（环境科学专业论文）滩涂贝类文蛤产地环境中主要环境因子的分布特征.pdf

上海海洋人学硕士学位论文 答辩委员会成员名单 姓名工作单位职称备注 杨红上海海洋大学教授主席 陈新军上海海洋大学教授委员 沈新强东海水产研究所研究员委员 委员 委员 蒋玫东海水产研究所副研究员秘书 答辩地点东海水产研究所答辩日期 2 0 11 6 1o 上海海洋大学硕十学位论文 引言 滩涂资源作为海岸带的重要组成部分，是潜在后备土地资源，在我国六大后 备土地资源开发利用中经济最合理，投资最可行【l 】，是沿海地区一项重要的国土 开发事业【z j 。 滩涂贝类养殖是一种重要的开发方式，并取得了一定成绩，在品种和产量上 均形成了一定规模，养殖面积和养殖种类逐年增加【3 】。然而，由于潮间带易受陆 源污染影响，同时随着养殖历史延长，养殖种类增加和养殖规模不断扩大，滩涂 底质老化现象严重导致滩涂养殖环境日趋恶化，养殖贝类大规模死亡现象频繁发 生，严重阻碍了养殖生产正常发展。 近年来，滩涂贝类养殖环境问题越来越引起人们的关注。滩涂贝类养殖环境 的研究主要包括养殖环境中的微生物、底栖动物、底质环境污染、污染环境的生 物修复等；研究表明，滩涂贝类的发病、死亡与滩涂环境质量、养殖潮区选择、 养殖密度、天气状况、细菌病毒和各种衣原体引起的生物性疾病等因素密切相关 降5 1 。由于滩涂贝类养殖种类多，产地环境的复杂性，滩涂贝类养殖中许多环境 问题尚没有解决。 本文在回顾、总结国内外滩涂贝类的养殖环境研究现状的基础上，针对滩涂 贝类养殖发展中的环境科学问题，选择江苏如东滩涂文蛤产地为主要研究区域， 通过对产地环境的周年现场调查，分析、探讨了滩涂文蛤产地主要环境因子分布 特征、文蛤生物体质量与环境的关系，对了解和掌握滩涂文蛤贝类产地的环境质 量状况和变动规律，以及滩涂贝类可持续发展具有重要的现实意义。 1 国内外滩涂贝类的养殖环境研究现状 1 1 滩涂贝类养殖环境中的微生物研究 微生物在自然界中具有重要的作用和地位，是生态系统中物质循环和能量转 换的主要推动者，对滩涂污染物降解和环境净化以及生态平衡的保持有着重要意 义，其数量、生物多样性与代谢活动等可以作为滩涂环境监测和质量评价的生物 学指标。现有滩涂环境微生物研究主要针对水体中的细菌，而对沉积物中微生物 的功能研究很少，缺乏系统研究和基础数据【6 j 。 国内对滩涂贝类养殖环境中微生物的监测方法，根据海洋监测规范【7 j 第七部分：近海污染生态调查和生物监测规定进行。近年来，许多学者分别采用 上海海洋大学硕+ 学位论文 其中的不同方法，对贝类产地环境中的微生物，特别是粪大肠菌群等指标做了监 测分析【8 , 9 , 1 0 l ；已有研究结果表明养殖环境日益恶化是导致贝类大量死亡的主要 原因之一【1 1 】；通过滩涂贝类养殖环境中主要细菌的相关性分析，表明养殖环境 已受到严重陆源污染【1 2 】。薛超波等采用平板菌落计数法和m p n 法并参照o l i v e r 提供的海洋细菌鉴定检索图、海洋调查规范和一般细菌常用鉴定方法提 供的图式，提出调整和重新布局滩涂贝类养殖容量的建议【1 3 1 。由于滩涂养殖环 境中的细菌及病毒污染会影响到贝类的卫生安全，国内首次报道的牡蛎中检测到 甲型肝炎病毒的核酸，说明加强对海产品的微生物监测对于食源性传染病的预防 是极其有用的【l 制。 国外对滩涂贝类养殖环境中微生物的监测方法除与国内相同之外，还有各种 相对较简便的细菌鉴定系统，如a p i2 0 e 细菌鉴定系统、b b lc r y s t a le n f 菌 株鉴定系统等【15 1 。近年来，不断有国外学者关于贝类微生物研究成果报道。如 a l l a m 等通过试管内贝类血细胞变化，分析致病性l 巧b r i ot a p e t i s 对易感染和非易感 染双壳贝类的影响【l6 】；s m i t h a 等就养殖贝类病害和防治问题，列出对增强养殖贝 类免疫力有积极影响的免疫刺激性化合物，分析各个研究中提到的该化合物的有 效性，从基因分子和功能等水平讨论其在养殖中重复利用的潜在风险，提出制定 控制贝类病害策略及方法的必要性【12 1 。目前欧洲养殖水域类别的划分主要以微 生物指标作为划分依据，重点是埃希氏菌属大肠群类微生物，根据每1 0 0 克贝肉 中的埃希氏菌属大肠菌数量多少可以划分为a 类区、b 类区、c 类区，并且必须经 过至少在2 个月里连续监控【l7 1 。 1 2 滩涂环境的底栖生物研究 底栖生物是滩涂环境中重要生物因素，研究其数量、组成和分布特征，以及 生物多样性指数对于合理开发利用和保护滩涂资源有重要意义。滩涂底质中的底 栖生物可以通过各种生理代谢活动影响沉积物中污染物的迁移分布和降解。因 此，底栖生物的数量、种类和结构特征，一定程度上反映了底质环境状况。 1 9 1 6 年，德国学者w i l h e l m i 首先提出利用小头虫( c a p i t e l l a ) 来指示海洋污染， 开辟了利用底栖生物来评估环境污染的新领域。由此许多学者也开始了这方面的 研究。有学者认为新西兰、英国和法国滩涂牡蛎的养殖因为生物沉积作用和水流 因素，对海底潜底性动物有可变后果，牡蛎养殖导致生物沉积作用增加，沉积物 的氧化还原电位降低，微小底栖群落发生改变( 生物多样性和丰度减少) 1 8 , 1 9 , 2 0 。 