定海西蟹峙海洋傾倒區(qū)周邊海域環(huán)境質(zhì)量綜合評價*

蔣 紅,柳 濤,陳 瓊,李衛(wèi)丁,徐靈燕

(國家海洋局東海分局舟山海洋工作站 舟山 316021;舟山市海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報中心 舟山 316021)

定海西蟹峙海洋傾倒區(qū)周邊海域環(huán)境質(zhì)量綜合評價*

蔣 紅,柳 濤,陳 瓊,李衛(wèi)丁,徐靈燕

(國家海洋局東海分局舟山海洋工作站 舟山 316021;舟山市海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報中心 舟山 316021)

文章根據(jù)2012年9月定海西蟹峙海洋傾倒區(qū)及周邊海域的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果,采用水質(zhì)單因子指數(shù)評價法、有機(jī)污染指數(shù)法和富營養(yǎng)化指數(shù)法對水質(zhì)污染狀況進(jìn)行分析評價,并對其潛在性富營養(yǎng)化進(jìn)行了評價。結(jié)果表明:西蟹峙海洋傾倒區(qū)及周邊海域水質(zhì)重金屬、化學(xué)需氧量、溶解氧含量符合 《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》第二類,無機(jī)氮和活性磷酸鹽含量超標(biāo)嚴(yán)重;該海域水質(zhì)有機(jī)污染指數(shù)值較大,水質(zhì)污染嚴(yán)重;該海域處于富營養(yǎng)化水平,富營養(yǎng)化較嚴(yán)重;潛在性富營養(yǎng)化評價結(jié)果為磷中等限制潛在性營養(yǎng)。

富營養(yǎng)化;有機(jī)污染;重金屬;海洋傾倒區(qū);定海

西蟹峙海洋傾倒區(qū)位于浙江省舟山市定海西蟹峙島東南側(cè),大貓島東北側(cè),刺山島西側(cè),為一0.6 km×0.8 km的矩形區(qū)域,面積為0.48 km2,自1992年1月起用至今,主要用于接納傾倒舟山南部海域西蟹峙島、盤峙島、定海南面沿岸碼頭港口以及定海港每年維護(hù)產(chǎn)生的疏浚泥[1]。該傾倒區(qū)環(huán)境質(zhì)量既受到疏浚物傾倒的污染影響,又受到周邊陸源入海排污的直接影響。本研究根據(jù)2012年對定海西蟹峙海洋傾倒區(qū)及周邊海域水質(zhì)的監(jiān)測結(jié)果,用單因子污染指數(shù)法、有機(jī)污染指數(shù)法和富營養(yǎng)化指數(shù)法對其水質(zhì)污染狀況進(jìn)行分析評價,并進(jìn)行了潛在性富營養(yǎng)化評價,對合理使用傾倒區(qū)、有效控制陸源入海排污有重要參考價值。

1 材料與方法

1.1 采樣站位與樣品采集

在定海西蟹峙海洋傾倒區(qū)及周邊海域共布設(shè)8個水質(zhì)監(jiān)測站位(圖1),監(jiān)測時間為2012年9月。水深小于10 m只采集表層 (水面下0.5 m)樣品,水深大于10 m采集表、底層樣品。所有樣品貯存及運(yùn)輸嚴(yán)格按照GB17378.3—2007[2]的要求執(zhí)行。

圖1 采樣站位

1.2 分析方法

葉綠素a(Chl-a)分析測試按照GB17378.7—2007[3]進(jìn)行,其余水質(zhì)樣品的分析測試均按照GB17378.4-2007[4]進(jìn)行。化學(xué)需氧量(COD)、溶解氧(DO)和Chl-a樣品分別采用堿性高錳酸鉀法、碘量法和分光光度法測定;無機(jī)氮[DIN,包括氨氮(NH3-N)、硝酸鹽氮(NO3-N)和亞硝酸鹽氮(NO2-N)]、活性磷酸鹽(DIP)和硅酸鹽(SiO3)樣品分別采用次溴酸鹽氧化法、鋅-鎘還原法、萘乙二胺分光光度法、磷鉬藍(lán)分光光度法和硅鉬黃法測定;重金屬元素汞(Hg)和砷(As)采用原子熒光法測定,銅(Cu)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、鎘(Cd)、鉻(Cr)采用原子吸收分光光度法測定。

1.3 評價方法與評價等級

采用單因子指數(shù)法[5]對水質(zhì)污染狀況進(jìn)行分析,采用有機(jī)污染指數(shù) (A)[6]、富營養(yǎng)指數(shù)(E)[7]和營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)(NQI)[8]對海水水質(zhì)有機(jī)污染狀況和富營養(yǎng)化水平進(jìn)行評價。

單因子指數(shù)法:Pi=Ci/Cs(1)

