萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)狀況調(diào)查與評(píng)價(jià)

劉嘉卓 盧鈺博 于瀟

摘要 [目的]監(jiān)測(cè)萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)狀況，旨在為海洋環(huán)境保護(hù)及貝類養(yǎng)殖提供參考。[方法]在2019年5—11月對(duì)萊州灣的8個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，并采用營(yíng)養(yǎng)指數(shù)法、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)法和內(nèi)梅羅環(huán)境綜合質(zhì)量指數(shù)法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。[結(jié)果]萊州灣水溫、鹽度和pH分別為12.24～27.04 ℃、29.05‰～30.72‰和7.52～8.22，適宜貝類的養(yǎng)殖;溶解氧和化學(xué)需氧量分別為6.55～8.31和1.24～2.25 mg/L，均符合國家二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);營(yíng)養(yǎng)鹽含量均在貝類養(yǎng)殖的安全范圍內(nèi);養(yǎng)殖區(qū)內(nèi)細(xì)菌數(shù)量均在合理范圍之內(nèi);營(yíng)養(yǎng)水平和水質(zhì)評(píng)價(jià)總體來說該海域較為清潔，但在個(gè)別月份營(yíng)養(yǎng)水平偏高。[結(jié)論]萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)狀況較好，適宜貝類的養(yǎng)殖。

關(guān)鍵詞 貝類養(yǎng)殖區(qū);海水質(zhì)量;監(jiān)測(cè);評(píng)價(jià);萊州灣

中圖分類號(hào) S949 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2020）21-0076-04

Abstract [Objective]The research monitored the water quality of shellfish culture areas in Laizhou Bay，aiming to provide scientific reference for marine environmental protection and shellfish culture.[Method]The water quality of 8 sites in Laizhou Bay was investigated from May to November in 2019.The water quality was evaluated by nutrition index method，nutrition quality index method and Nemerow environmental quality index method.[Result]The water temperature，salinity and pH of Laizhou Bay were 12.24-27.04 ℃，29.05‰-30.72‰ and 7.52-8.22，respectively，which were suitable for shellfish culture.The dissolved oxygen and chemical oxygen demand were 6.55-8.31 mg/L and 1.24-2.25 mg/L，which were accorded with Grade Ⅱ water quality standards.The nutrient contents were all within the safe range of shellfish culture.The number of bacteria in shellfish culture area of Laizhou Bay was within a reasonable range.Generally，the sea area was relatively clean in terms of nutrition level and water quality evaluation，but in some months，the nutrition level was on the high side.[Conclusion]The water quality in Laizhou Bay is pretty good that is suitable for shellfish cultivation.

Key words Shellfish culture area;Seawater quality;Monitoring;Evaluation;Laizhou Bay

基金項(xiàng)目 山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（SDAIT-14）;山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2019GHY112016）。

作者簡(jiǎn)介 劉嘉卓（1997—），男，山西運(yùn)城人，碩士研究生，研究方向：海洋生態(tài)。*通信作者，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事海洋生態(tài)研究。

