海水貝類養殖區監測點布設方法探討及實例應用
2018-02-10 06:18:25王鼎南孟慶輝薛輝利吳洪喜
浙江農業科學 2018年1期
王 揚，張 成，王鼎南，黎 飛，孟慶輝，薛輝利，何 輝，吳洪喜
(浙江省水產質量檢測中心，浙江 杭州 310111)
海水貝類營養豐富，味道鮮美，是深受消費者喜愛的水產品之一。隨著公眾對食品質量意識不斷提高，海水貝類食用安全問題受到社會高度關注[1-3]。因海水貝類養殖產地環境狀況直接影響到產品質量[4-8]，目前世界各國在貝類產品質量監管方式上多采用自然海域貝類養殖區分類管理模式[9-12]，實施對貝類養殖區的環境狀況以及養殖貝類衛生狀況進行監測，將貝類監測和劃型結果作為掌握養殖海域環境質量狀況和演變趨勢、制定管理方案的重要依據。監測計劃要求在有限的成本條件下，盡可能合理布局監測點，使其最大限度地代表研究區域的環境質量，使環境、社會、經濟效益達到更好的統一。對貝類產品及其養殖環境的監測指標、采樣頻率和監測點布設是監測計劃的三大要素。尤其監測點是貝類監測和劃型工作的重要環節，其是否科學合理布設決定著監測數據能否有效地反映研究區域的貝類產品質量安全狀況[13]。目前，我國尚缺少一套完整的技術規范為海水貝類監測點布設和調整做支撐，從而影響了海水養殖貝類質量的宏觀管理[14-16]。本研究主要結合浙江省沿海不同類型的海水貝類養殖情況，調查各生產區的地形、污染源、養殖方式等，對其監測點的布設原則、方法、數量和要求及監測項目等內容進行探討分析，提出省內典型性貝類生產區監測站位的布設模式并應用。
1 海水貝類養殖區監測點布設原則
貝類衛生狀況與環境有著密切的關系，海洋環境質量監測中多采用貝類作為生物指示物。我國貝類衛生監測項目包括重金屬(鉛、鎘)、微生物(大腸桿菌、細菌總數)、持久性污染物(多氯聯苯)、生物毒素(腹瀉性貝類毒素、麻痹性貝類毒素)等指標[17-18]。這些有毒有害物質來源于沿海工農業、生活排放物、赤潮生物對海洋環境的污染。一般的環境污染物監測站位的布設原則可遵循經驗斷定法、統計法、模擬法和綜合法[19]。
統計法的基本原理是大氣、水體中污染物分布的時間與空間上變化有一定相關性，因而可以通過數據的統計處理對現有站位的布設進行調整，以減少冗余站位，進行優化布設。模擬法是根據區域內污染源的分布、排放特征、水文氣象資料以及應用數字模型預測的污染物時空分布狀況而設計監測站點。經驗斷定法一般適用于監測站點設置條件較為惡劣的區域，受交通條件和地形限制難以采用統計和模擬等方法來布局，這時采用經驗斷定法[19-23]。
我國貝類衛生監測區域主要集中在沿海灘涂、海灣和海島周邊海域。生產養殖區近海海域污染源主要是陸源污染，污染源相對固定，但污染物濃度變化規律性不強。在一定的監測周期內，污染源排放條件、地形和地貌以及水文氣象條件沒有發生顯著的變化。
分析以上情況，采用統計法調整監測站點的前提為污染物濃度是均勻變化的，并不適用；相對而言，采用模擬法的條件是監測部門已基本掌握了監測區域內較詳細的污染源排放與水文氣象資料，必要時結合經驗斷定法，從整體上出發合理布局、相互協調，作為設立貝類養殖區監測點及監測頻次的理論依據符合實際工作情況，體現出監測點布設的代表性、可比性、整體性及穩定性。
2 海水貝類養殖區監測點布設方法
