萊州灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)水體質(zhì)量調(diào)查

李希磊　吳雪　楊俊麗

摘要[目的]了解萊州灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)水體質(zhì)量。[方法]于2015年4—11月對扇貝養(yǎng)殖區(qū)水體質(zhì)量進(jìn)行了8個航次的調(diào)查，并采用營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)、內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評價等進(jìn)行綜合評價。[結(jié)果]各養(yǎng)殖區(qū)水溫變化范圍為19.6～26.6 ℃，平均水溫23.39 ℃，適宜扇貝的養(yǎng)殖；pH變化范圍為7.94～8.48，符合二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可以滿足漁業(yè)養(yǎng)殖需求；鹽度變化范圍為29.38‰～30.80‰，平均鹽度在30.10‰左右，起伏變化小，適宜扇貝的生長；溶解氧含量變化范圍為6.31～8.29 mg/L，平均值為7.28 mg/L，達(dá)到一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；化學(xué)需氧量達(dá)到二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)清潔；營養(yǎng)鹽含量、營養(yǎng)狀態(tài)水平偏高，適宜條件下可能發(fā)生赤潮；內(nèi)梅羅污染指數(shù)較低，水質(zhì)清潔。[結(jié)論]此次調(diào)查海域水體質(zhì)量較高，符合二類或以上水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，適宜扇貝養(yǎng)殖，但仍應(yīng)控制外源污染的輸入，防范赤潮的發(fā)生。

關(guān)鍵詞萊州灣；水體質(zhì)量；扇貝養(yǎng)殖

中圖分類號S949文獻(xiàn)標(biāo)識碼

A文章編號0517-6611（2017）20-0106-05

Abstract[Objective]To investigate the water quality of Laizhou Bay scallop aquaculture areas.[Method] Eight voyages of surveys were made on water quality of scallop aquaculture areas from April to November of 2015.The evaluation of eutrophication index and Nemerow index were adopted to evaluate the water quality.[Result] The water temperature changed in the range of 19.6 ℃ to 26.6 ℃，the average value was 23.39 ℃，which was suitable for scallop culture.pH changed in the range of 7.94 to 8.48，which accorded with Grade Ⅱ water quality standards and met the demands of fishery breeding.Salinity changed in the range of 29.38‰ to 30.80‰，the average value was about 30.10‰ with slight fluctuation，which was suitable for the growth of scallop.Dissolved oxygen（DO） content changed in the range of 6.31 mg/L to 8.29 mg/L，the average value was 7.28 mg/L，which accorded with Grade Ⅰ water quality standards.Chemical oxygen demand（COD） reached Grade Ⅱ water quality standards.The water was at clean level，nutrient salt and nutritional status were too high，which might cause red tide.Nemerow pollution index was low and the water was in good condition.[Conclusion]The water quality of investigated area exceeded Grade Ⅱ water quality standards，which was suitable for scallop aquaculture.However，it was necessary to control the input of external pollution and prevent the occurrence of red tide.

Key wordsLaizhou Bay； Water quality； Scallop aquaculture

萊州灣位于渤海南部、山東半島北部，是渤海三大海灣之一，多條河流由此入海，導(dǎo)致泥沙堆積、淺灘變寬、海水漸淺，海洋養(yǎng)殖環(huán)境良好[1]，加之河水?dāng)y帶大量有機質(zhì)，萊州灣因而成為我國重要的貝類養(yǎng)殖區(qū)。然而，隨著貝類養(yǎng)殖規(guī)模的擴大以及周邊工業(yè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展，養(yǎng)殖環(huán)境不斷惡化，十余年來萊州灣生態(tài)系統(tǒng)一直處于亞健康或不健康狀態(tài)[2]，養(yǎng)殖產(chǎn)量也不高。萊州灣扇貝養(yǎng)殖大多采用浮筏式垂下養(yǎng)殖方式，扇貝對水質(zhì)的依賴性較高，海水需保持一定的動態(tài)平衡才能維持扇貝的生存與生長，海水任何理化成分或狀態(tài)的異常都會影響扇貝等水生生物的養(yǎng)殖，如水溫、pH和鹽度過低或過高均會引起扇貝大面積死亡，溶解氧（DO）偏低會導(dǎo)致扇貝因供氧不足而窒息或死亡，總磷（TP）、活性磷（DIP）、總氮（TN）等偏低會使海水處于貧營養(yǎng)狀態(tài)[3]，偏高則可能引起赤潮[4]，硫化物過高會引起細(xì)菌的大量繁殖，且導(dǎo)致海水處于缺氧狀態(tài)，直接或間接影響扇貝生存與生長。為了解萊州灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)水體質(zhì)量狀況，筆者對其水體進(jìn)行了多種成分檢測，以期為扇貝養(yǎng)殖提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1采樣地點與時間

