山东莱州一例扇贝保苗池塘水环境质量评价分析

李希磊，于 潇，杨俊丽，崔龙波

(烟台大学生命科学学院，山东 烟台 264005)

扇贝D形幼虫经过15～20 d的室内培育，出现眼点、部分幼虫有足伸出时可投放附着基，待其附着后转移到保苗池暂养30～40 d[1]。保苗池是扇贝幼苗入海养殖前的缓冲培育场所，可增强其适应能力，提高入海养殖的存活率，因此保苗池水环境的质量会直接影响到该年扇贝的质量及产量。研究表明，保苗池水温需稳定在13℃以上，与育苗池温差在2℃以内、盐度差以5为宜[2]，pH稳定在8.0～8.4[3]，以减少水温、盐度和酸碱度的不适宜而造成扇贝死亡；化学需氧量不宜超过3 mg/L[4]，含量过高则证明有过多有机物的腐败分解，会使水质恶化[5]；无机氮、无机磷需保持在一定浓度[6]，才能保证水质优良、适宜扇贝生长。

莱州扇贝保苗池大多选择虾类养殖池塘，虾类收获后在冬季把海水排干暴晒池底，第二年春天放生石灰水消毒7 d左右[1]，后进肥水即可使用。在前一年扇贝收获季节选取生长状况良好、体型较大的个体作为种贝，置于室内培育，至大部分种贝性腺成熟时，进行流水刺激，促使其产卵，约20 d后进行二次产卵。根据以往保苗结果来看，第一批幼苗生长良好、保苗成活率高，而第二批幼苗则出现生长缓慢、易死亡的现象。推测第二批苗成活率不高的原因有两个：一是随保苗活动的进行，池内累积的代谢废物及残饵导致水质恶化；二是种贝一次产卵后体质变弱，引起幼苗抵抗力弱。为探究其真正原因，本研究自海湾扇贝幼苗入池前7 d开始采样、监测，通过检测pH、各类营养盐、硫化物及化学需氧量等指标来分析保苗池塘水环境质量的有机污染状况、营养状况及海水质量状况，对浮游植物进行鉴定、计数，分析物种组成、饵料状况及赤潮风险，了解扇贝保苗池塘各保苗阶段水环境质量状况，以期及时人为干预，达到提高保苗存活率的目的。

1 材料与方法

1.1 采样站位及采样时间

选择莱州市仓上扇贝保苗池塘(经纬度：E 119.90°，N 37.38°)，面积约2 hm2，长方形、沙质底，水深1.5 m左右，池塘与海水相通，每日更换池水约20%。均匀设置8个采样点(图1)，采集水深约0.5 m处的海水。采样时间：每3～5天采样1次，投苗前采样2次，记为Q1和Q2；第一批苗入池后(4月6日— 4月25日)采样6次，记为Y1～Y6；第二批苗入池后(4月25日—5月16日)再采样6次，记为E1～E6，共采样14次。

1.2 样品分析与测定

使用美国奥利龙5-star水质分析仪现场检测样品的水温、pH、盐度和溶解氧(其中水温检测范围为-5～105℃，pH采用Orion 910107-7.00、910110-10.01进行两点校准，检测范围为-2.000～20.000，盐度采用Orion 011007-1413 μS/cm进行校准，检测范围为0.01～80.00 psu，溶解氧采用湿润空气校准，检测范围为0～50 mg/L)，德国默克NOVA-60A水质分析仪检测硫化物(采用MERCK 114779 S2-进行自动校准，检测范围为0.020～1.500 mg/L)，活性磷、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、化学需氧量及浮游植物均按照《海洋监测规范》[7]对样品进行处理及检测。

1.3 海水质量状况评价

采用有机污染指数(A)[8]、海水营养状态质量指数(E)[6]及内梅罗环境质量综合指数(P)[9]等方法对扇贝保苗池塘海水质量进行分析与评价。各指标评价标准的依据为《海水水质标准》[10]二类标准。各评价方法计算公式如下所示。