收稿日期 2020-03-24

萊州灣位于山東半島西北部，是國內(nèi)重要的海水養(yǎng)殖區(qū)。由于周邊河水?dāng)y帶大量營(yíng)養(yǎng)鹽流入灣內(nèi)，使得海水中浮游植物大量生長(zhǎng)，為貝類提供了大量的食物來源，因此萊州灣一直是傳統(tǒng)的貝類養(yǎng)殖區(qū)。但隨著近幾年養(yǎng)殖區(qū)的擴(kuò)大及周邊工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展，萊州灣海水環(huán)境污染及海洋生態(tài)破壞等問題日益嚴(yán)重，制約了貝類養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。為此許多研究者對(duì)萊州灣水質(zhì)進(jìn)行了評(píng)測(cè)，如張亮等[1]調(diào)查發(fā)現(xiàn)萊州灣海域存在嚴(yán)重的富營(yíng)養(yǎng)化問題;徐艷東等[2]對(duì)灣內(nèi)海水進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明均符合一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但存在潛在營(yíng)養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn);孫丕喜等[3]分析了萊州灣海水中5項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)的分布特征及變化，認(rèn)為萊州灣近海海域存在富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，容易發(fā)生赤潮;趙玉庭等[4]通過分析萊州灣溶解無機(jī)氮和活性磷酸鹽的含量，認(rèn)為該海域處于磷限制潛在性富營(yíng)養(yǎng)水平。這些研究結(jié)果表明萊州灣整體處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。該研究以海洋環(huán)境保護(hù)以及為貝類養(yǎng)殖提供科學(xué)參考為目的，在2019年5—11月對(duì)萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)的8個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查研究，檢測(cè)了水溫、鹽度、pH、溶解氧、化學(xué)需氧量、硝酸鹽、氨氮、亞硝酸鹽、活性磷、總磷以及細(xì)菌數(shù)量，并采用營(yíng)養(yǎng)指數(shù)法[5]和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)法[6]對(duì)海水營(yíng)養(yǎng)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用內(nèi)梅羅環(huán)境綜合質(zhì)量指數(shù)法對(duì)海水質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 采樣位點(diǎn)與時(shí)間

根據(jù)萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)的分布，選取招遠(yuǎn)、龍口及萊州三地的養(yǎng)殖區(qū)共8個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行采樣（圖1），每個(gè)位點(diǎn)設(shè)4個(gè)平行采樣點(diǎn)，于2019年5—11月每月中旬采集水樣，每個(gè)采樣位點(diǎn)分別采集上下2個(gè)水層的水樣，混勻后進(jìn)行檢測(cè)，最終試驗(yàn)結(jié)果取平均值。

1.2 樣品采集與檢測(cè)

應(yīng)用有機(jī)玻璃采水器采集水樣，使用美國奧立龍水質(zhì)分析儀現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)水樣的水溫、鹽度、pH及溶解氧，另取水樣經(jīng)無菌冷藏暫存后帶回實(shí)驗(yàn)室，按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》[7]指定方法檢測(cè)其他化學(xué)指標(biāo)及細(xì)菌數(shù)量，方法如下：化學(xué)需氧量（COD）采用堿性高錳酸鉀法測(cè)定，硝酸鹽（NO3-N）采用鎘柱還原法測(cè)定，氨氮（NH3-N）采用靛酚藍(lán)分光光度法測(cè)定，亞硝酸鹽（NO2-N）采用鹽酸萘乙二胺分光光度法測(cè)定，活性磷（DIP）采用磷鉬藍(lán)分光光度法測(cè)定，總磷（TP）采用過硫酸鉀氧化法測(cè)定。弧菌和異養(yǎng)菌數(shù)量的檢測(cè)：將海水適當(dāng)稀釋后分別接種至TCBS選擇培養(yǎng)基（培養(yǎng)弧菌）和2116E海洋細(xì)菌培養(yǎng)基（培養(yǎng)異養(yǎng)菌），置于25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)，弧菌和異養(yǎng)菌分別培養(yǎng)2 d和5 d，采用細(xì)胞計(jì)數(shù)法檢測(cè)細(xì)菌數(shù)量。

1.3 評(píng)價(jià)方法

1.3.1 營(yíng)養(yǎng)水平評(píng)價(jià)。

采用營(yíng)養(yǎng)指數(shù)法和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)法對(duì)海水營(yíng)養(yǎng)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。

營(yíng)養(yǎng)指數(shù)（E）法的公式如下：

E=（COD×DIN×DIP×106）/4 500（1）

式中，COD、DIN和DIP分別為水樣中化學(xué)需氧量、無機(jī)氮和活性磷的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)（mg/L）。如果E大于1，則說明水體呈富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，數(shù)值越大，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度越嚴(yán)重[2]。