在萊州灣的萊州市和招遠(yuǎn)市海域共選取5個扇貝養(yǎng)殖區(qū)，分別記為1#～5#養(yǎng)殖區(qū)（圖1），于2015年4—11月每月中旬采樣1次。每個養(yǎng)殖區(qū)設(shè)置4個平行采樣點，每個平行采樣點采集上、下2個水層的水樣。

1.2樣品采集與保存

使用有機玻璃采水器進(jìn)行水樣的采集，水樣為4個平行采樣點、8個水層的等量混合水。采集水樣的處理及保存均按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》[5]第3部分。

1.3試驗方法

水溫、pH、鹽度和DO使用美國奧利龍5 - star水質(zhì)分析儀、硫化物使用德國默克NOVA - 60A現(xiàn)場檢測，其余各化學(xué)指標(biāo)的檢測以《海洋監(jiān)測規(guī)范》[5]第四部分為依據(jù)，檢測方法如下：COD含量的測定采用堿性高錳酸鉀法，TN和TP含量的測定采用過硫酸鉀氧化法，DIP含量的測定采用磷鉬藍(lán)分光光度法，葉綠素a含量（Chla）的測定采用分光光度法。

1.4評價方法

采用營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)（NQI）[3]、葉綠素a營養(yǎng)水平指數(shù)（D）[6]及內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)[7-8]等評價方法對扇貝養(yǎng)殖區(qū)海水質(zhì)量進(jìn)行分析與評價。各指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)為《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[9]二類標(biāo)準(zhǔn)。

1.4.1營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)（NQI）評價。按照以下公式計算NQI：

NQI=CCODC0COD+CTPC0TP+CTNC0TN（1）

式（1）中，CCOD、CTP和CTN分別為COD、TP和TN的實測濃度（mg/L），C0COD、C0TP和C0TN分別為COD、TP和TN的評價標(biāo)準(zhǔn)濃度，其數(shù)值分別為3.00、0.03和0.60 mg/L。

分級標(biāo)準(zhǔn)如下：當(dāng)NQI≥3時，為富營養(yǎng)水平；當(dāng)2≤NQI<3時，為中營養(yǎng)水平；當(dāng)NQI< 2時，為貧營養(yǎng)水平。

1.4.2葉綠素a營養(yǎng)水平指數(shù)（D）評價。按照以下公式計算D：

D=Chl a1.0（2）

分級標(biāo)準(zhǔn)如下：D<1為貧營養(yǎng)水域；1≤D≤10為富營養(yǎng)水域；D>10為過營養(yǎng)水域。

1.4.3內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)。

通過pH、DO、COD、TN、TP和硫化物等因子進(jìn)行內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)的計算。

內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)的計算公式為：

Sj=（Sij）2max+（Sij）22（3）

式（3）中，Sj為海水的質(zhì)量指數(shù)，（Sij）max為海水中各評價因子的標(biāo)準(zhǔn)分指數(shù)的最大值，Sij為海水中各評價因子的標(biāo)準(zhǔn)分指數(shù)的平均值。

pH標(biāo)準(zhǔn)分指數(shù)[3]的計算公式為：

SpH=|pH-pHsp|DS，pHsp=pHsu-pHsd2，DS=pHsu-pHsd2（4）

式（4）中，SpH為pH污染分指數(shù)，pH為此次調(diào)查的實測值，pHsu為海水標(biāo)準(zhǔn)的最大值，pHsd為海水標(biāo)準(zhǔn)的最小值。

DO標(biāo)準(zhǔn)分指數(shù)[3]確定方法為：當(dāng)DO≤4 mg/L時，SDO=1+（C0-C）；4COD、TN、TP和硫化物等的標(biāo)準(zhǔn)分指數(shù)[3]的計算公式為：Sij=CijCsj。式中，Sij為海水中各評價因子的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)，Cij和Csj分別為海水中各評價因子的實測值和標(biāo)準(zhǔn)值。

