昌黎县海湾扇贝养殖海域水质调查与评价

赵广拓 刘云鹏 张秀文 张志伟 齐遵利

摘 要：根据2018年9月10日对昌黎县海湾扇贝养殖海域的水质调查数据，分析了该海域水体基本理化因子，并采取营养状态质量指数评价法（NQI）、营养状态指数法（E）、有机污染指数评价法（A）及内梅罗环境质量综合评价指数法（P）对水质进行综合评价。结果表明：昌黎县海湾扇贝养殖海域各站位的水温、盐度、pH、DO、COD和DIP含量均符合海湾扇贝养殖水质标准，但是DIN含量严重超标。评价结果显示昌黎县海湾扇贝养殖海域已受到有机污染且水体呈现富营养化，养殖区内比养殖区外情况更为严重，其中N7站位最甚。DIN为该海域主要污染因子。

关键词：河北昌黎;海湾扇贝;养殖海域;水体质量评价

河北省昌黎县海域位于辽东湾的西南部，紧邻渤海，海岸线长64.9 km，浅海水域面积7.33万hm2。该海域水清，波小，流弱，透明度高，有机质丰富，沙砾底质，非常适合开展海湾扇贝养殖。从90年代初期，昌黎县就开始发展海湾扇贝浅海筏式养殖。主要养殖区域为昌黎县大蒲河口、新开口及塔子口等地，从离岸边1海里到12海里左右的浅海区域[1]。现如今，昌黎海域已成为我国海湾扇贝主产区之一。然而，随着海湾扇贝养殖规模的逐年扩大，养殖海域水体质量不断恶化，导致近几年养殖海域生态系统一直处于亚健康甚至不健康状态。海湾扇贝对养殖水体依赖性较高，其生存与生长需要海水保持一定的动态平衡，海水中任何指标的异常都会对海湾扇贝的健康养殖造成威胁[2]，所以对海湾扇贝养殖海域水体质量进行调查与评价具有重要的意义。近年来，有关昌黎县海湾扇贝养殖的研究较多，如张丽敏等[3]对2013～2015年昌黎县海湾扇贝养殖情况做了具体介绍，并对养殖模式变化进行了分析;侯晓梅等[4]分析了海湾扇贝产业特征及其面临的困境，并提出了发展建议。等等。但这些研究主要针对昌黎县海湾扇贝养殖所暴露的問题及未来的发展规划，对该海域水体质量调查与评价研究极少。因此，我们于2018年9月10日在昌黎县新开口海湾扇贝养殖海域选取13个站位进行水体质量调查并对各站位开展了水环境质量评价，旨在为海湾扇贝健康养殖及养殖海域生态系统保护提供科学参考。

1 试验方法与数据分析

1.1 采样地点与样品采集

于2018年9月10日在河北省秦皇岛市昌黎县新开口的海湾扇贝养殖区进行采样。在海湾扇贝养殖区内共选取9个站位，分别记做N1～N9。在距离海湾扇贝养殖区188 m外，共选取4个站位，分别记为W1～W4。样品的采集按照《海洋监测规范》（GB 17378.4-2007）[5]和《海洋调查规范》（GB/T 12763.6-2007）[6]进行。

1.2 水样的测定

水温、pH、盐度和叶绿素a的检测使用美国Hydrolab-DS5X水质分析仪现场检测，其他各项化学指标的检测以《海洋监测规范》[5]第四部分为依据，测定方法如下：溶解氧含量的测定采用碘量法;化学需氧量的测定采用碱性高锰酸钾法;总氮、总磷含量的测定采用过硫酸钾氧化法;无机磷含量的测定采用磷钼蓝分光光度法;氨氮含量的测定采用次溴酸盐氧化法;亚硝酸盐含量的测定采用萘乙二胺分光光度法;硝酸盐含量的测定采用镉柱还原法。

1.3 评价分析方法

1.3.1 海水富营养化评价 采取三种评价方法对调查站位的水体状况进行评价，分别为：营养状态质量指数评价法（NQI）与营养状态指数法（E）[7]。NQI法的评价公式为：

NQI=CODCOD0+TPTP0+TNTN0

式中COD、TP和TN分别为水中COD、TP和TN实际测得的浓度（mg/L），COD0、TP0和TN0分别为水中上述各项指标的评价标准浓度，其数值分别为3.00、0.03和0.60 mg/L。根据NQI的值可以将海水分为三个等级，当NQI<2时，为贫营养等级;当2≤NQI<3时，为中营养等级;当NQI≥3时，为富营养等级。E指数法的评价公式为：

E=COD×DIP×DIN4 500×106

式中COD、DIP和DIN分别为水中COD、DIP和DIN实际测得的浓度（ mg/L），当1

1.3.2 有机污染指数评价 采取有机污染指数评价法（A）对调查站位的水体状况进行评价[8]。有机污染指数评价（A）的公式为：

A=CODCOD0+DIPDIP0+DINDIN0-DODO0

式中COD、DIP、DIN及DO分别为水体中COD、DIP、DIN及DO的实际测得浓度（mg/L），COD0、DIP0、DIN0及DO0分别为水中上述各项指标的海水水质一类标准，其数值分别为2.0、0.2、0.015及6.0 mg/L。有机污染评价分级见表1。

