全 文 ：福建南日群岛秋季海洋生态环境诊断与评价*
罗冬莲**
(福建省水产研究所, 福建厦门 361012)
摘摇 要摇 根据 2007 年 9 月和 10 月福建南日岛生态调查资料,从海水水质、海水营养结构与
营养水平、生物多样性等 3 个方面诊断与评价了南日群岛海域环境现状,利用综合质量指数
法对海洋生态环境质量进行综合评价,并探讨了不同评价指数的关系及合理性. 结果表明:
海域的 pH、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、Pb、Cd、Hg、As 含量均符合第二类海水水质标
准. 71%站位的磷酸盐、14%站位的无机氮和 7%站位的石油类污染物超第二类海水水质标
准.海水水质总体属于较好等级,营养结构表现为氮限制,大部分海域处于富营养化状态,依
据浮游生物的多样性指数评价结果为 “轻污染-清洁冶水平.生态环境综合质量指数评价结果
表明南日群岛海域生态环境总体处于良好水平.利用不同的评价指数对海域环境健康状况进
行诊断的结果存在一定差异.在实际评价中应综合运用化学指标和生物指标,才能得到相对
客观的结论.
关键词摇 海洋生态环境摇 健康诊断摇 质量评价摇 南日群岛海域
文章编号摇 1001-9332(2011)02-0495-08摇 中图分类号摇 X171, X822摇 文献标识码摇 A
Marine environment of Nanri Archipelago, Fujian Province in summer: Diagnosis and as鄄
sessment. LUO Dong鄄lian (Fisheries Research Institute of Fujian, Xiamen 361012, Fujian, Chi鄄
na) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(2): 495-502.
Abstract: Based on the ecological investigation data in September and October 2007, the status of
the marine ecological environment of Nanri Archipelago, Fujian Province in summer was diagnosed
and assessed from the aspects of sea water quality, nutrient structure and levels, and biodiversity.
The comprehensive quality index method was used for the assessment of the marine ecological envi鄄
ronment, and the rationality of the assessment obtained from different indices was also discussed.
The sea water pH, dissolved oxygen (DO), chemical oxygen demand (COD), and Pb, Cd, Hg,
and As concentrations were all within the limit values of the Grade域standard of Sea Water Quality
Standard (GB 3097-1997), while the phosphate concentration at 71% stations, inorganic nitrogen
at 14% stations, and oil concentration at 7% stations were all above the Grade域standard of Sea
Water Quality Standard. Overall, the seawater quality was of better grade, nutrient structure was
characterized by N鄄limited, most of the sea water was at a state of eutrophication, and the diversity
index of plankton was at mildly polluted or unpolluted level. The comprehensive quality index indi鄄
cated that the seawater quality of the Nanri Archipelago was relatively fine. There existed definite
differences in the assessment results by using different diagnosis methods, and hence, a relatively
objective assessment about marine environmental quality and health status could only be made when
the chemical and biological indicators were comprehensively used.
Key words: marine ecological environment; health diagnosis; quality assessment; Nanri Archipel鄄
ago water area.
*福建省海洋与渔业局科技计划项目(闽海渔科 07208)资助.
**通讯作者. E鄄mail: luodl@ fjscs. ac. cn
2010鄄07鄄09 收稿,2010鄄11鄄09 接受.
