胶州湾重点养殖区

3．3．1　胶州湾重点养殖区

池塘对虾养殖和滩涂贝类养殖方式重点受损养殖区选定在胶州湾。因此，只对胶州湾进行综合评价，不区分池塘养殖和滩涂养殖。

3．3．1．1　外源污染压力模块

胶州湾海湾面积320km²（王修林，2006）；水体体积约28×10⁸m³（孙英兰，1994）。

排海污染源主要包括陆源排放、大气沉降和海上污染源三部分（王修林等，2006）。就胶州湾排海污染源而言，营养盐中溶解无机氮DIN和总溶解磷TDP的陆源排放分别占93%和98%，大气沉降占6%和不到1%，沿海海水养殖占1%和2%；重金属外源污染物陆源排放约占94%，大气沉降排放约占6%；石油烃污染物以海上船舶排放为主，占2／3，陆源排放为1／3。因此，营养盐和重金属外源污染压力计算以陆源排放为主，而石油烃外源污染压力综合考虑陆源排放和海上排放。

1）营养盐外源污染压力指标

陆源污染物中营养盐入海通量数据来自《2007年环胶州湾入海河流污染状况和污染物入海通量分析》（李莉等，2009）。汇入胶州湾河流较大的有海泊河、李村河、板桥坊河、楼山河、墨水河、大沽河、镰湾河等，大部分河流基本无自身径流，特别是中下游已基本成为各类工业废水、城市生活污水和农业污水的排污通道。整体来看，入胶州湾的各条河流入海口水质污染较为严重，都为劣Ⅴ类水质；相比较而言，各河流入海口氨氮和总磷污染较为严重，而油类污染相对较轻。李村河氨氮、总磷、油类的年平均浓度较高和年排放通量都居各条河流前列，是入胶州湾河流中污染最为严重的一条陆源输入河流。

表3－25　环胶州湾7条河流2007年营养盐污染物入海通量

根据公式（1）进行营养盐污染指数的计算。各参数的选择和计算方法如下：F_i值参照李莉等（2009）的实测数据；C_i采用2007年调查数据的年度平均值；胶州湾湾水体体积采用孙英兰（1994）的估计值，计算结果见表3－26。

表3－26　胶州湾营养盐污染压力评价参数及结果

根据海水养殖生态系统外源污染压力评价得分表（表3－3），氨氮的污染指数超过10，得分为5；总磷的污染指数超过10，得分为5。取5作为营养盐污染压力指数。评价结果表明胶州湾营养盐污染压力较大。

2）重金属外源污染压力指标

王修林（2006）估算2006年Pb陆源排放约为46t／a，大气沉降排放约为3t／a，合计约50t／a；Cd陆源排放约为1．2t／a，大气沉降排放约为0．1t／a，合计约1．3t／a。根据公式（1）进行重金属污染指数的计算。各参数的选择和计算方法如下：F_i值参照王修林（2006）的估计数值；C_i采用2007年调查数据的年度平均值；胶州湾湾水体体积采用孙英兰（1994）的估计值。计算结果见表3－27。

表3－27　胶州湾重金属外源污染压力评价参数及结果

根据海水养殖生态系统外源污染压力评价得分表，铅的污染指数超过10，得分为5；镉的污染指数在0．5～2之间，得分为2。取最低评价得分5作为重金属外源污染压力指数。评价结果表明胶州湾重金属外源污染压力较大。

3）石油烃外源污染压力指标

陆源污染物中石油烃入海通量数据来自《2007年环胶州湾入海河流污染状况和污染物入海通量分析》（李莉等，2009）。

表3－28　胶州湾7条河流2007年石油烃污染物入海通量

王修林（2006）估算2006年海上船舶排放石油烃污染物约600t／a，与2007年陆源排放数据比例约2∶1。二者符合前述比例，故采用这一数据。据此，2007年胶州湾石油烃污染入海通量总计928t。

根据公式（1）进行石油烃污染指数的计算。

各参数的选择和计算方法如下：F_i值参照李莉等（2009）的实测数据和王修林（2006）的估计数值；C_i采用2007年调查数据的年度平均值；胶州湾湾水体体积采用孙英兰（1994）的估计值。计算结果见表3－29。

