興化灣近岸海域水體營養(yǎng)狀態(tài)分析及發(fā)展趨勢

李國珍

興化灣近岸海域水體營養(yǎng)狀態(tài)分析及發(fā)展趨勢

李國珍

福建省湄洲灣環(huán)境監(jiān)測站

根據(jù)2004年～2008年興化灣近岸海域的監(jiān)測調(diào)查資料，采用水質(zhì)單因子質(zhì)量指數(shù)評價(jià)法、有機(jī)污染指數(shù)法和富營養(yǎng)化水平法對興化灣近岸海域水體營養(yǎng)狀態(tài)進(jìn)行分析研究，并采用秩相關(guān)系數(shù)法對興化灣近岸海域近5年的富營養(yǎng)化進(jìn)行趨勢分析。結(jié)果表明：該海域已受到有機(jī)污染，并呈現(xiàn)出高富營養(yǎng)化狀態(tài)，同時(shí)受到氮限制；有機(jī)污染指數(shù)呈顯著上升趨勢，富營養(yǎng)化指數(shù)呈不顯著上升趨勢，兩種方法的評價(jià)結(jié)果具有高度正相關(guān)性。

興化灣 富營養(yǎng)化 有機(jī)污染 趨勢

1 引言

興化灣位于福建省沿海中段，海灣總面積619.4平方公里，其中水域面積369.22平方公里。該灣略呈長方形，由西北向東南展布。灣頂有木蘭溪、秋蘆溪等河流注入。興化灣口門寬約13公里，灣口朝向東南，出南日群島經(jīng)興化水道和南日水道與臺灣海峽相通。興化灣海水中營養(yǎng)鹽豐富,海洋生物資源豐富,水產(chǎn)生物中經(jīng)濟(jì)種達(dá)200余種,其中底棲生物(包括潮間帶)經(jīng)濟(jì)種初估有130余種,可供增養(yǎng)殖的有數(shù)十種，是縊蟶、褶牡蠣等的天然苗種區(qū)。漁業(yè)資源在興化灣周邊農(nóng)牧業(yè)中居重要地位,除海洋捕撈外,海水養(yǎng)殖業(yè)也比較發(fā)達(dá),主要養(yǎng)殖蟶、蛤、蟹、蝦和海帶、紫菜等。

近年來，隨著興化灣灣頂經(jīng)濟(jì)開發(fā)速度的加快，城鎮(zhèn)化、填海造地、江陰半島千億化工園和制造業(yè)產(chǎn)業(yè)園以及港口業(yè)的發(fā)展，勢必會對興化灣近岸海域水質(zhì)產(chǎn)生負(fù)面影響，但沿岸在開發(fā)的同時(shí)也配套建設(shè)相應(yīng)的污水處理廠，加強(qiáng)了污染控制等環(huán)境管理力度。本文根據(jù)該海域2004年～2008年的海水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了該海域水體富營養(yǎng)化狀況及其發(fā)展趨勢。

2 監(jiān)測

2.1 監(jiān)測點(diǎn)位、監(jiān)測時(shí)間及頻次、監(jiān)測項(xiàng)目及方法

監(jiān)測點(diǎn)位：興化灣近岸海域共設(shè)有3個(gè)監(jiān)測站位，見圖1。

監(jiān)測時(shí)間及頻次：根據(jù)《近岸海域監(jiān)測規(guī)范》每年5月、8月、10月前后進(jìn)行三期監(jiān)測。

監(jiān)測項(xiàng)目及方法：溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（COD）、無機(jī)氮（DIN）和活性磷酸鹽（DIP）等。水質(zhì)監(jiān)測方法采用《海洋監(jiān)測規(guī)范》17378-2007。

2.2 評價(jià)方法

圖1 興化灣近岸海域海水水質(zhì)監(jiān)測站位

根據(jù)福建省近岸海域環(huán)境功能區(qū)劃，興化灣海域絕大部分海域執(zhí)行二類功能區(qū)和《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB3097-1997二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（詳見表1）。本文分別采用有機(jī)污染指數(shù)法對該海域有機(jī)污染狀況進(jìn)行分析評價(jià)，富營養(yǎng)化水平評價(jià)法對該海域營養(yǎng)狀況進(jìn)行分析評價(jià)，并將兩者結(jié)合進(jìn)行。

