江門市近岸海域春季環(huán)境質量評價*

覃超梅 孫凱峰 趙莊明 綦世斌 鐘 超

(環(huán)境保護部華南環(huán)境科學研究所,廣東 廣州 510655)

江門市近岸海域春季環(huán)境質量評價*

覃超梅 孫凱峰 趙莊明 綦世斌#鐘 超

(環(huán)境保護部華南環(huán)境科學研究所,廣東 廣州 510655)

2016年4月對江門市近岸海域水質、表層沉積物、浮游動植物和底棲生物進行了調查研究。水質調查結果表明：除COD、BOD5、SS、無機氮(DIN)、活性磷酸鹽(DIP)、鉛、銅和鎳外，其他項目均符合《海水水質標準》(GB 3097—1997)第二類標準；其中，COD、SS、DIN和DIP超出GB 3097—1997第四類標準。水體富營養(yǎng)化指數和有機污染評價指數顯示，近期江門市近岸海域總體呈重度富營養(yǎng)狀態(tài)，部分海域甚至呈嚴重富營養(yǎng)狀態(tài)，有機污染嚴重。表層沉積物調查結果表明，依據《海洋沉積物質量》(GB 18668—2002)第一類標準，調查海域表層沉積物中銅和有機質超標嚴重，超標率達100.0%；表層沉積物已經受到重金屬污染。浮游植物共有55種，以硅藻門占絕對優(yōu)勢；浮游動物共有42種，優(yōu)勢種僅有夜光蟲(Noctiluca)；底棲生物有16種，絕對優(yōu)勢種為小頭蟲(Capitellacapitata)。研究發(fā)現，調查海域在春季存在甲藻赤潮和夜光蟲赤潮暴發(fā)的風險。底棲生物的豐度和生物量與表層沉積物中污染物的相關性分析表明：豐度與鉻呈顯著正相關；生物量與鋅呈顯著正相關，與銅接近顯著正相關。

近岸海域 春季 海域水質 表層沉積物 浮游植物 浮游動物 底棲生物

江門市位于廣東省中南部，位于珠江水系的西江下游，南瀕南海，海洋資源極為富饒。全市大陸海岸線長414.8 km，海岸線基本呈東西走向，占廣東省大陸海岸線的1/5，江門市近岸海域東至黃茅海與珠海市海域分界線，西至黃花灣與陽江市海域分界線，南至領海線，主要包括銀湖灣、黃茅海、廣海灣、鎮(zhèn)海灣和川山群島海域。近年來，江門市近岸海域開發(fā)已具有了相當的規(guī)模，近岸海域環(huán)境隨之遭受到不同程度的影響。目前，一些學者對近岸海域環(huán)境質量進行了研究[1-3]，而有關江門市近岸海域環(huán)境質量的研究還鮮有報道。因此，為了解江門市近岸海域環(huán)境質量現狀，于2016年4月對江門市近岸海域的水質、表層沉積物、浮游動植物和底棲生物進行了初步調查，為保護江門市近岸海域環(huán)境，合理開發(fā)利用海洋資源提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 站位布設和取樣方法

本研究于2016年4月進行，水質調查在大潮期(4月11日)和小潮期(4月17日)各進行1次，表層沉積物、浮游動植物和底棲生物調查只在大潮期進行1次。在江門市近岸海域共布設28個大面水質調查站位，其中2個站位同時進行水質與表層沉積物調查，9個站位同時進行水質、表層沉積物、浮游動植物和底棲生物調查。站位分布見圖1。

采用2.5 L有機玻璃采水器采集海水，所有樣品的采集、保存、運輸和分析方法均按照《海洋監(jiān)測規(guī)范 第7部分：近海污染生態(tài)調查和生物監(jiān)測》(GB 17378.7—2007)[4]718-756及《海洋調查規(guī)范 第4部分：海水化學要素調查》(GB/T 12763.4—2007)[5]中的有關規(guī)定進行。表層沉積物采用抓斗式采泥器采集，用塑料勺取其中央未受干擾的表層泥樣，放置于聚乙烯袋中。浮游動物與浮游植物分別用50 cm口徑的淺水Ⅰ型和37 cm口徑的淺水Ⅲ型浮游生物網，由海底向海面垂直拖網采集，樣品現場用5%(體積分數)的甲醛溶液固定保存，帶回實驗室進行鑒定和計數。底棲生物分別通過拖網和采泥兩種方法采集，挖取的泥樣用雙層套篩沖洗后進行生物種類及數量的鑒定，生物樣放入樣品瓶中，用75%(體積分數)的酒精固定保存。