根据海水养殖生态系统外源污染压力评价得分表（表3－3），石油烃的污染指数超过10，污染压力指数得分为5。评价结果表明胶州湾石油烃污染压力较大。

表3－29　胶州湾石油烃外源污染压力评价参数及结果

3．3．1．2　养殖压力模块

1）养殖密度／规模

胶州湾海湾面积320km²（胶州湾主要化学污染物海洋环境容量，2006年）。根据项目组从青岛市海洋与渔业局获得的胶州湾养殖数据，2007年胶州湾池塘养殖和滩涂养殖面积共4604 hm²，计为46km²。养殖面积占胶州湾面积的14．3%。根据表评价标准，养殖面积所占比例小于0．2，养殖密度／规模评价得分为1。

2）养殖自身污染压力

对于养殖自身污染压力采用污染压力指数法进行评价（参考海洋调查规范第9部分：海洋生态调查指南，并进行了适当修改）：某一污染物的污染压力指数等于该污染物通过养殖生物的入海通量除以评价海区中该污染物总量。养殖污染考虑的污染物是氮和磷。

①对虾池塘养殖自身污染压力

对虾池塘养殖系统相对封闭和独立，养殖过程中产生的大量有机污染物随着虾池废水的排放进入周围海域，形成对海域生态环境的污染。根据王刚（2009）、崔毅（2005），李纯厚（2004）等人的研究，对虾养殖污染物通量可根据胶州湾海水养殖面积和单位养殖面积污染物排放量计算养殖入海通量。单位养殖面积所产生的污染物数量可用以下公式计算：

Mi＝C_i×H×P×T　　　　　　（9）

式中，H为平均水深，单位为m；P为换水率；T为养殖周期，单位为天；C_i为养殖废水与海水交换后的污染物浓度增量。调查研究表明，胶州湾沿海对虾养殖平均水深1．5m，每年两个养殖周期，每个周期约100d（假定前20d不换水）。按照平均每天换水10%的换水率计算，则每天有近150m³／hm²的养虾废水排入胶州湾海域（李纯厚，2004；臧维玲，2003）。王刚（2009）对胶州湾城阳地区的虾池给排水中的COD、DIN、DIP含量进行监测，对虾养殖DIN、DIP的△C_i增量分别为89．01μg／L和11．01μg／L。崔毅认为中国北方对虾养殖DIN、DIP的△C_i增量分别为0．1μg／L和0．01μg／L。本文采用王刚的数值。据此计算，胶州湾对虾养殖2007年向胶州湾输入的DIN和DIP分别为65．56t和9．01t。

表3－30　胶州湾对虾养殖池塘自身污染压力评价参数及结果

根据海水养殖生态系统自身污染压力评价得分表（表3－4），胶州湾对虾池塘自身污染压力评价得分为1（＜0．5）。

②蛤类滩涂养殖自身污染压力

滩涂养殖所产生的污染物数量可用公式（2）计算。

已有研究资料表明，胶州湾2007年菲律宾蛤仔产量为253835t。周兴（2006）测定胶州湾商品规格的菲律宾蛤仔平均湿体重约为7～8g，取平均值7．5g估算养殖贝类对NH4－N的释放量。排氨率年平均约为0．55μmol／（h·ind），排磷率年平均约为0．23μmol／（h·ind）。

根据以上数据计算，胶州湾2007年菲律宾蛤仔收获个数为253835×106÷7．5＝33．8×10⁹个。

胶州湾菲律宾蛤仔向胶州湾排放的氮的量＝33．8×10⁹ind 0．55μmol h－1ind^－1×24h×365d×14×10^－12t＝2282．58t；释放磷的量＝33．8×10⁹ind×0．23μmol·h－1·ind^－1×24h×365d×31×10^－12t＝2113．61t。

表3－31　胶州湾蛤类滩涂养殖自身污染压力评价参数及结果

胶州湾蛤类滩涂养殖自身污染压力中，总氮的自身污染指数为1．44，根据海水养殖生态系统自身污染压力评价得分表（表3－5），评价得分为2（0．5～2）；总磷的自身污染指数为40．95，根据海水养殖生态系统自身污染压力评价得分表，评价得分为5（＞10）。取最低评价得分5作为蛤类滩涂养殖自身污染压力指数。评价结果表明胶州湾滩涂养殖自身污染压力较大。

综合考虑胶州湾对虾池塘自身污染压力和蛤类滩涂养殖自身污染压力，评价得分为5分。

③养殖种类多样性／互补性采用专家评判法对桑沟湾养殖种类多样性／互补性进行评价。根据养殖种类多样性／互补性专家评价表设计的内容，经过专家打分，胶州湾养殖种类多样性／互补性得分为4。

