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1引言(Introduction)
近年來，隨著沿海經濟的發展，人類對海岸帶環境的影響逐漸增大．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．它們對沿海生態系統造成了嚴重的威脅，如導致其物理化學性質的改變、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)，生活環境相對穩定，多數種類的成體終生棲息在固定場所或只在底質表面有限范圍內活動，對逆境的逃避相對遲緩，對海底環境的擾動敏感而深刻，可以反映當地的環境狀況，因此被廣泛地用作環境質量狀況的指示生物(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、均勻度指數等，優勢在于可以將大量的信息整合到一個指數中，但不易區分環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，其結果一般難以被非科學家們(如環境影響評價人員、海洋環境質量監測的決策者、利益相關者等)理解．在某些情況下(如環境管理、環境影響評價研究等)，環境管理者和決策者需要簡單有效的生物指數以了解當地的生態質量狀況(Elliott，1994;Engleetal．，1999)．Borja等(2000)為對歐洲河口及近岸海域軟底質生態質量狀況進行完整性評價，依據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)方法，并被納入到《歐盟水框架指令》(EuropeanWaterFrameworkDirective)生態質量評價體系(Muxikaetal．，2005)．在不同的環境脅迫條件下，如富營養化、采砂、缺氧、疏浚及魚蝦貝類養殖、重金屬污染、石油開采、港口和堤防的建設及運行、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環境質量評價上的敏感性，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)，每個潮間帶區域按照高、中、低3個潮區進行采集，通常在高潮區布設2站，中潮區3站，低潮區1至2站．在灘面較短的潮間帶，高潮區布設1站、中潮區3站、低潮區1站(國家海洋局908專項辦公室，2006)．根據實際情況，本次調查對東營、高沙嶺、濰坊等潮間帶距離較長的灘面，高潮區布設1站，中潮區1至2站，低潮區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、中潮區、低潮區各設一個站點;由于歧口、雙臺子河等站點為軟泥質海灘，無法在中、低潮區實施采樣，只采高潮區樣本．本次調查共獲得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的篩網沖洗，標本用75%酒精現場固定，帶回實驗室進行種類鑒定、計數以及稱重(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-威納多樣性指數(H)通常，在清潔的沉積環境中物種多樣性高．但由于競爭，各種生物僅以有限的數量存在，且相互制約以維持生態平衡．當沉積環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，生存下來的少數物種的個體數大大增加．因此，清潔水域中生物種類多，每一種的個體數少;而污染水域中生物種類少，優勢種明顯且個體數多，這是建立物種多樣性指數公式的基礎．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種個體數為ni，則Pi=ni/N;s代表收集到的底棲動物種類數．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AMBI法根據各種底棲動物環境敏感度的不同，即由最敏感種到最機會主義種，分為5個不同的生態組(EcologicalGroup，EG)(Borjaetal．，2000):①EGI即干擾敏感種(disturbance-sensitivespecies)，對富營養化非常敏感，生存在未受污染的狀態下，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(從未受干擾狀態至輕微失衡狀態)，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，正常狀態下也可生存，但種群數目會受到有機物過剩(輕微失衡的環境狀態)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境狀態下，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境狀態下，皆是食用沉積物的動物，這些種類的增加會減少沉積物量．每個生態組在大型底棲動物群落中所占的比例乘以不同的系數，然后相加，就可獲得生物系數(BioticCoefficient，簡稱BC)．這樣得出的BC值是連續的，位于0～7之間(等于7時說明底質中無生物)，并被分割成8個不同的區間，分別對應于8個BI值(BioticIndex，BI:表示的是占優勢地位的生態組別;Gralletal．，1997)．每個BI值對應不同的優勢生態組別，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代表第一生態組，EGⅡ代表第二生態組，依次類推．AMBI計算軟件通過AZTI中心網站(#p#分頁標題#e#www．azti．es)獲得，底棲動物可以通過該網站上公布的種類名錄最新數據(2010年12月)查到其生態組．當數據庫中未查到某一生物相應的生態組時，應該將其與已經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境質量狀況．數據的輸入和計算根據Borja等(2005)的要求進行．
3結果(Results)