摇 摇 南日岛地处福建省东南沿海中部,莆田市东南
部兴化湾和平海湾交汇处,行政上隶属于莆田市秀
屿区,岛内人口 5郾 5 万人,扼台湾海峡南北航线的中
段,离台湾乌丘屿 10郾 6 海里,是海峡西岸经济建设
先行先试区的前沿窗口,同时还是军事重地,地理位
置十分重要.南日主岛呈东西延伸,东西长 14 km,
南北狭,最窄处仅 3 km,面积 48 km2 . 除主岛外,小
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 2 月摇 第 22 卷摇 第 2 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2011,22(2): 495-502
岛面积 9郾 88 km2,有小日、螯山、东西罗盘等南日群
岛和众多无名无居民的岛屿. 面积在 0郾 1 km2 以上
的岛礁有 18 个,素有“十八列岛冶之称.南日岛是仅
次于海坛岛的福建省第二大孤立海岛,是一个典型
依靠海洋生态环境作为生存与发展基础的海岛经济
区域.有关该岛生态环境方面的资料很少,较完整的
是 1990—1991 年的海岛资源综合调查[1],但调查年
代较久远,无法对目前南日群岛海域的生态环境质
量进行全面、系统和准确评价.为进一步对南日岛保
护、开发和建设,保证海岛的海洋经济健康、有序地
发展,海洋资源科学管理和持续利用,于 2007 年 9
月和 10 月对南日群岛海域进行了专项调查.目前国
内外学者对海洋环境质量综合评价[2-4]和生态现状
评估[5-6]等方面开展了大量的研究工作,提出了许多
有关海洋生态环境质量评价[7-9]和健康诊断的方
法[10-12]和模式[13-14] .本文根据此次调查资料,结合南
日群岛海洋环境的特点,从海水水质、海水营养结构
与营养水平、生物多样性等 3个方面首次诊断与评价
了南日群岛海域环境质量现状,并利用综合指数法对
其海域生态环境质量水平进行评价,为南日群岛的海
洋生态建设和环境保护规划提供科学依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 调查与分析方法
采用 2007 年 9 月(小潮期)和 10 月(大潮期)
在南日群岛海域进行的 2 个航次专项调查资料. 在
评价海域布设 14 个站位,其中北面十八列岛海域布
设 3 个断面,南面海域布设 1 个断面,每个断面设置
3 个站,东、西面各布设 1 个站位.水质采集 14 个站
位的水样,浮游生物采集 8 个站位(N1、N3 ~ N6、
N8 ~ N9、N11 ~ N12)的样品(图 1). 水质调查项目
有 pH、溶解氧(DO)、化学需氧量( COD)、无机氮
( DIN)、磷酸盐(PO4 鄄P)、石油类、Pb、Cd、Hg、As等
图 1摇 采样站位示意图
Fig. 1摇 Sketch map of sampling stations.
13 项.浮游植物的测定为分层采集水样并用碘液固
定,在实验室内进行浓缩,然后进行样品种类的鉴定
和细胞数量的统计. 浮游动物采用浅水域型浮游生
物网从底至表垂直托曳采集,并用 5%的甲醛固定,
室内进行样品鉴定及湿生物量和个体数量的测定.
采样和分析方法均按《海洋监测规范》(GB 17378-
2007) [15]所规定的方法进行.
1郾 2摇 生态环境健康诊断方法
1郾 2郾 1 海水水质摇 海水水质采用单因子标准指数法
和有机污染指数法诊断.
1) 单因子标准指数:
Si, j = C i,j / Cs,i
式中:Si, j 为标准指数;C i, j 为评价因子 i在 j点的实
测值;CSi 为评价因子 i的评价标准限值.其中:
溶解氧的标准指数为:
SDO, j = 讦DOf - DO j讦 / (DOf - DOs)
DO j 逸 DOs
SDO, j = 10 - (9 伊 DO j / DOs)摇 DO j < DOs
式中:SDO, j为溶解氧的标准指数;DOf为 j点水温、盐
度下的饱和溶解氧浓度 (mg·L-1);DOs 为溶解氧
评价标准限值 (mg·L-1);DO j 为 j 点水样的溶解
氧浓度 (mg·L-1).
pH的标准指数:
SpH =
| pH - pHsm |
DS
其中, pHsm =
pHsu + pHsd
2 ,DS =
pHsu - pHsd
2
式中:SpH为 pH的标准指数;pH为 pH的实测值;pHsd
为水质标准中的下限值;pHsu为水质标准中的上限值.
调查海域主要使用功能为水产养殖,评价标准
采用《海水水质标准》(GB 3097-1997) [16]第二类标
准.标准指数>1,表明该水质参数已经不能满足使
用要求.
2)有机污染指数:
A=COD / COD0+DIN / DIN0+(PO4-P) /
(PO4-P) 0-DO / DO0 [17]
式中:A为有机污染指数;COD为化学需氧量的实测
浓度(mg·L-1); DIN 为无机氮的实测浓度(mg·
L-1);PO4 鄄P为磷酸盐的实测浓度(mg·L-1 ); DO
为溶解氧的实测浓度(mg·L-1). COD0、DIN0、(PO4鄄
P)0、DO0 分别为水体的上述各项指标的评价标准(第
二类海水水质标准),分级判据见表 1.
