七洲列島近岸海域海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價①

吳 瑞 陳丹丹 林國堯

(海南省海洋與漁業(yè)科學(xué)院/海南省海洋開發(fā)規(guī)劃設(shè)計研究院 海南?？?71126)

七 洲 列 島 地 理 位 置 在 19°53′0.5″～19°59′12″，111°11′49″～111°16′24.5″。位于海南省文昌市銅鼓嶺以北的七洲洋海域，是我國重要的漁場之一。七洲列島由21個基巖島組成，可以分為南北兩個部分：北部從北向南依次是北峙、燈峙、狗卵脬峙、平峙等10個海島，南部從南向北依次是雙帆、南峙、赤峙等11個海島，眾島呈北東-西南向排列。根據(jù)《海南省海洋功能區(qū)劃》（2011-2020年），七洲列島劃為近海海洋保護(hù)區(qū)，為一類功能區(qū)，執(zhí)行《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3097-1997）中的第一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。過去對七洲列島的水體環(huán)境調(diào)查比較缺乏［1］，對其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的研究尚未見報道。本文分析了七洲列島海域水質(zhì)和浮游植物現(xiàn)狀，以期為七洲列島的生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)，也為海洋功能區(qū)劃提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 樣品采集和處理

2012年6月，對七洲列島的水質(zhì)進(jìn)行調(diào)查，共設(shè) 8個站位 （圖 1），Q1-1、Q2-1、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8。水質(zhì)采樣和監(jiān)測項(xiàng)目的分析方法依據(jù)《海洋調(diào)查規(guī)范》（GB12763.6-91）和《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB17378.4-1998）進(jìn)行。浮游植物共布設(shè)12個站位（圖1），Q1-1、Q1-2、 Q1-3、 Q2-1、 Q2-2、 Q2-3、 Q3、 Q4、Q5、Q6、Q7、Q8。其中 Q1 （Q1-1、Q1-2、Q1-3）、Q2（Q2-1、Q2-2、Q2-3）、Q3、Q4、Q5位于北部海域，Q1位于北峙北，Q2位于北峙南，Q3位于燈峙北，Q4位于平峙東，Q5位于平峙西；Q6、Q7、Q8位于南部海域，Q6位于赤峙西，Q7位于南峙西北，Q8位于南峙東南。浮游植物樣品采集和室內(nèi)處理均按照《海洋調(diào)查規(guī)范》（GB/T12763.6-1991）進(jìn)行。采樣工具為小型浮游生物網(wǎng)，網(wǎng)口直徑37 cm，網(wǎng)口面積為0.1 cm2，網(wǎng)身長270 cm，網(wǎng)目為76μm，采樣方式為在每個調(diào)查站位自底至表垂直拖網(wǎng)一次，樣品用2%甲醛固定，帶回實(shí)驗(yàn)室濃縮后保存。

圖1 采樣站位圖

1.2 方法

1.2.1 項(xiàng)目評價和分析

水質(zhì)評價項(xiàng)目有pH、無機(jī)氮（DIN）、活性磷（DIP）、化學(xué)需氧量（COD）、溶解氧（DO）、石油類（Oil），按《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB17378-1998）規(guī)定的方法。

濃縮后的浮游植物樣品取0.1 mL于光學(xué)顯微鏡下用浮游植物計數(shù)框進(jìn)行種類鑒定和計數(shù)，種類鑒定參考金德祥等［2-5］，赤潮藻類參考《中國近海赤潮生物圖譜》［6］。

1.2.2 環(huán)境質(zhì)量評價

1.2.2.1 海水水質(zhì)評價

評價標(biāo)準(zhǔn)：七洲列島為近海海洋保護(hù)區(qū)，為一類功能區(qū)，對近期、遠(yuǎn)期都執(zhí)行國家《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3097-1997）中的第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