采樣點位置和點數的合理布設，是完成監測目的和保證數據具有代表性的重要工序之—。根據污染源分布情況和監測目的不同選擇合適的采樣點布設方法。在大氣監測、土壤監測、海洋監測等不同行業中，污染物監測點的設定有不同的方法，主要根據污染源和監測對象的特點來選擇適合的監測方式[20-23]。土壤、耕地質量監測站位布設方法有對角線布點法、梅花形布點法、棋盤式布點法、蛇形布點法等[20-21]。大氣環境監測點布設方法分為網格布點法、同心圓布點法、扇形布點法、功能區布點法、平行布點法五種[22-25]。海洋環境監測參照HJ 442—2008《近岸海域環境監測規范》，該規范對監測點的布設規定較為簡單，即一般采用網格法，監測點一般設在環境功能區的中心位置，污染影響監測點布設一般采用收斂型集束式(近似扇形)。相對于土壤、耕地質量監測點布設方法來說，大氣環境和海洋環境監測點布設方法[26]對貝類養殖區劃型監測點布設有更強的借鑒和指導意義。
2.1 網格布點法
在監測范圍內，存在多個污染源而且污染源分布較均勻、分散時，通常用此法布設采樣點。將整個監測區域劃分成多個均勻方形網格，在網格線的結點或方格的中心布設采樣點，點的數目和間距要根據實際情況決定[24-25]。該方法的優點是區域代表性好，缺點是監測點多、工作量大。
2.2 同心圓布點法
主要用于監測區域內污染源數量較多、污染濃度較大且污染源分布較為集中的地區。以污染源為中心，畫出若干一定間隔的同心圓，以圓心為起點向周圍引出輻射線，在放射線與同心圓圓周的交點布設監測點[24]。注意不同圓周上所布設的采樣點不一定均勻分布或數目相等，一般從里到外分別在圓周上布設4個、8個、8個、4個采樣點。優點是局部代表性好，缺點是區域代表性差、工作量較大。
2.3 扇形布點法
該方法通常被應用于污染源存在明確的擴散方向，以其擴散方向為軸線，污染源為圓心畫定出—個扇形區域作為布點范圍，扇形的角度—般約為45°，也可取60°，但不宜大于90°。監測點設在扇形面內距點源不同距離的若干條(例如三、四條)弧線上，每條弧線上布設點間隔一定距離[24]。扇形布點法代表性一般，但是有多個污染源時代表性較差。
2.4 蛇形布點法
該方法通常適用于線性污染源的監測,在地勢不平坦的區域布設時演變成折線，稱為蛇形布點法[21]。例如沿海縱深較短的灘涂，可以沿著海岸線平行布點；在狹長的海灣，可以兩岸間隔布點，連線成蛇形。
3 海水貝類養殖區監測點數量和監測項目
2011年我國農業部漁業局發布《海水貝類生產區域劃型工作要求》(農漁發 [2011] 8號)，規定貝類監測相關技術要求，貝類監測點應安排在擬開展劃型的貝類生產海區內，并綜合考慮當地海洋環境總體狀況、季節、洋流、赤潮、排污口數量及距離等因素確定監測點位置。每個劃型區不少于6個監測點，靠近排污口的兩個點位間距不得大于2 km；在靠近各類生產區的邊界線區域應盡量多設置監測點，且兩個點位間距不得大于2 km；其他位置任意兩個點之間的距離應在2 km至10 km之間[23]。我國目前開展貝類監測和生產區劃型，監測項目、依據標準及限量值[24]見表1。
4 海水貝類養殖區監測劃型分類管理
表1 海水貝類養殖區貝類和海水監測項目、方法及限量值
注：大腸桿菌參照農漁發 [2011] 8號文附件1要求。多氯聯苯以PCB28、PCB52、PCB101、PCB118、PCB138、PCB153和PCB180總和計。海水水質分類，第一類適用于海洋漁業水域，海上自然保護區和珍稀瀕危海洋生物保護區；第二類適用于水產養殖區，海水浴場，人體直接接觸海水的海水運動或娛樂區，以及與人類直接食用有關的工業用水區；第三類適用于一般工業用水區，濱海風景旅游區；第四類適用于海洋港口水域，海洋開發作用區。
