从20世纪80年代开始，渤海石油生产进入商业开发阶段。目前，渤海已建成的导管架结构石油平台已超过百余座。经过多年的运行，部分平台导管架上污损生物附着现象较为严重，海洋污损生物对平台导管架造成危害主要表现在两个方面(严岩，1995; 严文侠等，1995; 马士德等，2000)：(1)增大构件直径，增加对波浪和海流的阻力，造成结构物静力荷载和动力荷载增加;(2)直接穿破结构表面涂层或产生腐蚀代谢物，通过提供微生物生长条件而间接地影响导管架腐蚀环境。荷载的增加和腐蚀的加剧导致平台存在较大的安全隐患，特别是风暴潮期间可能使平台发生倾斜或倒塌，造成重大经济损失并引发严重的生态灾难。

国内外学者对于海洋石油平台污损生物开展了大量研究(Sammarco et al，2004; Whomersley et al，2003; 严文侠等，1994; 严涛等，2000)，主要包括污损生物的生态调查研究，污损生物附着机理的研究以及防除技术的研究开发。我国南海海域相关研究较多，而渤海仅在20世纪70和80年代开展过污损生物调查(黄宗国等，1980; 林盛等，1989; 王建军，1991; 黄修明等，1994)，此后，渤海海域污损生物的研究鲜有报道。本研究文以渤海石油平台污损生物为研究对象，通过挂板试验并借助多元统计方法，掌握渤海石油平台污损生物群落的种类组成、结构特点及其演变规律，分析污损生物附着的影响因素，为渤海众多超期服役石油平台的改造和石油平台的建设提供防污设计参数，提出污损生物防除建议，降低因污损生物引起的平台安全风险。

2013年9月-2014年9月在渤海CB30A采油平台(118°55'36"E、38°11'37"N)进行了污损生物挂板试验，平台所在海域平均水深为12 m，挂板位置见图 1。

图 1(Fig. 1)

图 1 污损生物挂板位置 Figure 1 Sampling stations of fouling organisms

挂板材料采用《海洋调查规范》(GB/T 12763.6-2007)中规定的环氧酚醛玻璃布层压板(简称“环氧板”)，其具有表面平整，机械强度高的特点，规格为3 mmx80 mmx 145 mm。按表层和中层挂放在CB30A平台导管架上，表层板的上缘与水面齐平，中层板离水面2.0 m。试板共16片，分别在2013年9、12月和2014年3、6、9月取放试板。标本处理及室内分析和资料整理均按《海洋调查规范》要求进行。试验过程中部分试板丢失，但各期、各层次均有代表性试板，生物学统计指标为各期、各层次各期、各层次的累计平均值。取试板时，采用YSI6920- M水质检测仪测定海水温度、pH、溶解氧和盐度等参数。

采用Margalef物种丰富度指数(d)、Shannon-Wiener多样性指数(H')、Pielou均匀度指数(J')以及种群优势度指数(Y)进行群落多样性分析，公示如下：

式中，N为样品中所有种类的总个体数目，S为样品中的种类总数，P_i为第i种的个体数与样品中的总个体数的比值，f_i为第i种在所有站位出现的频率。

污损生物群落结构多变量统计分析采用PREMIER7.0软件，根据物种相对生物量进行log(x+1)变换，计算Bray-Curtis相似性系数矩阵，利用软件中的聚类分析(CLUSTER)和多维尺度排序(MDS)分析污损生物群落结构。

本次调查共记录污损生物24种(表 1)，其中，动物23种，植物1种。在动物中，共发现节肢动物9种，棘皮动物、环节动物和软体动物各3种，腔肠动物2种，脊索动物、纽形动物、苔藓动物各1种；在植物中发现绿藻1种。本次调查优势种为多棘麦秆虫(Caprella acanthogaster)、日本大螯蜚(Grandidierella japonica)、理石叶钩虾(Jassa marmorata)、拟钩虾(Gammaropsis sp.)。常见种有泥藤壶(Balanus uliginosus)、麦秆虫(Caprella sp.)、海筒螅(Tubularia marina)、长牡蛎(Crassostrea gigas)等。

表 1(Tab. 1)