m o h a m e dm 等研究了苏伊士河东西部沿岸底栖生物物种多样性，发现受环境污 染影响，某些底栖生物数量和种类明显增加，在艾因河，水体富营养化显著影响 了底栖生物密度和多样性【2 1 1 。有研究认为双壳贝类底栖动物对水质的净化作用 2 上海海洋大学硕士学位论文 难以估计f 捌，其对季节变化敏感，与进入底栖生物体内的水量有关【2 3 1 。 m c p h e r s o n a 等利用沉积物质量三元组方法对美国得克萨斯州水库的沉积物质量 进行评估，强调了底栖生物环境群落结构这一指标在评估沉积物污染中的重要性 远远超过对沉积物毒性和化学数据分析【2 4 , 2 s 加j 。 近年来，我国滩涂底栖生物研究也逐渐展开。如庄军莲等分析了广西钦州茅 尾海海域潮间带生物生态特征，认为滩涂环境中底栖生物的多样性指数及种类和 数量分布特征为：离居民近的滩涂因受人类活动影响较大，物种较单一【2 7 1 ；戴 纪翠等分析和总结了底栖动物在生态系统健康评价中的作用，指出将其完善并综 合运用其它评价技术，结合评价结果对受损水生态系统进行生态修复和重建将是 该领域未来研究重点【2 引；梁超愉等分析了广东省雷州半岛红树林滩涂底栖生物 种类组成与数量分布特点，采用多种方法测定的红树林群落种类多样性指标进行 数值分析，认为所采获底栖生物种类中，以软体动物和甲壳类动物为主【2 9 1 。 1 3 海洋滩涂底质污染与贝类养殖的关系研究 滩涂底质是贝类栖息场所，表层沉积物颗粒组成以及海水底质界面处的一 系列环境因素是海水贝类养殖的重要条件，贝类对底质结构可产生生物学作用。 该系统中，生物量及其丰度变化很大程度上由栖息环境条件决定，滩涂底质类型 直接影响着贝类生长、繁殖、分布、种类组成和生态特点，与贝类的摄食习性、 饵料结构等生态问题紧密相关。浅海滩涂环境污染主要分为外源性污染和内源性 污染，其中污染物主要包括有机物、富营养化无机物、赤潮藻类、重金属和石油 类等。滩涂底质一旦受到污染，很难在短期内消除。因此，必须实施滩涂生态环 境监测，及时了解滩涂生态环境污染现状。目前海洋滩涂环境监测的主要项目有： 有机质、硫化物、油类、总氮、总磷、重金属以及难降解有机污染物( d d t s 、p c b s 、 p a h s 、酞酸酯类) 等。 关于滩涂环境已初步形成监测体系，在监测中除了执行各项相关规范和方法 以外，一些专家和学者指出了许多更简单快捷的新方法。杨广杏等研究了伶仃洋 石油污染及油品鉴别方法，并用荧光光度法测定了生物样品和底质环境中的石油 烃【3 0 】；贾小平等则建立了荧光分光光度仪测定海洋贝类体中总石油烃的改进方 法，具有简便、快速、准确、灵敏度高和费用低廉等特点【3 。王美珍分析了杭 州湾南岸滩涂贝类养殖环境中污染物，以底栖线虫桡足类比值的季节变化来反 映该区环境污染程度。结果表明：该滩涂贝类养殖环境总体上符合国家海洋沉积 物第一类标准，除中部滩涂沉积物中铜的含量在丰水期超标外，大部分滩涂并没 有受到重金属污染，但滩涂底质中p c b 含量超标严重。养殖贝类( 泥螺b u l l a c t a e x a r a t a 、彩虹明樱蛤m o e r e l l ai r i d e s c e n s 、缢蛏s i n o n o v a c u l ac o n t r i c t a 、青蛤c y c l i n a 3 上海海洋大学硕士学位论文 s i n e n s i s ) 体内油类和砷残留量均未超标，但镉，铬，铅，汞，铜等重金属残留量 有不同程度超标。此外，不同种贝类对重金属富集能力也不一样p 2 1 。阮金山等 检测贝类养殖区底泥和同种类养殖贝类体内重金属的含量，结果表明除了部分养 殖区铅和锌的含量超标外，其它的都合乎标准【3 3 1 。钟硕良等采用综合评价指数 法( 跚对贝类养殖生态环境质量综合评价和类别划分进行探讨，为实施贝类生产 环境区划，加强贝类养殖生态环境保护等研究提供科学依据【3 4 1 。吴鹏等研究了 乳山湾总氮、总磷、总有机碳平面分布和垂直分布，结果说明乳山湾集约化贝类 养殖对其滩涂养殖环境尚未造成积累性自身污染【3 5 l 。杨永亮等用”c 同位素内标 法及气相色谱质谱法测定胶州湾沉积物中各p c b s 含量并讨论其分布特钳3 6 】。 贝类作为可食用海产品，其安全卫生不仅关系到出口创汇和经济发展，更直 接影响人体健康和生命安全。通过监测贝类体内重金属、油类等的含量和污染特 征，对其进行风险评价，将危害降至最低。目前的研究【3 7 娜】和法律法规也涉猎该 领域，2 0 0 1 年国标农产品安全质量：无公害水产品安全要求g b l 8 4 0 6 4 _ 2 0 0 l 中规定了贝类产品中1 7 项有毒有害物质最高限量，其中涉及重金属指标6 项( 表 l 【3 9 】) ，分别是汞、无机砷、铅、铜、镉、铬。 表1 - 1 六项重金属指标的最高限量( m g k g ) 里尘：! 坠! 翌坠地塑! i 堡堑堕蜜垒呈塑型坐堕! ! 垫垒坠! 些逝! 