評價方法：采用單因子評價法，其標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)計算公式為：Si=Ci/Cs。式中Si為某一水質(zhì)要素的污染指數(shù)，Ci為某一水質(zhì)要素的實(shí)測值，Cs為與Ci對應(yīng)的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值。利用單因子水質(zhì)參數(shù)法進(jìn)行評價，水質(zhì)評價因子的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)大于1，則表明該水質(zhì)已超過了規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2.2.2 環(huán)境生物學(xué)評價

浮游植物的種類組成、優(yōu)勢種及群落結(jié)構(gòu)特征指數(shù)（如多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、優(yōu)勢度）可在一定程度上反映出環(huán)境的變化，在水質(zhì)狀況較好的海域，浮游植物的種類數(shù)較多且種間比例較均勻，因而多樣性指數(shù)較大、均勻度指數(shù)較高。反之，在重污染海域，種類數(shù)少且種間比例不均勻，多樣性指數(shù)小、均勻度指數(shù)低［7］。浮游植物群落特征指數(shù)計算公式［8］如下：

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)（H′）

均勻度（J′）

優(yōu)勢度（Y）

ni為第i種的總個體數(shù)；Pi==ni/N為第i種在樣品中的數(shù)量比率；S為總種數(shù)；fi為該種在各樣品中出現(xiàn)的頻率；N為全部樣品中的總個體數(shù)。

浮游植物種類多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)與污染程度的關(guān)系如表1［7］。

表1 浮游植物種類多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)與污染程度的關(guān)系

2 結(jié)果與分析

2.1 水質(zhì)評價結(jié)果

根據(jù)《海南省海洋功能區(qū)劃》（2011-2020）和GB3097-1997《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》等相關(guān)要求，以單因子指數(shù)1.0作為判定該監(jiān)測要素是否超標(biāo)，進(jìn)而了解其對海洋環(huán)境產(chǎn)生的影響，本次水質(zhì)單因子指數(shù)變化范圍，pH值0.69～0.81，DO 0.54～1，COD 0.11～0.27， DIN 0.04～0.21， DIP 0.07～0.47，Oil 0.08～0.20。單項(xiàng)水質(zhì)評價指數(shù)特征值見表2，所有站位均符合相應(yīng)執(zhí)行的一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。各評價因子的污染指數(shù)最大為溶解氧，其次是pH，無機(jī)氮和無機(jī)磷較小?？傮w上看，七洲列島附近海域水質(zhì)處于良好的狀態(tài)。

表2 七洲列島海域各評價指標(biāo)的單因子污染指數(shù)

2.2 浮游植物多樣性的變化

2.2.1 浮游植物的種類組成

根據(jù)此次調(diào)查所采集到的樣品，七洲列島海域共鑒定到浮游植物4門45屬113種（表3）。其中硅藻門32屬71種，約占浮游植物種類數(shù)的62.8%；甲藻門11屬39種，約占種類數(shù)的34.5%；藍(lán)藻門1屬2種，約占種類數(shù)的1.8%；金藻門1屬1種，約占種類數(shù)的0.9%。在絕大多數(shù)站位中，硅藻種類數(shù)在總種數(shù)中所占百分比高于甲藻，甲藻種類數(shù)所占百分比在西北部海域北士南Q 2-3號站最高，達(dá)78.9%。本次調(diào)查結(jié)果表明，硅藻類廣布，甲藻在南部海域分布較多，藍(lán)藻在各站都有檢出，金藻門小等刺硅鞭藻（Dictyocha fibula）在北部海域的Q2-1和南部海域的Q7和Q8站檢出。

硅藻類分布最廣的是細(xì)弱海鏈藻（Thalas-siosira subtilis）、金色角毛藻（Chaetoceros aurivillii）、距端根管藻、翼根管藻纖細(xì)變種。細(xì)弱海鏈藻除Q2北士南近岸站位Q2-1未檢出，其余站位都有檢出。距端根管藻和翼根管藻纖細(xì)變種在北士南近岸站位Q2-3未檢出，其余站位都有檢出。甲藻類分布最廣的是梭角藻原變種（Ceratium fususvar.fusus），在所有站位都有檢出。藍(lán)藻類分布最廣的是紅海束毛藻（Trichodesmium erythraeum），在所有站位都有檢出。其次鐵氏束毛藻（Trichodesmium thiebautii）分布也較廣，除北部海域的Q1-1、Q2-3外都有分布。