有机污染指数计算公式：

式中：COD、DIN、DIP和DO分别为化学需氧量、无机氮、无机磷和溶解氧的检测浓度(mg/L)，COD0、DIN0、DIP0和DO0分别为相应指标的二类水质标准浓度(分别为3.00、0.30、0.03和5.00 mg/L)。有机污染指数评价分级[8]见表1。

表1 有机污染指数评价分级

海水营养状态质量指数计算公式：

式中：COD、DIN和DIP分别为化学需氧量、无机氮和无机磷的检测浓度(mg/L)，当E>1时，海水呈富营养化状态，E越大，富营养化程度越高。

内梅罗环境质量综合指数计算公式：

式中：Pi为i指标的单因子污染指数，Ci和Ci 0分别为i指标的实测浓度及二类水质标准浓度(mg/L)，Pi max为所有单因子污染指数的最大值，P为所有单因子污染指数的平均值。环境质量综合指数评价分级[11]见表2。

表2 环境质量综合指数评价分级

1.4 浮游植物评价

优势度Y采用McNaughton指数[12]法：

其中：ni为该样品第i种的个数，N为该样品的浮游植物总个数，S为该样品浮游植物种类数，fi为第i种的在各样品的出现频率。

2 结果与讨论

2.1 海水质量状况评价

2.1.1 有机污染指数

海水有机污染指数法综合考虑了海水的有机污染和无机污染指标对海水质量状况进行评价，能反映水质的整体状况[15]。本调查与有机污染指数有关指标的检测结果为：化学需氧量的变化范围为1.665 3～4.083 5 mg/L，无机氮含量的变化范围为0.034 7～0.251 0 mg/L，无机磷含量的变化范围为0.007 7～0.023 5 mg/L，溶解氧的变化范围为7.545 0～10.647 5 mg/L。扇贝保苗池塘海水有机污染指数如表3所示，根据有机污染指数评价分级标准(表1)，在对海水质量的14次有机污染评价中，Q1和E1两次检测的污染指数小于0，表明海水质量处于良好状态，其余12次检测的评价指数均大于0且小于1，表明海水质量处于较好状态。

表3 有机污染指数

续表3

在Y2和E2两次的检测结果中，化学需氧量的含量(分别为4.0835和2.9243 mg/L)较高甚至超出二类水质标准，但是反复大量的池水更换保证了池水的清洁(换水量达50%以上)。总体来看，虽然扇贝保苗期间增加了池塘有机物的累积，但池水在保苗期基本未受到有机物的污染。

2.1.2 海水营养状态质量指数

海水营养状态质量指数结果如表4所示，根据营养状态评价标准[6]，Y1、E1、E2和E4的营养状况未达到富营养化水平，其它均表现出不同程度的富营养化，Y3、Y4、E5等营养状态指数较高的时间均伴随着化学需氧量和无机氮的含量偏高，化学需氧量和无机氮交替成为富营养化的最大贡献者。养殖活动本身是养殖环境污染的重要原因，扇贝排泄物的沉降与积累可能导致富营养化[16]，而且保苗过程中每天要进行饵料的投放，也会对营养状态产生一定影响。

表4 海水营养状态质量指数

2.1.3 内梅罗环境质量综合指数

与环境质量综合指数有关的其它部分指标的检测结果为：pH的变化范围为8.06～8.57，硫化物含量的变化范围为0.006 0～0.015 0 mg/L。海水内梅罗环境质量综合指数结果如表5所示，根据环境质量综合指数评价分级标准(表2)，Y2和E6两次检测结果显示海水质量处于中度或轻度污染，其中化学需氧量和无机磷或化学需氧量和无机氮成为污染的最大贡献者，其余时间海水处于清洁或较清洁状态，其中Y6和E1两次检测海水处于综合评价Ⅰ类水质，其它均处于综合评价Ⅱ类水质，表明保苗过程中海水质量状况较好，符合扇贝幼苗养殖环境的要求，但有被污染的风险。

