七洲列岛近岸海域海洋生态环境质量评价①

吴 瑞 陈丹丹 林国尧

(海南省海洋与渔业科学院/海南省海洋开发规划设计研究院 海南海口571126)

七 洲 列 岛 地 理 位 置 在 19°53′0.5″～19°59′12″，111°11′49″～111°16′24.5″。位于海南省文昌市铜鼓岭以北的七洲洋海域，是我国重要的渔场之一。七洲列岛由21个基岩岛组成，可以分为南北两个部分：北部从北向南依次是北峙、灯峙、狗卵脬峙、平峙等10个海岛，南部从南向北依次是双帆、南峙、赤峙等11个海岛，众岛呈北东-西南向排列。根据《海南省海洋功能区划》（2011-2020年），七洲列岛划为近海海洋保护区，为一类功能区，执行《海水水质标准》（GB3097-1997）中的第一类水质标准。过去对七洲列岛的水体环境调查比较缺乏［1］，对其生态环境质量的研究尚未见报道。本文分析了七洲列岛海域水质和浮游植物现状，以期为七洲列岛的生态环境保护提供科学依据，也为海洋功能区划提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 样品采集和处理

2012年6月，对七洲列岛的水质进行调查，共设 8个站位 （图 1），Q1-1、Q2-1、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8。水质采样和监测项目的分析方法依据《海洋调查规范》（GB12763.6-91）和《海洋监测规范》（GB17378.4-1998）进行。浮游植物共布设12个站位（图1），Q1-1、Q1-2、 Q1-3、 Q2-1、 Q2-2、 Q2-3、 Q3、 Q4、Q5、Q6、Q7、Q8。其中 Q1 （Q1-1、Q1-2、Q1-3）、Q2（Q2-1、Q2-2、Q2-3）、Q3、Q4、Q5位于北部海域，Q1位于北峙北，Q2位于北峙南，Q3位于灯峙北，Q4位于平峙东，Q5位于平峙西；Q6、Q7、Q8位于南部海域，Q6位于赤峙西，Q7位于南峙西北，Q8位于南峙东南。浮游植物样品采集和室内处理均按照《海洋调查规范》（GB/T12763.6-1991）进行。采样工具为小型浮游生物网，网口直径37 cm，网口面积为0.1 cm2，网身长270 cm，网目为76µm，采样方式为在每个调查站位自底至表垂直拖网一次，样品用2%甲醛固定，带回实验室浓缩后保存。

图1 采样站位图

1.2 方法

1.2.1 项目评价和分析

水质评价项目有pH、无机氮（DIN）、活性磷（DIP）、化学需氧量（COD）、溶解氧（DO）、石油类（Oil），按《海洋监测规范》（GB17378-1998）规定的方法。

浓缩后的浮游植物样品取0.1 mL于光学显微镜下用浮游植物计数框进行种类鉴定和计数，种类鉴定参考金德祥等［2-5］，赤潮藻类参考《中国近海赤潮生物图谱》［6］。

1.2.2 环境质量评价

1.2.2.1 海水水质评价

评价标准：七洲列岛为近海海洋保护区，为一类功能区，对近期、远期都执行国家《海水水质标准》（GB3097-1997）中的第一类海水水质标准。

评价方法：采用单因子评价法，其标准指数计算公式为：Si=Ci/Cs。式中Si为某一水质要素的污染指数，Ci为某一水质要素的实测值，Cs为与Ci对应的海水水质标准值。利用单因子水质参数法进行评价，水质评价因子的标准指数大于1，则表明该水质已超过了规定的水质标准。

1.2.2.2 环境生物学评价

浮游植物的种类组成、优势种及群落结构特征指数（如多样性指数、均匀度指数、优势度）可在一定程度上反映出环境的变化，在水质状况较好的海域，浮游植物的种类数较多且种间比例较均匀，因而多样性指数较大、均匀度指数较高。反之，在重污染海域，种类数少且种间比例不均匀，多样性指数小、均匀度指数低［7］。浮游植物群落特征指数计算公式［8］如下：