指标总汞砷铅铜镉铬 最高限量 o 31 00 55 0o 12 0 2 滩涂贝类养殖发展中的环境科学问题 一8 0 ，7 5 o a ；7 0 聚6 5 阻 6 0 5 5 5 0 2 0 0 l2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 42 0 0 52 0 0 62 0 0 7 2 0 0 8 图12 0 0 1 - 2 0 0 8 年滩涂贝类养殖面积变化趋势 f i g 1t h ea r e ac h a n g i n gt r e n do f m u d f l a ts h e l l f i s hc u l t u r e 4 上海海洋大学硕士学位论文 贝类生产是世界范围的高价值活动【加1 。纵观2 0 0 1 年至2 0 0 8 年中国渔业统 计年鉴统计数据，滩涂贝类养殖面积呈逐年下降趋势，其中2 0 0 7 年养殖面积最 低( 图1 ) 。不同养殖贝类水域内，其生产情况有差异。但是由于养殖规模不断 扩大和苗种投放密度的增加，滩涂养殖贝类出现发病时间早、面积大等新特点， 使养殖者经济损失惨重。 2 1 滩涂贝类养殖环境污染和修复 由于滩涂易受到周边环境污染，常年的滩涂贝类养殖使底质环境变劣，导致 贝类在不良环境下生存，产品质量和数量下降，影响了滩涂养殖健康发展，修复 滩涂贝类养殖环境刻不容缓。 养殖环境生物修复技术在2 0 世纪8 0 年代末起步，近年来在基础性研究方面 取得了较大的进步，实践应用也取得了一定的成果，有关专家指出生物修复技术 必定能在修复养殖环境中起到重要作用【4 1 1 。利用微生物降解原理处理海水养殖 废水并进行环境生物修复的研究报导迄今尚不多见，国外主要是在筛选环境微生 物的基础上寻找功能基因，构建超级工程菌以进行大尺度生态修复。该方法对水 中的污染物尚有良好的降解效果，但对于受污染的海洋沉积物，微生物技术在原 位生物修复中还存在很大的局限性，该技术能够使水体c o d 含量降低，但并未 使营养元素总量减少，而只是将有机物变为无机物，从而可能加速海水的富营养 化【4 2 1 。 另外，针对一些地区滩涂贝类养殖品种单一，结构不合理，其生活习性、生 存条件、摄食情况差别不大，在同一环境下养殖习性相似的贝类，互相争氧、争 饵料，造成底层缺氧，饵料输入不足，自身污染严重，贝类体质下降，抗病、抗 污染能力差，成活率低。因此，对养殖品种结构需要调整，适当扩大相关藻类等 的栽培面积，对养殖区进行“绿化 ，改善养殖区的生态环境，逐步适当提高藻 类的栽培面积占滩涂养殖总面积的比例，使滩涂养殖业形成以贝养藻、以藻促贝 的良性循环，建立贝藻间养以及鱼贝藻间多元混养的立体生态互补养殖体系。 2 2 滩涂贝类养殖容量的确定 贝类养殖容量研究始于2 0 世纪7 0 年代的日本【4 3 1 ，其后各国学者展开了大量 工作，h o l l i d a y 等【删建立了塔斯马尼亚州养殖海区海湾扇贝养殖容量模型，另外 国外还有很多学者分别对不同海域的贻贝养殖容量进行了估算并建立模型 4 5 , 4 6 4 7 1 ，我国贝类养殖容量研究起步较晚，2 0 世纪9 0 年代国内有学者【4 8 1 展开了 养殖容量的研究工作，2 1 世纪以来，陆续有学者对诸多海域的不同贝类养殖容 上海海洋大学硕士学位论文 量进行了估算，并建立相应的养殖容量模型【4 9 , 5 0 , 5 1 , 5 2 。尹晖等【5 3 】通过计算单位面 积的浮游植物和底栖微藻生产的有机碳供应量、单位面积浮游动物和其它底栖生 物的生物量及其对有机碳的需求量，首次对乳山湾滩涂贝类在不同养殖季节的养 殖客量进行了估算。 滩涂贝类养殖生态系统是开放性的系统，有来自系统之外的大量的物质和能 量输入。输入的物质经过养殖贝类的摄食、同化、吸收，部分能量被留在了养殖 贝类体内，未被利用的能量一部分随着贝类的呼吸被消耗，剩余能量以粪和假粪 的形式沉积到养殖海域的底部。长时间的沉积作用将会改变养殖海域底质的物 理、化学以及生物结构，而这些结构的改变又会对养殖贝类的生理产生影响，进 而影响养殖容量。滩涂贝类养殖投资小、见效快、效益高，容易使养殖户在利益 的驱动下，忽视养殖滩涂的承载量和环境的容纳量，盲目地增加养殖密度，扩大 养殖面积，最终导致滩涂养殖业自身污染加剧，严重影响滩涂养殖业的整体效益 和可持续发展。 因此，对底质环境与养殖贝类之间的相互作用和影响的研究在养殖容量研究 过程中意义重大。但关于养殖贝类与环境的相互反馈作用的研究不足，对养殖容 量的估算仅仅停留在假设中的稳定环境条件下，没有考虑养殖对环境的改变进而 对养殖容量产生的影响。需要从滩涂底质条件、水质状况、海区生物组成等因素， 对滩涂贝类养殖容量作进一步研究，并对滩涂养殖布局进行科学、合理的规划。 2 3 滩涂贝类养殖环境与食品安全 贝类是易受污染的海产品，养殖环境中积累的有机质、硫化物、油类、总氮、 总磷、重金属、难降解有机污染物( d d t s 、p c b s 、p a h s 、酞酸酯类) 等物质，以 及细菌病毒等会导致贝类污染，进而对食品安全造成威胁。我国作为贝类养殖大 国，由于此领域的基础研究欠缺，尚未形成配套的卫生质量标准和监测计划，致 使贝类的卫生安全受到很大影响。