基于大型底栖生物的黄河口及邻近海域生态质量评价

摘要

大型底栖动物被广泛运用作为河口环境质量状况的指示生物，可以利用大型底栖动物与环境之间的变化关系来指示人类活动较大的河口地区的环境质量状况。通过分析2009年5月和8月、2010年5月和8月黄河口及邻近海域水环境、沉积环境及大型底栖动物分布特征，对黄河口各污染要素的污染程度进行判定，筛选出了能指示黄河口区域生态质量的环境特征因子；同时利用Shannon-Wiener多样性指数H'及海洋生物指数AMBI评价该区域生态质量，并根据筛选出的指示生态质量特征的因子底层水NO2-N、DO以及表层沉积物Hg的单因子污染指数、重金属的综合潜在生态风险指数RI对能较好反映该区域生态质量状况的海洋生物指数AMBI进行校正，建立了基于大型底栖动物的黄河口及邻近海域生态质量评价指标体系。主要研究结论如下：
　　 黄河口近海区域底层水环境特征：底层水COD、总无机氮、DO含量均呈现在近岸海域较高的特征。根据水环境质量评价结果，底层水COD含量均在海水质量一类标准范围；无机氮含量超标较严重，三个航次有51％的站位超过一类标准，且有13％的站位达到了四类及以下标准范围，其中NO2-N浓度含量较高；DO含量有部分站位超标，但相对较轻。
　　 黄河口及邻近海域沉积环境特征：总体上从河道向近海方向表层沉积物粒径呈减小趋势，口门南部站位粒径大于北部。黄河口河道及河口区域(盐度值小于24)，沿着河道到口门的方向，各元素含量呈升高趋势。TOC、TN和TP含量均在安全级别，Pb和As是河道及河口沉积物主要的污染因子，Hg和Cd是最主要的生态风险贡献因子。近海区域(盐度值大于24)，硫化物、TOC、TN含量均表现为外海海域高于近岸海域的分布特征，TP含量在整个区域呈均匀分布，各重金属含量均表现为从近岸海域向外海递增的趋势，TOC和TP在安全级别，TN含量超标相对较严重，Pb是近海沉积物重金属的首要污染因子，Hg和Cd是最主要的生态风险贡献因子。
　　 黄河口及邻近海域大型底栖动物分布特征：河道及河口区域共获得大型底栖动物11种，物种数极少，大部分站位物种数为0，以多毛类占优势，从河道到口门的方向物种数呈增加趋势；丰度以多毛类占绝对优势，分布趋势与物种数一致；生物量以软体动物占优势。近海区域物种丰富，共获得大型底栖动物137种，分属8个生态类型，以多毛和甲壳类占优势；丰度以软体动物占绝对优势；生物量占优势的为棘皮动物。近海区域物种数、丰度和生物量明显大于河道及河口区域，低值区主要分布于河口附近的站位。
　　 Shannon-Wiener多样性指数H'评价结果显示，河道及河口区域多样性指数H'范围在0.00～0.92，所有站位生态质量均为极差，由于该区域水动力较强、盐度较低造成底栖生物群落单调，多样性指数H'和AMBI指数均不适用于此区域生态质量的评价。近海区域多样性指数H'范围在0.00～4.22，32％的站位达到优良的生态质量，34％的站位为一般，其余为差或极差，其中生态质量为差和极差的站位位于黄河入海口附近。AMBI指数值在河口附近出现最大值，AMBI评价结果显示，近海区域大部分站位(94.59％)生境质量为优良及以上。黄河口近海区域，二者评价结果有差异，整体上，AMBI指数评价的结果明显好于多样性指数H'的评价结果，大部分站位两种指数评价结果相差一个级别，近海区域AMBI指数评价结果比多样性指数H'更符合本区域实际水环境、沉积环境质量。分析盐度值大于24的近海区域盐度与各生态指标的关系，除了生物量和AMBI，其它生态指标均与盐度呈极显著正相关关系，盐度对大型底栖动物的多样性影响较大。
　　 利用黄河口近海区域的环境特征因子底层水。NO2-N、DO以及表层沉积物Hg的单因子污染指数、重金属综合潜在生态风险指数RI对大型底栖动物等级进行校正，对未确定物种等级的，根据已有的生物等级列表中的近似种属给出初步等级，然后结合环境特征因子进行等级校正，对不能很好反映生态环境特征的大型底栖动物，直接结合环境特征因子进行等级校正。调整后提高了AMBI值与底层水NO2-N、DO、表层沉积物Hg单因子污染指数、重金属综合潜在生态风险指数RI的相关性，AMBI评价结果与水环境、沉积环境反映的该区域实际状况更加吻合，建立的基于大型底栖动物的生态质量评价指标体系比多样性指数更适合于黄河口近海区域生态质量的评价。