內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評價分級標(biāo)準(zhǔn)[10]如下：Sj<0.6，為清潔（Ⅰ）；0.6≤Sj<1.0，為較清潔（Ⅱ）；1.0≤Sj<2.6，為輕度污染（Ⅲ）；2.6≤Sj<5.0，為中度污染（Ⅳ）；Sj≥5.0，為重度污染（Ⅴ）。

2結(jié)果與分析

2.1水溫、pH、鹽度、DO和COD的變化

由表1可知，2015年4—11月各扇貝養(yǎng)殖區(qū)水溫變化范圍為19.6～26.6 ℃，平均水溫23.39 ℃，水溫的變化呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)變化規(guī)律，最高溫出現(xiàn)在8月。海灣扇貝在18～28 ℃下生長較快，在10 ℃以下生長緩慢[11]，因此檢測的扇貝養(yǎng)殖區(qū)水溫適宜海灣扇貝的生存與生長。扇貝養(yǎng)殖網(wǎng)籠一般懸掛于水面下2～3 m的水層，其水溫受水深、天氣、光照等影響明顯[12]，當(dāng)夏季水溫超過25 ℃時，可能造成扇貝大規(guī)模死亡，而秋季水溫的變化幅度較大，又會使處于繁殖期的扇貝因體質(zhì)虛弱經(jīng)不起水溫突變而死亡，因此應(yīng)做好天氣及水溫監(jiān)測，做好高溫及變溫防護(hù)。

由表1可知，2015年4—11月各扇貝養(yǎng)殖區(qū)pH變化范圍為7.94～8.48，上下波動較小，夏季pH略小于春、秋季，均在二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍（7.8～8.5）內(nèi)，可以滿足漁業(yè)養(yǎng)殖需求。pH反映海水環(huán)境的綜合變化，可以直接或間接地影響海洋生物的消化、呼吸、生長、發(fā)育和繁殖，而海洋生物的呼吸作用及有機物氧化分解產(chǎn)生的CO2也會反作用于海水，使其pH降低。Nunes等[13]通過研究pH對牡蠣和貽貝等的作用發(fā)現(xiàn)，當(dāng)海水為酸性時，貝殼無力閉合，攝食活動下降而幾乎處于麻痹狀態(tài)，最終導(dǎo)致扇貝死亡。櫛孔扇貝對海水pH更為敏感，當(dāng)pH降至7.8時已經(jīng)影響到其存活，當(dāng)pH降至7.0時扇貝全部死亡[14]。

由表1可知，2015年4—11月各扇貝養(yǎng)殖區(qū)鹽度變化范圍為29.38‰～30.80‰，5個養(yǎng)殖區(qū)全年平均鹽度在30.10‰左右，各養(yǎng)殖區(qū)不同月份間鹽度差異不大，整體表現(xiàn)為夏季高于春、秋季，但均在適宜范圍內(nèi)，且保持相對穩(wěn)定，適宜扇貝的生長。淡水注入或化工廢液的排放會導(dǎo)致海水鹽度的異常變化，因此可以用鹽度來衡量相應(yīng)海域的污染狀況[10]。

由表1可知，2015年4—11月各扇貝養(yǎng)殖區(qū)DO含量均達(dá)到海水水質(zhì)一類標(biāo)準(zhǔn)，DO含量變化范圍為6.31～8.29 mg/L，平均值為7.28 mg/L。DO與生物的生存繁殖和水體自凈作用有關(guān)，DO較低時生物將一部分能量供應(yīng)于維持氧氣攝取量，從而抑制了其正常的生長[15]。該研究結(jié)果表明，所有養(yǎng)殖區(qū)的DO含量均可滿足漁業(yè)養(yǎng)殖的要求，適合發(fā)展扇貝養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)。

由表1可知，2015年4—11月各扇貝養(yǎng)殖區(qū)COD含量變化范圍為0.62～2.31 mg/L，平均值為1.42 mg/L。6—10月，COD含量隨溫度回升有明顯升高，且最大值多出現(xiàn)在8月，但并未發(fā)現(xiàn)COD含量超標(biāo)現(xiàn)象，這可能是由于溫度較高時浮游生物生長代謝旺盛、扇貝排泄物等還原性有機物增加而引起的[16]。有學(xué)者指出COD的異常升高一般發(fā)生在水體不暢通的內(nèi)灣或者老化的養(yǎng)殖區(qū)，由過多有機物質(zhì)的腐敗分解所致[10]，而該研究結(jié)果表明萊州灣養(yǎng)殖區(qū)水體中有機物污染水平極低，均處于清潔水平。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2017年