因此，在贝类养殖中要考虑到贝类食用安全和 人体健康，兼顾国际标准和国内外贸易要求，对贝类卫生标准予以适当限定。 3 本文研究目的和意义 3 1 研究区域概况 南通如东县地处江苏省东南部、长江三角洲北翼，东面和北面濒临黄海。境 内海岸线全长1 0 6 k i n ，0 m 以上滩涂面积8 0 x 1 0 4 h m 2 ，辐射沙洲约6 7 x 1 0 4 h m 2 ， 分别占全省滩涂面积的l 9 、南通市的l 2 ，2 0 m 以上滩涂面积也有约4 0 x 1 0 4 h m 2 。 6 上海海洋大学硕士学位论文 由于受特殊的地理、地质、水流水质影响，如东滩涂不断缓慢地向外淤长，属典 型的淤长型淤泥质滩涂海岸【5 4 】，是文蛤( m e r e t r i xm e r e t r i x ) 的重要产地。随着 工农业的发展，各类污染日趋严重，特别是洋口化学工业园的建设，对滩涂养殖 的危害风险增大。南通市环保局环境状况公报指出：“自1 9 9 8 年至2 0 0 1 年，洋 口入海河口水质前几年尚能保持在地表水类水质，而2 0 0 1 年均已恶化至劣于 地表水v 类水质了”，如东滩涂沿岸排污企业数百家，其废水排入附近河流，内 河污水进入近海，污染滩涂。近两年该县连续发生大面积文蛤死亡，且蔓延很快、 很广【5 5 】，其中环境污染是直接原因【5 6 】。 3 2 本研究内容及意义 尽管许多科研工作者对贝类的养殖环境做过许多相关研究，但主要都集中在 沉积物，近年来对贝类体内污染物的研究有所增加，然而仅局限于单一污染物， 没有形成体系。迄今为止，国内没有对文蛤产地环境的整体报道，也鲜有研究者 对同一海域水体、沉积物、贝类体内主要环境因子的污染状况以及文蛤质量受环 境质量的影响程度进行对比研究。 目前国内外在各海域环境的微生物研究已有报道，o s h i r o h 和f u j i o k a t 5 7 】对夏 威夷恐龙湾的细菌做过调查研究，c a b r a l 和m a r q u e s 1 5 探讨了f e b r o s 河流中粪 大肠菌群与水体中各参数的相关性，d e l i l l e 和g l e i z o n 对k e r g u e l e 岛周边的南极 海域进行了微生物分析【5 8 】，国内也有学者做过类似的调查研究；詹文毅等对如 东滩涂文蛤大面积死亡的原因做过重金属方面的探究【5 6 】，但关于如东滩涂微生 物的研究尚未见报道。 滩涂兼有海、陆两种不同属性的环境特征，环境和生态系统比较脆弱【5 引。 近年来由于贝类养殖规模和密度的不断扩大，以及各种自然和人为原因，该文蛤 产地受到不同程度的石油污染，在海水和沉积物中均检出石油烃，而且出现超标 现象。 石油进入海洋环境后，发生的迁移、转化过程十分复杂，其与水动力条件密 切相关【删。石油烃在海水中吸附于悬浮物上随着海流迁移，并且同时在海底和 海洋潮间带的沉积物上沉积【6 1 】，沉积物中的石油烃在潮水作用下迁移，同时又 受到沉积物中微生物的降解，微生物降解速度与环境温度、盐度、p h 、营养盐 等因素有关【6 2 】：沉积物中的石油污染物质除部分被微生物降解外，其余部分将 长期滞留在海底。海水和沉积物中残留的石油烃多为难以降解且有毒性大、致癌 性，极大地影响海洋底栖生物的正常生长【6 3 删；其亲脂性又使之易于在海洋生物 的脂肪内蓄积，并可通过食物链传给人体危害人体健康。贝类地理分布广，生活 方式固定，能够累积其生活环境中的石油烃( t p h s ) ，被许多国家和地区作为石油 7 上海海洋大学硕士学位论文 烃( t p h ) 污染的监测生物【6 5 1 。因此，研究滩涂文蛤产地环境中石油烃的时空分布 迁移转化特征，对探讨石油污染对底栖生物的影响是极其重要的，但迄今为止， 有关该研究领域的报道尚不多见。 基于以上分析，本文以南通如东县滩涂为研究地理范围，选取该区域的优势 贝类文蛤为研究对象，在2 0 1 0 年冬季( 3 月) 、春季( 5 月) 、夏季( 8 月) 和秋 季( 1 1 月) 以该环境中表层水体、沉积物及文蛤体内微生物( 细菌总数、总大 肠菌群、粪大肠菌群) 、石油烃( t p h s ) 为主要指标，进行全面、连续的跟踪监 测和调查研究，主要研究内容： ( 1 ) 江苏如东文蛤养殖滩涂环境中以及文蛤体内微生物、石油烃含量的监 测、分析和质量评价； ( 2 ) 探讨微生物、石油烃在江苏如东文蛤养殖滩涂环境中以及文蛤体内的 时空分布特征和变化趋势； ( 3 ) 分析比较文蛤体内微生物以及石油烃含量与主要环境因子的关系及受 影响的程度。 本研究选择江苏如东滩涂文蛤养殖区，对表层海水、沉积物以及文蛤体内微 生物( 细菌总数、大肠菌群、粪大肠菌群) 、石油烃等主要因子进行分析、研究， 为更好的了解文蛤产地环境因子的分布特征和污染情况，以及文蛤产地环境质量 评价和保护提供了科学依据，对促进滩涂贝类的可持续发展具有重要的理论价值 和现实意义。 3 3 主要创新点 本文针对滩涂贝类文蛤产品食用安全性的问题，选择微生物和石油烃作为 重要影响因子，阐明了我国滩涂贝类重要养殖区江苏南通文蛤产地微生物和 石油烃的时空分布特点，同时深入分析了文蛤质量与环境质量之间的相互关系。 