由表2可知，30個樣本中，多樣性指數(H)位于0～1之間(代表環境嚴重污染)的有東營中潮區及中潮上區，高沙嶺低潮下區，歸州高潮區，秦皇島低潮區，興城低潮區及歧口等7個樣本，占總數的23．3%;位于1～2之間(代表環境中度污染)的共有17個，如高沙嶺高、中下潮區，東營高、低潮區，歸州中潮區，秦皇島高潮區，雙臺子河高潮區，興城高潮區，濰坊、營口及萊州所有潮區等，占總數的56.7%;位于2～3之間(代表環境輕度污染)的共6個包括高沙嶺低潮下區及中潮區、歸州低潮區、金州灣高潮區及中潮區、秦皇島中潮區等，占總數的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)，占總樣本數的7．14%;5個樣本的BI=1(0．2＜BC≤1．2)，占總樣本數的17．86%;18個樣本的BI=2(1．2＜BC≤3．3)，占總樣本數的64.44%;3個樣本的BI=3(3．3＜BC≤4．3)，占總樣本數的10．56%．所有樣本中，僅有高沙嶺低潮上及中潮下區的環境質量狀況非常高(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的環境受到輕微干擾外，其它潮區皆處于未受干擾狀態．秦皇島高潮區、萊州高潮區、興城高潮區的環境質量狀況在所有樣本中最差(BI=3)，其環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%．其它大多數樣本的環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(soft-bottom)底棲生物群落;②不能用于鹽度較低的站點如河口內部，以及受自然壓力干擾(如腐殖質豐富)的河口及近岸環境;③從原始數據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)不進行生態分組，除了那些包括在物種目錄內的(如紐形動物門Nemertea);另外，在運用AMBI評價河口及近岸海域生態質量狀況時，要注意當樣本的物種數(1～3)或個體數(＜3)非常低時，AMBI指示的敏感性下降;當未分組的物種數超過20%時，要謹慎判斷評價結果;當此比例超過50%時，評價結果不可信(Borjaetal．，2005)．
本次調查的30個樣本中，東營中潮、歧口高潮區物種數目少于3，故未進行AMBI計算分析．秦皇島低潮區、東營低潮區及其中潮上區物種數目等于3，本文對其進行了AMBI值計算并進行了統計分析，結果表明其環境受到輕微干擾，這與2008年東營市及秦皇島市《海洋環境質量公報》監測的基本一致，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未能分組的物種數目超過20%，造成此現象的主要原因可能是兩個站位的物種數目分別為3個、4個和5個，物種數目相對較少;另一方面也因為環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評價結果與當地的海洋環境質量公報可知，AMBI在此種情況下，對環境指示的敏感性較差．在運用多樣性指數評價環境污染狀況時，要根據不同的生境去選擇多樣性指數的閾值(Weisbergetal．，1997)．國內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)運用多樣性指數評價高沙嶺大型底棲生物得出其群落結構不穩定．本文所用的多樣性指數法表明，除高沙嶺低潮上區受到重污染外，其它皆處于輕度至中度污染狀態;AMBI法表明，除高沙嶺高潮區環境受到輕微干擾、底棲生物群落健康狀況良好外，其它皆處于未受干擾狀態，底棲生物群落健康狀況非常好．2008年《遼寧省海洋環境質量公報》顯示雙臺子河生態系統處于亞健康狀態，本研究H法的評價結果與其相符程度較高，而AMBI法對環境質量狀況的指示情況與其相符程度較低．
2008年《濰坊市海洋環境質量公報》顯示濰坊潮間帶海域及近岸海域處于中等污染狀態;與之相比，本研究H法結果與之一致，而AMBI顯示其環境全部處于輕微干擾狀態，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量狀況時所得的結果類似．由此可以看出，兩種方法獲得的結果有所偏差，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渤海潮間帶，還需要進一步的數據調查和研究證實．再次，AMBI法中五個生態組的設定(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組別，占全部物種數的10．14%)并不分布在歐洲，未安排進相應的生態組．最后，各地的海洋環境質量公報在評價環境質量狀況時，使用的是多樣性指數法(H)，這也一定程度上導致了H的評價結果與其相符度高，而AMBI的與之相符度較低．另外，本文在運用AMBI評價環渤海潮間帶環境污染程度時，發現其得出的環境污染程度，普遍比H及各省海洋環境質量公報的輕微．究其原因，除與潮間帶采樣等客觀原因外，可能還與AMBI法中環境污染分級的閾值有關．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)．故在后續的研究中應嘗試調整閾值，以更精確的評價環渤海潮間帶的底棲生態質量狀況．
5結論(Conclusions)
(1)AMBI法表明，環渤海潮間帶海洋底棲生態環境除高沙嶺個別潮區外，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．與H法只能指示環境污染程度、評價等級較少相比，AMBI法對環境干擾程度的分級更加細致．另外，AMBI法不僅可以評價環境干擾程度，還可以反應底棲生物群落健康狀況．但與多樣性指數法相比，AMBI法評價得出的環境干擾程度普遍較低．總的來說，AMBI法對渤海潮間帶環境質量評價的結果還需后續數據的補充，以驗證其靈敏程度．2)AMBI法的優勢在于計算簡單，易于被環境管理者及決策者理解并執行，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環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分組比較困難．因此，建議今后加強大型底棲生物的基礎生物學研究，合理設置采樣點與采樣頻次，提高不同區域、不同時期研究結果的可比性，并結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#