黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域水質(zhì)現(xiàn)狀評價

王志忠，張金路，顧漢東，鞏俊霞，許國晶，客涵

（1.山東省淡水漁業(yè)研究院，山東省淡水水產(chǎn)遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗室，山東 濟(jì)南 250013；2.濱州市濱城區(qū)水產(chǎn)局，山東 濱州 256600）

黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域水質(zhì)現(xiàn)狀評價

王志忠1，張金路1，顧漢東2，鞏俊霞1，許國晶1，客涵1

（1.山東省淡水漁業(yè)研究院，山東省淡水水產(chǎn)遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗室，山東 濟(jì)南 250013；2.濱州市濱城區(qū)水產(chǎn)局，山東 濱州 256600）

2015年調(diào)查了黃河口枯水期（5月）和豐水期（8月）牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域的水質(zhì)狀況，采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評價法、多參數(shù)水質(zhì)綜合評價法、有機(jī)污染評價指數(shù)法和營養(yǎng)質(zhì)量狀態(tài)指數(shù)法分析評價該海域水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀。結(jié)果表明：該海域總體為富營養(yǎng)化；無機(jī)氮（DIN）和化學(xué)需氧量（CODMn）是水質(zhì)富營養(yǎng)化的主要因子。水質(zhì)量總體屬輕污染，Pb、Hg、Zn、DIN和CODMn為該海域主要污染因子，Pb、Hg、Zn和DIN為優(yōu)先控制的污染因子。豐水期水質(zhì)優(yōu)于枯水期。

黃河口牡蠣產(chǎn)卵場；有機(jī)污染；富營養(yǎng)化；水質(zhì)評價

黃河口水域是重要的河口生態(tài)系統(tǒng)，是黃渤海多種重要經(jīng)濟(jì)生物的產(chǎn)卵場、孵幼場、索餌場和洄游通道。黃河口牡蠣產(chǎn)卵場（俗稱黃河口牡蠣山）位于黃河口南側(cè)的小島河入?？谒?，活牡蠣在此大量繁殖、生長、聚集，自然形成了大面積牡蠣礁；近年來牡蠣市場價格不斷攀升，捕撈量加大，其面積和產(chǎn)量均有所減少。牡蠣不僅是高值的海洋經(jīng)濟(jì)物種，在海洋生態(tài)系統(tǒng)中具有十分重要的生態(tài)作用，牡蠣礁在凈化水體、提供棲息生境、保護(hù)生物多樣性和耦合生態(tài)系統(tǒng)能量流動等方面均具有重要的功能[1]。研究認(rèn)為，修復(fù)牡蠣礁，恢復(fù)和強(qiáng)化其生態(tài)系統(tǒng)的自凈修復(fù)功能，可以治理海域污染，恢復(fù)其生態(tài)系統(tǒng)功能[2-4]。目前有關(guān)黃河口牡蠣產(chǎn)卵場的研究尚未見報道。本文對調(diào)查及分析評價了黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域的水質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀，為保護(hù)和修復(fù)黃河口牡蠣產(chǎn)卵場，以及優(yōu)化與恢復(fù)該海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查站位

2015年黃河的枯水期（5月）和豐水期（8月）對黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域生態(tài)環(huán)境進(jìn)行2個航次的采樣調(diào)查；每航次調(diào)查5個站位。調(diào)查區(qū)域為E 119°4'34.99"～119°8'41.94"，N 37°28'34.01"～37° 35'19.95"，調(diào)查面積約68.88km2，調(diào)查采樣站位分布見圖1。

圖1 黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域調(diào)查站位Fig.1 The survey sites in Yellow River Estuary and adjacentwaters

1.2 采樣與分析方法

水質(zhì)采樣和分析方法均按照《海洋調(diào)查規(guī)范第4部分：水化學(xué)要素調(diào)查（GB12763.4-2007）》[5]進(jìn)行。監(jiān)測因子主要包括水溫、鹽度、懸浮物、pH、溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（CODMn）、無機(jī)氮（DIN，為NH4+-N、NO2--N、NO3--N之和）、無機(jī)磷（DIP，活性磷酸鹽為PO43-P）、石油類，以及重金屬元素（Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As）含量。

1.3 水質(zhì)現(xiàn)狀評價方法

采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評價法[6]、多項水質(zhì)參數(shù)綜合評價法[6,7]、有機(jī)污染評價指數(shù)法[8,9]，和營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)法[10]分析評價黃河口牡蠣產(chǎn)卵場及鄰近海域的水環(huán)境質(zhì)量。