2.2營養(yǎng)鹽的變化

海水中浮游生物的生存對營養(yǎng)鹽有一定的依賴性，而浮游植物是海洋中各種化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)，又是扇貝的餌料，因此需要穩(wěn)定的營養(yǎng)鹽含量來保證海洋生態(tài)的穩(wěn)定。由表2可知，2015年4—11月各扇貝養(yǎng)殖區(qū)DIP含量的變化范圍為0.005～0.030 mg/L，平均值為0.015 mg/L，整體呈現(xiàn)出夏季低、春秋季高的趨勢，最大值多出現(xiàn)在4～6月。其中，1#和3#養(yǎng)殖區(qū)水體無機磷含量較其他養(yǎng)殖區(qū)偏高，且已經(jīng)受到無機磷的污染，懷疑是由外源污染注入造成的（1#距離發(fā)電廠較近，3#距離海岸最近），但仍處于安全范圍內(nèi)，對漁業(yè)養(yǎng)殖基本無影響。其他養(yǎng)殖區(qū)基本未受到無機磷的污染。TP含量的變化范圍為0.014～0.092 mg/L，平均值為0.060 mg/L，其含量整體偏高，超過二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，TP含量超標(biāo)現(xiàn)象出現(xiàn)在所有養(yǎng)殖區(qū)且污染水平較高，表明5個養(yǎng)殖區(qū)均已受到磷污染，應(yīng)加強監(jiān)管。由于無機磷水平正常，因此磷污染可能主要是由有機磷造成的。馬洪瑞等[10]研究表明萊州灣海水屬于磷（無機磷）限制性富營養(yǎng)狀態(tài)，且磷限制性逐漸加強。

由表2可知，2015年4—11月各扇貝養(yǎng)殖區(qū)TN含量的變化范圍為0.28～2.86 mg/L，平均值為1.03 mg/L，在少數(shù)月份偏高，處于輕微污染水平，但從整體來看仍處于清潔水平，達(dá)到二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。單志欣等[17]研究發(fā)現(xiàn)萊州灣無機氮含量過剩，氮循環(huán)受阻而以硝態(tài)氮的形式大量存在于水體中。郎曉輝等[18]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，萊州灣有17處各類排污口，每年排入污水2億t以上，導(dǎo)致該海域石油、重金屬和氮污染均達(dá)到Ⅱ級以上。

2.3營養(yǎng)狀態(tài)從表3可以看出，2015年4、5和11月（水溫低于20 ℃）營養(yǎng)狀態(tài)基本為中營養(yǎng)水平，少數(shù)為貧營養(yǎng)水平，而富營養(yǎng)水平狀態(tài)多集中在6—10月（水溫基本超過20 ℃），因此養(yǎng)殖區(qū)的富營養(yǎng)狀態(tài)可能與溫度回升所引起的各類海洋生物代謝活動加快有關(guān)。按照慕建東[6]采用的葉綠素a營養(yǎng)水平評價方法，5個養(yǎng)殖區(qū)在4—10月均處于不同程度的富營養(yǎng)狀態(tài)，亦以夏季為最高，而11月均表現(xiàn)為貧營養(yǎng)狀態(tài)。整體營養(yǎng)狀態(tài)較高的海域，在合適的條件下有發(fā)生赤潮的可能。

2.4內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)

萊州灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)海水質(zhì)量分指數(shù)（Si）及內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)（Sj）如表4所示。根據(jù)內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評價分級標(biāo)準(zhǔn)，5個養(yǎng)殖區(qū)均表現(xiàn)出明顯的季節(jié)特征：2015年4—6月2#、3#和4#均表現(xiàn)為清潔狀態(tài)，尤其以4#清潔狀態(tài)為最優(yōu)，而1#和5#在6月開始受到輕度污染；7—10月所有養(yǎng)殖區(qū)均表現(xiàn)出不同程度的輕度污染，其中3#和4#污染程度相對較低，而5#在9月已達(dá)到中度污染水平，但此后又有所好轉(zhuǎn)；11月多數(shù)養(yǎng)殖區(qū)表現(xiàn)為清潔或較清潔狀態(tài)，整體污染狀況均有所好轉(zhuǎn)。萬玲[19]研究發(fā)現(xiàn)煙臺四十里灣養(yǎng)殖海域夏季污染情況比春季嚴(yán)重。崔毅等[20]研究也發(fā)現(xiàn)，不同季節(jié)萊州灣主要淡水入河口斷面污染水平夏秋季高于春季。這些研究結(jié)果都與此次調(diào)查結(jié)果相一致。