表 1 污损生物种名录 Table 1 List of fouling organisms 种类 Species 表层 Surface layer 中层 Middle layer 日本大螯蜚G. japonica + + 多棘麦秆虫C. acanthogaster + + 泥藤壶B. uliginosus + + 青岛板钩虾Stenothoe qingdaoensis + + 拟钩虾Gammaropsis sp. + + 麦秆虫Caprella sp. + 中华哲水蚤Calanus sinicus + 理石叶钩虾J. marmorata + + 河蜾蠃蜚Corophium acherusicum + + 海葵Actiniidae + 沙蚕Nereis sp. + 多齿围沙蚕Perinereis nuntia + 裂虫Syllidae + 细雕刻肋海胆Temnopleurus oreumaticus + 蛇尾Ophiuroidea + 马粪海胆Hemicentrotus pulcherrimus + 苔藓动物Bryozoa + + 玻璃海鞘Ciona intestinalis + 纽虫Nemertinea + 长牡蛎C. gigas + 经氏壳蛞蝓Philine kinglipini + 土加䗩Tugali + 缘管浒苔Enteromorpha linza + + 海筒螅T. marina + +

表 1 污损生物种名录 Table 1 List of fouling organisms

季板分析结果显示，表层季板的平均生物量为1764.23 g/m²，中层季板的平均生物量为2322.31 g/m²，试验海域污损生物的附着种类和附着量季节性差异明显，污损生物附着盛期为夏季和秋季。冬季污损生物附着量较小，表层板为8.09 g/m²，中层板为99.55 g/m²，表层板和中层板的面积覆盖率分别为17.5%和22.8%。冬季共发现污损生物3种，其中，表层2种，中层3种，群落结构较为单一；春季表层板和中层板附着量变化不大，3-6月海筒螅开始附着，表层板和中层板面积覆盖率分别为35.6%和41.2%；由于海筒螅、玻璃海鞘和泥藤壶的大量附着导致生物量显著增加，春季共发现污损生物4种，其中，表层2种，中层4种；夏季表层板附着量为2888.67 g/m²，中层板为4697.14 g/m²，面积覆盖率均为100%，共发现污损生物13种，其中表层9种，中层9种；秋季表层板和中层板的附着量分别达到4155.78 g/m²和4371.77 g/m²，面积覆盖率均为100%，共发现污损生物13种，其中，表层10种，中层8种，对于附着量贡献较大的污损生物主要有长牡蛎、马粪海胆、缘管浒苔、苔藓动物等。

多样性指数H'和均匀度指数J'在周年的变化趋势基本一致(表 2)。采集到的污损生物的丰富度指数为秋季＞夏季＞春季＞冬季；多样性指数为秋季＞春季＞冬季＞夏季；均匀度指数为春季＞秋季＞冬季＞夏季；优势度指数冬季＞春季＞夏季＞秋季。

表 2(Tab. 2)

表 2 不同季节的污损生物群落指数 Table 2 Community indices of the fouling organism in different seasons 群落指数 Community indices 冬季 Winter 春季 Spring 夏季 Summer 秋季 Autumn 丰富度d 0.207 0.243 0.789 0.866 多样性H' 0.787 1.191 0.534 2.114 均匀度J' 0.394 0.596 0.144 0.571 优势度D 0.988 0.963 0.950 0.697

表 2 不同季节的污损生物群落指数 Table 2 Community indices of the fouling organism in different seasons

依据Bray-Curtis相似性系数聚类分析和多维尺度排序，污损生物在30%的相似性水平上可划分为3个群落类型(图 2、图 3)。群落Ⅰ种类少、优势度高，以端足类的日本大螯蜚和多棘麦秆虫为主，出现在水温较低的冬季和春季；群落Ⅱ出现在夏季，显著特征是海筒螅大量附着，在表层和中层试板其面积覆盖率均达到100%，其生物量所占权重也是最大的，理石叶钩虾等端足类附着在海筒螅基部。群落Ⅲ出现在水温较高的秋季，种类多、生物量大，个体较大的长牡蛎占据附着生物量的绝对优势。

图 1(Fig. 1)

图 2 污损生物群落聚类分析 Figure 2 Cluster analysis of fouling organism communities

图 1(Fig. 1)

图 3 污损生物群落多维尺度排序 Figure 3 MDS analysis of fouling organism communities

采用SPSS19.0软件对试板中污损生物的生物量与温度、DO、pH、盐度进行相关性分析(表 3-表 5)。

表 3(Tab. 3)

表 3 季板中污损生物的生物量和环境参数 Table 3 Biomass and environmental parameters of the fouling organism in different seasons 季节 Season 层次 Layer 生物量 Biomass(g/m2) 温度 Temperature(℃) 溶解氧 DO(mg/L) 酸碱度 pH 盐度 Salinity 冬季Winter 表层Surface layer 8.09 0.79 9.19 7.83 29.81 中层Middle layer 99.55 0.80 8.95 7.98 29.81 春季Spring 表层Surface layer 4.39 5.30 9.47 7.95 27.05 中层Middle layer 120.79 5.29 9.57 7.94 27.05 夏季Summer 表层Surface layer 2888.67 22.94 8.81 7.98 28.94 中层Middle layer 4697.14 22.98 8.76 7.99 28.91 秋季Autumn 表层Surface layer 4147.56 23.25 7.18 8.07 28.98 中层Middle layer 4366.58 23.42 7.25 8.08 28.77