1郾 2郾 2 营养结构与营养水平 摇 营养结构采用氮、磷
含量的比值进行诊断 . 一般而言,海水中N / P的正
694 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
表 1摇 海水有机污染水平分级
Table 1摇 Grade for organic pollution level of sea water
有机污染指数
Organic pollution index (A)
<0 0 ~ 1 1 ~ 2 2 ~ 3 3 ~ 4 >4
污染程度分级
Pollution degree grade
0 1 2 3 4 5
水质评价
Water quality assessment
良好
Better
较好
Good
开始受到污染
Beginning of pollution
轻度污染
Mild pollution
中度污染
Medium pollution
严重污染
Serious pollution
常范围大体为 16 颐 1.
营养水平采用海水营养指数(E)进行诊断.
E=COD伊DIN伊(PO4 鄄P)伊106 / 4500[17]
式中:E为营养指数;COD为化学需氧量浓度(mg·
L-1);DIN 为无机氮浓度(mg·L-1);PO4 鄄P 为磷酸
盐浓度(mg·L-1 ). 若 E臆0郾 5,为贫营养;0郾 5 1郾 0,为中营养;E逸1,则为富营养. E值越大,表明富
营养化程度越严重.
1郾 2郾 3 生物多样性指数摇 采用浮游植物和浮游动物
多样性指数法进行诊断. 多样性指数 (H忆)采用
Shannon指数:
H忆 = - 移
s
i = 1
P i log2P i
式中:S为样品中的种类总数;P i 为第 i 种的个体数
(ni) 与总个体数(N) 比值(ni / N) .诊断标准:H忆 <
1 为重污染;H忆在 1 ~ 2为中等污染;H忆在 2 ~ 3为
轻污染;H忆 > 3 为清洁[12,18-21] .
1郾 3摇 生态环境综合评价方法
采用分指数的平均值和最大值的平方和的尼罗
梅法,既考虑了平均分指数的影响,也照顾到最大分
指数的影响.公式为:
WQI =
S2max + S2j
2 ,S j =
1
n移
n
i = 1
Si, j
式中:WQI为环境综合质量指数;Smax 为各项评价因
子的最大分指数;S j为 j站位各项评价因子的分指数
之平均值;n为评价因子的种类数量;Si,j 为 j 站位 i
因子的分指数.
综合评价分级判据为:指数 WQI < 1 为环境良
好区;WQI在 1 ~ 2 为轻度污染区;WQI在 2 ~ 5 为
中度污染区;WQI在 5 ~ 10 为重度污染区;WQI >
10 为严重污染区[22-23] .
2摇 结果与分析
2郾 1摇 海水水质评价
2郾 1郾 1 水质单因子评价结果摇 单因子评价结果见表
2:
1)营养盐:南日群岛海域无机氮含量变化范围
为 0郾 183 ~ 0郾 548 mg·L-1,平均值为 0郾 257 mg·
L-1;标准指数变化范围为 0郾 610 ~ 1郾 827,均值为
0郾 856. 14%的站位超过第二类海水水质标准,高值
区出现在浅海养殖区和网箱养殖区,最高值出现在鸟
屿附近的 N8 站,为 0郾 548 mg·L-1,其他测站分布较
为均匀.南日群岛海域磷酸盐含量变化范围为 0郾 022
~0郾 046 mg·L-1,平均值为 0郾 035 mg·L-1;标准指数
变化范围为 0郾 733 ~ 1郾 533,均值为 1郾 151. 71%的站
位超过第二类海水水质标准,浅海养殖和网箱养殖密
集海域为高值区,最高值出现在南日岛南面海域 N12
站,低值区为南日岛西面海域的 N11站.
