黄河口牡蛎产卵场及邻近海域水质现状评价

王志忠，张金路，顾汉东，巩俊霞，许国晶，客涵

（1.山东省淡水渔业研究院，山东省淡水水产遗传育种重点实验室，山东 济南 250013；2.滨州市滨城区水产局，山东 滨州 256600）

黄河口牡蛎产卵场及邻近海域水质现状评价

王志忠1，张金路1，顾汉东2，巩俊霞1，许国晶1，客涵1

（1.山东省淡水渔业研究院，山东省淡水水产遗传育种重点实验室，山东 济南 250013；2.滨州市滨城区水产局，山东 滨州 256600）

2015年调查了黄河口枯水期（5月）和丰水期（8月）牡蛎产卵场及邻近海域的水质状况，采用单因子标准指数评价法、多参数水质综合评价法、有机污染评价指数法和营养质量状态指数法分析评价该海域水环境质量现状。结果表明：该海域总体为富营养化；无机氮（DIN）和化学需氧量（CODMn）是水质富营养化的主要因子。水质量总体属轻污染，Pb、Hg、Zn、DIN和CODMn为该海域主要污染因子，Pb、Hg、Zn和DIN为优先控制的污染因子。丰水期水质优于枯水期。

黄河口牡蛎产卵场；有机污染；富营养化；水质评价

黄河口水域是重要的河口生态系统，是黄渤海多种重要经济生物的产卵场、孵幼场、索饵场和洄游通道。黄河口牡蛎产卵场（俗称黄河口牡蛎山）位于黄河口南侧的小岛河入海口水域，活牡蛎在此大量繁殖、生长、聚集，自然形成了大面积牡蛎礁；近年来牡蛎市场价格不断攀升，捕捞量加大，其面积和产量均有所减少。牡蛎不仅是高值的海洋经济物种，在海洋生态系统中具有十分重要的生态作用，牡蛎礁在净化水体、提供栖息生境、保护生物多样性和耦合生态系统能量流动等方面均具有重要的功能[1]。研究认为，修复牡蛎礁，恢复和强化其生态系统的自净修复功能，可以治理海域污染，恢复其生态系统功能[2-4]。目前有关黄河口牡蛎产卵场的研究尚未见报道。本文对调查及分析评价了黄河口牡蛎产卵场及邻近海域的水质环境现状，为保护和修复黄河口牡蛎产卵场，以及优化与恢复该海域生态环境质量提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 调查站位

2015年黄河的枯水期（5月）和丰水期（8月）对黄河口牡蛎产卵场及邻近海域生态环境进行2个航次的采样调查；每航次调查5个站位。调查区域为E 119°4'34.99"～119°8'41.94"，N 37°28'34.01"～37° 35'19.95"，调查面积约68.88km2，调查采样站位分布见图1。

图1 黄河口牡蛎产卵场及邻近海域调查站位Fig.1 The survey sites in Yellow River Estuary and adjacentwaters

1.2 采样与分析方法

水质采样和分析方法均按照《海洋调查规范第4部分：水化学要素调查（GB12763.4-2007）》[5]进行。监测因子主要包括水温、盐度、悬浮物、pH、溶解氧（DO）、化学需氧量（CODMn）、无机氮（DIN，为NH4+-N、NO2--N、NO3--N之和）、无机磷（DIP，活性磷酸盐为PO43-P）、石油类，以及重金属元素（Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As）含量。

1.3 水质现状评价方法

采用单因子标准指数评价法[6]、多项水质参数综合评价法[6,7]、有机污染评价指数法[8,9]，和营养状态质量指数法[10]分析评价黄河口牡蛎产卵场及邻近海域的水环境质量。

1.3.1 单因子标准指数和多项水质参数综合评价法

（1）单因子标准指数评价法

采用单因子标准指数评价法评价单项水质指标。化学需氧量（CODMn）、无机氮（DIN）、无机磷（DIP）等因子的污染程度随实测浓度的增加而加重，其标准指数计算公式为：Sij=Cij/Csj。式中：Sij为评价因子i在测点j的标准指数；Cij评价因子i在测点j的浓度；Csj调查因子i的评价标准值。本研究中各指标标准值均采用GB 3097-1997《海水水质标准》中第一类海水标准。

溶解氧（DO）标准指数（SDOj）：SDOj=|DOf-DOi|/（DOf＜DOs）（DOi≥DOs）；SDOj=10-9×DOi/DOs（DOi＜DOs）。式中：DOf为现场水温及氯度条件下水样中氧的饱和浓度（mg/L），DOf=468/（31.6-T）；T为水温（℃）；DOi为溶解氧的实测值；DOs为溶解氧标准值。

酸碱度（pH）标准指数（SpHj）[11]：SpHj=（pHi-pH均）/（pH上、下-pH均）。式中：pHi为pH的实测值；pH均为评价标准中pH上、下限值的平均值；pH上、下为评价标准中pH上限值或下限值。

