山東萊州一例扇貝保苗池塘水環境質量評價分析

李希磊，于 瀟，楊俊麗，崔龍波

(煙臺大學生命科學學院，山東 煙臺 264005)

扇貝D形幼蟲經過15～20 d的室內培育，出現眼點、部分幼蟲有足伸出時可投放附著基，待其附著后轉移到保苗池暫養30～40 d[1]。保苗池是扇貝幼苗入海養殖前的緩沖培育場所，可增強其適應能力，提高入海養殖的存活率，因此保苗池水環境的質量會直接影響到該年扇貝的質量及產量。研究表明，保苗池水溫需穩定在13℃以上，與育苗池溫差在2℃以內、鹽度差以5為宜[2]，pH穩定在8.0～8.4[3]，以減少水溫、鹽度和酸堿度的不適宜而造成扇貝死亡；化學需氧量不宜超過3 mg/L[4]，含量過高則證明有過多有機物的腐敗分解，會使水質惡化[5]；無機氮、無機磷需保持在一定濃度[6]，才能保證水質優良、適宜扇貝生長。

萊州扇貝保苗池大多選擇蝦類養殖池塘，蝦類收獲后在冬季把海水排干暴曬池底，第二年春天放生石灰水消毒7 d左右[1]，后進肥水即可使用。在前一年扇貝收獲季節選取生長狀況良好、體型較大的個體作為種貝，置于室內培育，至大部分種貝性腺成熟時，進行流水刺激，促使其產卵，約20 d后進行二次產卵。根據以往保苗結果來看，第一批幼苗生長良好、保苗成活率高，而第二批幼苗則出現生長緩慢、易死亡的現象。推測第二批苗成活率不高的原因有兩個：一是隨保苗活動的進行，池內累積的代謝廢物及殘餌導致水質惡化；二是種貝一次產卵后體質變弱，引起幼苗抵抗力弱。為探究其真正原因，本研究自海灣扇貝幼苗入池前7 d開始采樣、監測，通過檢測pH、各類營養鹽、硫化物及化學需氧量等指標來分析保苗池塘水環境質量的有機污染狀況、營養狀況及海水質量狀況，對浮游植物進行鑒定、計數，分析物種組成、餌料狀況及赤潮風險，了解扇貝保苗池塘各保苗階段水環境質量狀況，以期及時人為干預，達到提高保苗存活率的目的。

1 材料與方法

1.1 采樣站位及采樣時間

選擇萊州市倉上扇貝保苗池塘(經緯度：E 119.90°，N 37.38°)，面積約2 hm2，長方形、沙質底，水深1.5 m左右，池塘與海水相通，每日更換池水約20%。均勻設置8個采樣點(圖1)，采集水深約0.5 m處的海水。采樣時間：每3～5天采樣1次，投苗前采樣2次，記為Q1和Q2；第一批苗入池后(4月6日— 4月25日)采樣6次，記為Y1～Y6；第二批苗入池后(4月25日—5月16日)再采樣6次，記為E1～E6，共采樣14次。

1.2 樣品分析與測定

使用美國奧利龍5-star水質分析儀現場檢測樣品的水溫、pH、鹽度和溶解氧(其中水溫檢測范圍為-5～105℃，pH采用Orion 910107-7.00、910110-10.01進行兩點校準，檢測范圍為-2.000～20.000，鹽度采用Orion 011007-1413 μS/cm進行校準，檢測范圍為0.01～80.00 psu，溶解氧采用濕潤空氣校準，檢測范圍為0～50 mg/L)，德國默克NOVA-60A水質分析儀檢測硫化物(采用MERCK 114779 S2-進行自動校準，檢測范圍為0.020～1.500 mg/L)，活性磷、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、化學需氧量及浮游植物均按照《海洋監測規范》[7]對樣品進行處理及檢測。

1.3 海水質量狀況評價

采用有機污染指數(A)[8]、海水營養狀態質量指數(E)[6]及內梅羅環境質量綜合指數(P)[9]等方法對扇貝保苗池塘海水質量進行分析與評價。各指標評價標準的依據為《海水水質標準》[10]二類標準。各評價方法計算公式如下所示。