表 2摇 南日群岛海域海水水质单因子评价结果
Table 2摇 Assessment result based on single parameter of water quality of Nanri Archipelago sea area (n=28)
水质参数
Water quality
parameter
含量范围
Content range
平均含量
Average
content
标准指数范围
Standard
index range
平均标准指数
Average
standard index
超标率
Over standard
rate (% )
pH 7郾 92 ~ 8郾 09 8郾 03 0郾 171 ~ 0郾 657 0郾 346 0
DO (mg·L-1) 6郾 36 ~ 6郾 87 6郾 58 0郾 397 ~ 0郾 580 0郾 503 0
COD (mg·L-1) 0郾 51 ~ 1郾 12 0郾 63 0郾 170 ~ 0郾 373 0郾 210 0
DIN (mg·L-1) 0郾 183 ~ 0郾 548 0郾 257 0郾 610 ~ 1郾 827 0郾 856 14
PO4 鄄P (mg·L-1) 0郾 022 ~ 0郾 046 0郾 035 0郾 733 ~ 1郾 533 1郾 151 71
石油类 Oil (滋g·L-1) 7郾 20 ~ 75郾 2 23郾 5 0郾 144 ~ 1郾 504 0郾 470 7
Pb (滋g·L-1) 0郾 83 ~ 3郾 15 1郾 49 0郾 166 ~ 0郾 630 0郾 298 0
Cd (滋g·L-1) 0郾 021 ~ 0郾 26 0郾 089 0郾 004 ~ 0郾 052 0郾 018 0
Hg (滋g·L-1) 0 ~ 0郾 018 0郾 012 0郾 018 ~ 0郾 090 0郾 062 0
As (滋g·L-1) 1郾 39 ~ 3郾 42 2郾 01 0郾 046 ~ 0郾 114 0郾 067 0
7942 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 罗冬莲等: 福建南日群岛秋季海洋生态环境诊断与评价摇 摇 摇 摇 摇 摇
摇 摇 2)重金属:两个航次南日群岛海域各测站 Pb、
Cd、Hg、As 含量均符合第二类海水水质标准. 除 2
个测站的 Pb标准指数略大于 0郾 5 外,其他 Cd、Hg、
As在各测站的标准指数均小于 0郾 2,表明南日群岛
海域未受到重金属污染,海洋环境质量良好.
3)石油类:南日群岛海域石油类含量变化范围
为 7郾 20 ~ 75郾 2 滋g·L-1,平均值为 23郾 5 滋g·L-1;标
准指数变化范围为 0郾 144 ~ 1郾 504,均值为 0郾 470.除
9 月的 N13 站和 10 月的 N6 站石油类含量超标外,
其余测站的石油类均符合第二类海水水质标准.
N13 和 N6 站石油类含量较高可能与这两个站均处
于航道区,过往船只较多有关.
4)其他指标:南日群岛海域所有调查站位的海
水 pH范围在 7郾 92 ~ 8郾 09,平均 8郾 03;DO 含量范围
在 6郾 36 ~ 6郾 87 mg·L-1,平均 6郾 58 mg·L-1;COD含
量范围在 0郾 51 ~ 1郾 12 mg·L-1,平均 0郾 63 mg·L-1 .
标准指数均小于 1,全部符合第二类海水水质标准.
2郾 1郾 2 有机污染状况摇 各测站有机污染指数(A)值
见表 3. 从表 3 可知,南日群岛海域有机污染指数
(A)范围为 0郾 622 ~ 1郾 337,平均 0郾 902. 除鸟屿附近
的 N8 站和南日岛南面沿岸海域(N12 站)的 A 值较
高,南日岛南面海域(N13、N14 站)的 A值略大于 1,
水质开始受到污染外,其他测站 A值均小于 1,较好
等级(A<1)的站位占 71郾 4% .
综合水质单因子标准指数和有机污染指数评价
结果,调查海域水质总体属于较好等级.
2郾 2摇 海水营养水平与营养结构
南日群岛海域海水的营养结构和营养水平参数
列于表 4.从表 4 可知,各测站的营养指数 E 值范围
为 0郾 858 ~ 1郾 990,平均值为 1郾 277.除了 N1 站和 N3
站的 E值略小于 1,为中营养外,其余测站的 E值均
大于 1,表明南日群岛大部分海域海水的营养水平
处于富营养化状态,特别是鸟屿附近的 N8 测站 E
值为 1郾 990,接近高富营养化状态.
