黃河口牡蠣產卵場及鄰近海域水質現狀評價

王志忠，張金路，顧漢東，鞏俊霞，許國晶，客涵

（1.山東省淡水漁業研究院，山東省淡水水產遺傳育種重點實驗室，山東 濟南 250013；2.濱州市濱城區水產局，山東 濱州 256600）

黃河口牡蠣產卵場及鄰近海域水質現狀評價

王志忠1，張金路1，顧漢東2，鞏俊霞1，許國晶1，客涵1

（1.山東省淡水漁業研究院，山東省淡水水產遺傳育種重點實驗室，山東 濟南 250013；2.濱州市濱城區水產局，山東 濱州 256600）

2015年調查了黃河口枯水期（5月）和豐水期（8月）牡蠣產卵場及鄰近海域的水質狀況，采用單因子標準指數評價法、多參數水質綜合評價法、有機污染評價指數法和營養質量狀態指數法分析評價該海域水環境質量現狀。結果表明：該海域總體為富營養化；無機氮（DIN）和化學需氧量（CODMn）是水質富營養化的主要因子。水質量總體屬輕污染，Pb、Hg、Zn、DIN和CODMn為該海域主要污染因子，Pb、Hg、Zn和DIN為優先控制的污染因子。豐水期水質優于枯水期。

黃河口牡蠣產卵場；有機污染；富營養化；水質評價

黃河口水域是重要的河口生態系統，是黃渤海多種重要經濟生物的產卵場、孵幼場、索餌場和洄游通道。黃河口牡蠣產卵場（俗稱黃河口牡蠣山）位于黃河口南側的小島河入海口水域，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，其面積和產量均有所減少。牡蠣不僅是高值的海洋經濟物種，在海洋生態系統中具有十分重要的生態作用，牡蠣礁在凈化水體、提供棲息生境、保護生物多樣性和耦合生態系統能量流動等方面均具有重要的功能[1]。研究認為，修復牡蠣礁，恢復和強化其生態系統的自凈修復功能，可以治理海域污染，恢復其生態系統功能[2-4]。目前有關黃河口牡蠣產卵場的研究尚未見報道。本文對調查及分析評價了黃河口牡蠣產卵場及鄰近海域的水質環境現狀，為保護和修復黃河口牡蠣產卵場，以及優化與恢復該海域生態環境質量提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 調查站位

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

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

1.2 采樣與分析方法

水質采樣和分析方法均按照《海洋調查規范第4部分：水化學要素調查（GB12763.4-2007）》[5]進行。監測因子主要包括水溫、鹽度、懸浮物、pH、溶解氧（DO）、化學需氧量（CODMn）、無機氮（DIN，為NH4+-N、NO2--N、NO3--N之和）、無機磷（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 水質現狀評價方法

采用單因子標準指數評價法[6]、多項水質參數綜合評價法[6,7]、有機污染評價指數法[8,9]，和營養狀態質量指數法[10]分析評價黃河口牡蠣產卵場及鄰近海域的水環境質量。

1.3.1 單因子標準指數和多項水質參數綜合評價法

（1）單因子標準指數評價法

采用單因子標準指數評價法評價單項水質指標。化學需氧量（CODMn）、無機氮（DIN）、無機磷（DIP）等因子的污染程度隨實測濃度的增加而加重，其標準指數計算公式為：Sij=Cij/Csj。式中：Sij為評價因子i在測點j的標準指數；Cij評價因子i在測點j的濃度；Csj調查因子i的評價標準值。本研究中各指標標準值均采用GB 3097-1997《海水水質標準》中第一類海水標準。

溶解氧（DO）標準指數（SDOj）：SDOj=|DOf-DOi|/（DOf＜DOs）（DOi≥DOs）；SDOj=10-9×DOi/DOs（DOi＜DOs）。式中：DOf為現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為溶解氧的實測值；DOs為溶解氧標準值。

酸堿度（pH）標準指數（SpHj）[11]：SpHj=（pHi-pH均）/（pH上、下-pH均）。式中：pHi為pH的實測值；pH均為評價標準中pH上、下限值的平均值；pH上、下為評價標準中pH上限值或下限值。

（2）多項水質參數綜合評價法

采用算術平均法進行多項水質參數綜合評價，

（3）評價等級劃分[9]

水質質量指數（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 有機污染指數評價法

計算公式如下：

式中：A為有機污染指數；CODi、DINi、DIPi、DOi分別為化學耗氧量、無機氮、活性磷酸鹽和溶解氧含量的實測值；CODs、DINs、DIPs、DOs分別為相應要的標準值。有機污染水平分級見表1。