式中:Ci為實(shí)測值;Cs為評價標(biāo)準(zhǔn)值。本研究以 《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[9]二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)作為評價標(biāo)準(zhǔn)值,Chl-a評價值參考陳于望[10],取5.0μg/L。Pi≤1.0時,符合標(biāo)準(zhǔn);Pi＞1.0時,超標(biāo)。

有機(jī)污染指數(shù)法:A=CODi/CODs+DINi/ DINs+DIPi/DIPs-DOi/DOs(2)

式中,CODi、DINi、DIPi、DOi為實(shí)測值,CODs、DINs、DIPs、DOs為《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值。水質(zhì)污染分級見表1。

富營養(yǎng)指數(shù)法:

式中:COD、DIN、DIP為實(shí)測值,濃度單位為mg/L。營養(yǎng)水平分級見表1。

營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)法:

式中各參數(shù)含義同上。營養(yǎng)水平分級見表1。

表1 有機(jī)污染、富營養(yǎng)水平評價分級

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)區(qū)域差異分析

西蟹峙海洋傾倒區(qū)及周邊海域海水的重金屬 (汞、砷、銅、鋅、鉛、鎘、鉻)、化學(xué)需氧量、溶解氧、無機(jī)氮、活性磷酸鹽、活性硅酸鹽和葉綠素a等評價因子的區(qū)域差異性很小 (表2),這與該傾倒區(qū)海域特殊的地理位置有直接關(guān)系,其周邊布滿大小不等的島嶼,留下幾道口門與外界相通,致使該傾倒區(qū)海域的海水流速相對比較湍急,漲潮最大流速達(dá)到164 cm/s,落潮最大流速達(dá)到167 cm/s[11],湍急的流速使得該傾倒區(qū)海域海水物化性質(zhì)比較一致,并可與外界海水充分交換,這也是該區(qū)域選劃成為海洋疏浚物傾倒區(qū)最主要原因。

2.2 水質(zhì)含量分析

以 《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》二類進(jìn)行評價,西蟹峙傾倒區(qū)及周邊海域水質(zhì)重金屬 (汞、砷、銅、鋅、鉛、鎘、鉻)、化學(xué)需氧量以及溶解氧含量均符合標(biāo)準(zhǔn),活性磷酸鹽和無機(jī)氮含量100%超標(biāo)。在含量大小上,8個監(jiān)測站位鋅含量均超過第一類標(biāo)準(zhǔn),與定海[12]、普陀[13]、岱山[14]、嵊泗[15]等舟山4個區(qū)、縣海域的水質(zhì)鋅含量符合第一類標(biāo)準(zhǔn)相比均要高,其原因可能與西蟹峙海洋傾倒區(qū)周邊島嶼一帶 (如西蟹峙島、盤峙島、大王腳山、東巨島、大五奎山等)存在較多的修造船廠,而修造船廠在生產(chǎn)作用過程中所使用的油漆涂料中含有鋅元素有直接關(guān)系[1]?；钚粤姿猁}和無機(jī)氮超標(biāo)嚴(yán)重,最高超標(biāo)均出現(xiàn)在1號站位,分別達(dá)1.3倍和2.8倍,平均超標(biāo)分別為1.0倍和2.4倍,其原因與該海域處在舟山定海污水處理廠排污口下流、距離僅2.5 km有直接關(guān)系,因其排放的污水主要為城區(qū)居民的生活污水,氮、磷含量較高,且排污量較大,還與修造船廠在生產(chǎn)作業(yè)中排放的污水有關(guān)。

表2 不同站位水質(zhì)調(diào)查結(jié)果

2.3 水質(zhì)有機(jī)污染評價

海水有機(jī)污染指數(shù)法利用化學(xué)需氧量、無機(jī)氮、活性磷酸鹽和溶解氧4個水質(zhì)指標(biāo)對海水質(zhì)量狀況進(jìn)行評價,該法同時考慮了海水的有機(jī)污染指標(biāo)和無機(jī)污染指標(biāo),能較好地反映水質(zhì)的整體狀況[16]。定海西蟹峙海洋傾倒區(qū)海域水質(zhì)有機(jī)污染指數(shù) (A)值見表3,可以看出,5號站位污染程度最輕,為中度污染,而其余站位均為嚴(yán)重污染,污染最重的是1號站位,因其活性磷酸鹽和無機(jī)氮含量最高。在區(qū)域差異上,5號站位距離排污口最遠(yuǎn),影響最小,而1號、7號、8號站位距離排污較近,且又是各股水流的匯集處,影響最大,污染最重。