Shannon-Wiener多样性指数（H′）

均匀度（J′）

优势度（Y）

ni为第i种的总个体数；Pi==ni/N为第i种在样品中的数量比率；S为总种数；fi为该种在各样品中出现的频率；N为全部样品中的总个体数。

浮游植物种类多样性指数、均匀度指数与污染程度的关系如表1［7］。

表1 浮游植物种类多样性指数、均匀度指数与污染程度的关系

2 结果与分析

2.1 水质评价结果

根据《海南省海洋功能区划》（2011-2020）和GB3097-1997《海水水质标准》等相关要求，以单因子指数1.0作为判定该监测要素是否超标，进而了解其对海洋环境产生的影响，本次水质单因子指数变化范围，pH值0.69～0.81，DO 0.54～1，COD 0.11～0.27， DIN 0.04～0.21， DIP 0.07～0.47，Oil 0.08～0.20。单项水质评价指数特征值见表2，所有站位均符合相应执行的一类海水水质标准。各评价因子的污染指数最大为溶解氧，其次是pH，无机氮和无机磷较小。总体上看，七洲列岛附近海域水质处于良好的状态。

表2 七洲列岛海域各评价指标的单因子污染指数

2.2 浮游植物多样性的变化

2.2.1 浮游植物的种类组成

根据此次调查所采集到的样品，七洲列岛海域共鉴定到浮游植物4门45属113种（表3）。其中硅藻门32属71种，约占浮游植物种类数的62.8%；甲藻门11属39种，约占种类数的34.5%；蓝藻门1属2种，约占种类数的1.8%；金藻门1属1种，约占种类数的0.9%。在绝大多数站位中，硅藻种类数在总种数中所占百分比高于甲藻，甲藻种类数所占百分比在西北部海域北士南Q 2-3号站最高，达78.9%。本次调查结果表明，硅藻类广布，甲藻在南部海域分布较多，蓝藻在各站都有检出，金藻门小等刺硅鞭藻（Dictyocha fibula）在北部海域的Q2-1和南部海域的Q7和Q8站检出。

硅藻类分布最广的是细弱海链藻（Thalas-siosira subtilis）、金色角毛藻（Chaetoceros aurivillii）、距端根管藻、翼根管藻纤细变种。细弱海链藻除Q2北士南近岸站位Q2-1未检出，其余站位都有检出。距端根管藻和翼根管藻纤细变种在北士南近岸站位Q2-3未检出，其余站位都有检出。甲藻类分布最广的是梭角藻原变种（Ceratium fususvar.fusus），在所有站位都有检出。蓝藻类分布最广的是红海束毛藻（Trichodesmium erythraeum），在所有站位都有检出。其次铁氏束毛藻（Trichodesmium thiebautii）分布也较广，除北部海域的Q1-1、Q2-3外都有分布。

赤潮浮游植物检出种类较多，共有20种，主要有红海束毛藻、铁氏束毛藻、细弱海链藻、尖刺拟菱形藻（Pseudo-nitzschia pungens）、具尾鳍 藻 （Dinophysiscaudate）、 利 马 原 甲 藻（Prorocentrum lima）、歧散原多甲藻（Protoperidinium divergens）、小等刺硅鞭藻。赤潮浮游植物以广温性种类为主，其次是偏暖性种类，热带性种类主要有红海束毛藻、铁氏束毛藻。

表3 七洲列岛海域浮游植物种类组成和丰度

续表3 七洲列岛海域浮游植物种类组成和丰度

续表3 七洲列岛海域浮游植物种类组成和丰度

续表3 七洲列岛海域浮游植物种类组成和丰度

说明：*为赤潮生物藻类。

2.2.2 浮游植物丰度平面分布特征

从浮游植物的数量分布来看，浮游植物的密集区在南部的赤峙、南峙海域和平峙海域，此外在北部海域Q2-1也有一个较高的密集区，北部海域北峙北和Q3灯峙北附近海域是低密度分布区，浮游植物数量分布基本表现出由北向南递增的趋势。浮游植物平均细胞丰度为19.98×104cells/m3，细胞丰度在（39.98～6.11）×104cells/m3变动，多数站位细胞丰度在（8.60～24.00）×104cells/m3内。

南峙附近的站位Q8与平峙附近的站位Q5细胞丰度较高，细胞丰度的最低值出现在灯峙附近的站位Q3。北峙北侧Q1断面三个站位的细胞丰度相当，北峙南侧Q2断面3个站位的细胞丰度则是近岸站位Q2-1高于离岸较远的站位。从12个站位整体来看，浮游植物细胞丰度由北至南大致呈递增趋势（图2）。