表5 内梅罗环境质量综合指数

2.2 浮游植物评价

2.2.1 物种组成

保苗池塘浮游植物的物种组成如表6所示，本调查共鉴定出浮游植物5门52种，其中硅藻门34种，占65.38%；绿藻门和甲藻门各6种，均占11.54%；金藻门4种，占7.69%；隐藻门2种，占3.85%。

表6 浮游植物物种组成

续表6

2.2.2 优势种组成

保苗池塘浮游植物的优势种组成及优势度如表7所示。在投苗前的检测中，共发现中肋骨条藻、密连角毛藻和细菱形藻三种优势种，其中中肋骨条藻成为绝对优势种，优势种比较单一，生态结构不稳定[17]。中肋骨条藻和角毛藻属是张青田[18]所列的中国主要的赤潮生物种类，但在投苗后其密度逐渐减少，不再成为优势种，降低了发生赤潮的风险。相比投苗前，保苗期间浮游植物优势种出现较大变化，个体较小的硅藻(小环藻、菱形藻等)、绿藻(扁藻)、金藻(单鞭金藻和等鞭金藻)和隐藻(蓝隐藻)逐渐形成稳定优势，均可作为扇贝的饵料，优势种呈现多样化，生态结构较稳定。中肋骨条藻可以作为扇贝幼体的饵料，保苗期间还会投放扁藻、等鞭金藻、单鞭金藻等增加池塘饵料密度，浮游植物优势种逐渐向投放物种演变。

表7 浮游植物优势种及优势度

2.2.3 群落多样性分析

如表8所示，保苗池塘浮游植物生物多样性的变化范围为0.945 3～3.372 5，均匀度的变化范围为0.233 0～0.740 3。一般认为，生物多样性指数>1时为正常，而<1时可能受到不利环境因素干扰；均匀度指数>0.3时表明海区内浮游植物多样性较好[19]。目前多以多样性指数>1、均匀度指数>0.3作为浮游植物群落结构稳定的标准综合评价[20]。Q1和Y6两次检测结果显示群落多样性较低、群落结构较不稳定，其余检测结果表明群落多样性较高、群落结构较稳定。总体来看，前期(Q1～Y1)肥水工作使得群落结构稳定性逐渐升高，但在投苗后的两个阶段(Y1～Y6和E1～E6)群落结构稳定性均逐渐降低，Y6～E1期间进行了一次大规模换水，群落稳定性又明显升高，表明扇贝的养殖会对浮游植物群落结构造成一定的影响[21]，推测原因是扇贝的滤食性使得可食用浮游植物密度减少，其它浮游植物密度相对升高，换水减少了投放浮游植物物种的密度，优势性下降，各物种的密度更加均衡，群落稳定性升高。

表8 浮游植物生物多样性及均匀度

续表8

2.3 小结

保苗期间，在正常换水的情况下，有机污染指数、环境质量综合评价指数逐渐增大，生物多样性指数和均匀度指数逐渐减小，而加大换水量均有所好转。化学需氧量超出二类水质标准时，扇贝苗出现死亡现象(较早发现于二批苗保苗区域)，虽然大量更换池水可使死亡现象得到缓解，但是在水体流动性较小的中间部分扇贝死亡较为严重(扇贝苗存活率不足10%)。因此，扇贝苗存活与保苗海水环境相互影响：保苗活动使得保苗池环境恶化、水体质量下降，保苗环境的不适宜又导致扇贝苗的死亡。扇贝苗的大量死亡先出现于二批苗保苗区域，在水质未得到有效控制时，逐渐蔓延至一批苗保苗区域，可见二批苗体质弱于一批苗，因此扇贝苗体质和保苗环境质量的下降共同限制了二批苗的保苗状况，使得保苗存活率低于一批苗。