2.4 水質(zhì)富營養(yǎng)狀況評價

海水富營養(yǎng)化是沿海國家面臨的一個重要水環(huán)境問題,已引起人們的廣泛關(guān)注,是當(dāng)前污染防治與控制的重要課題和研究重點(diǎn)[17-18]。定海西蟹峙海洋傾倒區(qū)海域水質(zhì)富營養(yǎng)化指數(shù)(E)和營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)(NQI)見表3。從表3可以看出,使用E值指數(shù)法和NQI值指數(shù)法的評價結(jié)果一致,該傾倒區(qū)海域8個監(jiān)測站位均呈富營養(yǎng)化狀態(tài)。因分級不同,E≥3.0表示為高富營養(yǎng),故使用E值指數(shù)法評價,8個監(jiān)測站位均呈高富營養(yǎng)化狀態(tài);而NQI值指數(shù)法分級中最高級別為富營養(yǎng)。從富營養(yǎng)化程度上分析,5號站位距離排污口最遠(yuǎn),富營養(yǎng)化程度相對最輕,1號、7號、8號站位距離排污口相對較近,富營養(yǎng)化程度較重,這種現(xiàn)象與有機(jī)污染情況一致,表明污水處理廠排污口的排污是影響該海域水質(zhì)質(zhì)量的最主要原因。

表3 水質(zhì)機(jī)污染指數(shù)(A)、富營養(yǎng)化指數(shù)(E)和營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)(NQI)

2.5 潛在性富營養(yǎng)化評價

由于海水中營養(yǎng)鹽的限制,將有一部分氮(對磷限制水體而言)或磷(對氮限制水體而言)相對過剩。而根據(jù)現(xiàn)行的富營養(yǎng)化指數(shù)評價方法,這部分相對過剩的氮或磷可提高評價海域的營養(yǎng)化水平,但實(shí)質(zhì)上這部分過剩的氮或磷卻并不能盡被浮游植物所利用。這部分過剩的營養(yǎng)鹽不應(yīng)被視為對實(shí)質(zhì)上的富營養(yǎng)化作了貢獻(xiàn),而應(yīng)看做只具有一種潛在性。即只有在水體得到適量的磷(對磷限制水體而言)或氮 (對氮限制水體而言)的補(bǔ)充,使氮、磷比值接近Redfield值,這部分過剩的氮或磷對富營養(yǎng)化的貢獻(xiàn)才能真正體現(xiàn)出來。這種現(xiàn)象稱為潛在性富營養(yǎng)化[19]。營養(yǎng)等級劃分見表4。

表4 營養(yǎng)等級劃分原則

硅酸鹽也是浮游植物生長的必要元素之一,考慮硅酸鹽的影響,Justic等和Dortch等[20]提出了一個評估每一種營養(yǎng)鹽化學(xué)計(jì)量限制的標(biāo)準(zhǔn):①硅/磷比值大于22和氮/磷比值大于22,則磷酸鹽為限制因子;②氮/磷比值小于10和硅/氮大于比值1,則無機(jī)氮為限制因子;③硅/磷比值小于10和硅/氮比值小于1,則硅酸鹽為限制因子。

以活性磷酸鹽、無機(jī)氮、活性硅酸鹽的平均含量0.060 mg/L、1.019 mg/L、1.377 mg/ L參與計(jì)算,得出定海西蟹峙海洋傾倒區(qū)海域氮/磷比值為37.5,屬于磷中等限制潛在性營養(yǎng),磷酸鹽成為浮游植物生長的限制因子。硅/磷比值為25.3,硅/氮比值為0.7,符合第①種條件,表明磷酸鹽為限制因子。綜合兩種評價模式,結(jié)果表明磷酸鹽是該海域浮游植物生長的限制因子。

3 結(jié)論

(1)定海西蟹峙海洋傾倒區(qū)及周邊海域水質(zhì)重金屬 (汞、砷、銅、鋅、鉛、鎘、鉻)、化學(xué)需氧量以及溶解氧含量均符合 《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》第二類,除鋅含量超過第一類標(biāo)準(zhǔn)外,其余均符合第一類標(biāo)準(zhǔn),而無機(jī)氮和無機(jī)磷超標(biāo)嚴(yán)重。

(2)定海西蟹峙海洋傾倒區(qū)及周邊海域有機(jī)污染嚴(yán)重,除5號站位為中度污染外,其余站位均為嚴(yán)重污染程度。富營養(yǎng)化嚴(yán)重,化學(xué)需氧量和無機(jī)氮起到主要貢獻(xiàn)。

(3)潛在性富營養(yǎng)化評價結(jié)果表明,定海西蟹峙海洋傾倒區(qū)及周邊海域?qū)儆诹字械认拗茲撛谛誀I養(yǎng),磷酸鹽是浮游植物生長的限制因子。

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浙江省海洋環(huán)保專項(xiàng)資金項(xiàng)目 (浙海漁計(jì) 〔2012〕100號):定海西蟹峙海洋傾倒區(qū)環(huán)境跟蹤監(jiān)測與評估.