图2 七洲列岛海域浮游植物的数量分布

2.2.3 游植物优势种的数量分布

浮游植物优势种蓝藻有红海束毛藻、铁氏束毛藻、细弱海链藻、金色角毛藻、距端根管藻、翼根管藻纤细变种和梭角藻原变种。调查期间七洲列岛附近海域浮游植物优势种多属赤潮生物藻类（表4）。根据细胞丰度情况，选取丰度值高的红海束毛藻、铁氏束毛藻和细弱海链藻3个优势种，对各优势种分布情况进行分析。

表4 七洲列岛海域浮游植物优势种及优势度

红海束毛藻为本次调查中细胞丰度最大的种类，检出率高达100%，平均细胞丰度为7.14×104cells/m3，占总平均细胞丰度的35.75%。平士东Q4站密度最大，达17.2×104cells/m3，最小为12.1×103cells/m3，在北士南Q2-2站。密集区主要集中在平士和南士，其余大多数站位，密度保持在（2.0～5.0）×103cells/m3，总体呈现南海区高、北海区低的分布态势。

铁氏束毛藻检出率仅次于红海束毛藻，为83.3%，平均细胞丰度为3.92×104cells/m3。南士东Q8站密度最大，达9.3×104cells/m3，最小为1.1×104cells/m3，在Q1-3号站位。密集区不明显，总体呈现南高、北低的分布特点。

细弱海链藻检出率仅次于红海束毛藻，达91.67%。平均细胞丰度为1.6×104cells/m3，北士南Q2-3站密度最大，达12.2×104cells/m3，最小为0.7×103cells/m3在Q 7站位，密集区不明显。

红海束毛藻、铁氏束毛藻、细弱海链藻都是赤潮种类，但其丰度均未达到形成赤潮的基准密度，且相差较远，从整体来看，七洲列岛海域虽存在一定的赤潮优势种，但不足以达到引起赤潮的条件。

2.2.4 浮游植物群落结构分析

根据调查结果计算出七洲列岛海域浮游植物的群落结构特征指数（表5），从不同侧面对调查海域浮游植物群落结构特征进行分析。种类多样性指数变动较大，多样性指数和均匀度指数大体呈现南高北低的趋势。最低值出现在Q2-3站位，其次为Q1-1站位，最高值出现在Q7站位。多样性指数介于1.49～4.43，均值为3.02，均匀度变化变化为0.28～0.78，平均值为0.57，H′大于3，J′大于0.5，表明该海域的浮游植物群落结构较为稳定，七洲列岛海域生态环境较好。

3 讨论与结论

2012年的水质评价结果表明，七洲列岛所有站位pH、DO、COD、DIN、DIP、Oil达到一类海水水质标准，水质较好，符合相应《海洋功能区划》执行的标准。七洲列岛是海南岛沿岸距离海南本岛最远的岛群，属基岩岛，南峙、北峙、双帆属已开发无居民海岛，但开发程度较低，主要为公共服务，交通运输和水电设施，平峙、灯峙、狗卵、赤峙等属未开发无居民海岛，少有人类活动，因此其环境没有受到污染。

表5 七洲列岛海域浮游植物群落结构指数

浮游植物生态特征是环境质量评估的重要指标之一［9］。多样性指数和均匀度指数是研究生物群落特征的数值指标，一般来说，种类越丰富、种类数量分布越均匀，多样性指数就越高，也就预示着生物群落受外界干扰越少或生物群落较为稳定［10］。生物学评价结果表明，2012年七洲列岛浮游植物多样性指数平均值在3.0以上，均匀度指数平均值在0.5以上，属生态环境较好的海域。站位Q1-1和站位Q2-3较低，由于站位Q1-1红海束毛藻 （57.1×103cells/m3） 和 Q2-3 （128.1×103cells/m3），细弱海链藻的繁盛，群落结构趋向简单化，导致浮游植物多样性指数和均匀度数值降低。红海束毛藻、铁氏束毛藻、细弱海链藻、翼根管藻纤细变种都是赤潮种类，但其丰度均未达到形成赤潮的基准密度，且相差较远，从整体来看，七洲列岛海域虽存在一定的赤潮优势种，但不足以达到引起赤潮的条件。