膠州灣海域營(yíng)養(yǎng)狀況研究

董兆選, 婁安剛, 崔文連

（1. 中國(guó)海洋大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 山東 青島 266100; 2. 青島市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站, 山東 青島 266003）

膠州灣海域營(yíng)養(yǎng)狀況研究

董兆選1, 婁安剛1, 崔文連2

（1. 中國(guó)海洋大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 山東 青島 266100; 2. 青島市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站, 山東 青島 266003）

根據(jù) 2000～2009年膠州灣海水監(jiān)測(cè)資料, 選用單項(xiàng)指標(biāo)分析和富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)法, 對(duì)膠州灣海域以及主要河口區(qū)營(yíng)養(yǎng)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明, 膠州灣水質(zhì)較差, 無(wú)機(jī)氮嚴(yán)重超標(biāo), N/P值為62.7, 呈現(xiàn)高N低P狀況, 整個(gè)海域呈中度-重度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。主要河口海域無(wú)機(jī)氮（IN）嚴(yán)重超標(biāo), 富營(yíng)養(yǎng)化程度高, 其中墨水河口為嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng), 樓山河口為重度富營(yíng)養(yǎng)。

膠州灣; 富營(yíng)養(yǎng)化; 評(píng)價(jià)

膠州灣是與黃海相通的典型的半封閉海灣, 水域面積353. 92 km2, 岸線(xiàn)長(zhǎng)度220.02 km[1]。近年來(lái),受徑流輸入、工農(nóng)業(yè)廢水和城市生活污水排放的影響, 河口區(qū)無(wú)機(jī)氮含量嚴(yán)重超標(biāo), 局部海域富營(yíng)養(yǎng)化程度較高, 赤潮爆發(fā)頻次增加[2～5], 給經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人類(lèi)健康帶來(lái)?yè)p害。為摸清膠州灣海域營(yíng)養(yǎng)狀況,為青島市繼續(xù)深入實(shí)施“環(huán)灣保護(hù)、擁灣發(fā)展”戰(zhàn)略提供理論依據(jù), 本研究根據(jù)青島市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站2000～2009年的監(jiān)測(cè)資料, 對(duì)膠州灣海域以及主要河口區(qū)營(yíng)養(yǎng)狀況作單項(xiàng)指標(biāo)分析和富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià),同時(shí)對(duì)污染源狀況作分析探討。

1 調(diào)查區(qū)域與方法

膠州灣共布設(shè)點(diǎn)位 14個(gè)（圖 1）, 每年 5、8、10月每月監(jiān)測(cè) 1次, 進(jìn)行海水化學(xué)因子和海洋生物同步現(xiàn)場(chǎng)采樣, 樣品的采集、固定、保存和分析均按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》[6]進(jìn)行, 2000～2009年共取得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 11 760個(gè), 本次富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)采用的無(wú)機(jī)氮（IN）、無(wú)機(jī)磷（IP）、COD三個(gè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)共1 260個(gè)。

目前, 國(guó)內(nèi)外對(duì)海水富營(yíng)養(yǎng)化尚未有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)或模型。常見(jiàn)的有單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)、綜合指數(shù)評(píng)價(jià)、模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)價(jià)、潛在富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)[7～10],最為常用的是單項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)和富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)評(píng)價(jià)（E）。為了與國(guó)內(nèi)外近岸海域富營(yíng)養(yǎng)化狀況更有可比性, 本研究采用較為普遍的單項(xiàng)指標(biāo)分析和富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)評(píng)價(jià)法。

圖1 膠州灣監(jiān)測(cè)站位圖Fig. 1 Monitoring Sites in Jiaozhou Bay

2 結(jié)果與討論

2.1 單項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)變化

膠州灣海域IN、IP、COD三項(xiàng)指標(biāo)年際變化見(jiàn)表1。由表1可知, 膠州灣海域COD年均值范圍為1.18～1.54 mg/L, 年際變化不大, 2000～2009年年均值和 10年均值均低于《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3097-1997）[11]一類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。IN含量較高, 除2007年和2009年IN含量符合四類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 其他年份年均值和10年均值均高于四類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。IP含量較低,年均值均低于二類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 其中 2001年、2003年、2004年和2005年IP年均值低于一類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2000～2009年膠州灣海域受IN污染嚴(yán)重,呈現(xiàn)高N低P狀況, 3項(xiàng)指標(biāo)水平分布自東部河口區(qū)和北部養(yǎng)殖區(qū)兩個(gè)高含量區(qū)向?yàn)持行暮蜑晨诔手鸩竭f減之勢(shì)。

表1 膠州灣海域3項(xiàng)指標(biāo)年際變化（mg/L）Tab. 1 Yearly variations of three parameters in Jiaozhou Bay （mg/L）

