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1引言(Introduction)

近年來，隨著沿海經(jīng)濟的發(fā)展，人類對海岸帶環(huán)境的影響逐漸增大．海底沉積物富集來自表層水體的天然和人為化合物，如重金屬等．它們對沿海生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴重的威脅，如導致其物理化學性質(zhì)的改變、棲息地的破壞及生物多樣性的變化(Halpernetal．，2007;2008)．大型底棲生物個體較大，種類豐富且易于收集(Pelletieretal．，2010)，生活環(huán)境相對穩(wěn)定，多數(shù)種類的成體終生棲息在固定場所或只在底質(zhì)表面有限范圍內(nèi)活動，對逆境的逃避相對遲緩，對海底環(huán)境的擾動敏感而深刻，可以反映當?shù)氐沫h(huán)境狀況，因此被廣泛地用作環(huán)境質(zhì)量狀況的指示生物(Zmarzlyetal．，1994;Dieneretal．，1995;Dorseyetal．，1995;Stull，1995;Bayetal．，1997;Smithetal．，2001)．單變量和多變量法已經(jīng)成為海洋污染生物效應評價的重要分析方法．單變量法，如多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)等，優(yōu)勢在于可以將大量的信息整合到一個指數(shù)中，但不易區(qū)分環(huán)境變化是人為因素還是自然因素導致的(Warwicketal．，1993)．相反，多變量分析法如典范對應分析(CanonicalCorrespondenceAnalysis)、主成分分析(PrincipalComponentAnalysis)、非參數(shù)多維分析(non-metricMultidimensionalScaling)等在檢測群落變化方面比單變量分析法更敏感(Warwicketal．，1991)．然而，其結(jié)果一般難以被非科學家們(如環(huán)境影響評價人員、海洋環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測的決策者、利益相關(guān)者等)理解．在某些情況下(如環(huán)境管理、環(huán)境影響評價研究等)，環(huán)境管理者和決策者需要簡單有效的生物指數(shù)以了解當?shù)氐纳鷳B(tài)質(zhì)量狀況(Elliott，1994;Engleetal．，1999)．Borja等(2000)為對歐洲河口及近岸海域軟底質(zhì)生態(tài)質(zhì)量狀況進行完整性評價，依據(jù)Pearson等(1978)、Glémarce等(1981)、Grall等(1997)學者的理論框架模型提出了ambi(AZTI'sMarineBiologicalIndex，AZTI海洋生物指數(shù))方法，并被納入到《歐盟水框架指令》(EuropeanWaterFrameworkDirective)生態(tài)質(zhì)量評價體系(Muxikaetal．，2005)．在不同的環(huán)境脅迫條件下，如富營養(yǎng)化、采砂、缺氧、疏浚及魚蝦貝類養(yǎng)殖、重金屬污染、石油開采、港口和堤防的建設(shè)及運行、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指數(shù)在歐洲(Borjaetal．，2009;Grémareetal．，2009;Josefsonetal．，2008)、亞洲(Caietal．，2003;Cheungetal．，2008;陳宜清等，2007;羅民波，2008)、北非(Aflietal．，2008;Bakalemetal．，2009;Bazairietal．，2005)、南美洲(Munizetal．，2005)、北美洲(Borjaetal．，2008;Borjaetal．，2011;Callieretal．，2008，2009)和法屬留尼汪島(Bigotetal．，2008)等地皆有應用．鑒于AMBI在世界各地應用的廣泛性和適用性，本文首次將AMBI法引入中國渤海海域，以檢測其在評價渤海海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價上的敏感性，并以此擴大AMBI法應用的地理范圍．

2材料與方法(Materialsandmethods)