表1 海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) 單位：mg/L

2.2.1有機(jī)污染指數(shù)法

近岸海域有機(jī)污染指數(shù)[1]（A值）評價(jià)公式為：

式中：A為有機(jī)污染指數(shù)；CODi、DINi、DIPi、DOi分別為COD、DIN、DIP、DO的實(shí)測值；CODo、DINo、DIPo、DOo分別為COD、DIN、DIP、DO的二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值。其污染程度分級見表2。

表2 水質(zhì)有機(jī)污染評價(jià)分級

2.2.2富營養(yǎng)化水平法

富營養(yǎng)化指數(shù)[2]（E值）評價(jià)公式為：

式中：E為富營養(yǎng)化指數(shù)；COD為化學(xué)需氧量含量、DIN為無機(jī)氮含量、DIP為活性磷酸鹽含量，單位均為mg/L。其營養(yǎng)分級見表3。

表3 水質(zhì)營養(yǎng)水平評價(jià)分級

3 海水水質(zhì)分析與評價(jià)

2004年～2008年興化灣近岸海域溶解氧等污染因子的監(jiān)測結(jié)果見表4。

表4 興化灣溶解氧等污染因子監(jiān)測結(jié)果

從上表得知，2005年、2006年和2008年的無機(jī)氮、活性磷酸鹽都超過《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB3097-1997四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，2004年無機(jī)氮三類、活性磷酸鹽四類，2007年無機(jī)氮四類、活性磷酸鹽三類。

3.1 有機(jī)污染狀況分析與評價(jià)

興化灣近岸海域近五年海水水質(zhì)有機(jī)污染狀況見表5。評價(jià)結(jié)果顯示： 2004年和2007年有機(jī)污染指數(shù)A值介于1～2之間，污染程度等級為3級，表明已開始受到污染；2005年和2008年有機(jī)污染指數(shù)A值介于2～3之間，污染程度等級為4級，表明已受到輕度污染；2006年該海域有機(jī)污染嚴(yán)重，有機(jī)污染指數(shù)A值為4.44，污染程度等級為6級。

3.2 富營養(yǎng)化水平分析與評價(jià)

3.2.1富營養(yǎng)化水平分析

興化灣近岸海域近五年海水水質(zhì)富營養(yǎng)化水平如表6所示。富營養(yǎng)化會造成浮游生物的過度繁殖，容易誘發(fā)赤潮，對海洋生態(tài)平衡、漁業(yè)水產(chǎn)資源危害很大，引起社會的廣泛關(guān)注。從表6可以得出，2004年～2008年興化灣近岸海域富營養(yǎng)化水平處于高富營養(yǎng)狀態(tài)，特別是2006年的E值是營養(yǎng)水平分級4級閥值的5倍多。

表5 興化灣近岸海域有機(jī)污染狀況

3.2.2氮磷比

Redfield[3]指出，海水中平均氮磷比（原子比）是15:1，與浮游生物體內(nèi)元素組成的氮磷比大致接近，即浮游生物生長時(shí)N、P以15:1的比例消耗。海水中，如果氮磷比大于15為磷限制，低于15為氮限制。因此，海水中氮磷比反映了海域N、P營養(yǎng)狀態(tài)。興化灣近岸海域2004年～2008年氮磷比評價(jià)結(jié)果顯示，2007年N/P值接近15 ，容易誘發(fā)赤潮。其他年份均低于15，為氮限制。

綜上所述，富營養(yǎng)化指數(shù)E值與有機(jī)污染指數(shù)A值存在明顯的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.94，說明兩種方法對興化灣近岸海域的評價(jià)結(jié)果具有一致性：該海域已受到有機(jī)污染，并呈現(xiàn)出高富營養(yǎng)化狀態(tài)。