8 上海海洋大学硕十学1 1 i ) = 论文 1 样品采集 1 1 采样时间及站位 第一章材料与方法 _ l一 3 2 3 0 ) 一 ， 3 2 2 5 3 2 2 0 5 ，3 2 2 0 - 、? 江苏如东 3 2 姗 3 2 1 5 1 2 i 5 9 51 2 1 6 1 2 1 5 1 2 1 4 01 2 1 4 51 2 1 5 01 2 1 5 51 2 1 6 01 2 1 5 9 01 2 1 5 9 51 2 1 6 1 2 1 6 0 5 图1 - 1 采样站住设置 f i g 1 - id i s t r i b u t i o no f s a m p l i n gs i t e s 袁1 - 1 采样经纬度 ! ! 垒：! ：! 望墨g i 坐韭丝垒! 垒垡坐韭2 1 兰旦璺竺z 兰垒堕婴兰 采样点经度纬度 分别于2 0 1 0 年冬季( 3 月) 、春季( 5 月) 、夏季( 8 月) 和秋季( 1 1 月) ， 在江苏省如东县滩涂文蛤养殖区域设置1 5 个站位进行采样( 包括水样、沉积物 9 上海海洋大学硕士学位论文 样和文蛤样品) 。具体采样站位如图1 1 和表1 1 所示。 1 2 取样 测定细菌类( 细菌总数、总大肠菌群和粪大肠菌群) 指标的样品：表层海水 样品系用无菌采水瓶现场采取；沉积物样品系用经灭菌处理过的不锈钢压舌板和 小勺，刮去上表层后，采取放入无菌容器中标记保存；文蛤样品用无菌手套采取 后放入经紫外灭菌的封口袋中标记保存。 测定石油烃( t p h s ) 的样品：表层海水样品采集于玻璃瓶中，以l ：3 h 2 s 0 4 将 样品调节至弱酸性( p h 约为4 ) ；采取沉积物样品和文蛤样品装入聚乙烯塑料袋中 标记，低温保存。 表层海水、沉积物和文蛤生物样品采集、保存、运输均严格按 g b t 1 7 3 7 8 3 1 9 9 8 海洋监测规范【删中执行。采样种类和数量如表1 2 所示。 表1 - 2 各季节所测指标样品种类和数量( 个) ! 垫：! ：! ! 泣笪竺垒9 翌堂堕箜q ! ! 熊婴p ! 箜! 0 1 坐皇i 翌璺i 曼璺垡竺! 垫皇竺坠! 呈竺竺 项目指标冬季数量春季数量夏季 耋 秋季数量 1 3 样品预处理 1 3 1 测定细菌类指标的样品 样品采集后置室温条件下复苏适应0 5 l h 。在无菌条件下进行样品预处理。 水样：无菌准确移取1 0m l 水样至于9 0m l 无菌海水管中，制备成1 0 以稀 释样然后根据需要连续稀释，制备成1 0 五、1 0 弓、1 0 。4 等稀释样备用。 沉积物样品：用无菌培养皿称取2 5 og 样品，然后加入2 2 5 0m l 无菌海水 制备成1 0 0 稀释样。再用移液管将l o 。1 稀释样连续向9 0m l 无菌海水管中稀释， 制备成1 0 之、l o 弓、1 0 4 等稀释样备用。 文蛤样品：首先用酒精棉球将文蛤样品外壳消毒，然后在无菌条件下取全组 织样放入无菌玻璃研钵中研磨，研磨后无菌移取2 5 0g 样品至2 2 5 0m l 无菌海 水的试管中，制备成l o 。稀释样。然后，用一系列装有9 0m l 无菌海水的试管 l o 上海海洋大学硕士学位论文 连续稀释，制备成1 0 、1 0 。、1 0 。4 稀释样。 1 3 2 测定石油烃( t p h s ) 的样品 水样用正己烷萃取。 采集表层沉积物土样，自然风干后，用正己烷作萃取剂，用n a 2 s 0 4 多次洗 涤萃取液，弃去水相。 文蛤样品采集后用海水冲洗干净，取出软组织和体液，装入聚乙烯塑料袋中 于冰冻条件下送实验室2 0 c 保存。在常温下解冻样品，加入n a o h 和乙醇室温 避光皂化5 6 h ，氟里昂( 1 1 3 ) 萃取，6 5 c 蒸馏近干，环己烷定容。 2 分析方法 所有相关因子检测均按照海洋监测规范【6 6 1 进行。 2 1 细菌等的检测 所测细菌总数及大肠菌群和粪大肠菌群等分别用平板计数法、多管发酵法进 行。 2 2 1 细菌总数平板计数法 用微量加样器取0 1 m l 水样，在营养琼脂平板上涂布接种，2 5 c ，培养7 d ， 记数。 2 2 2 总大肠菌群和粪大肠菌群多管发酵法 初发酵实验： 以无菌操作等量吸取1 0 m l 经充分摇匀的水样，分别加入3 支各盛有1 0 m l 已 灭菌的双倍浓缩亮绿胆盐培养液的试管中( 内有倒管) ；等量吸取l m l 水样，分别 加入3 支各盛有1 0 m l 已灭菌普通浓度的亮绿胆盐培养液试管中；吸取1m l 水样注 入盛有9 m l 已灭菌的陈海水试管中，摇匀。另换一移液管等量吸取l m l l l 七种稀释 液于3 支盛有1 0 m l 已灭菌的普通浓度亮绿胆盐培养液试管中，于3 7 * ( 2 培养2 4 h ， 未产气者为大肠菌群阴性；产气者，进行进一步的证实试验。 证实试验：将所有产气管中的培养物用接种环接种到伊红美蓝琼脂平板， ( 3 6 4 - 1 ) 培养2 4 d x 时，查菌落为金属光泽、黑紫色或紫色带黑心( 即为大肠菌 群阳性) 的产气管数及其稀释倍数。 复发酵实验：将可疑菌群管接种于e c 培养液中，于3 7 c 培养2 4h ，记录结果。 