1.2 調查項目

水質調查項目包括：水溫、鹽度、pH、溶解氧(DO)、COD、BOD5、SS、亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、氨氮、無機氮(DIN)、TN、活性磷酸鹽(DIP)、TP、陰離子表面活性劑(LAS)、石油類、汞、鎘、鉛、六價鉻、總鉻、砷、銅、鋅、硒、鎳，共26項。

表層沉積物調查項目包括：石油類、總鉻、銅、鎳、鋅、硫化物、有機質，共7項。

浮游植物調查項目包括：種類、豐度。

浮游動物和底棲生物調查項目包括：種類、豐度和生物量。

1.3 評價方法

1.3.1 水質和表層沉積物評價方法

采用單因子標準指數法進行評價，其計算方法主要是利用調查項目i在站位j的質量濃度(ci,j)和調查項目i相應的標準值(ci,s)，得出調查項目i在站位j的標準指數(Si,j)，ci,j和ci,s的單位視具體情況而定。除水溫、鹽度、pH和DO外，其余調查項目Si,j的計算見式(1)：

Si,j=ci,j/ci,s

(1)

DO的標準指數如下：

(2)

cDO,f=468/(31.6+T)

(3)

式中：cDO,f為飽和DO質量濃度，mg/L；T為水體水溫實測值，℃；468為轉換系數，mg·℃/L。

圖1 江門市近岸海域調查站位分布Fig.1 The distribution of investigation stations in Jiangmen near-shore waters

pH>7.0時，其標準指數如下：

SpH,j=(cpH,j-7.0)/(cpH,su-7.0)

(4)

式中：cpH,su為水質標準中規(guī)定的pH上限。

1.3.2 水體富營養(yǎng)化評價方法

為了綜合研究江門市近岸海域富營養(yǎng)化程度，應用富營養(yǎng)化指數(E)[6]進行評價，計算公式如下：

E=(cCOD×cDIN×cDIP)×106/4 500

(5)

式中：cCOD、cDIN和cDIP分別為COD、DIN和DIP的質量濃度，mg/L；4 500為轉換系數，kg/L。

1.3.3 水體有機污染評價方法

采用有機污染評價指數(A)[7]來評價調查海域的有機污染狀況，計算公式如下：

A=cCOD/cCOD,s+cDIN/cDIN,s+cDIP/cDIP,s-cDO/cDO,s

(6)

式中：cDO為DO質量濃度，mg/L；cCOD,s、cDIN,s、cDIP,s和cDO,s分別取3.0、0.1、0.015、5.0 mg/L。

1.3.4 浮游動植物和底棲生物評價方法

分別采用多樣性指數(H’)[8]、均勻度(J)[9]和優(yōu)勢度(Y)[4]800對浮游動植物和底棲生物進行評價。

(7)

J=H’/log2S

(8)

(9)

式中：Pk為某站位中種類k的個體數目與該站位總個體數目的比值;S為樣品中的總種數；N為樣品中所有種的總個體數；Nk為種類k的個體數；fk為種類k在所有站位中出現的比例；k為浮游動植物和底棲生物種類。

1.4 評價標準

根據《廣東省海洋功能區(qū)劃(2011—2020年)》規(guī)定，江門市近岸海域主要功能為農漁業(yè)、港口航運、工業(yè)與城鎮(zhèn)建設和旅游娛樂，采用就高不就低的原則，海域水質現狀評價按《海水水質標準》(GB 3097—1997)[10]中的第二類標準執(zhí)行；表層沉積物評價按《海洋沉積物質量》(GB 18668—2002)[11]中的第一類標準執(zhí)行。

2 結果與討論

2.1 海域水質

2.1.1 水質現狀評價

本次水質調查樣品數為56，水質調查結果及超標情況分別見表1、表2。結果表明，除了COD、BOD5、SS、DIN、DIP、鉛、銅和鎳外，其他監(jiān)測項目均符合GB 3097—1997第二類標準。COD、SS、DIN和DIP超出GB 3097—1997第四類標準，超標率分別為3.6%、7.1%、100.0%、5.4%，可見江門市近岸海域主要污染因子是DIN，表明該海域水質狀況最為突出的可能是富營養(yǎng)化問題，同時還受有機污染和鉛、銅、鎳等重金屬污染。COD和BOD5的高值區(qū)出現在9#和10#站位，鉛的高值區(qū)出現在3#和19#站位，銅的高值區(qū)出現在15#和19#站位，鎳的高值區(qū)出現在20#和24#站位。