表1 有機污染評價分級Tab.1 Evaluation classification of organic pollution

1.3.3 營養質量狀態指數法

式中：NQI為營養質量狀態指數；CODi、DINi、DIPi、Chlai分別為水體的化學耗氧量、無機氮、活性磷酸鹽、葉綠素a含量的測量濃度；CODs、DINs、DIPs、Chlas分別為水體的化學耗氧量、無機氮、活性磷酸鹽、葉綠素a評價標準值。NQI值大于3為富營養化，在2～3之間為中營養化，小于2為貧營養化。

2 結果與分析

2.1 主要監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《海水水質標準》中第一類海水標準值相比，除DIN、Zn、Pb和Hg等超標外，其他監測因子和監測時段均未超標。DIN濃度總體符合海水第二類水質標準；枯水期超標嚴重，超標率達100%，符合海水第四類水質標準，而豐水期各采樣站位均未超標。Zn、Pb和Hg濃度在枯水期和豐水期均符合海水第二類水質標準；Zn、Pb和Hg枯水期和豐水期的超標率分別為60%和80%、60%和60%、80%和60%，可見其超標較為嚴重。

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

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

2.2 單因子標準指數評價

由表3可知，枯水期pH、DIN、DIP、石油類、Cu、Cr、Pb等單因子標準指數均高于豐水期，而DO、Hg、COD、Zn、Cd、As等均低于豐水期。Pb、Hg、Zn和DIN的單因子標準指數均大于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為優先控制的污染因子。

孫棟等[12]研究表明，黃河入海口水域主要受到無機氮（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，其單因子標準指數顯著高于本研究結果，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，這可能與研究區域和時間、河流徑流中污染因子與含量等因素的不同有關。

2.3 多項水質參數綜合評價

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質量。由表3可知，水質質量綜合指數（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質量優于枯水期，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。

2.4 有機污染指數評價

由圖2可知，有機污染指數（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。枯水期A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。結果表明該海域豐水期有機污染程度明顯低于枯水期，水質量優于枯水期，這與多項水質參數綜合評價結果一致。

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

2.5 營養質量狀態指數法評價

營養質量狀態指數（NQI）為1.67～4.78（表4），平均3.06，認為該海域處于貧～富營養化狀態，總體為富營養化；其中屬貧營養化、中營養化和富營養化的站位數分別占總站位數的20%、30%和50%。在NQI的數據組成中，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），屬富營養化，富營養化和中營養化的站位數分別占80%和20%；而豐水期則屬中營養化，貧營養化、中營養化和富營養化的站位數分別占40%、40%和20%。該海域枯水期富營養化程度明顯較豐水期嚴重，表明豐水期水質優于枯水期，這與多項水質參數綜合評價和有機污染指數評價的結果一致，亦與黃河入海口水域總體評價為富營養、5月富營養水平稍重于8月的研究結果[13]基本一致。

表4 各調查站位營養質量狀態指數（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準，超標率分別達50%、70%、60%和70%。DIN總體符合海水第二類水質標準，枯水期超標較為嚴重，符合海水第四類水質標準；Zn、Pb和Hg在枯水期和豐水期均符合海水第二類水質標準。

多項水質參數綜合評價和有機污染指數評價的結果基本一致，為輕（度）污染，表明該海域已受到污染。單因子標準指數評價表明，Pb、Hg、Zn、DIN和COD為該海域的主要污染因子，其中Pb、Hg、Zn和DIN為優先控制的污染因子。營養質量狀態指數評價結果表明，該海域處于貧～富營養化狀態，總體為富營養化；DIN和COD是該海域富營養化的主要因子。多項水質參數綜合評價、有機污染指數評價和營養質量狀態指數評價的結果均表明，該海域豐水期水質優于枯水期。

本研究發現，該海域已受到一定程度的污染，營養水平達富營養化狀態，應采取有效措施，減輕該海域的污染程度，降低富營養化水平，保護和改善海域水環境質量，提高其生物多樣性。為了修復河口生態系統、凈化水質和促進漁業可持續發展，世界各地開展了一系列牡蠣礁的恢復活動[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、凈化水體、修復生態系統的結構和功能中具有重要功能[2-4,14-18]。孫萬勝等[19]研究發現，天津近岸天然海區牡蠣礁的生態遭到嚴重破壞，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]研究結果表明，牡蠣貝殼礁能夠促進海參的增殖；Gerritsen J等[22]研究認為，切薩皮克灣富營養化的主要原因是牡蠣的大量收獲，生物量降低，可見恢復牡蠣種群數量是控制河口富營養化的重要措施[23]。因此，一方面要借助和依托黃河口牡蠣產卵場自然形成的現存活體牡蠣礁，加強科學養護，恢復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、研究牡蠣礁重建關鍵技術等，構建人工牡蠣礁修復示范區，以增加牡蠣資源量、提升牡蠣礁生態系統服務功能與價值，保護和改善該海域的生態環境質量。

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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

海洋公益性行業科研專項經費項目（201405010）.

王志忠（1968-），男，高級工程師，本科，從事漁業生態學研究.E-mail:zhizhongwang@163.com