有機污染指數計算公式：

式中：COD、DIN、DIP和DO分別為化學需氧量、無機氮、無機磷和溶解氧的檢測濃度(mg/L)，COD0、DIN0、DIP0和DO0分別為相應指標的二類水質標準濃度(分別為3.00、0.30、0.03和5.00 mg/L)。有機污染指數評價分級[8]見表1。

表1 有機污染指數評價分級

海水營養狀態質量指數計算公式：

式中：COD、DIN和DIP分別為化學需氧量、無機氮和無機磷的檢測濃度(mg/L)，當E>1時，海水呈富營養化狀態，E越大，富營養化程度越高。

內梅羅環境質量綜合指數計算公式：

式中：Pi為i指標的單因子污染指數，Ci和Ci 0分別為i指標的實測濃度及二類水質標準濃度(mg/L)，Pi max為所有單因子污染指數的最大值，P為所有單因子污染指數的平均值。環境質量綜合指數評價分級[11]見表2。

表2 環境質量綜合指數評價分級

1.4 浮游植物評價

優勢度Y采用McNaughton指數[12]法：

其中：ni為該樣品第i種的個數，N為該樣品的浮游植物總個數，S為該樣品浮游植物種類數，fi為第i種的在各樣品的出現頻率。

2 結果與討論

2.1 海水質量狀況評價

2.1.1 有機污染指數

海水有機污染指數法綜合考慮了海水的有機污染和無機污染指標對海水質量狀況進行評價，能反映水質的整體狀況[15]。本調查與有機污染指數有關指標的檢測結果為：化學需氧量的變化范圍為1.665 3～4.083 5 mg/L，無機氮含量的變化范圍為0.034 7～0.251 0 mg/L，無機磷含量的變化范圍為0.007 7～0.023 5 mg/L，溶解氧的變化范圍為7.545 0～10.647 5 mg/L。扇貝保苗池塘海水有機污染指數如表3所示，根據有機污染指數評價分級標準(表1)，在對海水質量的14次有機污染評價中，Q1和E1兩次檢測的污染指數小于0，表明海水質量處于良好狀態，其余12次檢測的評價指數均大于0且小于1，表明海水質量處于較好狀態。

表3 有機污染指數

續表3

在Y2和E2兩次的檢測結果中，化學需氧量的含量(分別為4.0835和2.9243 mg/L)較高甚至超出二類水質標準，但是反復大量的池水更換保證了池水的清潔(換水量達50%以上)。總體來看，雖然扇貝保苗期間增加了池塘有機物的累積，但池水在保苗期基本未受到有機物的污染。

2.1.2 海水營養狀態質量指數

海水營養狀態質量指數結果如表4所示，根據營養狀態評價標準[6]，Y1、E1、E2和E4的營養狀況未達到富營養化水平，其它均表現出不同程度的富營養化，Y3、Y4、E5等營養狀態指數較高的時間均伴隨著化學需氧量和無機氮的含量偏高，化學需氧量和無機氮交替成為富營養化的最大貢獻者。養殖活動本身是養殖環境污染的重要原因，扇貝排泄物的沉降與積累可能導致富營養化[16]，而且保苗過程中每天要進行餌料的投放，也會對營養狀態產生一定影響。

表4 海水營養狀態質量指數

2.1.3 內梅羅環境質量綜合指數

與環境質量綜合指數有關的其它部分指標的檢測結果為：pH的變化范圍為8.06～8.57，硫化物含量的變化范圍為0.006 0～0.015 0 mg/L。海水內梅羅環境質量綜合指數結果如表5所示，根據環境質量綜合指數評價分級標準(表2)，Y2和E6兩次檢測結果顯示海水質量處于中度或輕度污染，其中化學需氧量和無機磷或化學需氧量和無機氮成為污染的最大貢獻者，其余時間海水處于清潔或較清潔狀態，其中Y6和E1兩次檢測海水處于綜合評價Ⅰ類水質，其它均處于綜合評價Ⅱ類水質，表明保苗過程中海水質量狀況較好，符合扇貝幼苗養殖環境的要求，但有被污染的風險。

表5 內梅羅環境質量綜合指數

2.2 浮游植物評價

2.2.1 物種組成

保苗池塘浮游植物的物種組成如表6所示，本調查共鑒定出浮游植物5門52種，其中硅藻門34種，占65.38%；綠藻門和甲藻門各6種，均占11.54%；金藻門4種，占7.69%；隱藻門2種，占3.85%。

