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莱州湾蛏类生态国家级海洋特别保护区环境质量分析和评价

姜磊

（东营市海洋与渔业环境监测中心,山东东营 257091）

摘要：2017年3、5、8、10月分别对莱州湾蛏类生态国家级海洋特别保护区海水质量、沉积物质量、生物生态开展调查监测,并通过多种评价方法进行了评价.结果表明,保护区海水质量整体符合二类标准,主要污染因子为无机氮；沉积物质量总体良好,符合一类标准；保护区浮游植物生物多样性指数较低,个别站位优势种明显,存在发生赤潮可能.

关键词：海洋保护区；莱州湾；评价；赤潮；富营养化

作者简介：姜磊（1985-）,男,主要从事海洋生态环境监测与评价.E-mail:jianglei02021@126.com.

莱州湾蛏类生态国家级海洋特别保护区于2009年获国家海洋局批准建立,主要保护对象是小刀蛏、大竹蛏、缢蛏等底栖经济物种及其赖以生存的海洋生态环境.保护区位于莱州湾西岸广利河以北、青坨河以南海域,总面积为179.58 km2,其中重点保护区31.68 km2,生态与资源恢复区64.38 km2,适度利用区83.52 km2.保护区周围海域邻近广利河、小清河、永丰河等河流入海口；且沿海工业园区以及滩涂渔业养殖等都会对保护区周围海域造成污染.通过对莱州湾蛏类生态国家级海洋特别保护区海洋环境的调查分析和评价,掌握保护区海洋环境现状,为保护区资源恢复和生态环境保护提供科学理论和依据.

1调查情况及分析方法

1.1调查时间及站位布设

于2017年3、5、8、10月对保护区海水水质进行了调查监测,5、8月对保护区浮游植物、浮游动物进行了调查监测,8月对保护区沉积物质量以及底栖生物进行了调查监测.所有样品的采集、贮存、运输和分析等过程按照《海洋调查规范》（GB 12763-2007）和《海洋监测规范》（GB 17378-2007）等执行.站位布设和调查类别见表1.1.2监测要素、分析方法和评价标准

海水水质监测要素主要有水温、溶解氧（DO）、pH、盐度、化学需氧量（CODMn）、亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮、活性磷酸盐、石油类、总磷、总氮等；沉积物质量监测要素主要有硫化物、有机碳、石油类、铜、镉、铅、锌、汞、砷等；生物生态监测要素包括浮游植物、浮游动物、底栖生物的种类组成与数量等.各监测项目的分析方法均按《海洋监测规范》（GB 17378-2007）执行.

海水水质评价标准采用按《海水水质标准》(GB 3097-1997)第二类标准进行评价,海洋沉积物按《海洋沉积物质量》（GB 18668-2002）第一类标准进行评价,海洋生物多样性按《近岸海域海洋生物多样性评价技术指南》（HY/T 215-2017）进行评价.

1.3海水质量评价方法

1.3.1海水水质的单因子质量指数评价法

水质单因子质量指数法[1]计算公式：

Pi等于Mi/Si

式中：Pi—污染物i的污染指数；Mi—污染物i的实测浓度,年度评价中为全年测值的算数平均值；Si—污染物i的环境质量标准.

pH污染指数的计算方法[2]：

PpH等于7.0-pH7.0-pHsd,pH≤7.0；

PpH等于pH-7.0pHsu-7.0,pH≥7.0；

式中：PpH—pH的污染指数；pHsd—pH标准值下限；pHsu—pH标准值上限.

DO污染指数计算公式如下：

PDO等于｜DOf-DO｜DOf-DOs

式中：PDO—溶解氧的污染指数；DOf—现场水温、气压、盐度等条件下的饱和溶解氧浓度（mg/L）；DO—溶解氧实测值（mg/L）；DOs—溶解氧的评价标准限值（mg/L）.

1.3.2水质内梅罗综合指数法综合评价[1,3]

计算公式：I等于(Pi)max2+(Pi)e22

式中：I为海水环境综合质量指数；Pi为i污染物的污染指数；（Pi）max为参评因子中最大污染物的污染指数,（Pi）e为参评因子的算术平均污染指数.

污染等级与综合质量指数I的关系见表2.