國際上較為成熟的海水養殖貝類衛生監控管理模式，主要包括美國《國家貝類衛生計劃》(NSSP)[27]和歐盟CEFAS《雙殼貝類養殖區微生物檢測良好操作指南(技術應用)》，兩者都是按貝類監測結果進行海區分類管理[28]。我國目前貝類養殖生產區劃型辦法主要參照歐盟歐共體理事會指令《活雙殼貝類生產和投放市場的衛生條件》(91/492/EEC)，其中規定按貝類監測項目結果將生產區域劃分為三類進行監管[27]。貝類中大腸桿菌群檢測結果：≤230 MPN·100 g-1(第一類生產區)為良好生產區域，該區域生產的貝類產品可直接上市并可供生食；230 MPN·100 g-1
5 浙江省貝類養殖監測點布設模式研究
5.1 按照貝類生產區地形和污染源分析
目前浙江省貝類養殖方式主要以內塘與自然海域養殖并重，生產區養殖劃型面積達8.88萬公頃。在布設監控點之前，一般按當地政府對海域有功能區劃定，應用功能區界定邊界先將養殖生產區進行劃塊。若有需要，再根據地形特點加以細分。根據地形特點，初步分為海島類型、半封閉廣口性港灣類型、半封閉狹灣式港灣類型、近海類型和灘涂類型等五類，其特點和布點類型如下：
5.1.1 海島類型
該類型如舟山枸杞島[27]和溫州南麂島(圖1和圖2)，生產區域的貽貝采用浮笩養殖。養殖生產區四周均是開放性海域，水體交流十分暢通，受陸源污染可能小并且狀況基本一致。監測布點適宜采用以生產區中心為圓心的同心圓布點，十字形延伸以2 km為間距，若養殖區范圍小，可以適當減少間距。
圖1 海島類型——枸杞島
圖2 海島類型——南麂島
5.1.2 半封閉廣口性港灣類型
半封閉廣口性港灣類型以溫州蒼南沿浦灣為典型(圖3)，其養殖生產區特點是海灣陸地沿岸地形近似半圓， 或者更為開闊，水體交換良好。主要海域污染來源于陸地地表徑流帶入，河道入海口或排污設施附近的污染狀況與其他區域存在明顯差異[28]。布設監測點可以以海灣兩岸陸地沿線為半圓邊沿，間隔2 km為半徑。在陸源污染源附近1 km為間隔加密監測點。
圖3 半封閉廣口性海灣類型——蒼南沿浦灣
5.1.3 半封閉狹灣式港灣類型
半封閉狹灣式港灣類型以臺州三門灣內港和樂清灣北部為典型(圖4和圖5)，其養殖生產區特點是海灣陸地沿岸地形近似扇形，扇形弧度小于90°，水體交換相比廣口性差；主要海域污染來源于陸地地表徑流帶入，河道入海口或排污設施附近及延伸地段的污染狀況與其他區域有明顯差異，其延伸區域與狹灣的寬窄程度有關。建議以狹灣底部為圓心，兩岸陸地沿線為弧形邊沿，間隔30°延伸放射線，間隔2 km為半徑，在陸源污染源附近1 km為間隔加密監測點。
圖4 半封閉狹灣式港灣類型——三門灣內港
圖5 半封閉狹灣式港灣類型——樂清灣北部
5.1.4 近海類型
近海類型以三門灣(港灣以外海域為典型(圖6)，其養殖生產區特點是沿海相對平直海岸延伸的近海區域，水體交換良好；主要海域污染來源于陸地地表徑流帶入，其污染狀況與海岸距離成相關性。以沿海岸線為邊間隔2 km延伸網格布點。在陸源污染源附近1 km為間隔加密監測點。
圖6 近海類型——三門灣(港灣以外海域)
5.1.5 灘涂類型
灘涂類型以樂清灣南部為典型(圖7)，其養殖生產區特點與近海相似，主要是沿海大陸架延伸的灘涂區域，水體交換良好；主要海域污染也來源于陸地地表徑流帶入，其污染狀況與海岸距離成相關性。布設監測點以沿海岸線為邊間隔2 km延伸矩形網格布點，在陸源污染源附近1 km為間隔加密監測點。
圖7 灘涂類型——樂清灣南部