表1 江門市近岸海域水質現狀調查結果1)

注：1)ND為未檢出。

2.1.2 水體富營養(yǎng)化狀態(tài)分析

采用富營養(yǎng)化指數分析江門市近岸海域的實際富營養(yǎng)化狀態(tài)。計算結果顯示，江門市近岸海域的E為0.48～138.23，平均值為8.97，對照表3可知，江門市近岸海域總體呈重度富營養(yǎng)狀態(tài)。從區(qū)域分布來看，E的最大值(138.23)出現在14#站位，E≥15的站位有3#、9#、10#和19#，其E分別為19.28、83.73、66.15、17.98，這些站位呈現嚴重富營養(yǎng)狀況。地表徑流帶來面源污染、工業(yè)和生活污水排放，海水養(yǎng)殖排污導致近年來近岸海域富營養(yǎng)化日趨嚴重[12]。因此，要加強江門市近岸海域工業(yè)入海排污口的監(jiān)控，以及養(yǎng)殖區(qū)、港口區(qū)和旅游碼頭污染物排放的管理，從源頭控制是防治江門市近岸海域富營養(yǎng)化的關鍵。

表2 江門市近岸海域水質超標率1)

注：1)依據GB 3097—1997計算超標率。

2.1.3 水體有機污染狀況分析

氮磷營養(yǎng)鹽和耗氧有機物的大量輸入是水體富營養(yǎng)化的先決條件，為了進一步了解江門市近岸海域水質的污染狀況，采用有機污染評價指數來評價該海域的有機污染狀況。

計算結果顯示，江門市近岸海域的A為6.97～27.81，平均值為12.37。對照表4可以看出，江門市近岸海域有機污染程度達到5級，屬于嚴重污染。A的最大值(27.81)與E的最大值(138.23)出現在同一個站位，即14#站位。所有站位的有機污染程度均達到5級，說明整個江門市近岸海域的有機污染已非常嚴重，該海域需要特別注意有機污染問題。

資料分析是確定技術方案的基礎性工作，將各種資料中的有用信息充分合理地利用起來，可以使更新后的協議書及附圖等成果資料內容更全面、權威，為鄉(xiāng)級行政區(qū)域界線勘定工作的順利開展提供可靠的依據。

2.2 表層沉積物

江門市近岸海域表層沉積物調查結果及超標情況分別見表5、表6。結果表明，銅和有機質超標嚴重，依據GB 18668—2002第一類標準，超標率達100.0%，其中銅的最大值出現在4#站位，有機質的最大值出現在26#站位。江門市近岸海域只有石油類和硫化物符合GB 18668—2002第一類標準的要求，未出現超標現象，說明該海域表層沉積物已經受到重金屬污染，重金屬污染程度的大小順序為銅>總鉻>鋅。

表3 近岸海域水質富營養(yǎng)等級劃分

表4 近岸海域有機污染評價分級

表5 江門市近岸海域表層沉積物現狀調查結果

表6 江門市近岸海域表層沉積物超標率1)

注：1)依據GB 18668—2002計算超標率。

2.3 浮游植物

江門市近岸海域浮游植物共鑒定有綠藻、硅藻、甲藻、藍藻和隱藻5大門類55種。其中，硅藻門種類最多，有33種，占總種數的60.0%；綠藻門、藍藻門、甲藻門和隱藻門分別有11、4、6、1種，分別占總種數的20.0%、7.3%、10.9%、1.8%。以Y≥0.01為優(yōu)勢種，則該海域浮游植物的優(yōu)勢種共有11種，分別為萎軟根管藻(Flaccidrhizosolenia)、脆指管藻(Dactyliosolenfragilissima)、丹麥細柱藻(Leptocylindrus)、尖刺擬菱形藻(Pseudo-nitzschiapungens)、圓柱角毛藻(ChaetocerosteresCleve)、浮動彎角藻(EucampiazodiacusEhrenberg)、洛氏角毛藻(Chaetoceroslorenzianus)、短角彎角藻(Eucampiazoodiacus)、血紅哈卡藻(Akashiwosanguinea)、角毛藻(Chaetoceros)和顆粒直鏈藻(Melosiragranulata)，其Y分別為0.163、0.124、0.092、0.073、0.053、0.052、0.049、0.018、0.016、0.014、0.013。優(yōu)勢種的組成中硅藻門占絕對優(yōu)勢，甲藻門血紅哈卡藻也成為本次調查的優(yōu)勢種，其在27#站位最為突出，因此需要關注甲藻赤潮的發(fā)生風險。