1.3.3水质富营养化指数法（EI）[4-7]和营养状态质量指数法（NQI）[8]

富营养化指数法计算公式：EI等于CODMn×DIN×DIP4 500×106

式中,EI为富营养化指数,CODMn为化学需氧量,DIN为无机氮（氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮之和）,DIP为无机磷,均为实测浓度,单位mg/L.EI＜1为贫营养化；EI≥1时,海水达到富营养化程度；1≤EI≤3为轻度富营养化；3≤EI≤9为中度富营养化；EI＞9为重度富营养化.

营养状态质量指数法计算公式：NQI等于CCODC′COD+

CT-NC′T-N+CT-PC′T-P

CCOD、CT-N、CT-P分别是水体的化学耗氧量、总磷、总氮的实测值；C′COD、C′T-N、C′T-P分别为水体的化学需氧量、总氮、总磷的评价标准.其中：

C′COD等于3.0 mg/L；C′T-N等于0.6 mg/L；C′T-P等于0.03 mg/L.NQI值根据海域营养盐水平分为：NQI＞3,富营养水平；2≤NQI ≤3,中营养水平；NQI＜2,贫营养水平[9-10].

1.3.4有机污染综合指数法（A）[11-12]

计算公式：

A等于CODiCOD0+DINiDIN0+DIPiDIP0-DOiDO0

A为有机污染综合指数；CODi、DINi、DIPi、DOi分别是化学需氧量、无机氮、无机磷以及溶解氧的实测值；COD0、DIN0、DIP0、DO0分别是化学需氧量、无机氮、无机磷以及溶解氧的标准值.根据计算出的值确定水质分级标准为：A＜0水质良好；0≤A＜1水质较好；1≤A＜2 开始受到污染；2≤A＜3 轻度污染；3≤A＜4 中度污染；A≥4 严重污染.

1.4沉积物质量评价方法

沉积物质量采用单因子质量指数评价法和多项参数综合评价法.单因子质量指数评价法与水质相同.以单因子污染指数1.0作为该因子是否对环境产生污染的基本分界线,＜0.5,水域或沉积物未受该因子沾污；0.5～1.0,水域或沉积物受到该因子沾污；＞1.0表明水域或沉积物已受到该因子污染[13].

多项沉积参数综合评价采用算数平均法[11]进行,公式如下：

Qi等于1n∑ni等于1Sij

式中,Qi为综合评价指数,Sij为单因子质量指数,n为单因子个数,Qi＞1.0海域沉积物超标,Qi＜1.0海域沉积物不超标.

1.5生物生态评价方法

1.5.1Shannon-Weer生物多样性指数H´计算公式

H´等于-∑si等于1Pi×log2Pi

式中：H´—生物多样性指数；S—样品中的种类数量；Pi—第i种的个体数与总个体数的比值.H´值在3～4为清洁区域,2～3为轻度污染,1～2为中度污染,＜1为重度污染[13].

1.5.2优势度指数Y计算公式：

Y等于niNfi

式中：ni—第i种的个体数；fi—第i种的测站出现频率；N—每个种出现的个体数的总和.一般将优势度指数≥0.02的种类作为优势种.

1.5.3均匀度指数J计算公式

J等于H´Hmax

式中：J—均匀度指数；H´—多样性指数；Hmax—多样性指数的最大值.

1.5.4物种丰富度采用Margalef指数计算公式

d等于S-1log2N

式中：S为样品中的种类总数,N为所有种类的总个体数.

2结果与分析

2.1海水质量

对主要水化学要素进行单因子质量指数评价,见表3.结果显示有3个站位受到无机氮因子的污染.应用内梅罗综合指数法评价,I值的范围为0.62～0.93,平均为0.75,对应的污染等级为轻清洁,对应的海水水质等级为二类.采用富营养化指数法评价,EI值的范围为0.13～0.66,平均为0.38,属于贫营养化.营养状态质量指数法进行评价,NQI值范围为1.23～1.80,平均为1.48,为贫营养水平.有机污染综合指数法评价,A值范围为1.03～1.49,平均值为1.31,表示该海域开始受到污染.综合几种评价结果,保护区水质受到无机氮因子的污染,尚未达到富营养化程度.

2.2沉积物质量

沉积物单因子质量指数评价结果见表4.结果显示沉积物监测指标均符合一类海洋沉积物质量标准,保护区沉积物未受评价污染因子的沾污.多项参数综合评价指数Qi范围为0.24～0.29,平均值为0.27,沉积物质量综合情况良好.