營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)（NQI）法的公式如下：

NQI=CODCOD0+TPTP0+TNTN0（2）

式中，COD、TP和TN分別為水樣中化學(xué)需氧量、總磷和總氮的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，COD0、TP0和TN0分別為水體中化學(xué)需氧量、總磷和總氮的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其數(shù)值分別為3.0、0.03和0.6 mg/L。根據(jù)NQI數(shù)值將海水營(yíng)養(yǎng)水平分為三級(jí)，數(shù)值小于2為貧營(yíng)養(yǎng)水平，2～3為中營(yíng)養(yǎng)水平，大于3為高營(yíng)養(yǎng)水平[6]。

1.4 相關(guān)性分析 為了解海水各項(xiàng)指標(biāo)之間的相關(guān)性，使用SPSS 25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)相關(guān)系數(shù)的大小判斷其相關(guān)關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 各環(huán)境因子含量變化

2.1.1 水溫、鹽度和pH。

從圖2可以看出，2019年5—11月份萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)水體溫度、鹽度和pH分別為12.24～27.04 ℃、29.05‰～30.72‰和7.52～8.22。其中水溫隨月份產(chǎn)生明顯的改變， 8月水溫最高，為27.04 ℃，5、10和11月水溫較低，11月最低，為12.24 ℃。鹽度和pH在7個(gè)月檢測(cè)期間一直較為穩(wěn)定，僅呈現(xiàn)小幅度的波動(dòng)。

萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)養(yǎng)殖的貝類主要為海灣扇貝，這種扇貝有極強(qiáng)的適應(yīng)性[9]，在溫度為10～31 ℃時(shí)均能正常生長(zhǎng)[10]，有研究證明該扇貝在23 ℃下生長(zhǎng)速度是14.6 ℃下生長(zhǎng)速度的2倍[11]。已有研究證明海灣扇貝幼貝在鹽度為21‰～36‰條件下生長(zhǎng)較快、存活率較高，在13.2‰～46.4‰正常生長(zhǎng)[12]。此外，楊鳳等[13]研究認(rèn)為海灣扇貝幼貝在pH為7.7～8.2的養(yǎng)殖環(huán)境下存活率最高。綜合上述文獻(xiàn)以及該研究結(jié)果表明，萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)的水溫、鹽度和pH均在扇貝適宜生長(zhǎng)的范圍之內(nèi)。

2.1.2 溶解氧和化學(xué)需氧量。

從圖2可以看出，萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)海水中的溶解氧和化學(xué)需氧量分別為6.55～8.31和1.24～2.25 mg/L。溶解氧是海洋生物體生長(zhǎng)發(fā)育必不可缺的環(huán)境因素，有研究表明當(dāng)水體呈低氧水平（小于2.0 mg/L）時(shí)，貝類的存活率會(huì)迅速下降[14]。化學(xué)需氧量作為檢驗(yàn)水體污染的指標(biāo)之一，其數(shù)值越大表明污染程度越高[15]。根據(jù)海水水質(zhì)二類標(biāo)準(zhǔn)[16]，養(yǎng)殖海水的溶解氧不低于5.0 mg/L，化學(xué)需氧量應(yīng)低于3.00 mg/L，因此萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)溶解氧和化學(xué)需氧量均處于安全范圍內(nèi)。