3．3．1．3　水文环境模块

海水养殖生态系统的水文环境模块评价主要考虑海湾的水交换能力，可采用潮差或海水的半交换周期进行评价。本文采用水体半交换周期对桑沟湾的水文环境进行评价。

吴永成（1992）研究认为胶州湾的海水半交换周期为5d。吕新刚（2010）计算结果为整个湾平均的水体半交换时间为25d。湾口的开放海域水交换能力最强，湾中央较强，湾顶最弱。在紧靠湾口的水道上，半交换时间仅为1～2d；在内湾口以北半径约4km的半圆区域，半交换时间在10d之内。从湾的中部到湾顶及湾东西两侧的浅水区，半交换时间逐渐加长。湾东北部的半交换时间多在40d以上，湾西局部甚至超过100d。刘哲（2004）研究认为胶州湾东南部开阔海域水存留时间小于10d，即一周左右后这一区域水全部与湾外水交换更新，因此其交换能力较强，水质相对洁净，但海西湾、前湾的质点存留时间较长。湾西北部水体交换时间高达100d左右，是湾口的10倍。赵亮（2002）同样认为胶州湾东南部开阔海域水交换快而西北部水存留时间较长。

综合考虑胶州湾半水交换周期为25d，根据海水养殖生态系统水交换能力评价得分表（表3－7），海水半交换周期15～30d之间得分为3。胶州湾水文环境评价得分为3分。

3．3．1．4　水体环境质量模块

水体环境质量模块包括营养盐、重金属、溶氧／化学耗氧量、悬浮颗粒物／透明度、油类污染物等5类评价指标。首先对每一类评价指标单独进行评价。

1）营养盐

胶州湾水体营养盐的富营养化指数用公式（4）计算。

本次评价中，DIN和DIP采用2007年度调查数据的年度平均值，即DIN浓度为420．8μg／L，DIP浓度为15．6μg／L。COD指标本文参考王修林（2006）、冷悦山（2008）、张拂坤（2007）胶州湾的相关数据。王修林认为胶州湾海水COD年均浓度约为0．8mg／L；张拂坤监测数据为平均0．95mg／L；而冷悦山监测结果为1．54 mg／L。因王修林采用的是估算数，张拂坤仅测定了2006年5月数据，冷悦山获得的数据为2006年5、8、11月和2007年2月监测值的平均数，故本文采用冷悦山的数据进行计算。

通过上述公式计算，胶州湾富营养化指数EI＝2．25，该值在2．0～5．0之间，根据表（表3－7），评价得分为3分。

2）重金属

胶州湾重金属污染指数采用公式（5）进行计算。

胶州湾2007年4个站位表层水体重金属监测了汞、铜、铅、镉、砷等指标。根据公式计算，平均结果为12．61。根据表3－9重金属污染评价表，RI在小于30，评价得分为1分。

表3－32　2007年胶州湾表层水体多种重金属潜在生态风险指数

比较污染程度最重的站位在QD13。比较各种金属对总污染指数的贡献程度，汞污染最严重。

3）溶解氧

对溶解氧的评价指数采取公式（6）进行计算。

本文采用底层水体溶解氧含量对该项指标进行评价。胶州湾2007年不同站点底层的I_i（DO）值见表3－33。

胶州湾底层水体溶解氧的I_i（DO）值均在0．5以下。根据表3－10，该项指标得分为1分。

表3－33　胶州湾2007年底层水体溶解氧评价表

4）悬浮颗粒物

胶州湾2007年不同站点的悬浮物浓度见表3－34。胶州湾的年度悬浮物浓度为23．1mg／L，根据表3－12悬浮颗粒物评价得分表的评价标准，得分为3分（10～50mg／L）。

表3－34　胶州湾2007年水体悬浮物含量（mg／L）

5）油类污染物

胶州湾2007年不同站点水体中的石油类浓度见表3－35。油类污染平均浓度为0．0308mg／L。根据表3－13油类污染物评价得分表的评价标准，得分为2分（0．02～0．05mg／L）。

表3－35　2007年胶州湾水体石油类浓度（mg／L）

3．3．1．5　底质环境质量模块

1）有机物含量

表3－36　胶州湾2007年底质有机物含量（mg／L）

胶州湾2007年不同站点底质中的有机物含量见表3－36有机物平均含量为0．654%。根据表3－14有机物含量评价得分表的评价标准，得分为2分（0．5%～1%）。

2）重金属含量

胶州湾2007年2个站位监测了底质中汞、铜、铅、镉、砷等重金属含量。根据公式计算，平均结果为36．32。根据表3－14重金属污染评价表，得分为2分（30～60）。计算过程见表3－37。