表6 浮游植物物種組成

續表6

2.2.2 優勢種組成

保苗池塘浮游植物的優勢種組成及優勢度如表7所示。在投苗前的檢測中，共發現中肋骨條藻、密連角毛藻和細菱形藻三種優勢種，其中中肋骨條藻成為絕對優勢種，優勢種比較單一，生態結構不穩定[17]。中肋骨條藻和角毛藻屬是張青田[18]所列的中國主要的赤潮生物種類，但在投苗后其密度逐漸減少，不再成為優勢種，降低了發生赤潮的風險。相比投苗前，保苗期間浮游植物優勢種出現較大變化，個體較小的硅藻(小環藻、菱形藻等)、綠藻(扁藻)、金藻(單鞭金藻和等鞭金藻)和隱藻(藍隱藻)逐漸形成穩定優勢，均可作為扇貝的餌料，優勢種呈現多樣化，生態結構較穩定。中肋骨條藻可以作為扇貝幼體的餌料，保苗期間還會投放扁藻、等鞭金藻、單鞭金藻等增加池塘餌料密度，浮游植物優勢種逐漸向投放物種演變。

表7 浮游植物優勢種及優勢度

2.2.3 群落多樣性分析

如表8所示，保苗池塘浮游植物生物多樣性的變化范圍為0.945 3～3.372 5，均勻度的變化范圍為0.233 0～0.740 3。一般認為，生物多樣性指數>1時為正常，而<1時可能受到不利環境因素干擾；均勻度指數>0.3時表明海區內浮游植物多樣性較好[19]。目前多以多樣性指數>1、均勻度指數>0.3作為浮游植物群落結構穩定的標準綜合評價[20]。Q1和Y6兩次檢測結果顯示群落多樣性較低、群落結構較不穩定，其余檢測結果表明群落多樣性較高、群落結構較穩定。總體來看，前期(Q1～Y1)肥水工作使得群落結構穩定性逐漸升高，但在投苗后的兩個階段(Y1～Y6和E1～E6)群落結構穩定性均逐漸降低，Y6～E1期間進行了一次大規模換水，群落穩定性又明顯升高，表明扇貝的養殖會對浮游植物群落結構造成一定的影響[21]，推測原因是扇貝的濾食性使得可食用浮游植物密度減少，其它浮游植物密度相對升高，換水減少了投放浮游植物物種的密度，優勢性下降，各物種的密度更加均衡，群落穩定性升高。

表8 浮游植物生物多樣性及均勻度

續表8

2.3 小結

保苗期間，在正常換水的情況下，有機污染指數、環境質量綜合評價指數逐漸增大，生物多樣性指數和均勻度指數逐漸減小，而加大換水量均有所好轉。化學需氧量超出二類水質標準時，扇貝苗出現死亡現象(較早發現于二批苗保苗區域)，雖然大量更換池水可使死亡現象得到緩解，但是在水體流動性較小的中間部分扇貝死亡較為嚴重(扇貝苗存活率不足10%)。因此，扇貝苗存活與保苗海水環境相互影響：保苗活動使得保苗池環境惡化、水體質量下降，保苗環境的不適宜又導致扇貝苗的死亡。扇貝苗的大量死亡先出現于二批苗保苗區域，在水質未得到有效控制時，逐漸蔓延至一批苗保苗區域，可見二批苗體質弱于一批苗，因此扇貝苗體質和保苗環境質量的下降共同限制了二批苗的保苗狀況，使得保苗存活率低于一批苗。

3 結論

保苗結果顯示，二批苗死亡較早出現，死亡率較高，由扇貝苗體質和環境質量共同影響。保苗池塘養殖海水質量狀況評價顯示，各項污染指數均較低，未受到或受到輕度污染，富營養化現象時有出現。化學需氧量是有機污染的主要因素，化學需氧量或無機氮是海水富營養化的主要因素，因此建議對化學需氧量和無機氮的含量加大監測力度。對浮游植物的分析顯示，保苗期間物種數目較為豐富，優勢種穩定且呈現多樣化，生物群落多樣性較高，生態結構穩定。綜上所述，所調查保苗池塘整體環境質量狀況較好，餌料較豐富，生態結構較穩定，可以滿足扇貝幼苗保苗的要求，但是應認清環境質量現狀、重視時有出現的各項問題，采取有力措施對其加以改善。

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