七洲列島近岸海域海洋生態環境質量評價①

吳 瑞 陳丹丹 林國堯

(海南省海洋與漁業科學院/海南省海洋開發規劃設計研究院 海南?？?71126)

七 洲 列 島 地 理 位 置 在 19°53′0.5″～19°59′12″，111°11′49″～111°16′24.5″。位于海南省文昌市銅鼓嶺以北的七洲洋海域，是我國重要的漁場之一。七洲列島由21個基巖島組成，可以分為南北兩個部分：北部從北向南依次是北峙、燈峙、狗卵脬峙、平峙等10個海島，南部從南向北依次是雙帆、南峙、赤峙等11個海島，眾島呈北東-西南向排列。根據《海南省海洋功能區劃》（2011-2020年），七洲列島劃為近海海洋保護區，為一類功能區，執行《海水水質標準》（GB3097-1997）中的第一類水質標準。過去對七洲列島的水體環境調查比較缺乏［1］，對其生態環境質量的研究尚未見報道。本文分析了七洲列島海域水質和浮游植物現狀，以期為七洲列島的生態環境保護提供科學依據，也為海洋功能區劃提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 樣品采集和處理

2012年6月，對七洲列島的水質進行調查，共設 8個站位 （圖 1），Q1-1、Q2-1、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8。水質采樣和監測項目的分析方法依據《海洋調查規范》（GB12763.6-91）和《海洋監測規范》（GB17378.4-1998）進行。浮游植物共布設12個站位（圖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位于燈峙北，Q4位于平峙東，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位于南峙東南。浮游植物樣品采集和室內處理均按照《海洋調查規范》（GB/T12763.6-1991）進行。采樣工具為小型浮游生物網，網口直徑37 cm，網口面積為0.1 cm2，網身長270 cm，網目為76μm，采樣方式為在每個調查站位自底至表垂直拖網一次，樣品用2%甲醛固定，帶回實驗室濃縮后保存。

圖1 采樣站位圖

1.2 方法

1.2.1 項目評價和分析

水質評價項目有pH、無機氮（DIN）、活性磷（DIP）、化學需氧量（COD）、溶解氧（DO）、石油類（Oil），按《海洋監測規范》（GB17378-1998）規定的方法。

濃縮后的浮游植物樣品取0.1 mL于光學顯微鏡下用浮游植物計數框進行種類鑒定和計數，種類鑒定參考金德祥等［2-5］，赤潮藻類參考《中國近海赤潮生物圖譜》［6］。

1.2.2 環境質量評價

1.2.2.1 海水水質評價

評價標準：七洲列島為近海海洋保護區，為一類功能區，對近期、遠期都執行國家《海水水質標準》（GB3097-1997）中的第一類海水水質標準。

評價方法：采用單因子評價法，其標準指數計算公式為：Si=Ci/Cs。式中Si為某一水質要素的污染指數，Ci為某一水質要素的實測值，Cs為與Ci對應的海水水質標準值。利用單因子水質參數法進行評價，水質評價因子的標準指數大于1，則表明該水質已超過了規定的水質標準。

1.2.2.2 環境生物學評價

浮游植物的種類組成、優勢種及群落結構特征指數（如多樣性指數、均勻度指數、優勢度）可在一定程度上反映出環境的變化，在水質狀況較好的海域，浮游植物的種類數較多且種間比例較均勻，因而多樣性指數較大、均勻度指數較高。反之，在重污染海域，種類數少且種間比例不均勻，多樣性指數小、均勻度指數低［7］。浮游植物群落特征指數計算公式［8］如下：

Shannon-Wiener多樣性指數（H′）

均勻度（J′）

優勢度（Y）

ni為第i種的總個體數；Pi==ni/N為第i種在樣品中的數量比率；S為總種數；fi為該種在各樣品中出現的頻率；N為全部樣品中的總個體數。

浮游植物種類多樣性指數、均勻度指數與污染程度的關系如表1［7］。

表1 浮游植物種類多樣性指數、均勻度指數與污染程度的關系

2 結果與分析

2.1 水質評價結果

根據《海南省海洋功能區劃》（2011-2020）和GB3097-1997《海水水質標準》等相關要求，以單因子指數1.0作為判定該監測要素是否超標，進而了解其對海洋環境產生的影響，本次水質單因子指數變化范圍，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。單項水質評價指數特征值見表2，所有站位均符合相應執行的一類海水水質標準。各評價因子的污染指數最大為溶解氧，其次是pH，無機氮和無機磷較小?？傮w上看，七洲列島附近海域水質處于良好的狀態。