表3－37　2007年胶州湾底质多种重金属潜在生态风险指数

3）氧化还原电位

胶州湾2007年5个站位监测了底质的氧化还原电位。根据表3－17氧化还原电位评价表，得分为3分（0～100）。计算过程见表3－38。

表3－38　胶州湾底质氧化还原电位评价得分

4）硫化物含量

胶州湾2007年4个站位监测了底质的硫化物含量。根据表3－18硫化物污染评价表，得分为1分（＜200）。计算过程见表3－39。

表3－39　胶州湾底质硫化物评价得分

5）油类污染物

胶州湾2007年4个站位监测了底质的油类污染物含量。根据表3－19油类污染评价表，得分为1分（＜200）。计算结果见表3－40。

表3－40　胶州湾底质油类污染物评价得分

3．3．1．6　生物群落质量模块

1）浮游植物、浮游动物和底栖动物

浮游植物、浮游动物和底栖动物生物多样性指数采用公式（8）计算。

胶州湾浮游植物多样性　本文主要采用冷悦山硕士论文中2006年～2007年胶州湾相关数据对浮游植物的多样性进行评价。胶州湾2006年5、8、11月和2007年2月的浮游植物多样性指数分别为：3．40、3．31、1．58、3．84，年度平均为3．03。夏季浮游植物多样性指数明显低于其他三个季节。由评价标准可知，得分为2分（2．5～3．5）。

胶州湾浮游动物多样性　本文主要采用冷悦山硕士论文中2006～2007年胶州湾相关数据对浮游动物的多样性进行评价。胶州湾2006年5、8、11月和2007年2月的浮游动物多样性指数分别为：2．36、2．81、2．82、1．95，年度平均为2．49。冬季浮游动物多样性指数明显低于其他三个季节。由评价标准可知，得分为3分（1．5～2．5）。

胶州湾底栖生物多样性　本文采用孙磊2008年博士论文《胶州湾海岸带生态系统健康评价与预测研究》中2005年数据。2005年，胶州湾大型底栖动物多样性指数为1．06。由评价标准可知，得分为4分（0．5～1．5）。

2）微生物

由于没有得到胶州湾水体中微生物实测数据和文献数据，本次评价将微生物指标的权重按“生物群落质量模块”其他指标的相对比例分配到其他指标的权重之中，修正后该模块各指标的权重值见表3－41。

表3－41　生物群落质量模块指标权重修正值

3）养殖对海区生境和野生生物的影响

采用专家评判法。通过对了解目标海水养殖生态系统的专家、养殖户或管理人员进行问卷调查得到评价得分。对于该项指标专家评判得分为3．4。

3．3．1．7　海水养殖生态系统生态问题／响应层次

对于海水养殖生态系统的生态问题和响应采用专家评判法。专家评价得分如下。

表3－42　海水养殖生态系统的生态问题和响应专家打分结果

综合以上数据收集结果，将荣成湾筏式养殖区生态系统受损评价结果并标注颜色，见表3－43。

从表中可以看出，胶州湾外源污染压力模块的全部指标及养殖压力模块中的养殖自身污染指标受损等级比较严重，为很差，标为红色；“养殖压力”模块中的“养殖种类多样性／互补性”指标和“生物群落质量”模块的“底栖动物”指标和“重要生境／生物”指标受损等级较高，为差，标为橙色；“水文环境”模块的“海湾水交换能力”指标、“水体质量环境”模块的“营养盐”和“悬浮颗粒”

表3－43　胶州湾海水养殖生态系统受损综合评价结果

（续表）

指标、“生物群落质量”模块的“浮游动物”指标及“响应”模块的“养殖病害问题”指标、“养殖产品质量”问题指标受损级别一般，标为黄色；“水体环境质量”模块中“油类污染物”指标、“底质环境质量”模块中的“有机物含量”指标、“重金属含量”指标、“氧化还原电位／硫化物含量”指标，“生物群落质量”中的“浮游植物”指标，“响应”模块的“有害赤潮问题”指标及“外来生物入侵问题”指标受损级别为好，标为蓝色；“养殖压力”模块的“养殖规模”指标，“水体环境质量”模块的“重金属”指标、“溶解氧”指标和“底质环境质量”中的“油类污染物”指标受损级别为很好，标为绿色。最终，在三大模块中，“压力”模块受损等级为差，标为橙色；“状态”模块受损等级为好，标为蓝色；“响应”模块受损等级为一般，标为黄色，最终对胶州湾养殖区的总体评价结果为一般。