赤潮浮游植物檢出種類較多，共有20種，主要有紅海束毛藻、鐵氏束毛藻、細(xì)弱海鏈藻、尖刺擬菱形藻（Pseudo-nitzschia pungens）、具尾鰭 藻 （Dinophysiscaudate）、 利 馬 原 甲 藻（Prorocentrum lima）、歧散原多甲藻（Protoperidinium divergens）、小等刺硅鞭藻。赤潮浮游植物以廣溫性種類為主，其次是偏暖性種類，熱帶性種類主要有紅海束毛藻、鐵氏束毛藻。

表3 七洲列島海域浮游植物種類組成和豐度

續(xù)表3 七洲列島海域浮游植物種類組成和豐度

續(xù)表3 七洲列島海域浮游植物種類組成和豐度

續(xù)表3 七洲列島海域浮游植物種類組成和豐度

說明：*為赤潮生物藻類。

2.2.2 浮游植物豐度平面分布特征

從浮游植物的數(shù)量分布來看，浮游植物的密集區(qū)在南部的赤峙、南峙海域和平峙海域，此外在北部海域Q2-1也有一個較高的密集區(qū)，北部海域北峙北和Q3燈峙北附近海域是低密度分布區(qū)，浮游植物數(shù)量分布基本表現(xiàn)出由北向南遞增的趨勢。浮游植物平均細(xì)胞豐度為19.98×104cells/m3，細(xì)胞豐度在（39.98～6.11）×104cells/m3變動，多數(shù)站位細(xì)胞豐度在（8.60～24.00）×104cells/m3內(nèi)。

南峙附近的站位Q8與平峙附近的站位Q5細(xì)胞豐度較高，細(xì)胞豐度的最低值出現(xiàn)在燈峙附近的站位Q3。北峙北側(cè)Q1斷面三個站位的細(xì)胞豐度相當(dāng)，北峙南側(cè)Q2斷面3個站位的細(xì)胞豐度則是近岸站位Q2-1高于離岸較遠(yuǎn)的站位。從12個站位整體來看，浮游植物細(xì)胞豐度由北至南大致呈遞增趨勢（圖2）。

圖2 七洲列島海域浮游植物的數(shù)量分布

2.2.3 游植物優(yōu)勢種的數(shù)量分布

浮游植物優(yōu)勢種藍(lán)藻有紅海束毛藻、鐵氏束毛藻、細(xì)弱海鏈藻、金色角毛藻、距端根管藻、翼根管藻纖細(xì)變種和梭角藻原變種。調(diào)查期間七洲列島附近海域浮游植物優(yōu)勢種多屬赤潮生物藻類（表4）。根據(jù)細(xì)胞豐度情況，選取豐度值高的紅海束毛藻、鐵氏束毛藻和細(xì)弱海鏈藻3個優(yōu)勢種，對各優(yōu)勢種分布情況進(jìn)行分析。

表4 七洲列島海域浮游植物優(yōu)勢種及優(yōu)勢度

紅海束毛藻為本次調(diào)查中細(xì)胞豐度最大的種類，檢出率高達(dá)100%，平均細(xì)胞豐度為7.14×104cells/m3，占總平均細(xì)胞豐度的35.75%。平士東Q4站密度最大，達(dá)17.2×104cells/m3，最小為12.1×103cells/m3，在北士南Q2-2站。密集區(qū)主要集中在平士和南士，其余大多數(shù)站位，密度保持在（2.0～5.0）×103cells/m3，總體呈現(xiàn)南海區(qū)高、北海區(qū)低的分布態(tài)勢。