2．1材料和采樣方法

所用材料是2008年9月16日至28日采自渤海海域11個潮間帶斷面的大型底棲生物(見圖1，由ArcGIS9．0軟件繪圖)，每個潮間帶區(qū)域按照高、中、低3個潮區(qū)進行采集，通常在高潮區(qū)布設(shè)2站，中潮區(qū)3站，低潮區(qū)1至2站．在灘面較短的潮間帶，高潮區(qū)布設(shè)1站、中潮區(qū)3站、低潮區(qū)1站(國家海洋局908專項辦公室，2006)．根據(jù)實際情況，本次調(diào)查對東營、高沙嶺、濰坊等潮間帶距離較長的灘面，高潮區(qū)布設(shè)1站，中潮區(qū)1至2站，低潮區(qū)1至2站;而在潮間帶距離較短的站點如萊州灣、金州灣等僅在高潮區(qū)、中潮區(qū)、低潮區(qū)各設(shè)一個站點;由于歧口、雙臺子河等站點為軟泥質(zhì)海灘，無法在中、低潮區(qū)實施采樣，只采高潮區(qū)樣本．本次調(diào)查共獲得30個樣本，除歧口高潮帶和東營中潮帶外，其它28個樣本皆采用AMBI法進行分析．用0．5m×0．5m的采樣框定量取樣，取樣深度約為30cm，每次采集1至2次，所取泥樣用孔徑為0．5mm的篩網(wǎng)沖洗，標本用75%酒精現(xiàn)場固定，帶回實驗室進行種類鑒定、計數(shù)以及稱重(濕重)等工作(國家海洋局908專項辦公室，2006)，并計算其生物量和棲息密度．

2．2評價方法

2．2．1香農(nóng)-威納多樣性指數(shù)(H)通常，在清潔的沉積環(huán)境中物種多樣性高．但由于競爭，各種生物僅以有限的數(shù)量存在，且相互制約以維持生態(tài)平衡．當沉積環(huán)境及水體受到污染后，不能適應的生物死亡被淘汰，或者逃離;能適應的生物生存下來．隨著競爭生物的減少，生存下來的少數(shù)物種的個體數(shù)大大增加．因此，清潔水域中生物種類多，每一種的個體數(shù)少;而污染水域中生物種類少，優(yōu)勢種明顯且個體數(shù)多，這是建立物種多樣性指數(shù)公式的基礎(chǔ)．公式如下(孫儒泳，2001):H=－∑Si=1(Pi)(log2Pi)(1)式中，Pi為樣本中第i種的個體所占的比例，如樣品總個體為N，第i種個體數(shù)為ni，則Pi=ni/N;s代表收集到的底棲動物種類數(shù)．H值等于0，說明無底棲生物即表示嚴重污染;0～1之間代表重污染，1～2之間代表中度污染;2～3之間代表輕度污染;大于3則代表清潔(蔡立哲等，2002)．