1.3.3 海水质量综合评价 采取单因子环境质量评价指数（Pi）和内梅罗环境质量综合评价指数法（P）[9]。通过pH、DO、COD、DIP及DIN这5个因子进行内梅罗环境质量综合评价指数的计算，对海水质量进行评价。内梅罗环境质量综合评价指数（P）的计算公式为：

式中Pi为各因子的分指数，Ci为各评价因子的实际测得值，Ci0为各评价因子的海水水质二类标准值。海水质量综合评价分类标准如表2。

2 结果与讨论

2.1 海湾扇贝养殖海域水环境理化指标含量

2.1.1 温度、盐度、和pH 由表3可知，各站位的温度值范围是24.17～24.46 ℃，平均温度值为24.43 ℃。李聪明[10]的研究发现，海湾扇贝在10 ℃以下生长较为缓慢，18～28 ℃是海湾扇贝生长的适宜温度，在此温度范围内，其生长较快。因此，被调查海湾扇贝养殖区的水温比较适合海湾扇贝的生长。海湾扇贝养殖吊笼悬挂于水面下1.8～3.5 m的水层，天气、光照等因素对该水层的温度影响较大，而且当夏季水温高于25 ℃时，海湾扇贝可能大面积死亡，所以应对海湾扇贝养殖区的天气及水温做好监测，对夏季高温做好防护[9]。

由表3可知，各站位的盐度值范围是29.94‰～30.17‰，平均盐度值为30.08‰。海湾扇贝是一种广盐类扇贝，可以耐受的盐度范围是16‰～43‰，适宜的盐度范围是21‰～35‰[11]。因此，被调查海湾扇贝养殖区的盐度比较适合海湾扇贝的生长。

由表3可知，各站位的pH值范围是8.16～8.26，平均pH值为8.19。pH是海水环境变化的综合体现，对海洋生物的呼吸消化、生长繁殖影响显著。杨凤等[12]研究表明，养殖水环境pH在7.7～8.3时，海湾扇贝稚贝的成活率最高。袁有宪等[13]研究表明栉孔扇贝对海水pH较为敏感，当pH降到7.9时，其存活率显著降低，当pH降到7.1时，栉孔扇贝全部死亡。本次调查结果显示，各站位的pH值均在二类海水水质标准范围内（7.8～8.5），可以满足水产养殖的需要。因此，被调查海湾扇贝养殖区的pH比较适合海湾扇贝的生长。

2.1.2 DO和COD 由表3可知，各站位DO含量范围是6.22～7.19 mg/L，平均DO含量为6.46 mg/L。养殖水中的DO含量与水生生物的生长繁殖及养殖水的自净作用有密切的联系。当水中DO含量较低时，养殖个体会消耗更多的能量用于维持自身的氧气摄入量，从而抑制自身的正常生长[14]。本次调查结果显示，各站位DO含量均高于一类海水水质标准，可以发展海洋渔业。因此，被调查海湾扇贝养殖区的DO含量比较适合海湾扇贝的生长。

由表3可知，各站位COD含量范围是1.40～3.00 mg/L，平均COD含量为2.21 mg/L。COD是指在一定的条件下，水中有机物被还原消耗强氧化剂的量。它是检验水体有机质是否污染的指标之一[9]。养殖水体中适量的有机物能够使水体保持一定的肥力，然而水体中若存在过量的有机物，则会大量消耗水中的溶解氧，使水质恶化。本次调查结果显示，各站位COD含量均低于海水二类水质标准，可以满足水产养殖的需求。

2.2 海湾扇贝养殖海域营养盐含量

海水中的营养盐是浮游生物赖以生存的基础，而浮游植物不仅是海湾扇贝的饵料，而且是海水中各种化学反应的基础，所以稳定的海洋生态环境需要营养盐含量来调控[15]。DIN由NO-2-N、NH3-N及NO-3-N三部分组成。根据表4可知，这三部分在各站位的含量范围分别是0.006～0.012、0.006～0.014及0.479～0.562 mg/L。平均含量分别为0.010、0.011及0.532 mg/L。海湾扇贝养殖区内各站位的DIN含量范围是0.566～0.585 mg/L，平均DIN含量为0.576 mg/L。养殖区外各站位的DIN含量范围是0.493～0.503 mg/L，平均DIN含量为0.499 mg/L。海湾扇贝养殖区内各站位的DIP含量范围是0.017～0.028 mg/L，平均DIP含量为0.023 mg/L。养殖區外各站位的DIP含量范围是0.006～0.009 mg/L，平均DIP含量为0.008 mg/L。

