姜 磊

(東營市海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測中心，山東 東營 257091)

萊州灣蟶類生態(tài)國家級海洋特別保護區(qū)于2009年獲國家海洋局批準建立，主要保護對象是小刀蟶、大竹蟶、縊蟶等底棲經(jīng)濟物種及其賴以生存的海洋生態(tài)環(huán)境。保護區(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，其中重點保護區(qū)31.68 km2，生態(tài)與資源恢復區(qū)64.38 km2，適度利用區(qū)83.52 km2。保護區(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)殖等都會對保護區(qū)周圍海域造成污染。通過對萊州灣蟶類生態(tài)國家級海洋特別保護區(qū)海洋環(huán)境的調(diào)查分析和評價，掌握保護區(qū)海洋環(huán)境現(xiàn)狀，為保護區(qū)資源恢復和生態(tài)環(huán)境保護提供科學理論和依據(jù)。

1 調(diào)查情況及分析方法

1.1 調(diào)查時間及站位布設

于2017年3、5、8、10月對保護區(qū)海水水質(zhì)進行了調(diào)查監(jiān)測，5、8月對保護區(qū)浮游植物、浮游動物進行了調(diào)查監(jiān)測，8月對保護區(qū)沉積物質(zhì)量以及底棲生物進行了調(diào)查監(jiān)測。所有樣品的采集、貯存、運輸和分析等過程按照《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB 12763-2007)和《海洋監(jiān)測規(guī)范》(GB 17378-2007)等執(zhí)行。站位布設和調(diào)查類別見表1。

1.2 監(jiān)測要素、分析方法和評價標準

海水水質(zhì)監(jiān)測要素主要有水溫、溶解氧(DO)、pH、鹽度、化學需氧量(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)測要素主要有硫化物、有機碳、石油類、銅、鎘、鉛、鋅、汞、砷等；生物生態(tài)監(jiān)測要素包括浮游植物、浮游動物、底棲生物的種類組成與數(shù)量等。各監(jiān)測項目的分析方法均按《海洋監(jiān)測規(guī)范》(GB 17378-2007)執(zhí)行。

表1 調(diào)查站位坐標和類別

海水水質(zhì)評價標準采用按《海水水質(zhì)標準》(GB 3097-1997)第二類標準進行評價，海洋沉積物按《海洋沉積物質(zhì)量》(GB 18668-2002)第一類標準進行評價，海洋生物多樣性按《近岸海域海洋生物多樣性評價技術指南》(HY/T 215-2017)進行評價。

1.3 海水質(zhì)量評價方法

1.3.1 海水水質(zhì)的單因子質(zhì)量指數(shù)評價法

水質(zhì)單因子質(zhì)量指數(shù)法[1]計算公式：

Pi=Mi/Si

式中：Pi—污染物i的污染指數(shù)；Mi—污染物i的實測濃度，年度評價中為全年測值的算數(shù)平均值；Si—污染物i的環(huán)境質(zhì)量標準。

pH污染指數(shù)的計算方法[2]：

式中：PpH—pH的污染指數(shù)；pHsd—pH標準值下限；pHsu—pH標準值上限。

DO污染指數(shù)計算公式如下：

式中：PDO—溶解氧的污染指數(shù)；DOf—現(xiàn)場水溫、氣壓、鹽度等條件下的飽和溶解氧濃度(mg/L)；DO—溶解氧實測值(mg/L)；DOs—溶解氧的評價標準限值(mg/L)。

1.3.2 水質(zhì)內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法綜合評價[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為參評因子中最大污染物的污染指數(shù)，(Pi)ave為參評因子的算術平均污染指數(shù)。

污染等級與綜合質(zhì)量指數(shù)I的關系見表2。

表2 污染等級與綜合質(zhì)量指數(shù)I的關系

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

富營養(yǎng)化指數(shù)法計算公式：

式中，EI為富營養(yǎng)化指數(shù)，CODMn為化學需氧量，DIN為無機氮(氨氮、硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮之和)，DIP為無機磷，均為實測濃度，單位mg/L。EI<1為貧營養(yǎng)化；EI≥1時，海水達到富營養(yǎng)化程度；1≤EI≤3為輕度富營養(yǎng)化；3≤EI≤9為中度富營養(yǎng)化；EI>9為重度富營養(yǎng)化。

營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)法計算公式：

1.3.4 有機污染綜合指數(shù)法(A)[11-12]

計算公式：

A為有機污染綜合指數(shù)；CODi、DINi、DIPi、DOi分別是化學需氧量、無機氮、無機磷以及溶解氧的實測值；COD0、DIN0、DIP0、DO0分別是化學需氧量、無機氮、無機磷以及溶解氧的標準值。根據(jù)計算出的值確定水質(zhì)分級標準為：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 嚴重污染。