表2 七洲列島海域各評價指標的單因子污染指數

2.2 浮游植物多樣性的變化

2.2.1 浮游植物的種類組成

根據此次調查所采集到的樣品，七洲列島海域共鑒定到浮游植物4門45屬113種（表3）。其中硅藻門32屬71種，約占浮游植物種類數的62.8%；甲藻門11屬39種，約占種類數的34.5%；藍藻門1屬2種，約占種類數的1.8%；金藻門1屬1種，約占種類數的0.9%。在絕大多數站位中，硅藻種類數在總種數中所占百分比高于甲藻，甲藻種類數所占百分比在西北部海域北士南Q 2-3號站最高，達78.9%。本次調查結果表明，硅藻類廣布，甲藻在南部海域分布較多，藍藻在各站都有檢出，金藻門小等刺硅鞭藻（Dictyocha fibula）在北部海域的Q2-1和南部海域的Q7和Q8站檢出。

硅藻類分布最廣的是細弱海鏈藻（Thalas-siosira subtilis）、金色角毛藻（Chaetoceros aurivillii）、距端根管藻、翼根管藻纖細變種。細弱海鏈藻除Q2北士南近岸站位Q2-1未檢出，其余站位都有檢出。距端根管藻和翼根管藻纖細變種在北士南近岸站位Q2-3未檢出，其余站位都有檢出。甲藻類分布最廣的是梭角藻原變種（Ceratium fususvar.fusus），在所有站位都有檢出。藍藻類分布最廣的是紅海束毛藻（Trichodesmium erythraeum），在所有站位都有檢出。其次鐵氏束毛藻（Trichodesmium thiebautii）分布也較廣，除北部海域的Q1-1、Q2-3外都有分布。

赤潮浮游植物檢出種類較多，共有20種，主要有紅海束毛藻、鐵氏束毛藻、細弱海鏈藻、尖刺擬菱形藻（Pseudo-nitzschia pungens）、具尾鰭 藻 （Dinophysiscaudate）、 利 馬 原 甲 藻（Prorocentrum lima）、歧散原多甲藻（Protoperidinium divergens）、小等刺硅鞭藻。赤潮浮游植物以廣溫性種類為主，其次是偏暖性種類，熱帶性種類主要有紅海束毛藻、鐵氏束毛藻。

表3 七洲列島海域浮游植物種類組成和豐度

續表3 七洲列島海域浮游植物種類組成和豐度

續表3 七洲列島海域浮游植物種類組成和豐度

續表3 七洲列島海域浮游植物種類組成和豐度

說明：*為赤潮生物藻類。

2.2.2 浮游植物豐度平面分布特征

從浮游植物的數量分布來看，浮游植物的密集區在南部的赤峙、南峙海域和平峙海域，此外在北部海域Q2-1也有一個較高的密集區，北部海域北峙北和Q3燈峙北附近海域是低密度分布區，浮游植物數量分布基本表現出由北向南遞增的趨勢。浮游植物平均細胞豐度為19.98×104cells/m3，細胞豐度在（39.98～6.11）×104cells/m3變動，多數站位細胞豐度在（8.60～24.00）×104cells/m3內。

南峙附近的站位Q8與平峙附近的站位Q5細胞豐度較高，細胞豐度的最低值出現在燈峙附近的站位Q3。北峙北側Q1斷面三個站位的細胞豐度相當，北峙南側Q2斷面3個站位的細胞豐度則是近岸站位Q2-1高于離岸較遠的站位。從12個站位整體來看，浮游植物細胞豐度由北至南大致呈遞增趨勢（圖2）。