6個指標(biāo)對內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)的貢獻(xiàn)從大到小依次為TP、TN、DO、COD、硫化物、 pH。由此可見，營養(yǎng)鹽污染對內(nèi)梅羅環(huán)境質(zhì)量綜合評價指數(shù)的貢獻(xiàn)較其他因素明顯，磷污染普遍存在（5個養(yǎng)殖區(qū)均已受到磷污染，1#和3#養(yǎng)殖區(qū)開始受到無機磷污染），因此應(yīng)該加大對營養(yǎng)鹽水平的監(jiān)測，盡量避免或降低這些潛在風(fēng)險對漁業(yè)養(yǎng)殖造成的損失。

3小結(jié)

綜上所述，此次調(diào)查扇貝養(yǎng)殖區(qū)水體的溫度、pH、鹽度、DO、COD等指標(biāo)均適合扇貝的養(yǎng)殖。海水質(zhì)量綜合評價結(jié)果表明，調(diào)查水體處于磷限制性富營養(yǎng)狀態(tài)，且富營養(yǎng)現(xiàn)象集中于夏、秋季，在扇貝養(yǎng)殖活動（5—10月）結(jié)束后，海水質(zhì)量逐漸改善，因此海水質(zhì)量受扇貝活動的影響較大，應(yīng)當(dāng)在相應(yīng)季節(jié)加大監(jiān)控力度，防止赤潮的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]

侯英民.山東海情[M].北京：海洋出版社，2010：98-120.

[2] 國家海洋局.中國海洋環(huán)境狀況公報[R].北京：國家海洋局，2010-2015.

[3] 李斌，白艷艷，邢紅艷，等.四十里灣營養(yǎng)狀況與浮游植物生態(tài)特征[J].生態(tài)學(xué)報，2013，33（1）：260-266.

[4] 遲守峰.煙臺市四十里灣海域赤潮成因分析及預(yù)防對策[J].齊魯漁業(yè)，2008，25（9）：55-57.

[5] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.海洋監(jiān)測規(guī)范：GB 17378—2007[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.

[6] 慕建東.渤海重要漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況評價[D].青島：中國海洋大學(xué)，2009.

[7] 崔力拓.河北省海域貝類養(yǎng)殖區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（10）：6004-6006，6010.

[8] 雷衍之.養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.

[9] 國家環(huán)?？偩?海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：GB 3097—1997[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998.

[10] 馬洪瑞，陳聚法，崔毅，等.膠州灣濕地海域水體和表層沉積物環(huán)境質(zhì)量評價[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2011，22（10）：2749-2756.

[11] 李聰明.萊州市海灣扇貝養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與特征初步研究[D].青島：中國海洋大學(xué)，2013.

[12] 徐振飛.萊州灣表層海水水化學(xué)要素分析[D].北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2014.

[13] NUNES J P，F(xiàn)ERREIRA J G，GAZEAU F，et al.A model for sustainable management of shellfish polyculture in coastal bays[J].Aquaculture，2003，219：257-277.

[14] 袁有憲，陳聚法，陳碧娟，等.櫛孔扇貝對環(huán)境變化適應(yīng)性研究-鹽度、pH對存活、呼吸、攝食及消化的影響[J].中國水產(chǎn)科學(xué)，2001，7（4）：73-77.

[15] 胡國宏，孫廣華，朱世成，等.低溶氧量對懷頭鲇呼吸代謝耗氧率的影響[J].動物學(xué)雜志，2002，37（2）：46-48.

[16] 王增煥，柯常亮，王許諾，等.流沙灣貝類養(yǎng)殖海域環(huán)境質(zhì)量評價[J].南方水產(chǎn)科學(xué)，2011，7（3）：24-30.

[17] 單志欣，鄭振虎，邢紅艷，等.渤海萊州灣的富營養(yǎng)化及其研究[J].海洋湖沼通報，2000（2）：41-46.

[18] 郎曉輝，李悅，孔范龍，等.萊州灣環(huán)境存在的問題及保護(hù)對策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（3）：296-297.

[19] 萬玲.煙臺四十里灣海水養(yǎng)殖水域環(huán)境污染研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（11）：6801-6803.

[20] 崔毅，馬紹賽，李云平，等.萊州灣污染及其對漁業(yè)資源的影響[J].海洋水產(chǎn)研究，2003，24（1）：35-41.