2.1.3 營(yíng)養(yǎng)鹽。

營(yíng)養(yǎng)鹽是指含氮和磷元素的鹽類如無機(jī)氮和活性磷等，他們是海洋初級(jí)生產(chǎn)者浮游植物生長(zhǎng)繁殖的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)其群落結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)有調(diào)節(jié)作用，因此營(yíng)養(yǎng)鹽的改變可能會(huì)引起浮游植物生態(tài)結(jié)構(gòu)的變化[17]。海水中無機(jī)氮（DIN）包括硝酸鹽（NO3-N）、氨氮（NH3-N）和亞硝酸鹽（NO2-N）3種形式，其中氨氮和亞硝酸鹽含量過高時(shí)對(duì)貝類有毒害作用，有學(xué)者研究證明氨氮含量在0.15 mg/L以下[18]、亞硝酸鹽含量在0.1 mg/L以下時(shí)不會(huì)對(duì)貝類造成毒害作用[19]。該研究檢測(cè)到萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)NO3-N、NH3-N和NO2-N的含量分別為0.055 4～0.260 2、0.008 3～0.087 8和0.007 7～0.041 6 mg/L，其含量分別在5、8和11月達(dá)到最大，因此氨氮和亞硝酸鹽均不會(huì)對(duì)貝類造成毒害作用。該研究測(cè)得無機(jī)氮（DIN）和活性磷（DIP）的含量分別為0.123 4～0.328 5和0.004 9～0.036 8 mg/L，分別在5月和6月達(dá)到最高，平均含量分別為0.187 4和0.016 2 mg/L。從平均含量看，DIN和DIP含量分別符合海水一類和二類標(biāo)準(zhǔn)，但在5月DIN含量超過了海水二類標(biāo)準(zhǔn)（0.30 mg/L），在6月DIP含量超過了海水三類標(biāo)準(zhǔn)（0.030 mg/L）[16]。有研究表明，當(dāng)DIN和DIP分別低于0.080和0.018 mg/L時(shí)，會(huì)影響浮游植物的生長(zhǎng)[20]，因此萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)浮游植物的生長(zhǎng)可能會(huì)受到營(yíng)養(yǎng)鹽的限制。總體來說，萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)氮和磷的含量基本上均處于安全范圍內(nèi)，但由于該養(yǎng)殖區(qū)海域磷含量偏低，可能會(huì)通過影響浮游植物的生長(zhǎng)進(jìn)而對(duì)貝類養(yǎng)殖產(chǎn)生影響，與此同時(shí)在個(gè)別月份仍需注意氮和磷污染的情況。

2.1.4 細(xì)菌。

該研究測(cè)得弧菌和異養(yǎng)菌數(shù)量分別為54.75～2 541.45和102.15～4 179.00 CFU/mL，分別在9月和11月達(dá)到最大。弧菌可在10～35 ℃的環(huán)境下生存，大多都生活在海水中，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中普遍存在[21]，有研究表明弧菌是引起貝類發(fā)病的主要細(xì)菌性病原體[22]。該研究結(jié)果顯示，萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)整體弧菌數(shù)量不高，處于安全范圍內(nèi)，只是在9月份突增，此時(shí)應(yīng)需注意其他海水環(huán)境污染因素對(duì)貝類養(yǎng)殖的疊加影響。異養(yǎng)菌在養(yǎng)殖水體中能夠提高自凈能力[23]，但當(dāng)海水環(huán)境惡化時(shí)，異養(yǎng)菌也會(huì)污染貝類。該研究結(jié)果顯示，萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)整體異養(yǎng)菌數(shù)量偏高，但處于合理范圍之內(nèi)，同時(shí)也應(yīng)該注意異養(yǎng)菌的污染情況，以防止其對(duì)貝類養(yǎng)殖造成不良影響。

2.2 水質(zhì)評(píng)價(jià)

2.2.1 營(yíng)養(yǎng)水平評(píng)價(jià)。

萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)的營(yíng)養(yǎng)指數(shù)（E）和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)（NQI）如表2所示。根據(jù)營(yíng)養(yǎng)指數(shù)（E）來看，L1和L3在5、6和9月，L2在5和6月，L4在6和9月，L5在6月，L6在6、9和11月，L7在5、6、8、9和11月，L8在5、6、9和11月均呈富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài);總體來看，萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)水體多在6和9月呈富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。根據(jù)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)（NQI）來看，L1、L2和L7在5和6月，L3在5、6、9和10月，L4在5月，L5、L6和L8在5、6和9月都為高營(yíng)養(yǎng)水平，L2、L3在7月，L4和L7在7和10月，L5在10月，L6、L8在7和8月都為貧營(yíng)養(yǎng)水平;總體來看，萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)在5和6月易出現(xiàn)高營(yíng)養(yǎng)水平，在8、9、10和11月基本為中營(yíng)養(yǎng)水平，7月基本為貧營(yíng)養(yǎng)水平。由于2種評(píng)價(jià)方法選用的指標(biāo)不同，導(dǎo)致營(yíng)養(yǎng)水平評(píng)價(jià)結(jié)果稍有不同，但2種結(jié)果均表明萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)在夏秋季易出現(xiàn)高營(yíng)養(yǎng)水平，已有研究表明萊州灣海域在夏季出現(xiàn)了富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象[24]。因此萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化問題應(yīng)該加以重視并采取有效措施，以防止其程度加劇對(duì)貝類的養(yǎng)殖造成影響。

