg/L以下比較安全。本次調(diào)查結(jié)果顯示，各站位的NH3-N及NO-2-N含量均在安全濃度以下，因此，被調(diào)查海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)的NH3-N及NO-2-N不會(huì)對(duì)養(yǎng)殖的海灣扇貝產(chǎn)生毒害作用。

DIN是海洋浮游植物生長(zhǎng)繁殖必不可少的營(yíng)養(yǎng)鹽，如果其濃度太低，將限制浮游植物的生長(zhǎng)，降低海洋初級(jí)生產(chǎn)力;如果其濃度太高，將會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化，甚至發(fā)生赤潮，對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境造成損害[18]。本次調(diào)查結(jié)果顯示，海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)各站位DIN含量嚴(yán)重超標(biāo)，水體質(zhì)量達(dá)不到四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（≤0.50 mg/L），養(yǎng)殖區(qū)外基本上符合四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，被調(diào)查的海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)受DIN污染嚴(yán)重，屬于嚴(yán)重污染海域。

磷是構(gòu)成生物體的元素基礎(chǔ)，也是生物生命代謝過(guò)程中缺一不可的元素。DIP是海洋浮游植物生長(zhǎng)繁殖所必需的營(yíng)養(yǎng)要素，它影響著全部生物代謝過(guò)程，控制著海洋生物的產(chǎn)量[19]。本次調(diào)查結(jié)果顯示，海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)各站位DIP含量符合二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（≤0.030 mg/L），養(yǎng)殖區(qū)外各站位DIP含量符合一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（≤0.015 mg/L）。因此，被調(diào)查的海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)未受到DIP的污染，可以開(kāi)展海灣扇貝養(yǎng)殖。

浮游植物作為海灣扇貝的天然餌料，其種類和數(shù)量的變化影響著海灣扇貝的生長(zhǎng)。一般情況下，認(rèn)為浮游植物是按照16∶1對(duì)DIN及DIP進(jìn)行吸收的。DIN與DIP比值過(guò)低或者過(guò)高，均會(huì)導(dǎo)致浮游植物的生長(zhǎng)受到相對(duì)低含量元素的限制，進(jìn)而影響浮游植物的種類組成。所以DIN與DIP比值的大小對(duì)海灣扇貝的生長(zhǎng)具有反饋?zhàn)饔肹20]。本次調(diào)查結(jié)果顯示，海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)，DIN與DIP比值為25∶1，養(yǎng)殖區(qū)外DIN與DIP比值為62.4∶1。這表明海灣扇貝養(yǎng)殖海域浮游植物的生長(zhǎng)均受到DIP限制。

2.3?水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

2.3.1?海水營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)?河北省昌黎縣海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)各站位的NQI指數(shù)和E指數(shù)如表5和表6所示。據(jù)表5可知，除W2站位呈現(xiàn)中營(yíng)養(yǎng)級(jí)，其他各站位的NQI指數(shù)均大于3，為富營(yíng)養(yǎng)等級(jí)。其中N6站位NQI指數(shù)最高，達(dá)到5.59，富營(yíng)養(yǎng)程度最為嚴(yán)重。據(jù)表6可知，海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)外各個(gè)站位的E指數(shù)均為1≤E<2，呈現(xiàn)輕度富營(yíng)養(yǎng)級(jí);養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)N2和N5站位E指數(shù)為2≤E<5，呈現(xiàn)中度富營(yíng)養(yǎng)級(jí)，養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)其他站位的E指數(shù)均為5≤E<15，呈現(xiàn)重度富營(yíng)養(yǎng)級(jí)。其中N7站位E指數(shù)最高，達(dá)到10.83，富營(yíng)養(yǎng)程度最為嚴(yán)重。綜合兩種營(yíng)養(yǎng)指數(shù)評(píng)價(jià)法發(fā)現(xiàn)，對(duì)于養(yǎng)殖區(qū)外評(píng)價(jià)結(jié)果不同，原因可能為NQI指數(shù)法中TN和TP含量的主要影響因素為陸源污染物的排入，而E指數(shù)法中DIN和DIP含量的主要影響因素為海灣扇貝養(yǎng)殖自身污染。

2.3.2?有機(jī)污染評(píng)價(jià)?河北省昌黎縣海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)各站位的水體有機(jī)污染指數(shù)（A）如表7所示。海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)外各站位水體有機(jī)污染指數(shù)（A）均為2≤A<3，有機(jī)污染等級(jí)3級(jí)，為輕度污染。養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)除N5站位水體有機(jī)污染指數(shù)（A）為3≤A<4，有機(jī)污染等級(jí)4級(jí)，為中度污染外，其余各站位水體有機(jī)污染指數(shù)（A）均為4≤A<5，有機(jī)污染等級(jí)5級(jí)，為嚴(yán)重污染。其中N7站位水體有機(jī)污染指數(shù)（A）值最大，為5.14，有機(jī)污染程度最為嚴(yán)重。

2.3.3?海水質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)?河北省昌黎縣海灣扇貝養(yǎng)殖海域各站位單因子環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)（Pi）和內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（P）如表8所示。首先，由表8可知，海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)外內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)（P）均為4，為中度污染。養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)N1、N2、N3及N5的P值均為1.25≤P<1.50，水體為重度污染狀況。N4、N6、N7、N8及N9的P值均為P>1.50，水體為嚴(yán)重污染狀況。其中N7站位P值最高，達(dá)到1.53，污染程度最為嚴(yán)重。其次，由表8可知，各站位pH、DO、COD及DIP的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)（Pi）值均≤1，都符合二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，表明河北省昌黎縣海灣扇貝養(yǎng)殖海域各站位均未受到上述因子的污染。但各站位DIN的環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)（Pi）值均≥1，表明河北省昌黎縣海灣扇貝養(yǎng)殖海域的主要污染因子為DIN。其中N7站位的PDIN值最高，高達(dá)1.95，表明該站位受無(wú)機(jī)氮污染最為嚴(yán)重。

3?結(jié)論

經(jīng)過(guò)對(duì)河北省昌黎縣海灣扇貝養(yǎng)殖海域水體質(zhì)量調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該海域水體溫度、鹽度、pH、DO及COD等指標(biāo)均適合海灣扇貝的養(yǎng)殖。水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)表明，氮營(yíng)養(yǎng)鹽是該海域水體的主要污染因子，也是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要因子，海灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)比養(yǎng)殖區(qū)外污染更為嚴(yán)重且富營(yíng)養(yǎng)化更為嚴(yán)重。

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