（2）多项水质参数综合评价法

采用算术平均法进行多项水质参数综合评价，

（3）评价等级划分[9]

水质质量指数（Cij、Sj）＜0.20，为清洁；0.20～0.40，相对清洁；0.40～0.70，轻污染；0.70～1.00，污染；＞1.0，重污染。

1.3.2 有机污染指数评价法

计算公式如下：

式中：A为有机污染指数；CODi、DINi、DIPi、DOi分别为化学耗氧量、无机氮、活性磷酸盐和溶解氧含量的实测值；CODs、DINs、DIPs、DOs分别为相应要的标准值。有机污染水平分级见表1。

表1 有机污染评价分级Tab.1 Evaluation classification of organic pollution

1.3.3 营养质量状态指数法

式中：NQI为营养质量状态指数；CODi、DINi、DIPi、Chlai分别为水体的化学耗氧量、无机氮、活性磷酸盐、叶绿素a含量的测量浓度；CODs、DINs、DIPs、Chlas分别为水体的化学耗氧量、无机氮、活性磷酸盐、叶绿素a评价标准值。NQI值大于3为富营养化，在2～3之间为中营养化，小于2为贫营养化。

2 结果与分析

2.1 主要监测因子浓度的时空变化

由表2可知，该海域枯水期pH、DO、DIN、DIP、Cu、Cr、Pb和石油类的浓度总体均高于丰水期，而COD、Chl-a、Zn、Hg、Cd和As的浓度均低于丰水期。与《海水水质标准》中第一类海水标准值相比，除DIN、Zn、Pb和Hg等超标外，其他监测因子和监测时段均未超标。DIN浓度总体符合海水第二类水质标准；枯水期超标严重，超标率达100%，符合海水第四类水质标准，而丰水期各采样站位均未超标。Zn、Pb和Hg浓度在枯水期和丰水期均符合海水第二类水质标准；Zn、Pb和Hg枯水期和丰水期的超标率分别为60%和80%、60%和60%、80%和60%，可见其超标较为严重。

表2 该海域监测因子的浓度Tab.2 The concentrationsofmonitoring factors in thisarea

表3 各因子的单因子标准指数（Sij）和综合指数（Sj）Tab.3 Single factor standard index（Sij）and comprehensive index（Sj）of each factor

2.2 单因子标准指数评价

由表3可知，枯水期pH、DIN、DIP、石油类、Cu、Cr、Pb等单因子标准指数均高于丰水期，而DO、Hg、COD、Zn、Cd、As等均低于丰水期。Pb、Hg、Zn和DIN的单因子标准指数均大于1，属重污染，依次为Pb（1.49）＞Hg（1.38）＞Zn（1.14）＞DIN（1.12）；COD为0.92，属污染；其他因子均小于0.70，属轻污染或以下。结果表明Pb、Hg、Zn、DIN和COD为该海域的主要污染因子，其中Pb、Hg、Zn和DIN为优先控制的污染因子。

孙栋等[12]研究表明，黄河入海口水域主要受到无机氮（5月份1.90、8月份1.40）、重金属铜（5月份3.88、8月份24.07）、石油类（5月份2.80、8月份1.72）的污染，其单因子标准指数显著高于本研究结果，说明本研究海域的污染程度较以前有所下降；但主要污染因子不尽相同，这可能与研究区域和时间、河流径流中污染因子与含量等因素的不同有关。

2.3 多项水质参数综合评价

选取pH、DO、COD、DIN、DIP、石油类、Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As等13项因子综合评价该海域水质质量。由表3可知，水质质量综合指数（Sj）为0.66，总体属轻污染；枯水期（0.75）属污染，明显高于轻污染的丰水期（0.58），表明该海域丰水期水质质量优于枯水期，这可能主要与该海域黄河、小岛河、永丰河、支脉河等河流丰水期径流量显著高于枯水期，以及丰水期径流河水中DIN、Pb等污染因子的浓度显著降低有关。

2.4 有机污染指数评价

由图2可知，有机污染指数（A）为0.56～4.57，平均2.09，属3级的轻度污染；4#站位A值最高，5#站位次之，其他站位较低。各站位枯水期均显著高于丰水期。枯水期A值为1.91～4.57，平均3.09，属4级中度污染；丰水期A值为0.56～1.59，平均1.09，属2级污染。结果表明该海域丰水期有机污染程度明显低于枯水期，水质量优于枯水期，这与多项水质参数综合评价结果一致。