南日群岛海域各测站氮磷比值范围为 5郾 8 ~
10郾 4,平均值为 7郾 5.根据 Redfield的假设,一个典型
藻类的分子式应为 C106H263O110N16P,据此计算的临
界氮磷比按元素计应为 16 颐 1,按质量计应为
7郾 2 颐 1.有关研究表明,海水中 DIN和 PO4 鄄P的浓度
分别为 0郾 084 mg·L-1和 0郾 007 mg·L-1才能满足浮
游植物正常生长的需要[2],而 N / P的正常范围大体
为16 颐 1;氮磷比率在 20 颐 1 以上时,表现为磷不足,
磷将限制藻类增长;比率小于 13 颐 1 时,表现为氮不
足,则可认为氮是藻类增长的限制因素.南日群岛海
域各测站海水氮磷比值均小于 13,总体上表现为氮
不足,这可能与南日岛所处的地理位置有关.南日岛
地处湄州湾口外,位于莆田市兴化湾和平海湾交汇
处,沿岸没有上规模的河流入海,岛周围海域的海水
化学特征与外海相似,营养物质的来源主要靠沿岸
海流和外海高盐水的输送及营养盐的水体内循环,
因此,氮很可能成为限制本海区生物生长的主要因
子.王保栋[24]对东海东南部海域的研究结果也表明
N / P比值小于 10,海水中无机氮相对缺乏,这符合
海洋环境中浮游植物生长受 N 限制的一般规律.相
比氮不足而言,调查海域出现富磷现象. 本次调查
两个航次有71%站位的磷酸盐超过第二类海水水
表 3摇 南日群岛海域各测站海水有机污染指数(A)
Table 3摇 Organic pollution index (A) of sampling stations in Nanri Archipelago sea area
站位
Station
N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12 N13 N14 平均
Mean
A 0郾 622 0郾 836 0郾 754 0郾 899 0郾 794 0郾 741 0郾 947 1郾 337 0郾 933 0郾 826 0郾 678 1郾 172 1郾 037 1郾 047 0郾 902
表 4摇 南日群岛海域海水营养指数(E)和营养水平
Table 4摇 Nutrient index (E) and nutrient level for the seawater of Nanri Archipelago sea area
站位
Station
氮 /磷
N / P
E 营养水平
Nutrient level
站位
Station
氮 /磷
N / P
E 营养水平
Nutrient level
N1 7郾 3 0郾 858 中营养 Medium N8 10郾 4 1郾 990 富营养 Eutrophic
N2 6郾 8 1郾 098 富营养 Eutrophic N9 7郾 5 1郾 777 富营养 Eutrophic
N3 6郾 5 0郾 961 中营养 Medium N10 7郾 1 1郾 191 富营养 Eutrophic
N4 7郾 1 1郾 130 富营养 Eutrophic N11 9郾 0 1郾 260 富营养 Eutrophic
N5 8郾 0 1郾 101 富营养 Eutrophic N12 5郾 8 1郾 636 富营养 Eutrophic
N6 8郾 5 1郾 016 富营养 Eutrophic N13 6郾 1 1郾 422 富营养 Eutrophic
N7 7郾 8 1郾 235 富营养 Eutrophic N14 6郾 7 1郾 207 富营养 Eutrophic
894 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
表 5摇 南日群岛海域浮游植物和浮游动物的多样性指数(H忆)
Table 5摇 Shannon index (H忆)of phytoplankton and zooplankton of Nanri鄄archipelago sea area
站位
Station
浮游植物 Phytoplankton
H忆 评价结果 Assessment result
浮游动物 Zooplankton
H忆 评价结果 Assessment result
N1 1郾 861 中等污染 Medium pollution 3郾 093 清洁 Clean
N3 2郾 501 轻污染 Mild pollution 2郾 729 轻污染 Mild pollution
N4 2郾 686 轻污染 Mild pollution 3郾 358 清洁 Clean
N5 2郾 517 轻污染 Mild pollution 3郾 058 清洁 Clean
N6 2郾 487 轻污染 Mild pollution 2郾 606 轻污染 Mild pollution
N8 2郾 366 轻污染 Mild pollution 2郾 970 轻污染 Mild pollution
N9 2郾 141 轻污染 Mild pollution 2郾 775 轻污染 Mild pollution
N11 2郾 256 轻污染 Mild pollution 3郾 443 清洁 Clean
N12 2郾 120 轻污染 Mild pollution 3郾 401 清洁 Clean
平均 Mean 2郾 326 轻污染 Mild pollution 3郾 048 清洁 Clean
表 6摇 南日群岛海域环境综合质量指数(WQI)
Table 6摇 Comprehensive index (WQI) of the marine ecological environment of Nanri鄄archipelago sea area
站位
Station
N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12 N13 N14 平均
Mean
WQI 0郾 778 0郾 866 0郾 861 0郾 867 0郾 804 0郾 763 0郾 888 1郾 055 0郾 842 0郾 853 0郾 694 1郾 045 1郾 052 0郾 957 0郾 880
质标准,个别站位超过第四类海水水质标准.