NH3-N及NO-2-N含量过高会对海湾扇贝产生毒害作用，从而对海湾扇贝养殖产生不利影响。袁洪梅等[16]研究表明培育海湾扇贝幼体的水环境中NH3-N不能超过0.15 mg/L。李佳[17]的研究表明NO-2-N浓度在0.1 mg/L以下比较安全。本次调查结果显示，各站位的NH3-N及NO-2-N含量均在安全浓度以下，因此，被调查海湾扇贝养殖区的NH3-N及NO-2-N不会对养殖的海湾扇贝产生毒害作用。

DIN是海洋浮游植物生长繁殖必不可少的营养盐，如果其浓度太低，将限制浮游植物的生长，降低海洋初级生产力;如果其浓度太高，将会导致水体富营养化，甚至发生赤潮，对海洋生态环境造成损害[18]。本次调查结果显示，海湾扇贝养殖区内各站位DIN含量严重超标，水体质量达不到四类海水水质标准（≤0.50 mg/L），养殖区外基本上符合四类海水水质标准。因此，被调查的海湾扇贝养殖区受DIN污染严重，属于严重污染海域。

磷是构成生物体的元素基础，也是生物生命代谢过程中缺一不可的元素。DIP是海洋浮游植物生长繁殖所必需的营养要素，它影响着全部生物代谢过程，控制着海洋生物的产量[19]。本次调查结果显示，海湾扇贝养殖区内各站位DIP含量符合二类海水水质标准（≤0.030 mg/L），养殖区外各站位DIP含量符合一类海水水质标准（≤0.015 mg/L）。因此，被调查的海湾扇贝养殖区未受到DIP的污染，可以开展海湾扇贝养殖。

浮游植物作为海湾扇贝的天然饵料，其种类和数量的变化影响着海湾扇贝的生长。一般情况下，认为浮游植物是按照16∶1对DIN及DIP进行吸收的。DIN与DIP比值过低或者过高，均会导致浮游植物的生长受到相对低含量元素的限制，进而影响浮游植物的种类组成。所以DIN与DIP比值的大小对海湾扇贝的生长具有反馈作用[20]。本次调查结果显示，海湾扇贝养殖区内，DIN与DIP比值为25∶1，养殖区外DIN与DIP比值为62.4∶1。这表明海湾扇贝养殖海域浮游植物的生长均受到DIP限制。

2.3 水环境质量评价

2.3.1 海水营养化评价 河北省昌黎县海湾扇贝养殖区各站位的NQI指数和E指数如表5和表6所示。据表5可知，除W2站位呈现中营养级，其他各站位的NQI指数均大于3，为富营养等级。其中N6站位NQI指数最高，达到5.59，富营养程度最为严重。据表6可知，海湾扇贝养殖区外各个站位的E指数均为1≤E<2，呈现轻度富营养级;养殖区内N2和N5站位E指数为2≤E<5，呈现中度富营养级，养殖区内其他站位的E指数均为5≤E<15，呈现重度富营养级。其中N7站位E指数最高，达到10.83，富营养程度最为严重。综合两种营养指数评价法发现，对于养殖区外评价结果不同，原因可能为NQI指数法中TN和TP含量的主要影响因素为陆源污染物的排入，而E指数法中DIN和DIP含量的主要影响因素为海湾扇贝养殖自身污染。

2.3.2 有机污染评价 河北省昌黎县海湾扇贝养殖区各站位的水体有机污染指数（A）如表7所示。海湾扇贝养殖区外各站位水体有机污染指数（A）均为2≤A<3，有机污染等级3级，为轻度污染。养殖区内除N5站位水体有机污染指数（A）为3≤A<4，有机污染等级4级，为中度污染外，其余各站位水体有机污染指数（A）均为4≤A<5，有机污染等级5级，为严重污染。其中N7站位水体有机污染指数（A）值最大，为5.14，有机污染程度最为严重。

2.3.3 海水质量综合评价 河北省昌黎县海湾扇贝养殖海域各站位单因子环境质量评价指数（Pi）和内梅罗环境质量综合评价指数（P）如表8所示。首先，由表8可知，海湾扇贝养殖区外内梅罗环境质量综合评价指数（P）均为4，为中度污染。养殖区内N1、N2、N3及N5的P值均为1.25≤P<1.50，水体为重度污染状况。N4、N6、N7、N8及N9的P值均为P>1.50，水体为严重污染状况。其中N7站位P值最高，达到1.53，污染程度最為严重。其次，由表8可知，各站位pH、DO、COD及DIP的环境质量评价指数（Pi）值均≤1，都符合二类海水水质标准，表明河北省昌黎县海湾扇贝养殖海域各站位均未受到上述因子的污染。但各站位DIN的环境质量评价指数（Pi）值均≥1，表明河北省昌黎县海湾扇贝养殖海域的主要污染因子为DIN。其中N7站位的PDIN值最高，高达1.95，表明该站位受无机氮污染最为严重。

3 结论

经过对河北省昌黎县海湾扇贝养殖海域水体质量调查发现，该海域水体温度、盐度、pH、DO及COD等指标均适合海湾扇贝的养殖。水环境质量评价表明，氮营养盐是该海域水体的主要污染因子，也是导致水体富营养化的主要因子，海湾扇贝养殖区内比养殖区外污染更为严重且富营养化更为严重。

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