膠州灣海域主要河口區(qū)COD、IN、IP十年均值見(jiàn)表2。由表2可知, 主要河口區(qū)COD含量較低, 除墨水河口COD含量達(dá)到二類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 其他河口 COD均達(dá)到一類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 與膠州灣海域COD平均值相當(dāng)。IN含量明顯高于海域平均值, 除海泊河口IN含量達(dá)到四類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 其他河口均劣于四類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 墨水河口超標(biāo)最嚴(yán)重。IP含量比海域平均值稍高, 除墨水河口 IP含量超過(guò)四類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn), 其他河口均達(dá)到二類(lèi)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2000～2009年膠州灣主要河口區(qū)水質(zhì)較差, IN含量明顯高于海域平均值, 墨水河口COD和IN超標(biāo)最嚴(yán)重。

表2 膠州灣主要河口區(qū)3項(xiàng)指標(biāo)10年均值（mg/L）Tab. 2 Ten-year average values of Three parameters in main estuaries（mg/L）

2.2 富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

2.2.1 單項(xiàng)指標(biāo)分析

單項(xiàng)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值參考國(guó)家《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3097-1997）一類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)內(nèi)外防止赤潮發(fā)生的研究中提出的富營(yíng)養(yǎng)化閾值[12]。擬定COD 2～3 mg/L,IN 0.2～0.3 mg/L,IP 0.015～0.020 mg/L為單項(xiàng)指標(biāo)分析的富營(yíng)養(yǎng)化閾值[13,14]。

COD: 膠州灣海域COD年均值以及十年平均值均未達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化閾值, 表明有機(jī)污染較低。大部分河口區(qū)COD含量均未達(dá)到富營(yíng)養(yǎng)化閾值, 墨水河口COD呈一定程度的富營(yíng)養(yǎng)化。

IN: 膠州灣海域IN年均值以及十年平均值均呈高度富營(yíng)養(yǎng)水平, 河口區(qū)IN富營(yíng)養(yǎng)水平顯著高于海域平均值。

IP: 膠州灣海域IP年均值除2001年和2003年未達(dá)富營(yíng)養(yǎng)化閾值, 其余年份以及十年平均值均呈現(xiàn)輕度富營(yíng)養(yǎng)化。

主要河口區(qū)十年中3項(xiàng)指標(biāo)的水期變化見(jiàn)表3。COD含量大致為豐水期＞枯水期＞平水期, 墨水河口各水期 COD呈富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài), 其余河口各水期 COD均未達(dá)富營(yíng)養(yǎng)閾值。IN含量各水期相差不大, 平水期略高, 主要河口各水期 IN均呈富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài), 墨水河口富營(yíng)養(yǎng)程度最高。IP含量枯水期和平水期略高于豐水期, 除大沽河枯水期和豐水期、海泊河豐水期未達(dá)富營(yíng)養(yǎng)閾值, 其余河口均呈輕度富營(yíng)養(yǎng), 樓山河口IP富營(yíng)養(yǎng)化程度略高。

2.2.2 N/P值

表3 膠州灣主要河口海域3項(xiàng)指標(biāo)水期變化（mg/L）Tab. 3 Water season variations of three parameters in main estuaries（mg/L）

Redfield[15]于 1958年指出, 海水中平均 N/P原子比是16∶1, 即浮游植物生長(zhǎng)時(shí)N、P以16∶1的比例被消耗, 高于此值為磷限制, 低于此值為氮限制[16]。2000～2009年膠州灣海域 N/P值為 62.7, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 16:1, 主要河口 N/P值分別為: 墨水河口86.04, 樓山河口 56.8, 大沽河口 102.4, 海泊河口40.3, 李村河口 47.6,河流水期對(duì) N/P值的影響為豐水期略高于枯水期和平水期。膠州灣海域 N/P平均值以及各水期主要河口 N/P值均遠(yuǎn)超過(guò) 16:1, 說(shuō)明本海域N遠(yuǎn)比P豐富, P則相對(duì)短缺, P是本海域初級(jí)生產(chǎn)力的限制因子。

2.2.3 綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)

采用目前較為普遍的鄒景忠[17]的富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)E評(píng)價(jià)法劃分膠州灣海域富營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型, 當(dāng)E＞ 1時(shí),表明水體呈富營(yíng)養(yǎng)化,E值越高, 水體富營(yíng)養(yǎng)化程度越嚴(yán)重, 具體等級(jí)劃分見(jiàn)表4。E的計(jì)算公式為:E=（COD×DI N×DI P×106） / 4500

表4 水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)等級(jí)劃分指標(biāo)[17]Tab. 4 Criteria for classifying trophic levels