鐵氏束毛藻檢出率僅次于紅海束毛藻，為83.3%，平均細(xì)胞豐度為3.92×104cells/m3。南士東Q8站密度最大，達(dá)9.3×104cells/m3，最小為1.1×104cells/m3，在Q1-3號站位。密集區(qū)不明顯，總體呈現(xiàn)南高、北低的分布特點(diǎn)。

細(xì)弱海鏈藻檢出率僅次于紅海束毛藻，達(dá)91.67%。平均細(xì)胞豐度為1.6×104cells/m3，北士南Q2-3站密度最大，達(dá)12.2×104cells/m3，最小為0.7×103cells/m3在Q 7站位，密集區(qū)不明顯。

紅海束毛藻、鐵氏束毛藻、細(xì)弱海鏈藻都是赤潮種類，但其豐度均未達(dá)到形成赤潮的基準(zhǔn)密度，且相差較遠(yuǎn)，從整體來看，七洲列島海域雖存在一定的赤潮優(yōu)勢種，但不足以達(dá)到引起赤潮的條件。

2.2.4 浮游植物群落結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)調(diào)查結(jié)果計算出七洲列島海域浮游植物的群落結(jié)構(gòu)特征指數(shù)（表5），從不同側(cè)面對調(diào)查海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析。種類多樣性指數(shù)變動較大，多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)大體呈現(xiàn)南高北低的趨勢。最低值出現(xiàn)在Q2-3站位，其次為Q1-1站位，最高值出現(xiàn)在Q7站位。多樣性指數(shù)介于1.49～4.43，均值為3.02，均勻度變化變化為0.28～0.78，平均值為0.57，H′大于3，J′大于0.5，表明該海域的浮游植物群落結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，七洲列島海域生態(tài)環(huán)境較好。

3 討論與結(jié)論

2012年的水質(zhì)評價結(jié)果表明，七洲列島所有站位pH、DO、COD、DIN、DIP、Oil達(dá)到一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)較好，符合相應(yīng)《海洋功能區(qū)劃》執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。七洲列島是海南島沿岸距離海南本島最遠(yuǎn)的島群，屬基巖島，南峙、北峙、雙帆屬已開發(fā)無居民海島，但開發(fā)程度較低，主要為公共服務(wù)，交通運(yùn)輸和水電設(shè)施，平峙、燈峙、狗卵、赤峙等屬未開發(fā)無居民海島，少有人類活動，因此其環(huán)境沒有受到污染。

表5 七洲列島海域浮游植物群落結(jié)構(gòu)指數(shù)

浮游植物生態(tài)特征是環(huán)境質(zhì)量評估的重要指標(biāo)之一［9］。多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)是研究生物群落特征的數(shù)值指標(biāo)，一般來說，種類越豐富、種類數(shù)量分布越均勻，多樣性指數(shù)就越高，也就預(yù)示著生物群落受外界干擾越少或生物群落較為穩(wěn)定［10］。生物學(xué)評價結(jié)果表明，2012年七洲列島浮游植物多樣性指數(shù)平均值在3.0以上，均勻度指數(shù)平均值在0.5以上，屬生態(tài)環(huán)境較好的海域。站位Q1-1和站位Q2-3較低，由于站位Q1-1紅海束毛藻 （57.1×103cells/m3） 和 Q2-3 （128.1×103cells/m3），細(xì)弱海鏈藻的繁盛，群落結(jié)構(gòu)趨向簡單化，導(dǎo)致浮游植物多樣性指數(shù)和均勻度數(shù)值降低。紅海束毛藻、鐵氏束毛藻、細(xì)弱海鏈藻、翼根管藻纖細(xì)變種都是赤潮種類，但其豐度均未達(dá)到形成赤潮的基準(zhǔn)密度，且相差較遠(yuǎn)，從整體來看，七洲列島海域雖存在一定的赤潮優(yōu)勢種，但不足以達(dá)到引起赤潮的條件。