1.3.1 單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)和多項水質(zhì)參數(shù)綜合評價法

（1）單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評價法

采用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評價法評價單項水質(zhì)指標(biāo)?；瘜W(xué)需氧量（CODMn）、無機(jī)氮（DIN）、無機(jī)磷（DIP）等因子的污染程度隨實(shí)測濃度的增加而加重，其標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計算公式為：Sij=Cij/Csj。式中：Sij為評價因子i在測點(diǎn)j的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)；Cij評價因子i在測點(diǎn)j的濃度；Csj調(diào)查因子i的評價標(biāo)準(zhǔn)值。本研究中各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值均采用GB 3097-1997《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中第一類海水標(biāo)準(zhǔn)。

溶解氧（DO）標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)（SDOj）：SDOj=|DOf-DOi|/（DOf＜DOs）（DOi≥DOs）；SDOj=10-9×DOi/DOs（DOi＜DOs）。式中：DOf為現(xiàn)場水溫及氯度條件下水樣中氧的飽和濃度（mg/L），DOf=468/（31.6-T）；T為水溫（℃）；DOi為溶解氧的實(shí)測值；DOs為溶解氧標(biāo)準(zhǔn)值。

酸堿度（pH）標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)（SpHj）[11]：SpHj=（pHi-pH均）/（pH上、下-pH均）。式中：pHi為pH的實(shí)測值；pH均為評價標(biāo)準(zhǔn)中pH上、下限值的平均值；pH上、下為評價標(biāo)準(zhǔn)中pH上限值或下限值。

（2）多項水質(zhì)參數(shù)綜合評價法

采用算術(shù)平均法進(jìn)行多項水質(zhì)參數(shù)綜合評價，

（3）評價等級劃分[9]

水質(zhì)質(zhì)量指數(shù)（Cij、Sj）＜0.20，為清潔；0.20～0.40，相對清潔；0.40～0.70，輕污染；0.70～1.00，污染；＞1.0，重污染。

1.3.2 有機(jī)污染指數(shù)評價法

計算公式如下：

式中：A為有機(jī)污染指數(shù)；CODi、DINi、DIPi、DOi分別為化學(xué)耗氧量、無機(jī)氮、活性磷酸鹽和溶解氧含量的實(shí)測值；CODs、DINs、DIPs、DOs分別為相應(yīng)要的標(biāo)準(zhǔn)值。有機(jī)污染水平分級見表1。

表1 有機(jī)污染評價分級Tab.1 Evaluation classification of organic pollution

1.3.3 營養(yǎng)質(zhì)量狀態(tài)指數(shù)法

式中：NQI為營養(yǎng)質(zhì)量狀態(tài)指數(shù)；CODi、DINi、DIPi、Chlai分別為水體的化學(xué)耗氧量、無機(jī)氮、活性磷酸鹽、葉綠素a含量的測量濃度；CODs、DINs、DIPs、Chlas分別為水體的化學(xué)耗氧量、無機(jī)氮、活性磷酸鹽、葉綠素a評價標(biāo)準(zhǔn)值。NQI值大于3為富營養(yǎng)化，在2～3之間為中營養(yǎng)化，小于2為貧營養(yǎng)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要監(jiān)測因子濃度的時空變化

由表2可知，該海域枯水期pH、DO、DIN、DIP、Cu、Cr、Pb和石油類的濃度總體均高于豐水期，而COD、Chl-a、Zn、Hg、Cd和As的濃度均低于豐水期。與《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中第一類海水標(biāo)準(zhǔn)值相比，除DIN、Zn、Pb和Hg等超標(biāo)外，其他監(jiān)測因子和監(jiān)測時段均未超標(biāo)。DIN濃度總體符合海水第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；枯水期超標(biāo)嚴(yán)重，超標(biāo)率達(dá)100%，符合海水第四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而豐水期各采樣站位均未超標(biāo)。Zn、Pb和Hg濃度在枯水期和豐水期均符合海水第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；Zn、Pb和Hg枯水期和豐水期的超標(biāo)率分別為60%和80%、60%和60%、80%和60%，可見其超標(biāo)較為嚴(yán)重。

表2 該海域監(jiān)測因子的濃度Tab.2 The concentrationsofmonitoring factors in thisarea

表3 各因子的單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)（Sij）和綜合指數(shù)（Sj）Tab.3 Single factor standard index（Sij）and comprehensive index（Sj）of each factor