2郾 3摇 生物多样性指数
多样性指数(H忆)是描述生物群落结构的一个
重要参数,它反映组成生物群落的种类与各个体数
量的函数关系.一般而言,在健康水域环境中,生物
种类多样丰富,群落结构相对稳定;当水体受到污染
后,群落中的敏感种类减少,而耐污种类的个体数则
大大增加,群落结构脆弱. 污染程度不同,生物群落
变化也不同.所以,生物多样性指数可以在一定程度
上反映出水体受污染的程度,通常作为水质评价的
生物指标,被广泛应用于群落结构变化以及水生生
态系统环境质量评价等研究中[21,23,25-27] . 南日群岛
浮游植物和浮游动物的多样性指数列于表 5.
摇 摇 南日群岛浮游植物的多样性指数(H忆)范围为
1郾 861 ~ 2郾 686,平均为 2郾 326.位于南日岛东面的 N1
站,由于中肋骨条藻( Skeletonema costatum)的密集
分布,导致该站细胞数量最多,优势度最高,多样性
指数最低,小于 2,属于中等污染水平. 其余各测站
多样性指数分布较为均匀,均在 2 ~ 3 之间,属轻污
染水平.最高值出现在东罗盘以北、西罗盘以东的
N4 站附近海域,该站远离南日主岛和兴化湾主航道
区,受到的污染较小.南日群岛浮游动物的多样性指
数(H忆)范围为 2郾 606 ~ 3郾 443,平均 3郾 048,为清洁水
平的下限,属于“轻污染鄄清洁冶水平. 南日岛北面和
东面海域的浮游动物多样性指数较低;而南日岛西
面和南面海域是高值区,海水水质较好. 总之,从浮
游生物多样性指数来看,南日群岛海域水质总体上
属“轻污染-清洁冶水平.
2郾 4摇 海域生态环境质量综合评价
南日群岛海域环境综合质量指数(WQI)列于表
6.从表 6 可知,南日群岛海域各测站海水环境综合
质量指数较低,分布也较为均匀. 除了 N8、N12 和
N13 测站 WQI值略大于 1 外,其余测站的 WQI 值均
小于 1,平均值为 0郾 880,也小于 1,属环境良好区.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 调查海域主要污染因素
南日群岛海域综合质量指数 WQI 和有机污染
指数 A、营养指数 E在各测站的变化趋势基本一致,
最高值均出现在鸟屿附近海域(N8 站),其次出现
在南日岛南面沿岸海域(N12 站);低值区出现在受
外海水影响较大的南日岛东面海域(N1 站),说明
用这 3 种方法诊断本海域生态环境的健康状况结果
基本一致,并且各指数相关性较好.各测站 WQI与 A
呈显著的线性相关(R = 0郾 967,R0郾 001 = 0郾 5887,n =
28),A与 E也呈显著的线性相关(R=0郾 915,R0郾 001 =
0郾 5887,n= 28),表明该海域的主要污染是有机污
染,而有机污染中营养盐的贡献份额最大,并且磷酸
盐的影响更为显著. 这也可以从营养盐在各测站的
平面分布得到佐证. 从图 2 可以看出,鸟屿附近的
N8 站无机氮最高,磷酸盐也较高,因此 N8 站受无
机氮和磷酸盐的双重影响,评价指数最高.南面沿岸
海域的 N12 站虽然磷酸盐最高,但无机氮较低,故
评价指数为次高值 . 而N8和N12站附近海域是网
9942 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 罗冬莲等: 福建南日群岛秋季海洋生态环境诊断与评价摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 2摇 各测站无机氮和磷酸盐含量分布
Fig. 2摇 Distribution of DIN and PO4 鄄P in different sampling sta鄄
tions.
箱养殖和浅海养殖密集区,反映出养殖污染是造成
无机氮和磷酸盐高的一个重要因素.
