2021-4-9 | 生态质量论文
1引言(Introduction)
近年来，随着沿海经济的发展，人类对海岸带环境的影响逐渐增大．海底沉积物富集来自表层水体的天然和人为化合物，如重金属等．它们对沿海生态系统造成了严重的威胁，如导致其物理化学性质的改变、栖息地的破坏及生物多样性的变化(Halpernetal．，2007;2008)．大型底栖生物个体较大，种类丰富且易于收集(Pelletieretal．，2010)，生活环境相对稳定，多数种类的成体终生栖息在固定场所或只在底质表面有限范围内活动，对逆境的逃避相对迟缓，对海底环境的扰动敏感而深刻，可以反映当地的环境状况，因此被广泛地用作环境质量状况的指示生物(Zmarzlyetal．，1994;Dieneretal．，1995;Dorseyetal．，1995;Stull，1995;Bayetal．，1997;Smithetal．，2001)．单变量和多变量法已经成为海洋污染生物效应评价的重要分析方法．单变量法，如多样性指数、均匀度指数等，优势在于可以将大量的信息整合到一个指数中，但不易区分环境变化是人为因素还是自然因素导致的(Warwicketal．，1993)．相反，多变量分析法如典范对应分析(CanonicalCorrespondenceAnalysis)、主成分分析(PrincipalComponentAnalysis)、非参数多维分析(non-metricMultidimensionalScaling)等在检测群落变化方面比单变量分析法更敏感(Warwicketal．，1991)．然而，其结果一般难以被非科学家们(如环境影响评价人员、海洋环境质量监测的决策者、利益相关者等)理解．在某些情况下(如环境管理、环境影响评价研究等)，环境管理者和决策者需要简单有效的生物指数以了解当地的生态质量状况(Elliott，1994;Engleetal．，1999)．Borja等(2000)为对欧洲河口及近岸海域软底质生态质量状况进行完整性评价，依据Pearson等(1978)、Glémarce等(1981)、Grall等(1997)学者的理论框架模型提出了AMBI(AZTI'sMarineBiologicalIndex，AZTI海洋生物指数)方法，并被纳入到《欧盟水框架指令》(EuropeanWaterFrameworkDirective)生态质量评价体系(Muxikaetal．，2005)．在不同的环境胁迫条件下，如富营养化、采砂、缺氧、疏浚及鱼虾贝类养殖、重金属污染、石油开采、港口和堤防的建设及运行、城市生活污水排放、生物污染等，AMBI均可使用(Borjaetal．，2003;Muxikaetal．，2005;Munizetal．，2005)．目前，AMBI指数在欧洲(Borjaetal．，2009;Grémareetal．，2009;Josefsonetal．，2008)、亚洲(Caietal．，2003;Cheungetal．，2008;陈宜清等，2007;罗民波，2008)、北非(Aflietal．，2008;Bakalemetal．，2009;Bazairietal．，2005)、南美洲(Munizetal．，2005)、北美洲(Borjaetal．，2008;Borjaetal．，2011;Callieretal．，2008，2009)和法属留尼汪岛(Bigotetal．，2008)等地皆有应用．鉴于AMBI在世界各地应用的广泛性和适用性，本文首次将AMBI法引入中国渤海海域，以检测其在评价渤海海域生态环境质量评价上的敏感性，并以此扩大AMBI法应用的地理范围．
2材料与方法(Materialsandmethods)
2．1材料和采样方法