2．2．2AMBI指數(shù)AMBI法根據(jù)各種底棲動物環(huán)境敏感度的不同，即由最敏感種到最機會主義種，分為5個不同的生態(tài)組(EcologicalGroup，EG)(Borjaetal．，2000):①EGI即干擾敏感種(disturbance-sensitivespecies)，對富營養(yǎng)化非常敏感，生存在未受污染的狀態(tài)下，包括食肉動物和一些食用沉積物的多毛類等．②EGⅡ即干擾不敏感種(disturbance-indifferentspecies)，對有機物過剩不敏感，物種密度低，隨時間變化不敏感(從未受干擾狀態(tài)至輕微失衡狀態(tài))，包括食用懸浮物的動物和比較不挑食的肉食性動物和腐食性動物．③EGⅢ即干擾耐受種(disturbance-tolerantspecies)，可忍耐過量的有機物，正常狀態(tài)下也可生存，但種群數(shù)目會受到有機物過剩(輕微失衡的環(huán)境狀態(tài))的刺激，包括生活在水底表層食用沉積物的動物，如管棲海稚蟲．④EGIV即二階機會種(thesecond-orderopportunisticspecies)，生存在顯著失衡的環(huán)境狀態(tài)下，包括小型多毛類．⑤EGV即一階機會種(thefirst-orderopportunisticspecies)，生存在顯著失衡的環(huán)境狀態(tài)下，皆是食用沉積物的動物，這些種類的增加會減少沉積物量．每個生態(tài)組在大型底棲動物群落中所占的比例乘以不同的系數(shù)，然后相加，就可獲得生物系數(shù)(BioticCoefficient，簡稱BC)．這樣得出的BC值是連續(xù)的，位于0～7之間(等于7時說明底質(zhì)中無生物)，并被分割成8個不同的區(qū)間，分別對應于8個BI值(BioticIndex，BI:表示的是占優(yōu)勢地位的生態(tài)組別;Gralletal．，1997)．每個BI值對應不同的優(yōu)勢生態(tài)組別，并由此指示觀測點受干擾程度及底棲群落健康狀況(見表1)．BC=［(0×EGI%)+(1．5×EGⅡ%)+(3×EGⅢ%)+(4．5×EGIV%)+(6×EGV)%］/100(2)式中，EGI代表第一生態(tài)組，EGⅡ代表第二生態(tài)組，依次類推．AMBI計算軟件通過AZTI中心網(wǎng)站(#p#分頁標題#e#www．a(chǎn)zti．es)獲得，底棲動物可以通過該網(wǎng)站上公布的種類名錄最新數(shù)據(jù)(2010年12月)查到其生態(tài)組．當數(shù)據(jù)庫中未查到某一生物相應的生態(tài)組時，應該將其與已經(jīng)分組的同一科或者同一屬的物種歸到同一組(Borjaetal．，2008)，必要時參照此生物在渤海海域生活的環(huán)境質(zhì)量狀況．數(shù)據(jù)的輸入和計算根據(jù)Borja等(2005)的要求進行．

3結(jié)果(Results)

由表2可知，30個樣本中，多樣性指數(shù)(H)位于0～1之間(代表環(huán)境嚴重污染)的有東營中潮區(qū)及中潮上區(qū)，高沙嶺低潮下區(qū)，歸州高潮區(qū)，秦皇島低潮區(qū)，興城低潮區(qū)及歧口等7個樣本，占總數(shù)的23．3%;位于1～2之間(代表環(huán)境中度污染)的共有17個，如高沙嶺高、中下潮區(qū)，東營高、低潮區(qū)，歸州中潮區(qū)，秦皇島高潮區(qū)，雙臺子河高潮區(qū)，興城高潮區(qū)，濰坊、營口及萊州所有潮區(qū)等，占總數(shù)的56.7%;位于2～3之間(代表環(huán)境輕度污染)的共6個包括高沙嶺低潮下區(qū)及中潮區(qū)、歸州低潮區(qū)、金州灣高潮區(qū)及中潮區(qū)、秦皇島中潮區(qū)等，占總數(shù)的20%;大于3(清潔)的及等于0(無底棲生物)的樣本無．由表3可見，共有2個樣本的BI=0(0．0＜BC≤0．2)，占總樣本數(shù)的7．14%;5個樣本的BI=1(0．2＜BC≤1．2)，占總樣本數(shù)的17．86%;18個樣本的BI=2(1．2＜BC≤3．3)，占總樣本數(shù)的64.44%;3個樣本的BI=3(3．3＜BC≤4．3)，占總樣本數(shù)的10．56%．所有樣本中，僅有高沙嶺低潮上及中潮下區(qū)的環(huán)境質(zhì)量狀況非常高(BI=0)，其EGI比例分別高達95．47%和94．44%．高沙嶺所有潮間帶樣本中除高潮區(qū)的環(huán)境受到輕微干擾外，其它潮區(qū)皆處于未受干擾狀態(tài)．秦皇島高潮區(qū)、萊州高潮區(qū)、興城高潮區(qū)的環(huán)境質(zhì)量狀況在所有樣本中最差(BI=3)，其環(huán)境受到中等程度的干擾，三者的EGⅢ和EGIV之和的比例皆高于90%．其它大多數(shù)樣本的環(huán)境皆是受到輕微干擾(BI=2)．