摇 摇 本次调查无机氮和磷酸盐与 1990—1991 年海
岛调查的同期资料相比,分别高出了 1郾 3 和 1郾 6 倍,
表明调查海域营养盐有增加的趋势,这可能与调查
海域近年来海水养殖面积扩大、养殖密度增高和人
口增加、生活污水量排放增多有关. 1990—1991 年
南日岛海水养殖面积为 260 hm2,海水养殖产量为
1990 t,2006 年南日岛水产养殖面积为 3224 hm2,增
加了 12 倍,海水养殖产量为 91700 t,增加了 45 倍.
崔毅等[28]在黄渤海就海水养殖对海洋环境影响的
研究认为,水产养殖的排污量虽然与人类其他活动
向海洋排污量相比,所占比重还不算大,但对于某些
局部水域,特别是海水养殖密集区,其对邻近海域的
富营养化有一定的影响,很可能成为刺激富营养化
和赤潮发生的一个重要因素. 2009 年 5 月,南日岛
周边海域发生夜光藻(Noctiluca scientillans)赤潮,造
成海洋水产养殖损失 0郾 6 亿元[29],给南日群岛海域
环境保护工作敲响了红色警钟.
3郾 2摇 各评价指数的关系及合理性
本次调查结果表明:利用有机污染指数(A)评
价,南日群岛海域海水水质大部分属于较好等级;利
用营养指数(E)评价,南日群岛海域大部分处于富
营养化状态;利用浮游植物多样性指数(H忆p)评价,
南日群岛海域属于轻污染水平;而利用浮游动物多
样性指数(H忆z)评价,南日群岛海域属于轻污染鄄清
洁水平,表明利用不同的评价指数对海域环境健康
状况诊断的结果存在一定的差异.究其原因,有以下
几个方面:
1)各评价指数采用的评价因子不同,单项污染
因子在整个评价指数中的贡献率随评价因子总量不
同而存在差异,不同评价指数涵盖的范围和反映的
侧重点也有所不同,且在不同环境条件下评价指数
等级划分标准制定上也存在一定的偏差.比如,有机
污染指数(A)考虑了 DO、COD、DIN、PO4 鄄P 4 个评价
因子,而营养指数(E)只考虑了 COD、DIN、PO4 鄄P 3
个评价因子.由于南日群岛海域海水交换及海气交
换作用都较好,水体始终处于富氧状态,COD 可以
维持在较低水平,因此 COD 对评价指数贡献率很
小,而计算 A值时又由于减去了 DO 的份值,所以 A
值与 E值的评价结果会出现一定的偏差. 此外,营
养指数 E 值评价法是邹景忠等[17]在研究半封闭内
湾———渤海湾富营养化时提出的,而南日群岛海域
是一个开敞性的海域,海水交换能力远好于半封闭
的海湾,故采用营养指数 E 值对南日群岛这一特定
的海域进行诊断也会有一定的偏差.但本研究 A 值
与 E 值在各测站的变化趋势极其相似,呈显著的线
性相关,说明这两种指数反映出同样的事实,即 N8
站和 N12 站开始受到有机污染,接近高富营养化状
态.
2)化学指标测值往往反映的是采样瞬间水质
的理化状况,容易受其他因素的影响,因此由化学指
标得出的指数评价结果与客观实际也会存在一定的
偏差.所以在评价水域环境质量时,研究者往往引入
生物多样性指数法来补充化学指标评价方法的不
足.生物多样性指数是水体中各种生物种类和数量
分布的一个函数,被广泛应用于群落结构变化以及
水生生态系统环境质量评价等研究中[20-21,25-27] . 浮
游植物是有机物的生产者,在营养盐收支动态平衡
过程中起着重要的调节作用,其群落组成及现存量
的任何变化,都能敏感地反映复杂的环境因子变动,
因此,利用浮游植物的种类组成、细胞数量和多样性
指数等作为指标最能综合反映水域富营养化程度与
过程的本质[17,27,30] . 本研究浮游植物多样性指数
(H忆p)评价结果表明,南日群岛大部分海域属于轻
污染水平,与营养指数(E)评价结果为大部分海域
处于富营养化状态基本吻合,说明本调查海域用浮
游植物多样性指数评价水体富营养化状况是比较合
适的.