3 结论

保苗结果显示，二批苗死亡较早出现，死亡率较高，由扇贝苗体质和环境质量共同影响。保苗池塘养殖海水质量状况评价显示，各项污染指数均较低，未受到或受到轻度污染，富营养化现象时有出现。化学需氧量是有机污染的主要因素，化学需氧量或无机氮是海水富营养化的主要因素，因此建议对化学需氧量和无机氮的含量加大监测力度。对浮游植物的分析显示，保苗期间物种数目较为丰富，优势种稳定且呈现多样化，生物群落多样性较高，生态结构稳定。综上所述，所调查保苗池塘整体环境质量状况较好，饵料较丰富，生态结构较稳定，可以满足扇贝幼苗保苗的要求，但是应认清环境质量现状、重视时有出现的各项问题，采取有力措施对其加以改善。

参考文献：

[1]韩恭文，王秀娣．海湾扇贝保苗及养殖技术要点[J]．海洋与渔业，2017，(2)：58-59．

[2]潘宏桥．提高海湾扇贝保苗成活率的关键措施[J]．河北渔业，2007，(6)：17-18．

[3]顾成柏，刘泽秀．提高海湾扇贝虾池保苗率的措施[J]．科学养鱼，2004，(12)：33．

[4]国家海洋局．GB 3097—1997 海水水质标准[S]．北京：中国标准出版社，1997．

[5]马洪瑞，陈聚法，崔毅，等．胶州湾湿地海域水体和表层沉积物环境质量评价[J]．应用生态学报，2011，22(10)：2749-2756．

[6]李斌，白艳艳，邢红艳，等．四十里湾营养状况与浮游植物生态特征[J]．生态学报，2013，33(1)：260-266．

[7]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 17378—2007 海洋监测规范[S]．北京：中国标准出版社，2007.

[8]郭永坚，罗昭林，李俊伟，等．2012—2013年流沙湾海水养殖区水环境质量评价[J]．广东农业科学，2015，42(19)：130-136．

[9]钟硕良，阮金山，席英玉，等．福建诏安湾贝类产区生态环境质量评价与划型研究[J]．福建水产，2012，34(4)：268-277．

[10]国家环保总局.GB 3097—1997 海水水质标准[S].北京：中国标准出版社，1998.

[11]崔力拓．河北省海域扇贝养殖产业生态环境质量评价研究[J]．安徽农业科学，2011，39(10)：6004-6006，6010．

[12]孙军，宋书群，乐凤凤，等.2004年冬季南海北部浮游植物[J]．海洋学报，2007，29(5)：132-145.

[13]Shannon C E，Weaver W.The mathematical theory of communication[M].Urbana.IL：University of Illinois Press，1963：125.

[14]Pielou E C.An introduction to mathematical ecology[M].New York：Wiley-Interscience，1969.

[15]陈于望，王宪，蔡明宏.湄洲湾海域营养状态评价[J].海洋环境科学，1999，18(3)：39-43.

[16]柯常亮，王增焕，李刘冬，等．广东省流沙湾贝类养殖环境质量评价[J].江苏农业科学，2011，(1)：336-338.

[17]刘述锡，隋伟娜，孙淑艳，等．北黄海北部近岸海域网采浮游植物群落结构[J]．海洋湖沼通报，2015，(2)：128-138．

[18]张青田．中国海域赤潮发生趋势的年际变化[J]．中国环境监测，2013，29(5)：98-102．

[19]李广楼，陈碧娟，崔毅，等．莱州湾浮游植物的生态特征[J]．中国水产科学，2006，13(2)：292-299．

[20]马建新，郑振虎，李云平，等．莱州湾浮游植物分布特征[J]．海洋湖沼通报，2002，(4)：64-67．

[21]陈丽梅，刘利华，贾晓平，等．2012年大神堂贝类养殖区浮游生物的群落结构[J]．水生态学杂志，2014，35(1)：28-33．