4討論(Discussion)

Borja等(2005)提出AMBI法使用的條件及注意事項:①僅適用于軟底質(zhì)(soft-bottom)底棲生物群落;②不能用于鹽度較低的站點如河口內(nèi)部，以及受自然壓力干擾(如腐殖質(zhì)豐富)的河口及近岸環(huán)境;③從原始數(shù)據(jù)中去除全部非海底無脊椎動物的物種;④去除所有淡水的物種(如枝角目甲殼動物);⑤在含鹽量＞10ppt時，去除昆蟲綱(Insecta);⑥去除幼體;⑦去除浮游動物;⑧對僅分到高級階元的物種(如雙殼綱Bivalvia，腹足綱Gastropoda)不進行生態(tài)分組，除了那些包括在物種目錄內(nèi)的(如紐形動物門Nemertea);另外，在運用AMBI評價河口及近岸海域生態(tài)質(zhì)量狀況時，要注意當樣本的物種數(shù)(1～3)或個體數(shù)(＜3)非常低時，AMBI指示的敏感性下降;當未分組的物種數(shù)超過20%時，要謹慎判斷評價結(jié)果;當此比例超過50%時，評價結(jié)果不可信(Borjaetal．，2005)．

本次調(diào)查的30個樣本中，東營中潮、歧口高潮區(qū)物種數(shù)目少于3，故未進行AMBI計算分析．秦皇島低潮區(qū)、東營低潮區(qū)及其中潮上區(qū)物種數(shù)目等于3，本文對其進行了AMBI值計算并進行了統(tǒng)計分析，結(jié)果表明其環(huán)境受到輕微干擾，這與2008年東營市及秦皇島市《海洋環(huán)境質(zhì)量公報》監(jiān)測的基本一致，說明在這些站位，AMBI可以選擇性的使用．東營高潮、濰坊高潮和營口高潮區(qū)未能分組的物種數(shù)目超過20%，造成此現(xiàn)象的主要原因可能是兩個站位的物種數(shù)目分別為3個、4個和5個，物種數(shù)目相對較少;另一方面也因為環(huán)渤海潮間帶大型底棲生物的分類學和生物學研究相對滯后，導致部分種未被安排進相應的組別．通過比較此3個采樣點的AMBI評價結(jié)果與當?shù)氐暮Ｑ蟓h(huán)境質(zhì)量公報可知，AMBI在此種情況下，對環(huán)境指示的敏感性較差．在運用多樣性指數(shù)評價環(huán)境污染狀況時，要根據(jù)不同的生境去選擇多樣性指數(shù)的閾值(Weisbergetal．，1997)．國內(nèi)應用的多樣性閾值一般參照李永琪等(1991)的三級污染程度法．本文參照蔡立哲等(2002)的五級污染程度法．以高沙嶺為例，張文亮(2009)運用多樣性指數(shù)評價高沙嶺大型底棲生物得出其群落結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定．本文所用的多樣性指數(shù)法表明，除高沙嶺低潮上區(qū)受到重污染外，其它皆處于輕度至中度污染狀態(tài);AMBI法表明，除高沙嶺高潮區(qū)環(huán)境受到輕微干擾、底棲生物群落健康狀況良好外，其它皆處于未受干擾狀態(tài)，底棲生物群落健康狀況非常好．2008年《遼寧省海洋環(huán)境質(zhì)量公報》顯示雙臺子河生態(tài)系統(tǒng)處于亞健康狀態(tài)，本研究H法的評價結(jié)果與其相符程度較高，而AMBI法對環(huán)境質(zhì)量狀況的指示情況與其相符程度較低．