表6 興化灣近岸海域富營養(yǎng)化水平

4 富營養(yǎng)化發(fā)展趨勢

4.1 年際變化

2004年～2008年興化灣近岸海域有機(jī)污染狀況評價(jià)以及富營養(yǎng)化評價(jià)年際變化分別見圖2、圖3。

圖2 有機(jī)污染指數(shù)A值年際變化

圖3 富營養(yǎng)化指數(shù)E值年際變化

圖2表明，2004年～2008年興化灣近岸海域有機(jī)污染指數(shù)A值均處較高，2004年～2005年、2007年～2008年呈上升趨勢，2005年～2006年呈明顯上升趨勢，而2006年～2007年呈明顯下降趨勢。圖3表明，2004年～2008年興化灣近岸海域富營養(yǎng)化指數(shù)E值2004年～2006年呈上升趨勢，2006年～2008年呈下降趨勢。兩者的變化趨勢基本一致。

4.2 發(fā)展趨勢分析

本文采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法來定量分析富營養(yǎng)化變化趨勢。通過對2004年～2008年興化灣近岸海域A值和E值進(jìn)行秩相關(guān)系數(shù)rs計(jì)算，并與臨界值（查表得，按a=0.05，wp=0.900）進(jìn)行比較，評價(jià)結(jié)果如表7所示。

從表7得知，2004年～2008年興化灣近岸海域有機(jī)污染指數(shù)呈顯著上升趨勢，富營養(yǎng)化指數(shù)呈不顯著上升趨勢，因該海域營養(yǎng)狀態(tài)處于高富營養(yǎng)化，同時(shí)受到氮限制，故興化灣近岸海域沿岸應(yīng)控制無機(jī)氮的排放。

表7 秩相關(guān)系數(shù)rs評價(jià)結(jié)果

5 結(jié)論

通過對興化灣近岸海域2004年～2008年監(jiān)測結(jié)果分析表明：

該海域2004年和2007年呈現(xiàn)出已開始受到有機(jī)污染，并在2006年受到嚴(yán)重污染，2005年與2008年受到輕度污染。

該海域僅2007年氮磷比值接近15，其它年份氮磷比值均小于15，呈現(xiàn)出氮限制，同時(shí)該海域營養(yǎng)化水平5年均處于高富營養(yǎng)化狀態(tài)。

富營養(yǎng)化指數(shù)E值與有機(jī)污染指數(shù)A值存在明顯的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.94，說明兩種方法對興化灣近岸海域的評價(jià)結(jié)果具有一致性：該海域已受到有機(jī)污染，并呈現(xiàn)出高富營養(yǎng)化狀態(tài)。

通過秩相關(guān)系數(shù)對該海域水體富營養(yǎng)化趨勢的分析顯示：該海域有機(jī)污染指數(shù)呈顯著上升趨勢，富營養(yǎng)化指數(shù)呈不顯著上升趨勢，因該海域營養(yǎng)狀態(tài)處于高富營養(yǎng)化，同時(shí)受到氮限制，2005年、2006年和2008年的氮、磷都超過《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB3097-1997四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，故興化灣近岸海域沿岸應(yīng)控制無機(jī)氮、活性磷酸鹽的排放，尤其是無機(jī)氮的排放。

目前，興化灣兩岸的莆田和福清在發(fā)展工業(yè)、加快城鎮(zhèn)化的同時(shí)大力建設(shè)污水處理廠，加強(qiáng)節(jié)能減排，對興化灣近岸海域海水水質(zhì)的改善具有正面的影響。

[1] 鄒景忠，董麗萍，秦保平.渤海灣富營養(yǎng)化與赤潮問題的初步探討[J].海洋環(huán)境科學(xué)，1983,2（2）：41-53.

[2] 劉彬昌，黃驊.近海及灘涂水域環(huán)境與赤潮形成初探[J].海洋環(huán)境科學(xué)，1993,12（3-4）：69-75.

[3] Redfield.A.C，B.H.Ketchum，F(xiàn).Richards. The influence of organisms on the composition of sea water [A]. In: Hill M N ed.,The sea [M].John Wiley,New York, 1963,2:26-27.