圖2 七洲列島海域浮游植物的數量分布

2.2.3 游植物優勢種的數量分布

浮游植物優勢種藍藻有紅海束毛藻、鐵氏束毛藻、細弱海鏈藻、金色角毛藻、距端根管藻、翼根管藻纖細變種和梭角藻原變種。調查期間七洲列島附近海域浮游植物優勢種多屬赤潮生物藻類（表4）。根據細胞豐度情況，選取豐度值高的紅海束毛藻、鐵氏束毛藻和細弱海鏈藻3個優勢種，對各優勢種分布情況進行分析。

表4 七洲列島海域浮游植物優勢種及優勢度

紅海束毛藻為本次調查中細胞豐度最大的種類，檢出率高達100%，平均細胞豐度為7.14×104cells/m3，占總平均細胞豐度的35.75%。平士東Q4站密度最大，達17.2×104cells/m3，最小為12.1×103cells/m3，在北士南Q2-2站。密集區主要集中在平士和南士，其余大多數站位，密度保持在（2.0～5.0）×103cells/m3，總體呈現南海區高、北海區低的分布態勢。

鐵氏束毛藻檢出率僅次于紅海束毛藻，為83.3%，平均細胞豐度為3.92×104cells/m3。南士東Q8站密度最大，達9.3×104cells/m3，最小為1.1×104cells/m3，在Q1-3號站位。密集區不明顯，總體呈現南高、北低的分布特點。

細弱海鏈藻檢出率僅次于紅海束毛藻，達91.67%。平均細胞豐度為1.6×104cells/m3，北士南Q2-3站密度最大，達12.2×104cells/m3，最小為0.7×103cells/m3在Q 7站位，密集區不明顯。

紅海束毛藻、鐵氏束毛藻、細弱海鏈藻都是赤潮種類，但其豐度均未達到形成赤潮的基準密度，且相差較遠，從整體來看，七洲列島海域雖存在一定的赤潮優勢種，但不足以達到引起赤潮的條件。

2.2.4 浮游植物群落結構分析

根據調查結果計算出七洲列島海域浮游植物的群落結構特征指數（表5），從不同側面對調查海域浮游植物群落結構特征進行分析。種類多樣性指數變動較大，多樣性指數和均勻度指數大體呈現南高北低的趨勢。最低值出現在Q2-3站位，其次為Q1-1站位，最高值出現在Q7站位。多樣性指數介于1.49～4.43，均值為3.02，均勻度變化變化為0.28～0.78，平均值為0.57，H′大于3，J′大于0.5，表明該海域的浮游植物群落結構較為穩定，七洲列島海域生態環境較好。

3 討論與結論

2012年的水質評價結果表明，七洲列島所有站位pH、DO、COD、DIN、DIP、Oil達到一類海水水質標準，水質較好，符合相應《海洋功能區劃》執行的標準。七洲列島是海南島沿岸距離海南本島最遠的島群，屬基巖島，南峙、北峙、雙帆屬已開發無居民海島，但開發程度較低，主要為公共服務，交通運輸和水電設施，平峙、燈峙、狗卵、赤峙等屬未開發無居民海島，少有人類活動，因此其環境沒有受到污染。

表5 七洲列島海域浮游植物群落結構指數

浮游植物生態特征是環境質量評估的重要指標之一［9］。多樣性指數和均勻度指數是研究生物群落特征的數值指標，一般來說，種類越豐富、種類數量分布越均勻，多樣性指數就越高，也就預示著生物群落受外界干擾越少或生物群落較為穩定［10］。生物學評價結果表明，2012年七洲列島浮游植物多樣性指數平均值在3.0以上，均勻度指數平均值在0.5以上，屬生態環境較好的海域。站位Q1-1和站位Q2-3較低，由于站位Q1-1紅海束毛藻 （57.1×103cells/m3） 和 Q2-3 （128.1×103cells/m3），細弱海鏈藻的繁盛，群落結構趨向簡單化，導致浮游植物多樣性指數和均勻度數值降低。紅海束毛藻、鐵氏束毛藻、細弱海鏈藻、翼根管藻纖細變種都是赤潮種類，但其豐度均未達到形成赤潮的基準密度，且相差較遠，從整體來看，七洲列島海域雖存在一定的赤潮優勢種，但不足以達到引起赤潮的條件。