1.4 沉積物質(zhì)量評價方法

沉積物質(zhì)量采用單因子質(zhì)量指數(shù)評價法和多項參數(shù)綜合評價法。單因子質(zhì)量指數(shù)評價法與水質(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]。

多項沉積參數(shù)綜合評價采用算數(shù)平均法[11]進行，公式如下：

式中，Qi為綜合評價指數(shù)，Sij為單因子質(zhì)量指數(shù)，n為單因子個數(shù)，Qi>1.0海域沉積物超標，Qi<1.0海域沉積物不超標。

1.5 生物生態(tài)評價方法

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

式中：H'—生物多樣性指數(shù)；S—樣品中的種類數(shù)量；Pi—第i種的個體數(shù)與總個體數(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)勢度指數(shù)Y計算公式：

式中：ni—第i種的個體數(shù)；fi—第i種的測站出現(xiàn)頻率；N—每個種出現(xiàn)的個體數(shù)的總和。一般將優(yōu)勢度指數(shù)≥0.02的種類作為優(yōu)勢種。

1.5.3 均勻度指數(shù)J計算公式

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為所有種類的總個體數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 海水質(zhì)量

對主要水化學要素進行單因子質(zhì)量指數(shù)評價，見表3。結(jié)果顯示有3個站位受到無機氮因子的污染。應用內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法評價，I值的范圍為0.62～0.93，平均為0.75，對應的污染等級為輕清潔，對應的海水水質(zhì)等級為二類。采用富營養(yǎng)化指數(shù)法評價，EI值的范圍為0.13～0.66，平均為0.38，屬于貧營養(yǎng)化。營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)法進行評價，NQI值范圍為1.23～1.80，平均為1.48，為貧營養(yǎng)水平。有機污染綜合指數(shù)法評價，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。綜合幾種評價結(jié)果，保護區(qū)水質(zhì)受到無機氮因子的污染，尚未達到富營養(yǎng)化程度。

表3 水質(zhì)單因子質(zhì)量指數(shù)評價

2.2 沉積物質(zhì)量

沉積物單因子質(zhì)量指數(shù)評價結(jié)果見表4。結(jié)果顯示沉積物監(jiān)測指標均符合一類海洋沉積物質(zhì)量標準，保護區(qū)沉積物未受評價污染因子的沾污。多項參數(shù)綜合評價指數(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)量評價結(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，也是海洋生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)的最主要環(huán)節(jié)。由于其營隨波逐流的生活方式，使其對棲息的生境中的各種環(huán)境因子有著較強的依賴性。因此浮游植物的種類組成特點和數(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)勢種為勞氏角毛藻、窄面角毛藻、斯氏幾內(nèi)亞藻，優(yōu)勢度分別為0.037、0.037、0.031。8月份優(yōu)勢種為尖刺偽菱形藻，優(yōu)勢度為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)量達到3.045×109個/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)計表

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

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

共獲小型浮游動物27種(類)，其中橈足類8種，浮游幼蟲11種，刺胞動物門5種，毛顎動物門1種，尾索動物門1種，雙鞭毛蟲門1種。5月份優(yōu)勢種(類)為擬長腹劍水蚤、小擬哲水蚤、洪氏紡錘水蚤，優(yōu)勢度分別為0.479、0.326、0.083。8月份優(yōu)勢種(類)為小擬哲水蚤、洪氏紡錘水蚤、太平洋紡錘水蚤、強壯濱箭蟲、小介螅水母，優(yōu)勢度分別為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 大中型浮游動物綜合指數(shù)統(tǒng)計表

表7 小型浮游動物綜合指數(shù)統(tǒng)計表

2.3.3 底棲生物 共采集到底棲生物35種(類)。其中環(huán)節(jié)動物門19種，節(jié)肢動物門5種，紐形動物門1種，軟體動物門10種。優(yōu)勢種(類)為絲異須蟲、寡節(jié)甘吻沙蠶、凸殼肌蛤、狹細蛇潛蟲、菲呂雜螺科一種，優(yōu)勢度分別為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)計表

3 結(jié)論和建議

萊州灣蟶類生態(tài)國家級海洋特別保護區(qū)海水質(zhì)量整體符合二類海水水質(zhì)標準，海水受到一定污染，主要污染因子為無機氮。沉積物質(zhì)量總體良好，各項指標均符合一類海洋沉積物質(zhì)量標準。保護區(qū)浮游植物生物多樣性指數(shù)較低，個別站位優(yōu)勢種明顯存在，若其他條件合適，有發(fā)生赤潮可能。

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

保護區(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)，易受到來自陸源排海污染；周圍大型海洋工程的建設對附近海域水文動力等的改變也會對保護區(qū)產(chǎn)生影響。應嚴格控制陸源污染物入海量，加大海洋生態(tài)環(huán)境和保護物種修復，管控海洋工程建設。