图2 该海域调查站位的有机污染指数（A）Fig.2 Organic pollution index（A）of survey sites in the area

2.5 营养质量状态指数法评价

营养质量状态指数（NQI）为1.67～4.78（表4），平均3.06，认为该海域处于贫～富营养化状态，总体为富营养化；其中属贫营养化、中营养化和富营养化的站位数分别占总站位数的20%、30%和50%。在NQI的数据组成中，DIN和COD分别占总NQI的36.69%和30.03%，说明DIN和COD是该海域富营养化的主要因子。各站位枯水期平均NQI（3.88）均高于丰水期（2.24），属富营养化，富营养化和中营养化的站位数分别占80%和20%；而丰水期则属中营养化，贫营养化、中营养化和富营养化的站位数分别占40%、40%和20%。该海域枯水期富营养化程度明显较丰水期严重，表明丰水期水质优于枯水期，这与多项水质参数综合评价和有机污染指数评价的结果一致，亦与黄河入海口水域总体评价为富营养、5月富营养水平稍重于8月的研究结果[13]基本一致。

表4 各调查站位营养质量状态指数（NQI）Tab.4 Nutrition quality index（NQI）in the surveyed stations

3 讨论

本研究表明：该海域DIN、Zn、Pb和Hg均超过海水第一类标准，超标率分别达50%、70%、60%和70%。DIN总体符合海水第二类水质标准，枯水期超标较为严重，符合海水第四类水质标准；Zn、Pb和Hg在枯水期和丰水期均符合海水第二类水质标准。

多项水质参数综合评价和有机污染指数评价的结果基本一致，为轻（度）污染，表明该海域已受到污染。单因子标准指数评价表明，Pb、Hg、Zn、DIN和COD为该海域的主要污染因子，其中Pb、Hg、Zn和DIN为优先控制的污染因子。营养质量状态指数评价结果表明，该海域处于贫～富营养化状态，总体为富营养化；DIN和COD是该海域富营养化的主要因子。多项水质参数综合评价、有机污染指数评价和营养质量状态指数评价的结果均表明，该海域丰水期水质优于枯水期。

本研究发现，该海域已受到一定程度的污染，营养水平达富营养化状态，应采取有效措施，减轻该海域的污染程度，降低富营养化水平，保护和改善海域水环境质量，提高其生物多样性。为了修复河口生态系统、净化水质和促进渔业可持续发展，世界各地开展了一系列牡蛎礁的恢复活动[1]。牡蛎礁是一种特殊的海洋生境，能降低水体重金属污染，在生物多样性保护、净化水体、修复生态系统的结构和功能中具有重要功能[2-4,14-18]。孙万胜等[19]研究发现，天津近岸天然海区牡蛎礁的生态遭到严重破坏，浮游动物及游泳动物资源量显著降低。Zhang LB等[20]、Xu Q Z等[21]研究结果表明，牡蛎贝壳礁能够促进海参的增殖；Gerritsen J等[22]研究认为，切萨皮克湾富营养化的主要原因是牡蛎的大量收获，生物量降低，可见恢复牡蛎种群数量是控制河口富营养化的重要措施[23]。因此，一方面要借助和依托黄河口牡蛎产卵场自然形成的现存活体牡蛎礁，加强科学养护，恢复和增加其生物资源量；另一方面可通过投放人工牡蛎礁体、增殖放流牡蛎苗种、研究牡蛎礁重建关键技术等，构建人工牡蛎礁修复示范区，以增加牡蛎资源量、提升牡蛎礁生态系统服务功能与价值，保护和改善该海域的生态环境质量。

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Assessment of Water Quality in Oyster Spawning Ground in Yellow River Estuary and AdjacentW aters

WANG Zhi-zhong1,ZHANG Jin-lu1,GU Han-dong2,GONG Jun-xia1,XU Guo-jing1,KEHan1
（1.Shandong ProvincialKey Laboratory of FreshwaterGeneticsand Breeding,Shandong Freshwater FisheriesResearch Institute, Jinan 250013,China;2.Bincheng District Fishery Administration,Binzhou City,Binzhou 256600,China）

Thewaterqualitywasmonitored in oyster spawning ground in Yellow River Estuary and adjacentwaters in low-water level season（May）andwet-season（August）of2015 and thewaterenvironmentalqualitywasassessed using single factor index evaluation standard,multi-parameterwater quality comprehensive evaluationmethod,organic pollution evaluation indexmethod and nutritional quality indexmethod.The results showed that thewaterswere eutrophication wholly,w ith the preponderanteutrophication factors of dissolved inorganic nitrogen（DIN）and chemicaloxygen demand（CODMn）.Thewaterqualitywas lightpolluted overall,w ith themain pollution factorsof Pb,Hg,Zn,DINand theCODMn,and the precedent-controlled factorsof Pb,Hg,Zn andDIN.Therewasbetterwaterquality inwet-season than that in low-water levelseason.

oyster spawning ground in Yellow River Estuary;organic pollution;eutrophication;waterquality assessment

X55；S931

A

1005-3832（2017）03-0029-06

2016-12-29

海洋公益性行业科研专项经费项目（201405010）.

王志忠（1968-），男，高级工程师，本科，从事渔业生态学研究.E-mail:zhizhongwang@163.com