評(píng)價(jià)結(jié)果表明, 膠州灣海域富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)E年均值范圍為2～3, 十年平均E值為3, 屬中度富營(yíng)養(yǎng),主要河口富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)E以墨水河口最高為 25, 為嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng), 樓山河口E值為 8, 為重度富營(yíng)養(yǎng), 大沽河口和李村河口E值為4, 海泊河口E值為2, 為中度富營(yíng)養(yǎng)。河流水期對(duì)E值影響不大, 平水期略高于枯水期和豐水期, 除墨水河口三個(gè)水期均為嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng), 其余河口各水期處于中度-重度富營(yíng)養(yǎng)化之間。

2.3 富營(yíng)養(yǎng)化成因探討

膠州灣屬半封閉內(nèi)灣, 與外界水交換能力弱。膠州灣海域富營(yíng)養(yǎng)化的原因有三方面: 第一是陸源排污。目前, 匯入膠州灣的陸域直排海污染源主要包括8條入海河流、6家污水處理廠(chǎng)和 21家日排放廢水在 100 t （含100 t）以上的直排海企業(yè), 除大沽河外,膠州灣周邊主要河流已基本無(wú)自身徑流, 污染物主要來(lái)自企業(yè)源、生活源和面源。企業(yè)廢水入海通量為 11 509萬(wàn) t/a, 化學(xué)需氧量、氨氮、總磷分別為22 103、2 281、198 t/a; 生活污水入海通量為11 223萬(wàn)t/a, 化學(xué)需氧量、氨氮、總磷分別為26 288、3 900、371 t/a; 面源化學(xué)需氧量、氨氮、總磷分別為22 103、2 281、198 t/a; 第二是紅島養(yǎng)殖區(qū)魚(yú)蝦養(yǎng)殖餌料的過(guò)量投放和代謝費(fèi)物的排泄。第三是水體中有機(jī)體的分解,使?fàn)I養(yǎng)鹽獲得再生, 為浮游植物的生長(zhǎng)繁殖提供了豐富的營(yíng)養(yǎng)源。

3 結(jié)論

以上評(píng)價(jià)結(jié)果表明, 膠州灣水質(zhì)較差, 受 IN污染嚴(yán)重, N/P值為62.7, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于16, 呈現(xiàn)高N低P狀況, 整個(gè)海域呈中度—重度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。主要河口海域 IN嚴(yán)重超標(biāo), 富營(yíng)養(yǎng)化程度較高, 其中墨水河口E值為 25, 為嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng), 樓山河口為重度富營(yíng)養(yǎng)。為降低膠州灣富營(yíng)養(yǎng)化程度, 減少赤潮發(fā)生概率,本文提出以下幾點(diǎn)建議:

（1）開(kāi)展膠州灣環(huán)境容量研究, 按照環(huán)境容量以及環(huán)境功能區(qū)規(guī)劃排污單元, 合理布局排污點(diǎn)源,對(duì)入海污染物實(shí)行總量控制, 限定各工礦企業(yè)污染物排放量, 把節(jié)能、降耗、高效、減排、實(shí)施污染全過(guò)程控制納入生產(chǎn)管理, 建立清潔生產(chǎn)運(yùn)行機(jī)制,從源頭有效控制污染。

（2）建立覆蓋城鄉(xiāng)的污水收集系統(tǒng), 實(shí)現(xiàn)雨污分流, 使污水全部納入城市管網(wǎng)進(jìn)污水處理廠(chǎng), 同時(shí)加快污水處理廠(chǎng)的新建、改建和擴(kuò)建工程, 推進(jìn)升級(jí)改造, 增加除磷脫氮工藝, 處理標(biāo)準(zhǔn)由《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)提高到一級(jí) A標(biāo)準(zhǔn), 保證污水能夠得到深度處理, 達(dá)標(biāo)排放。

（3）優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu), 逐步解決結(jié)構(gòu)性工業(yè)污染問(wèn)題。淘汰和禁止引進(jìn)高耗能、高排放、高污染的“三高”產(chǎn)業(yè), 倡導(dǎo)低耗能、低排放、低污染的環(huán)保型產(chǎn)業(yè), 大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì), 引進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。同時(shí),鼓勵(lì)現(xiàn)有企業(yè)科技創(chuàng)新, 改進(jìn)生產(chǎn)工藝, 提高資源利用率和產(chǎn)品附加值, 這是膠州灣環(huán)境改善的根本途徑。

[1] 吳永森, 辛海英, 吳隆業(yè), 等. 2006年膠州灣現(xiàn)有水域面積與岸線(xiàn)的衛(wèi)星調(diào)查與歷史演變分析[J].海岸工程, 2008, 27（3）: 8-15.