綜上所述，按地理位置和地形的不同，將貝類養殖生產區分為海島類型、半封閉廣口性港灣類型、半封閉狹灣式港灣類型、近海類型和灘涂類型。實際情況中某個生產區內沒有明顯的地理標志性隔斷，有包括不同的地理類型，呈現出混合模式。例如樂清灣、三門灣等養殖區所屬水域性質判定包含半封閉狹灣式港灣類型、近海類型、灘涂型等多種類型。所以在貝類生產區劃型時，必須根據不同類型考慮分區塊合理布設監測站位。
5.2 按貝類養殖方式和污染物風險分析
浙江省海水養殖貝類品種較多，各種海水貝類養殖方式有所不同，其接受環境污染程度和方式存在差異，導致其生長環境影響產品質量程度有所不同[31-34]。比較貽貝、泥蚶、縊蟶等貝類養殖方式和其生產環境要求，其中泥蚶、青蛤、縊蟶、菲律賓簾蛤生長在近岸灘涂或沙質中，屬于灘涂養殖類型，這些貝類生活空間相對固定，陸源污染物通過底泥和水體同時對這些貝類的影響較大[35]，一般采用網格化(有明顯污染源采用扇形或平行線形)布設監測點；相對而言，淺海養殖類型代表——貽貝浮筏式養殖方式處于海水交換好的淺海，僅受水體污染物影響。所以在灘涂類型養殖生產區布設監測點間隔相對比近海類型密集，是考慮到陸源污染源附近必須適當加設監控點。
6 小結
比較上述幾種監測點布設方法各有優缺點，所以針對不同貝類養殖區類型必須結合水域類型、水文、氣象、環境等自然特征及污染源分布，選擇適合的方法，從初次布設、日常監測和后期調整等方面綜合考慮，提出優化布點方案。貝類養殖生產區監測點一經確定，原則上不應變更，以保證監測資料的連續性和可比性。本研究主要參考了我國大氣、土壤、海洋環境監測等行業的監測點布設方法，針對浙江省南麂島、沿浦灣、三門灣、樂清灣及枸杞島等五個主要貝類養殖生產區情況，分析其各自地形、污染源、養殖方式的特點進行分類，對其監測點布設的方法、數量和要求等內容進行實際應用。本研究有待繼續在我省海水貝類質量監測和生產區劃型工作中應用完善，為我國貝類監測技術指導規范性標準的制定提供基礎資料。
[1] 陳雪昌，梅光明，郭遠明，等. 浙江沿岸養殖貝類有毒有害物質污染狀況監測研究[J].浙江海洋學院學報(自然科學版)，2011，30(1)：40-45.
[2] 康飛金.寧波海域灘涂主要養殖貝類重金屬殘留及其安全性評價[D]. 寧波：寧波大學，2011.
[3] 沈新強，袁騏.東海沿岸貝類質量監測與安全評價[G]//中國動物學會，中國海洋湖沼學會.中國動物學會、中國海洋湖沼學會貝類學會分會學會研討會論文摘要匯編.南昌：中國動物學會、中國海洋湖沼學會,2009：23.
[4] 李強，劉歡，馬兵. 淺談我國海水貝類養殖生產區域劃型工作概況及思考[J].科學種養，2014 (12)：30-31.
[5] 阮金山.廈門貝類養殖區海水、沉積物和養殖貝類體內重金屬含量的初步研究[J].熱帶海洋學報，2008，27(5)：48-53.
[6] 劉晴.海水灘涂貝類養殖環境特征污染物甄別及安全性評價標準研究[J].中國科技成果，2013(17)：28-29.
[7] 王艷，高蕓，方展強. 珠江口牡蠣養殖場沉積物及牡蠣體內沿岸重金屬含量與評價[J].熱帶海洋學報，2005，24(6)：61-66.
[8] 廖勇，黃厚見.江蘇如東貝類養殖區重金屬的含量分布特征及潛在生態風險評價[J]. 中國環境監測，2011(6)：4-9.
[9] 劉小玲，陳德慰，林瑩.解讀我國雙殼貝類食品安全管理與歐盟差異以突破歐盟出口限令[G]//廣東海洋大學，海南大學，廣西大學.環北部灣高校研究生海洋論壇論文集.南寧：廣東海洋大學, 2013：268-273.
[10] 譚前進，勾維民，鄭鵬.大連市海水貝類生產區劃型系統的設計與實現[J].水產科學，2010，29(6)：378-380.