2 2 石油烃检测方法 上海海洋大学硕十学位论文 水样和沉积物样萃取液在实验室中采用紫外分光光度法，文蛤样萃取液用荧 光分光光度法测定分析石油烃浓度。用统一提供的标准油品( 国家海洋环境监测 中心提供：2 0 3 群) 作参考标准。 3 评价标准与评价方法 3 1 评价标准 采用海水水质标准 6 7 】、海洋沉积物质量 6 8 1 以及海洋生物质量【6 9 】 作为评价标准。 3 2 评价方法 文蛤产地环境表层水体中微生物、石油烃以及沉积物中微生物均使用单因子 指数质量模型进行评价，其计算公式为【7 0 】： p 严c # s l 式中：b 为污染因子f 的污染指数；c f 为污染物f 的实测数据；s 为污染物f 的 评价标准，当胗l ，表明环境已经受到污染，当瞪1 ，表明环境未受到污染， 只越大，表明环境受污染程度越高。 文蛤体内粪大肠菌群数根据海洋生物质量一类和二类标准，文蛤体内石 油烃按海洋生物质量g b l 8 4 2 1 2 0 0 1 一类标准和海洋生物质量监测技术规 程中规定，海洋生物质量评价以单因子污染指数1 0 作为该因子是否对生物产 生污染的基本分界线，小于0 5 为文蛤未受石油烃污染，0 5 1 0 之间为文蛤受 到石油烃污染( 轻度污染) ，大于1 0 表明生物已受到该因子污染( 重度污染) 。 4 数据处理 应用e x c e l l 、o r i g i n 7 0 和s p s s 等软件进行数据统计分析和图表处理。 超标率( ) = 超标样点数样点总数x 1 0 0 。 利用s p s s 对各主要环境因子在文蛤体内与水体中和沉积物中的数量关系进 行了p e r s o n 相关性分析( p 秋季 冬季。 冬季细菌总数分布状况如图2 1 ( a ) 所示，其中，l l 号站位出现最高值，最 低值出现在9 号站，细菌总数的水平差异不大，各所测站位表层水体中细菌数量 变化基本在一个数量级范围内。 春季细菌总数分布状况如图2 1 ( b ) 所示，其中，春季最高值出现在1 l 号站 位，1 号站出现最低值，细菌总数水平分布差异较冬季稍大，各监测站位的数量 在1 0 2 和1 0 3 之间变动。 夏季细菌总数分布状况如图2 1 ( c ) 所示，1 3 号站位出现最高值，1 1 号站 数量最低。夏季细菌总数水平分布差异在四个季节中最大，最高和最低值之间相 差2 个数量级。 秋季细菌总数分布状况如图2 1 ( d ) 所示，与冬、春季节相同，1 1 号站位出现 最高值，最低值出现在9 号和1 0 号站。秋季细菌总数水平分布变化幅度不大， 低于春季，最大相差1 个数量级。 细菌总数在冬、春、夏、秋四个季节的数量变化差异较大，其中夏季比冬季 平均值高2 个数量级以上。秋季和春季相差最小，平均值基本在一个数量级范围 以内，但是这两个季节分别和冬季相差1 个数量级以上。各站位在每个季节未表 现出明显的特征以及规律性。 4 5 0 4 0 0 3 5 0 3 0 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 l o o 5 0 o 上海海洋人学硕七学位论文 川1 冬季 1i，l、一1一：一l。j1l a l2 3 4 5 6 7 8 91 0 1 l 1 2 1 3 1 4 1 5 站位号 l l j l 1 疆j j 量 b ) l2 3 4 5 678 91 0l l1 2 1 3 1 4 1 5 站位号 c l2 3 4567891 0l l1 2 1 3 1 4 1 5 站位号 1 4 1i_菘鼋u巅硇悃恩蝌婚岳*建巡僻 o 9 8 7 6 5 4 3 2 l o 1ili诱h百一o 巅珀粗暴惭椎导*辫噬僻 体m h 圮m 8 6 4 2 o 1i与诒tio 巅珀悃恳褂哦廿*嫩噬僻 上海海洋大学硕+ 学位论文 llli l2 345 6 7 8 9l ol l1 2 1 31 41 5 站位号 图2 - l 表层水体中细菌总数在冬( a ) ，春( b ) 、夏( c ) 、秋( d ) 季节的时空分布 f i g 2 ld i s t r i b u t i o f t 0 协lb a 曲舐ai l lf o w s e a s o n si n 锄r f a w a t e r 1 2 总大肠菌群的季节分布特征 表层海水中总大肠菌群数的时空分布状况如图2 2 所示，其全年变化范围在 n d 9 3x1 0 2 c e l l s l 之间，全年总平均值为1 9 3x1 0 2 c e l l s l 。 冬季总大肠菌群数量变化范围为n d 6 0 1 0 2 c e l l 扎，平均值为2 2x 1 0 2 c e l l s l 。其中7 号站位出现最高值，最低为2 号、5 号、1 4 号站，均未检出大 肠菌群。冬季总大肠菌群数量水平差异较大，各所测站位表层水体中大肠菌群数 量最大相差1 个数量级。 春季总大肠菌群数量变化范围为n d 4 0x1 0 2 c e l l s 几，平均值为1 1 4x 1 0 2 c d l s l 。最高值出现在1 4 号站位，而2 号、4 号、6 号、8 号、1 0 号和1 2 号、 1 3 号站位均未检出大肠菌群。水平分布差异较冬季略小。 