2008年《濰坊市海洋環(huán)境質(zhì)量公報》顯示濰坊潮間帶海域及近岸海域處于中等污染狀態(tài);與之相比，本研究H法結(jié)果與之一致，而AMBI顯示其環(huán)境全部處于輕微干擾狀態(tài)，大型底棲生物群落狀況良好．由此可以看出，H法與AMBI法評價結(jié)果不同，這與Cai等(2003)在評價香港麥坡、深圳福田潮間帶的海洋底棲生物質(zhì)量狀況時所得的結(jié)果類似．由此可以看出，兩種方法獲得的結(jié)果有所偏差，原因首先可能是潮間帶采樣的時空差異性很大，且布點位置，密度及采樣頻次的不同也導致結(jié)果有所偏差．其次，本文采用的H閾值參照深圳福田潮間帶的，其是否完全適用于環(huán)渤海潮間帶，還需要進一步的數(shù)據(jù)調(diào)查和研究證實．再次，AMBI法中五個生態(tài)組的設(shè)定(Borjaetal．，2000)基于歐洲河口及近岸海域的大型底棲生物，而本文采集自環(huán)渤海潮間帶的部分底棲生物(共有7個物種未被安排進相應的生態(tài)組別，占全部物種數(shù)的10．14%)并不分布在歐洲，未安排進相應的生態(tài)組．最后，各地的海洋環(huán)境質(zhì)量公報在評價環(huán)境質(zhì)量狀況時，使用的是多樣性指數(shù)法(H)，這也一定程度上導致了H的評價結(jié)果與其相符度高，而AMBI的與之相符度較低．另外，本文在運用AMBI評價環(huán)渤海潮間帶環(huán)境污染程度時，發(fā)現(xiàn)其得出的環(huán)境污染程度，普遍比H及各省海洋環(huán)境質(zhì)量公報的輕微．究其原因，除與潮間帶采樣等客觀原因外，可能還與AMBI法中環(huán)境污染分級的閾值有關(guān)．某些情況下，針對棲居地不同(如河口、近岸)，污染分級的閾值范圍也應不同(Borjaetal．，2005)．故在后續(xù)的研究中應嘗試調(diào)整閾值，以更精確的評價環(huán)渤海潮間帶的底棲生態(tài)質(zhì)量狀況．

5結(jié)論(Conclusions)

(1)AMBI法表明，環(huán)渤海潮間帶海洋底棲生態(tài)環(huán)境除高沙嶺個別潮區(qū)外，皆受到不同程度的干擾，但底棲生物群落總體上還處于比較好的狀態(tài)．與H法只能指示環(huán)境污染程度、評價等級較少相比，AMBI法對環(huán)境干擾程度的分級更加細致．另外，AMBI法不僅可以評價環(huán)境干擾程度，還可以反應底棲生物群落健康狀況．但與多樣性指數(shù)法相比，AMBI法評價得出的環(huán)境干擾程度普遍較低．總的來說，AMBI法對渤海潮間帶環(huán)境質(zhì)量評價的結(jié)果還需后續(xù)數(shù)據(jù)的補充，以驗證其靈敏程度．2)AMBI法的優(yōu)勢在于計算簡單，易于被環(huán)境管理者及決策者理解并執(zhí)行，在歐洲各河口及近岸海域適用性較強．但在中國，由于人們對主要河口及近岸海域生態(tài)環(huán)境特征的認識不夠深入，底棲生物分類學和生物學知識儲備不夠豐富，使得AMBI的推廣應用受到一定限制．另外，AMBI法起源于歐洲，中國的大型底棲生物與歐洲差別很大，導致個別特有物種的生態(tài)分組比較困難．因此，建議今后加強大型底棲生物的基礎(chǔ)生物學研究，合理設(shè)置采樣點與采樣頻次，提高不同區(qū)域、不同時期研究結(jié)果的可比性，并結(jié)合單變量及多變量等分析方法，促進AMBI法在我國河口及近岸海域的應用．#p#分頁標題#e#