[11] 勾維民.海水貝類生產區域劃型操作流程、規范和管理[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，2013.
[12] 廣東省海洋與漁業局.廣東省貝類生產區域劃型操作指南[J]. 海洋與漁業，2007(11)：25-27.
[13] 鐘碩良，阮金山，吳立峰，等. 廈門海域貝類養殖生態環境質量評價和類別劃分研究[J]. 海洋水產研究，2008，29(6)：16-20.
[14] 劉歡，宋懌，馬兵. 國內外養殖貝類質量安全管理比對及我國貝類質量安全管理探討分析[J]. 中國水產， 2012(4)：30-33.
[15] 蔡友瓊.我國貝類衛生狀況與貝類凈化[G]//中國水產流通與加工協會.2008年全國貝類產業發展研討會論文集.北京：中國水產流通與加工協會,2009：46-61.
[16] 王靖陶. 中日貝類產業發展與管理比較研究[D].青島：中國海洋大學，2010.
[17] 于訊. 農業部開展2009年海水貝類產品衛生監測和生產區域劃型工作[J]. 現代漁業信息，2009(8)：31.
[18] 旺錄. 青島市貝類劃型工作全面展開[J]. 現代漁業信息，2009(8)：29-30.
[19] 陳婷，天云波，崔小愛，等. 空氣質量監測網的優化設計[G]//江蘇省環境科學研究院.江蘇省環境科學研究院青年科技論壇論文集. 南京：江蘇省環境科學研究院,2008：53-54.
[20] 曾紅娟，楊勝天，馬力剛，等. 土壤侵蝕監測點布局的空間尺度分析[J]. 水土保持通報，2009(2)：24-27.
[21] 陳正夫，朱堅，周亞康，等.環境技術的分析與評價[M].北京：化學工業出版社，2004:129-130.
[22] 宋林富. 論環保監測中空氣污染監測點的布設[J]. 科學之友，2012(11)：24-25.
[23] 張娜. 環保監測中空氣污染監測點的布設分析[J]. 商品與質量，2016(46)：35-38.
[24] 于海波. 空氣污染監測中監測點的布設及實例研究[J]. 科學導報，2014(13)：31-35.
[25] 黃小珊. 分析環保監測中空氣污染監測點的布設[J]. 資源節約與環保，2016(6)：132.
[26] 黃秀清，陳琴，姚炎明，等. 港灣海洋環境監測站位布設方法研究—以象山港為例[J]. 海洋學報，2015，37(1)：158-170.
[27] 呂青，孔繁明，呂婕. 美國貝類衛生管理體系及其借鑒研究[J]. 漁業現代化，2008，35(3)：42-46.
[28] 劉小玲，陳德慰，林瑩. 解讀我國與歐盟在雙殼貝類食品安全管理上的差異[J]. 水產科技情報，2010，37(3)：105-110.
[29] 張成，杜偉，黎飛，等. 浙江省海水貝類應急監測和處置措施探討[J]. 食品安全質量檢測學報，2014 (12)：4073-4078.
[30] 劉歡，馬兵，宋懌，等. 我國海水貝類養殖生產區劃型管理現狀分析及對策研究[J].中國水產，2010(2)：21-23.
[31] 陳瑜，金雷，鮑靜姣. 嵊泗縣貝類生產海域貽貝和環境監測的研究[J]. 廣州化工，2015(7)：124-125.
[32] 鐘碩良，阮金山，席英玉，等. 福建詔安灣貝類產區生態環境質量評價與劃型研究[J]. 福建水產，2012，34(4)：269-277.
[33] 祝立. 福建平潭海壇海峽貝類監控區海水、沉積物及貝類體內重金屬的分析與評價[J]. 福建水產，2004，17(3)：23-26.
[34] 姚茹，黎小正. 廣西沿海主要貝類養殖區海水、表層沉積物及近江牡蠣體內重金屬鎘監測與評價[J]. 江蘇農業科學， 2014，42(1)：316-318.
[35] 張國范.發展灘涂貝類養殖構建環境友好海水健康養殖體系：大連灘涂貝類健康養殖模式研究[J].中國科學院院刊， 2004, 19(6)：442-445.