3)生物多样性指数评价方法也有局限性:在一
定时间取样,人们无法确定多样性指数值的上升是
由于种类的增加还是由于个体的更均匀分布,也无
法判断指数值的下降是由于种类数量的减少还是优
势种的突显.可见,多样性指数评价法不能很好地反
映优势种类的更替,也没有反映出密度的变化[12] .
005 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
虽然多样性指数有上述不足之处,但它还是被国内
外普遍用来监测水质、生物群落结构的变化,被认为
是个较好的指示水体污染的工具. 本研究用 H忆z 法
与用 H忆p 及 E 值的评价结果在较多站位不一致.这
可能与浮游动物摄食浮游植物,活动能力相对浮游
植物强,对周围环境条件变化适应能力较强,对环境
变化的反应存在明显的反应时滞有关. 为考虑平均
分指数的影响,也照顾到最大分指数的影响,本研究
采用分指数的平均值和最大值的平方和的尼罗梅
法,用 WQI指数进行生态环境综合评价,诊断调查
海域生态环境的健康状况. 其评价结果与现状调查
结果较一致,较好地反映了调查海域生态环境健康
状况.
总之,化学指标和生物指标评价法各有优缺点.
化学指标容易测定,可以得到比较系统的精确数据,
但这些数据往往只能代表采样瞬时的水质情况,不
能确切说明它们对有机体的影响. 而水生生物长时
间在水体中生活,它们的种和量不仅能反映采样当
时的水体情况,并且能反映采样前相当一段时间内
水体的情况和各种因素的综合影响,但其评价方法
也存在局限性,因此,在实际评价中应综合化学指标
和生物指标评价法,并结合理化监测结果进行综合
评价,才能得到符合客观实际的结论.
3郾 3摇 综合评价结论
总体而言,南日群岛海域海水 pH 稳定、正常;
溶解氧充足,饱和度高;化学需氧量低;汞、砷、铅、镉
等重金属含量符合第一类海水水质标准,未受到重
金属的污染;石油类、无机氮含量除个别站位超标
外,其余均符合第二类海水水质标准;磷酸盐含量丰
富,71%的站位超第二类海水水质标准.大部分测站
有机污染指数小于 1,水质总体属于较好等级.海水
氮磷比平均为 7郾 493,营养结构表现为氮限制;营养
指数 E 值平均为 1郾 277,大部分海域海水处于富营
养化状态.浮游植物的多样性指数平均为 2郾 326,属
轻污染水平;浮游动物的多样性指数较高,平均为
3郾 048,属于“轻污染-清洁冶水平. 南日群岛海域环
境综合质量指数平均为 0郾 880,属环境良好区.综合
评价认为:南日群岛海域海水质量总体上为良好水
平,海洋生态系统处于较健康状态,生物多样性较为
丰富.然而,鸟屿附近海域和南日岛南面沿岸海域无
机氮和磷酸盐超标,存在有机污染和富营养化的趋
势.
调查海区大部分是养殖水域,而呈有机污染和
富营养化苗头的鸟屿附近海域和南日岛南面沿岸海
域正是网箱养殖和浅海养殖密集区,因此,南日群岛
海域污染控制的重点是加强养殖海域养殖废水的监
测与净化,优化水产养殖业结构,在养殖过程中特别
要注意防止养殖自身污染,避免水体富营养化.鉴于
目前南日岛生活污水、育苗场养殖废水、粗放式水产
品加工废水未经处理直排入海,因此在控制养殖自
身污染的同时,应健全海洋环境保护与管理,加强南
日岛生态建设与保护规划,合理开发利用海岛资源,
有效防治周边海域水环境污染,确保南日群岛海域
生态环境的健康可持续发展.
致谢摇 福建省水产研究所黄桂芳、郑惠东、许翠娅、杨妙峰、
许贻斌、席英玉、蔡清海、蔡建堤、钱小明等参加了采样和部
分样品分析,莫好容提供了站位图,现场调查采样中得到了
莆田市海洋与渔业局和南日镇政府的帮助与支持,谨致谢
忱.
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作者简介摇 罗冬莲,女,1969 年生,高级工程师.主要从事海
洋生态环境研究与环境影响评价研究,发表论文 20 余篇.
E鄄mail: luodl@ fjscs. ac. cn
责任编辑摇 肖摇 红
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