2.3生物生态

2.3.1浮游植物浮游植物在海洋生态系统中占有非常重要的地位.它们的数量多、分布广,是海洋生产力的基础,也是海洋生态系统能量流动和物质循环的最主要环节.由于其营随波逐流的生活方式,使其对栖息的生境中的各种环境因子有着较强的依赖性.因此浮游植物的种类组成特点和数量分布等生态特征,在一定程度上反映了海域生态环境的基本特征.

在此次调查中,共获浮游植物28种,其中硅藻27种；甲藻1种.5月份优势种为劳氏角毛藻、窄面角毛藻、斯氏几内亚藻,优势度分别为0.037、0.037、0.031.8月份优势种为尖刺伪菱形藻,优势度为0.986.多样性指数、均匀度指数、丰富度指数见表 5.多样性指数在0.096～2.557之间,平均值为1.560,属于中度污染水平.7号站位8月份的指数值较低,主要原因是尖刺伪菱形藻的密度较大,数量达到3.045×109个/m2,占总量的99.61%.尖刺伪菱形藻是赤潮的指示种,该区海域有潜在发生赤潮的可能.

2.3.2浮游动物浮游动物是海洋生态物质循环和能量流动中的重要环节,其动态变化控制着初级生产力的节律、规模和归宿,同时控制着鱼类资源的变动.因此浮游动物的动态变化和生产力的高低,对于整个海洋生态系统结构功能、生态容纳量以及生物资源补充量都有十分重要的影响.

调查共采集到大型浮游动物22种（类）,其中桡足类8种,浮游幼虫10种,毛颚动物门1种,尾索动物门1种.5月份优势种（类）为拟长腹剑水蚤、中华哲水蚤、强壮滨箭虫、小拟哲水蚤、洪氏纺锤水蚤、短角长腹剑水蚤,优势度分别为0.172、0.100、0.088、0.084、0.045、0.042.8月份优势种（类）为背针胸刺水蚤、强壮滨箭虫、小拟哲水蚤,优势度分别为0.194、0.112、0.080.

共获小型浮游动物27种（类）,其中桡足类8种,浮游幼虫11种,刺胞动物门5种,毛颚动物门1种,尾索动物门1种,双鞭毛虫门1种.5月份优势种（类）为拟长腹剑水蚤、小拟哲水蚤、洪氏纺锤水蚤,优势度分别为0.479、0.326、0.083.8月份优势种（类）为小拟哲水蚤、洪氏纺锤水蚤、太平洋纺锤水蚤、强壮滨箭虫、小介螅水母,优势度分别为0.544、0.052、0.047、0.029、0.026.多样性指数、均匀度指数、丰富度指数见表 6、表7.大型浮游动物的多样性指数范围为2.440～3.436,平均值为2.742；小型浮游动物的多样性指数范围为1.678～2.930,平均值为2.354.结果显示均为轻度污染.

2.3.3底栖生物共采集到底栖生物35种（类）.其中环节动物门19种,节肢动物门5种,纽形动物门1种,软体动物门10种.优势种（类）为丝异须虫、寡节甘吻沙蚕、凸壳肌蛤、狭细蛇潜虫、菲吕杂螺科一种,优势度分别为0.138、0.129、0.092、0.021、0.021.多样性指数、均匀度指数、丰富度指数见表8.多样性指数范围为1.050～3.877,平均值为2.619,属于轻度污染.

3结论和建议

莱州湾蛏类生态国家级海洋特别保护区海水质量整体符合二类海水水质标准,海水受到一定污染,主要污染因子为无机氮.沉积物质量总体良好,各项指标均符合一类海洋沉积物质量标准.保护区浮游植物生物多样性指数较低,个别站位优势种明显存在,若其他条件合适,有发生赤潮可能.

海水和生物生态指标调查具有斑块状特点[14],在同一站位不同时间取样,结果差异性较大,时空尺度代表性差.因此,生物多样性指数调查时,应结合潮汐和海流等,合理设置监测站点和监测时间,增加监测频次,用取平均值的方法减小取样误差.

保护区所处莱州湾为半封闭海湾,水深较浅,水体交换差；且邻近广利河、永丰河、小清河等入海口和沿海工业园区,易受到来自陆源排海污染；周围大型海洋工程的建设对附近海域水文动力等的改变也会对保护区产生影响.应严格控制陆源污染物入海量,加大海洋生态环境和保护物种修复,管控海洋工程建设.

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