表 3 季板中污损生物的生物量和环境参数 Table 3 Biomass and environmental parameters of the fouling organism in different seasons

表 4(Tab. 4)

表 4 表层试板污损生物的生物量与环境参数的相关性分析矩阵 Table 4 Pearson correlation coefficients of biomass and environmental parameters on the surface panels 项目 Items 生物量 Biomass 温度 Temperature 溶解氧 DO 酸碱度 pH 盐度 Salinity 生物量 Biomass 1.000 0.959* -0.889 0.853 0.258 温度 Temperature 1.000 -0.732 0.858 0.107 溶解氧 DO 1.000 -0.777 -0.314 酸碱度 pH 1.000 -0.266 盐度 Salinity 1.000 *表示皮尔逊相关指数(P＜0.01) * Pearson correlation coefficients(P＜0.01)

表 4 表层试板污损生物的生物量与环境参数的相关性分析矩阵 Table 4 Pearson correlation coefficients of biomass and environmental parameters on the surface panels

表 5(Tab. 5)

表 5 中层试板污损生物的生物量与环境参数的相关性分析矩阵 Table 5 Pearson correlation coefficients of biomass and environmental parameters on the middle panels 项目 Items 生物量 Biomass 温度 Temperature 溶解氧 DO 酸碱度 pH 盐度 Salinity 生物量 Biomass 1.000 0.986* -0.702 0.699 0.204 温度 Temperature 1.000 -0.697 0.690 0.050 溶解氧 DO 1.000 -1.000 -0.371 酸碱度 pH 1.000 0.390 盐度 Salinity 1.000 *表示皮尔逊相关指数(P＜0.01) * Pearson correlation coefficients(P＜0.01)

表 5 中层试板污损生物的生物量与环境参数的相关性分析矩阵 Table 5 Pearson correlation coefficients of biomass and environmental parameters on the middle panels

从表 3-表 5中可以看出，表层和中层试板污损生物的生物量与水温具有显著的相关性，相关系数分别为0.959和0.986(P<0.01)。

渤海主要入海河流约45条，黄河、海河、辽河三大流域，七个水系，年入海泥沙为13×10⁸ t(杨建强等，2013)，大量泥沙入海使渤海海域海水呈透明度小、盐度低的特点，且年水温差较大，冬季水温偏低。上述环境特征对渤海海域污损生物群落特征起到了决定作用，与黄海、东海和南海相比(严涛等，2003，2008; 刘勐伶等，2006; 方芳等，2004)，其种类组成较为简单，以温带种和广温种为主。

污损生物附着的种类、生物量等受多种因素制约(齐占会等，2010; 陈翔峰等，2011; 李恒翔等，2010; 林和山等，2014; 黄宗国，2008)，渤海CB30A平台海域污损生物的生物量与海水温度的相关性明显随着海水温度的升高，污损生物生长的速度加快，相应的其生物量显著增大。污损生物的附着量表层与中层存在一定差异，中层试板生物量高于表层试板，研究海域潮差为1.0-1.8 m(沈汉红，2008)，表层试板受到潮差影响可能干露，造成表层试板和中层试板生物量的差异。

秋季采集的样品种类和数量均较多，各物种间数量差距较小，导致秋季样品的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数较高，优势度较低，群落结构最稳定；夏季采集的样品种类和数量较多，但是理石叶钩虾数量远多于其他物种，从而导致夏季样品优势度和丰富度指数较高，多样性指数、均匀度较低；冬季和春季采集到的样品中，生物种类和数量都低于夏季和秋季样品。因此，这两个季节样品的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数较低，介于夏季和秋季之间；冬季和春季样品中，日本大螯蜚和多棘麦秆虫数量均占明显优势，导致这两个季节的优势度较高。

本研究结果显示，渤海CB30A平台海域全年都有污损生物附着，附着盛期为夏季和秋季。群落结构的聚类分析和多维尺度排序表明，污损生物群落按时间可分为3个群落类型，反映出渤海海域污损生物群落的季节变化明显。优势种为多棘麦秆虫、日本大螯蜚、理石叶钩虾、拟钩虾。常见种有泥藤壶、麦秆虫、海筒螅和长牡蛎等。由于牡蛎等石灰质外壳污损生物对平台荷载增加作用明显，应作为石油平台污损生物防除的重点。