2.2 單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評價

由表3可知，枯水期pH、DIN、DIP、石油類、Cu、Cr、Pb等單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)均高于豐水期，而DO、Hg、COD、Zn、Cd、As等均低于豐水期。Pb、Hg、Zn和DIN的單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)均大于1，屬重污染，依次為Pb（1.49）＞Hg（1.38）＞Zn（1.14）＞DIN（1.12）；COD為0.92，屬污染；其他因子均小于0.70，屬輕污染或以下。結(jié)果表明Pb、Hg、Zn、DIN和COD為該海域的主要污染因子，其中Pb、Hg、Zn和DIN為優(yōu)先控制的污染因子。

孫棟等[12]研究表明，黃河入?？谒蛑饕艿綗o機(jī)氮（5月份1.90、8月份1.40）、重金屬銅（5月份3.88、8月份24.07）、石油類（5月份2.80、8月份1.72）的污染，其單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)顯著高于本研究結(jié)果，說明本研究海域的污染程度較以前有所下降；但主要污染因子不盡相同，這可能與研究區(qū)域和時間、河流徑流中污染因子與含量等因素的不同有關(guān)。

2.3 多項水質(zhì)參數(shù)綜合評價

選取pH、DO、COD、DIN、DIP、石油類、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As等13項因子綜合評價該海域水質(zhì)質(zhì)量。由表3可知，水質(zhì)質(zhì)量綜合指數(shù)（Sj）為0.66，總體屬輕污染；枯水期（0.75）屬污染，明顯高于輕污染的豐水期（0.58），表明該海域豐水期水質(zhì)質(zhì)量優(yōu)于枯水期，這可能主要與該海域黃河、小島河、永豐河、支脈河等河流豐水期徑流量顯著高于枯水期，以及豐水期徑流河水中DIN、Pb等污染因子的濃度顯著降低有關(guān)。

2.4 有機(jī)污染指數(shù)評價

由圖2可知，有機(jī)污染指數(shù)（A）為0.56～4.57，平均2.09，屬3級的輕度污染；4#站位A值最高，5#站位次之，其他站位較低。各站位枯水期均顯著高于豐水期?？菟贏值為1.91～4.57，平均3.09，屬4級中度污染；豐水期A值為0.56～1.59，平均1.09，屬2級污染。結(jié)果表明該海域豐水期有機(jī)污染程度明顯低于枯水期，水質(zhì)量優(yōu)于枯水期，這與多項水質(zhì)參數(shù)綜合評價結(jié)果一致。

圖2 該海域調(diào)查站位的有機(jī)污染指數(shù)（A）Fig.2 Organic pollution index（A）of survey sites in the area

2.5 營養(yǎng)質(zhì)量狀態(tài)指數(shù)法評價

營養(yǎng)質(zhì)量狀態(tài)指數(shù)（NQI）為1.67～4.78（表4），平均3.06，認(rèn)為該海域處于貧～富營養(yǎng)化狀態(tài)，總體為富營養(yǎng)化；其中屬貧營養(yǎng)化、中營養(yǎng)化和富營養(yǎng)化的站位數(shù)分別占總站位數(shù)的20%、30%和50%。在NQI的數(shù)據(jù)組成中，DIN和COD分別占總NQI的36.69%和30.03%，說明DIN和COD是該海域富營養(yǎng)化的主要因子。各站位枯水期平均NQI（3.88）均高于豐水期（2.24），屬富營養(yǎng)化，富營養(yǎng)化和中營養(yǎng)化的站位數(shù)分別占80%和20%；而豐水期則屬中營養(yǎng)化，貧營養(yǎng)化、中營養(yǎng)化和富營養(yǎng)化的站位數(shù)分別占40%、40%和20%。該海域枯水期富營養(yǎng)化程度明顯較豐水期嚴(yán)重，表明豐水期水質(zhì)優(yōu)于枯水期，這與多項水質(zhì)參數(shù)綜合評價和有機(jī)污染指數(shù)評價的結(jié)果一致，亦與黃河入海口水域總體評價為富營養(yǎng)、5月富營養(yǎng)水平稍重于8月的研究結(jié)果[13]基本一致。

表4 各調(diào)查站位營養(yǎng)質(zhì)量狀態(tài)指數(shù)（NQI）Tab.4 Nutrition quality index（NQI）in the surveyed stations

3 討論

本研究表明：該海域DIN、Zn、Pb和Hg均超過海水第一類標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)率分別達(dá)50%、70%、60%和70%。DIN總體符合海水第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，枯水期超標(biāo)較為嚴(yán)重，符合海水第四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；Zn、Pb和Hg在枯水期和豐水期均符合海水第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