夏季总大肠菌群数量变化范围为n d 2 4 x1 0 3 c e l l s l ，平均值为2 8 7 x 1 0 2 c e l l s l 。其中8 号站出现最高值，4 号、6 号、l l 号、1 2 号和1 4 号、1 5 号站 位均未检出大肠菌群。夏季细菌总数水平分布差异也较大，最高和最低值之间相 差近3 个数量级。 秋季总大肠菌群数量变化范围为3 6 9 3x1 0 2 c e l l s l ，平均值为2 9 2x 1 0 2 c e l l s l 。其中1 4 号站位出现最高值，最低值出现在2 号站。秋季细菌大肠菌 群水平分布变化幅度基本在1 个数量级左右。 表层水体中总大肠菌群数在冬、春、夏、秋季的季节变化不大，各季节的大 肠菌群平均含量基本在一个数量级之内变动，每个季节中各站位之间未表现出明 显的特征或规律性。 1 5 4 5 3 5 2 5 l 5 o 3 2 l o 1l罩当go_鲁 巅珀粗器卅器廿*埔巡僻 上海海洋大学硕十学位论文 全年各季节所测站位的大肠菌群数平均值大小顺序为：秋季 夏季 冬季 春季。在采集的海水样中，有1 6 个未检出大肠菌群，其中春季检出率最低，仅 占该月份样品数的5 0 ，其次为夏季，检出率为6 0 ，秋季检出率最高，达到 1 0 0 。 3 0 0 0 囹冬季口春季夏季目秋季 棚圳出批8 9 一聃 12 3 4 5 6 k 在穹1 0 1 11 2 1 3 1 41 5 蚰m l 丐 图2 - 2 全年表层海水中总大肠茵群数时空分布 f i g 2 2d i s t r i b u t i o no f t o t a lc o l i f o r mb a c t e r i ai ns u r f a c ew a t e ri na l lay e a r 1 3 粪大肠菌群的季节分布特征 所测站位水体中全年粪大肠菌群分布见图2 3 所示，结果显示，冬季和春季 检出率很低，其中冬季只有l o 号和1 5 号站检出粪大肠菌群，分别为3 6 c e l l s l 和3 0 c e l l s l ，其余各站均未检出，检出率仅为1 3 3 3 ；春季所采集全部样品均 未检出，检出率为o ；夏季粪大肠菌群数量变化范围在3 6 - - - - 2 4 x1 0 3 c e l l s l 之间， 平均值为4 7 8 x1 0 2 c e l l s l ，其中只有4 、6 、1 1 、1 2 、1 4 、1 5 号等6 个站未检出 粪大肠菌群，检出率达到6 0 o ，粪大肠菌群水平差异较大，各站位差异在l 到 2 个数量级之间；秋季粪大肠菌群数量在3 6 - 9 2c e l l s l 之间变动，平均数量为 6 3c e l l s l ，其中1 、5 、7 、9 、1 0 、1 2 等未检出粪大肠菌群，检出率和夏季相同， 但是所涉及的站位不一样，秋季粪大肠菌群的水平差异不大，各检出站位的数量 基本在1 个数量级以内。总体来看，粪大肠菌群数量的大小顺序为夏季 秋季 冬季 春季。 1 6 o o o 0 o o o o 5 o 5 o ，- ，一 l l d答3巅猫粗龌k躅廿葚* - _ _ l旧目n h 口 0 0 os 詈僻 上海海洋大学硕士学1 1 i ) = 论文 3 0 囱冬季口春季夏季目秋季 目-i l _ -自二目 皇 l2 3 45 678 9l o l l 1 21 3 1 4 1 5 站位号 图2 - 3 全年表层海水中粪大肠茵群数时空分布 f i g 2 - 3d i s t r i b u t i o no f f e c a lc o l i f o r mb a c t e r i ai ns u r f a o ew a t e ri na l lay e a r 1 4 表层海水中石油烃的含量分布 表2 1 为各季文蛤产地表层海水中石油烃的含量分布状况，由此可知，冬季、 春季、夏季和秋季石油烃含量变化范围分别在0 0 0 9 0 0 8 2 m g l 、0 0 0 5 0 0 8 6 m g l 、0 0 2 8 - - 0 0 9 5 m g l 、0 0 4 2 - - 0 0 6 5 m g l 之间，平均值分别为0 0 3 3 m g l 、0 0 2 9m g l 、0 0 5 3m g l 、0 0 5 4m g l 。其中秋季平均含量达到最高，而 春季月份则最低，变化幅度却最大。 表2 1 各调查站位文蛤产地海水中石油烃的含量分布( m g l ) ! 垒垒：兰：! g 旦翌里宝翌塑垡旦翌旦! p 宝业! 曼旦翌! 也! 丝1 2 翌垫翌垡! 堡兰呈垒婴璺型翌型必 季节冬季春季夏季秋季 由图2 4 可以看出，冬季8 号站点出现最高值，6 号站位最低；春季l 号站 最高，2 号和7 号站位均未检出；夏季最高值出现在4 号站，6 号站最低；秋季 每个站相差均不大，8 号站最高，9 号站最低。由此可见，各站点石油烃含量分 布在不同季节基本没有明显的规律性变化。 