[2] 韓笑天, 鄒景忠, 張永山. 膠州灣赤潮生物種類(lèi)及其生態(tài)分布特征[J]. 海洋科學(xué), 2004, 28（2）: 49-53.

[3] 顧紅衛(wèi). 青島市海洋赤潮發(fā)生及管理[J]. 海洋環(huán)境保護(hù)工作通訊, 2001, 3: 10-15.

[4] 孫偉, 王詩(shī)成. 山東半島海域赤潮災(zāi)害研究[J]. 齊魯漁業(yè), 2008, 25（4）: 58-60.

[5] 郝建華, 霍文毅, 俞志明. 膠州灣增養(yǎng)殖海域營(yíng)養(yǎng)狀況與赤潮形成的初步研究[J]. 海洋科學(xué), 2000, 24（4）:37-40.

[6] 中華人民共和國(guó)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局. GB17378-1998. 海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范. 北京: 國(guó)家環(huán)境保護(hù)局, 1990-03-01.

[7] 何桐, 謝健, 方宏達(dá), 等.大亞灣海域春季營(yíng)養(yǎng)現(xiàn)狀分析與評(píng)價(jià)[J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 2008, 27（3）: 220-223.

[8] 曹宇峰. 2002～2006年福建省閩江口以南近岸海域水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)[J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 2009, 28（1）: 39-42.

[9] 袁建軍, 謝嘉華. 泉州灣近岸海域水質(zhì)狀況調(diào)查與評(píng)價(jià)[J]. 臺(tái)灣海峽, 2003, 22（1）: 15-18.

[10] 秦銘利, 蔡燕紅, 王曉波, 等. 杭州灣水體富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)及分析[J].海洋環(huán)境科學(xué), 2009, 28（1）: 53-56.

[11] 中華人民共和國(guó)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局. GB3097-1997. 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社, 1998-07-01.

[12] 孫耀, 陳聚法, 張友篪. 膠州灣海域富營(yíng)養(yǎng)狀況的化學(xué)指標(biāo)分析[J]. 海洋環(huán)境學(xué), 1993, 12（3）: 25-31.

[13] 覃秋榮, 龍曉紅, 北海市近岸海域富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)[J] .海洋環(huán)境科學(xué), 2000, 19（2）: 43-45.

[14] Justic D, Rabalais N N, Turner N N,et al. Changes in butrient structure of river-dominated coastal waters:Stoichiometric nutrient balance and its consequences[J]. Esuarine, Coastal and Shelf Science, 1995, 40:339-356.

[15] Smith S V. Phosphorus versus nitrogen limitation in the marine environment[J]. Limnol Oceanogr, 1984, 29（6）: 1 149-1 160.

[16] Redfield A C, Ketchumn B H, Richards F A. The influence of organisms on the composition of seawater[A]. H ILLMN. The Sea, Val 2 [C]. New York: Interscience, 1963: 26-77.

[17] 鄒景忠, 董麗萍, 秦保平. 渤海灣富營(yíng)養(yǎng)化和赤潮問(wèn)題的初步探討[J]. 海洋環(huán)境科學(xué), 1983, 2（2）: 41-54.

Received: Dec., 14, 2009

Key words:Jiaozhou Bay; eutrophication; assessment

Abstract:Based on the monitoring result of water quality of Jiaozhou Bay in 2000～2009, the assessment on the nutrient level in Jiaozhou Bay and main estuaries was carried out, by the analysis on single-item and the nutrient status index. The result showed that Jiaozhou Bay water utility was poor, because the water was seriously polluted by inorganic nitrogen. The value of N/P was 62.7, indicating a high-N and low-P condition.The nutrient level of Jiaozhou Bay was of moderate-high eutrophication level. The main estuaries were of relatively high eutrophication level, with exceptional level of IN; and the eutrophication level of Moshui-estuary is the highest, and Loushan-estuary second.

（本文編輯:康亦兼）

Assessment of eutrophication of Jiaozhou Bay

DONG Zhao-xuan1, LOU An-gang1, CUI Wen-lian2
（1. Department of Environmental Science, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 2. Qingdao Environmental Momitoring Centre, Qingdao 266003, China）

X55

A

1000-3096（2010）12-0036-04

2009-12-14;

2010-06-30

國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2006BAC02A19）

董兆選（1984-）, 女, 山東煙臺(tái)人, 碩士研究生, 研究方向?yàn)榄h(huán)境管理與規(guī)劃, 電話(huà): 0532-82966392, Email: xiaoxx_310@163.com; 婁安剛,通信作者, 電話(huà): 66781693, Email: aglou@ouc.edu.cn