2.2.2 水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)。

從表3可以看出，萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)各位點(diǎn)pH、DO、COD、DIN和DIP的單因子污染指數(shù)（Pi）均小于1，表明該海域基本上均未受到這些因子的污染，符合海水水質(zhì)二類標(biāo)準(zhǔn)[25]。內(nèi)梅羅環(huán)境綜合質(zhì)量指數(shù)法是較為準(zhǔn)確全面評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量的方法，該方法對(duì)平均值與極值兼顧，在考慮各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)對(duì)海水污染狀況的同時(shí)，又突顯對(duì)海水污染較為嚴(yán)重的指標(biāo)[26]。內(nèi)梅羅綜合指數(shù)（P）分析結(jié)果表明，萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū) L4和L5兩地的海水質(zhì)量等級(jí)為1級(jí)，達(dá)到清潔狀態(tài)，其他各地的海水質(zhì)量等級(jí)為2級(jí)，均為較清潔狀態(tài)，已有研究報(bào)道2017年萊州灣海域的水質(zhì)類別主要為一、二類海水[26]。總體來說，萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)海水質(zhì)量較為良好，符合貝類養(yǎng)殖環(huán)境質(zhì)量的一、二類標(biāo)準(zhǔn)[8]。

2.3 相關(guān)性分析

從萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)各項(xiàng)環(huán)境因子之間的相關(guān)性（表4）可以看出，萊州灣pH與鹽度呈顯著的正相關(guān)（P<0.05），與總磷和硝酸鹽呈顯著的負(fù)相關(guān)（P<0.05）;鹽度與總磷呈極顯著的負(fù)相關(guān)（P<0.01）;溶解氧與總磷和硝酸鹽呈顯著的正相關(guān)（P<0.05）;化學(xué)需氧量與弧菌呈顯著的正相關(guān)（P<0.05）;總磷與硝酸鹽呈顯著的正相關(guān)（P<0.05）。張亮等[1]分析萊州灣海域各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性發(fā)現(xiàn)，鹽度與無機(jī)氮、化學(xué)需氧量、磷酸鹽均呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，并認(rèn)為該海域的無機(jī)氮、化學(xué)需氧量、磷酸鹽與河流入海有很大的關(guān)系。該研究相關(guān)性結(jié)果表明，化學(xué)需氧量對(duì)弧菌的影響很大，因此應(yīng)嚴(yán)加關(guān)注萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)污染的程度，防止污染程度嚴(yán)重時(shí)弧菌的大量增殖。

3 結(jié)論

（1）萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)水溫、鹽度和pH均滿足貝類養(yǎng)殖的條件;溶解氧和化學(xué)需氧量均處于安全范圍內(nèi);DIN和DIP平均含量分別符合海水一類和二類標(biāo)準(zhǔn)，適宜貝類的養(yǎng)殖;弧菌和異養(yǎng)菌數(shù)量均在貝類養(yǎng)殖的合理范圍之內(nèi)。

（2）營(yíng)養(yǎng)指數(shù)（E）表明萊州灣貝類養(yǎng)殖區(qū)在6月和9月呈富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)（NQI）表明該養(yǎng)殖區(qū)在5月和6月易出現(xiàn)高營(yíng)養(yǎng)水平，水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明萊州灣海域海水質(zhì)量總體來說較為清潔。

參考文獻(xiàn)

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