1 7 笃 如 埒 m 5 o d t i 。? o h城巅类星粗蝮k瓤cb葚妥噬僻 上海海洋大学硕士学位论文 l23456789l ol l1 2 1 3 站位号 图2 - 4 不同季节石油烃含量分布 f i g 2 4d i s t r i b u t i o no fp e t r o l e u mc o n c e n t r a t i o n si nd i f f e r e n ts e a s o n s 2 水环境质量评价 2 1 水环境中总大肠菌群污染评价 表2 - 2 表层水体中大肠茵群数只值 旦坠：兰：三翌! 竖2 11 竺塑! 1 2 1 i 鱼婴垒呈! ! 盟璺垫! 旦堕堡翌：垒壁l 一一一 站位冬季春季夏季秋季 注：“0 ”值表示朱检出；“”表示没有采集到样品 根据海水水质标准中规定的标准限值，对所获得检测结果进行单因子污 染评价可知( 表2 2 ) ，表层水体中大肠菌群数全部符合一类海水水质标准b 1 ) 超标，属严重污染( 表2 3 ) 。 表2 - 3 表层水体中粪大肠茵群数尼值 ! ! ! ：兰：! 生垒! 坚2 1 丝垒! 呈2 1 垫婴! 垒! 堕垒! 翌! 蜓垒堡! 璺丝 站位冬季春季夏季秋季 注：“o ”值表示朱检出；“一”表示没有采集到样品 2 2 石油烃污染评价 表层海水石油污染状况采用单因子质量指数法评价，评价标准采用海水水质 标准中的一类海水水质标准( o 0 5 m g l ) 。评价等级参照表2 - 4 所列分级划分【7 1 1 。 表2 - 4 海水水质状况分级 旦垒：! 兰g ! 箜! i 垒里璺垒旦璺2 1 堡璺堂呈! 垒! 竺旦坠璺! i 壁一一 石油类污染指数c p )等级 质鼍评价 研究区域表层海水中石油污染指数如表2 - 5 所示，各月份辟平均值顺序为 秋季 夏季 冬季 春季，其中秋季最高，是一类标准的1 0 8 倍。 表2 - 5 表层海水石油污染指数分布 t a b 2 - 5o i lp o l l u t i o ni n d e xo f m a r i n ew a t e r 1 9 上海海洋人学硕士学位论文 冬季1 5 秋季 。、n 夏季 图2 - 5 不同划分等级所占比例比较 f i g 2 5p r o p o r t i o no f w a t e rq u a l i t yc l a s s i f i c a t i o no ft h es a m p l i n gs t a t i o n sf r o md i f f e r e n tv o y a g e s 各个调查月份均有不同程度超标，根据计算结果表明( 图2 5 ) ，冬季在所有 监测站位中，水质状况等级为l 级的测站占4 0 0 ，2 级占1 0 o ，3 级占3 0 0 ， 5 级占2 0 0 ；春季在所有监测站位中，水质状况等级为l 级的测站占5 3 8 ，2 级占1 5 4 ，4 级占2 3 1 ，5 级占7 7 ；夏季在所有监测站位中，水质状况等 级为1 级的测站为0 ，2 级占2 0 0 ，3 级占1 0 0 ，4 级占2 0 o ，5 级占5 0 0 ； 秋季在所有监测站位中，水质状况等级为l 级、2 级、3 级的测站均为0 ，4 级占 3 0 o ，5 级占7 0 o 。有上述分析可以看出，全年均出现轻度污染以上等级的 站位，特别是夏季和秋季，较冬季和春季出现4 - - 5 级站位的比例有所上升，这 兑明夏季和秋季石油污染程度略有增加。冬、春季各调查站位属清洁等级以上的 测站仍占主要部分，而夏、秋两季则不然，夏季轻度污染以上等级的测站占主要 部分，这可能与夏季雨量较多，人海径流量增大所致；而秋季全部测站均属轻度 污染以上等级，说明该文蛤产地秋季已受到较严重的石油污染，造成该结果的 2 0 上海海洋大学硕十学位论文 原因还有待进步研究探讨。 8 讨论 3 1 细菌总数分布特征分析 表2 - 6 不同滩涂及海域细菌总数调查情况 海区 细菌总数范同( c e l l s m 1 )平均值文献 对于表层海水中的细菌总数而言，根据不同滩涂以及海域细菌总数的调查研 究( 表2 - 6 ) 可知，杨星星等【7 6 】对乐清湾泥蚶、缢蛏体内及养殖水环境细菌茵群 调查表明，蒲岐滩涂细菌总数季节变化为秋季 春季 夏季 冬季，秋季整整高 出冬季2 个数量级，翁样滩涂秋季 冬季 春季 夏季，秋季比冬季高约1 个数量 级，比夏季高2 个数量级；林凤翱等【7 7 】在辽东湾沿岸贝类养殖环境中的细菌总数 研究显示夏季 秋季 春季，夏季达到最高值( 1 7 x i 0 5 c e i l s m 1 ) ，比冬季高出近 1 个数量级，春季达最低值( 0 9 1 0 3c c l l s m 1 ) 。关于海湾的研究中，宁修仁等【硼 2 l 上海海洋人学硕士学位论文 对海南省三亚湾、榆林湾附近海域的调查研究表明，表层海水中细菌总数最高值 出现在榆林湾附近海域，细菌丰度最高值多分布于河口以及近岸海域，受到周围 河流排污等人为活动的影响明显。在乔旭东等【7 9 】对渤海湾的调查中，细菌总数 数量范围在1 0 5 c e l l s m l - - 1 0 6 c e u s m l ，结果显示秋季细菌总数最高，冬季则在海河 口最高，但是春、夏两个季节的细菌数量分布比较均匀，其数量分布受到沿岸河 流的影响较大，尤其是海河排污对其造成的影响，细菌总数的分布一般与距离海 岸远