多項水質(zhì)參數(shù)綜合評價和有機(jī)污染指數(shù)評價的結(jié)果基本一致，為輕（度）污染，表明該海域已受到污染。單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評價表明，Pb、Hg、Zn、DIN和COD為該海域的主要污染因子，其中Pb、Hg、Zn和DIN為優(yōu)先控制的污染因子。營養(yǎng)質(zhì)量狀態(tài)指數(shù)評價結(jié)果表明，該海域處于貧～富營養(yǎng)化狀態(tài)，總體為富營養(yǎng)化；DIN和COD是該海域富營養(yǎng)化的主要因子。多項水質(zhì)參數(shù)綜合評價、有機(jī)污染指數(shù)評價和營養(yǎng)質(zhì)量狀態(tài)指數(shù)評價的結(jié)果均表明，該海域豐水期水質(zhì)優(yōu)于枯水期。

本研究發(fā)現(xiàn)，該海域已受到一定程度的污染，營養(yǎng)水平達(dá)富營養(yǎng)化狀態(tài)，應(yīng)采取有效措施，減輕該海域的污染程度，降低富營養(yǎng)化水平，保護(hù)和改善海域水環(huán)境質(zhì)量，提高其生物多樣性。為了修復(fù)河口生態(tài)系統(tǒng)、凈化水質(zhì)和促進(jìn)漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展，世界各地開展了一系列牡蠣礁的恢復(fù)活動[1]。牡蠣礁是一種特殊的海洋生境，能降低水體重金屬污染，在生物多樣性保護(hù)、凈化水體、修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能中具有重要功能[2-4,14-18]。孫萬勝等[19]研究發(fā)現(xiàn)，天津近岸天然海區(qū)牡蠣礁的生態(tài)遭到嚴(yán)重破壞，浮游動物及游泳動物資源量顯著降低。Zhang LB等[20]、Xu Q Z等[21]研究結(jié)果表明，牡蠣貝殼礁能夠促進(jìn)海參的增殖；Gerritsen J等[22]研究認(rèn)為，切薩皮克灣富營養(yǎng)化的主要原因是牡蠣的大量收獲，生物量降低，可見恢復(fù)牡蠣種群數(shù)量是控制河口富營養(yǎng)化的重要措施[23]。因此，一方面要借助和依托黃河口牡蠣產(chǎn)卵場自然形成的現(xiàn)存活體牡蠣礁，加強(qiáng)科學(xué)養(yǎng)護(hù)，恢復(fù)和增加其生物資源量；另一方面可通過投放人工牡蠣礁體、增殖放流牡蠣苗種、研究牡蠣礁重建關(guān)鍵技術(shù)等，構(gòu)建人工牡蠣礁修復(fù)示范區(qū)，以增加牡蠣資源量、提升牡蠣礁生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與價值，保護(hù)和改善該海域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

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Assessment of Water Quality in Oyster Spawning Ground in Yellow River Estuary and AdjacentW aters

WANG Zhi-zhong1,ZHANG Jin-lu1,GU Han-dong2,GONG Jun-xia1,XU Guo-jing1,KEHan1
（1.Shandong ProvincialKey Laboratory of FreshwaterGeneticsand Breeding,Shandong Freshwater FisheriesResearch Institute, Jinan 250013,China;2.Bincheng District Fishery Administration,Binzhou City,Binzhou 256600,China）

Thewaterqualitywasmonitored in oyster spawning ground in Yellow River Estuary and adjacentwaters in low-water level season（May）andwet-season（August）of2015 and thewaterenvironmentalqualitywasassessed using single factor index evaluation standard,multi-parameterwater quality comprehensive evaluationmethod,organic pollution evaluation indexmethod and nutritional quality indexmethod.The results showed that thewaterswere eutrophication wholly,w ith the preponderanteutrophication factors of dissolved inorganic nitrogen（DIN）and chemicaloxygen demand（CODMn）.Thewaterqualitywas lightpolluted overall,w ith themain pollution factorsof Pb,Hg,Zn,DINand theCODMn,and the precedent-controlled factorsof Pb,Hg,Zn andDIN.Therewasbetterwaterquality inwet-season than that in low-water levelseason.

oyster spawning ground in Yellow River Estuary;organic pollution;eutrophication;waterquality assessment

X55；S931

A

1005-3832（2017）03-0029-06

2016-12-29

海洋公益性行業(yè)科研專項經(jīng)費(fèi)項目（201405010）.

王志忠（1968-），男，高級工程師，本科，從事漁業(yè)生態(tài)學(xué)研究.E-mail:zhizhongwang@163.com