所用材料是2008年9月16日至28日采自渤海海域11个潮间带断面的大型底栖生物(见图1，由ArcGIS9．0软件绘图)，每个潮间带区域按照高、中、低3个潮区进行采集，通常在高潮区布设2站，中潮区3站，低潮区1至2站．在滩面较短的潮间带，高潮区布设1站、中潮区3站、低潮区1站(国家海洋局908专项办公室，2006)．根据实际情况，本次调查对东营、高沙岭、潍坊等潮间带距离较长的滩面，高潮区布设1站，中潮区1至2站，低潮区1至2站;而在潮间带距离较短的站点如莱州湾、金州湾等仅在高潮区、中潮区、低潮区各设一个站点;由于歧口、双台子河等站点为软泥质海滩，无法在中、低潮区实施采样，只采高潮区样本．本次调查共获得30个样本，除歧口高潮带和东营中潮带外，其它28个样本皆采用AMBI法进行分析．用0．5m×0．5m的采样框定量取样，取样深度约为30cm，每次采集1至2次，所取泥样用孔径为0．5mm的筛网冲洗，标本用75%酒精现场固定，带回实验室进行种类鉴定、计数以及称重(湿重)等工作(国家海洋局908专项办公室，2006)，并计算其生物量和栖息密度．
2．2评价方法
2．2．1香农-威纳多样性指数(H)通常，在清洁的沉积环境中物种多样性高．但由于竞争，各种生物仅以有限的数量存在，且相互制约以维持生态平衡．当沉积环境及水体受到污染后，不能适应的生物死亡被淘汰，或者逃离;能适应的生物生存下来．随着竞争生物的减少，生存下来的少数物种的个体数大大增加．因此，清洁水域中生物种类多，每一种的个体数少;而污染水域中生物种类少，优势种明显且个体数多，这是建立物种多样性指数公式的基础．公式如下(孙儒泳，2001):H=－∑Si=1(Pi)(log2Pi)(1)式中，Pi为样本中第i种的个体所占的比例，如样品总个体为N，第i种个体数为ni，则Pi=ni/N;s代表收集到的底栖动物种类数．H值等于0，说明无底栖生物即表示严重污染;0～1之间代表重污染，1～2之间代表中度污染;2～3之间代表轻度污染;大于3则代表清洁(蔡立哲等，2002)．
2．2．2AMBI指数AMBI法根据各种底栖动物环境敏感度的不同，即由最敏感种到最机会主义种，分为5个不同的生态组(EcologicalGroup，EG)(Borjaetal．，2000):①EGI即干扰敏感种(disturbance-sensitivespecies)，对富营养化非常敏感，生存在未受污染的状态下，包括食肉动物和一些食用沉积物的多毛类等．②EGⅡ即干扰不敏感种(disturbance-indifferentspecies)，对有机物过剩不敏感，物种密度低，随时间变化不敏感(从未受干扰状态至轻微失衡状态)，包括食用悬浮物的动物和比较不挑食的肉食性动物和腐食性动物．③EGⅢ即干扰耐受种(disturbance-tolerantspecies)，可忍耐过量的有机物，正常状态下也可生存，但种群数目会受到有机物过剩(轻微失衡的环境状态)的刺激，包括生活在水底表层食用沉积物的动物，如管栖海稚虫．④EGIV即二阶机会种(thesecond-orderopportunisticspecies)，生存在显著失衡的环境状态下，包括小型多毛类．⑤EGV即一阶机会种(thefirst-orderopportunisticspecies)，生存在显著失衡的环境状态下，皆是食用沉积物的动物，这些种类的增加会减少沉积物量．每个生态组在大型底栖动物群落中所占的比例乘以不同的系数，然后相加，就可获得生物系数(BioticCoefficient，简称BC)．这样得出的BC值是连续的，位于0～7之间(等于7时说明底质中无生物)，并被分割成8个不同的区间，分别对应于8个BI值(BioticIndex，BI:表示的是占优势地位的生态组别;Gralletal．，1997)．每个BI值对应不同的优势生态组别，并由此指示观测点受干扰程度及底栖群落健康状况(见表1)．BC=［(0×EGI%)+(1．5×EGⅡ%)+(3×EGⅢ%)+(4．5×EGIV%)+(6×EGV)%］/100(2)式中，EGI代表第一生态组，EGⅡ代表第二生态组，依次类推．AMBI计算软件通过AZTI中心网站(