由表7可以看出，浮游植物豐度為1.190×106～8.970×107個/m3，平均值為2.056×107個/m3，各站位豐度差異較大，豐度最高的站位(27#)是豐度最低的站位(1#)的75倍。1#站位的浮游植物豐度處于較低水平，盡管該站位位于感潮河口區(qū)域，但由于入海河流攜大量淡水沖入，水流速度不適宜藻類的停留和生長，因此，呈現出浮游植物低于其他站位的現狀。

浮游植物的H’為2.36～3.94，平均值為3.34。除12#、27#站位的H’較低外，其他站位的H’分布較均勻。浮游植物的J為0.59～0.96，平均值為0.81，其分布趨勢與H’相似。

表7 江門市近岸海域浮游植物種數、豐度、多樣性指數和均勻度

2.4 浮游動物

江門市近岸海域浮游動物共鑒定有8個生物類群，共42種，其中橈足類19種，浮游幼體14種，腔腸動物3種，枝角類2種，被囊類、漣蟲類、毛顎類和原生動物各1種。浮游動物各類群中以橈足類最多，占總種數的45.24%；其次是浮游幼體，占總種數的33.33%。以Y≥0.01為優(yōu)勢種，本次調查海域僅夜光蟲(Noctiluca)的Y符合優(yōu)勢種的要求，其Y為0.59，處于絕對優(yōu)勢種的水平，其中以5#站位的夜光蟲的暴發(fā)性生長最為突出。夜光蟲是海洋發(fā)生赤潮的生物因素之一，其豐度可作為監(jiān)測水質污染程度的一種依據[13]。本次調查除1#、3#、4#和27#站位未監(jiān)測到夜光蟲外，其他站位均監(jiān)測到夜光蟲。據此可以推斷，江門市近岸海域出現的夜光蟲赤潮主要集中在鎮(zhèn)海灣區(qū)域，且夜光蟲豐度也呈現由灣內向灣外增加的趨勢，夜光蟲赤潮并未向廣海灣的鄰近區(qū)域大量擴散，然而黃茅海附近的站位(12#)也監(jiān)測到高豐度的夜光蟲赤潮。因此，江門市近岸海域需要關注夜光蟲赤潮的發(fā)生風險。

由表8可以看出浮游動物豐度為3 506～26 465 484 個/m3，平均值為3 394 349 個/m3。浮游動物生物量為62.50～31 575.00 mg/m3，平均值為4 535.09 mg/m3。生物量分布趨勢與豐度相似，分布上呈現極不均勻的現象。

浮游動物的H’為0.01～2.55，平均值為0.94。浮游動物的J為0～0.80，平均值為0.31，其分布趨勢與H’相似。浮游動物的H’和J均表明，絕大多數站位的浮游動物群落結構簡單，較不穩(wěn)定。

2.5 底棲生物

江門市近岸海域共鑒定出底棲生物3門16科16種，其中環(huán)節(jié)動物7科7種，占總種數的43.75%；軟體動物7科7種，占總種數的43.75%；節(jié)肢動物2科2種，占總種數的12.50%。底棲生物種類分布較均勻。本次捕獲的16種底棲生物中，以Y≥0.02為優(yōu)勢種，則優(yōu)勢種共有4種，分別為寡鰓齒吻沙蠶(Oligobranchia)、紅刺尖稚蟲(Scoloplosrubra)、小頭蟲(Capitellacapitata)和光滑河藍蛤(Potamocorbulalaevis)，其Y分別為0.04、0.02、0.12、0.02，可見小頭蟲為絕對優(yōu)勢種。由表9可以看出：底棲生物豐度為64～576 個/m2，平均值為201 個/m2；底棲生物生物量為0.66～122.85 g/m2，平均值為21.21 g/m2?？傮w而言，該海域底棲生物的豐度和生物量均處于較高水平，但底棲生物的生物量在空間上存在極顯著的差別，生物量最高的站位(4#)是生物量最低的站位(18#)的186倍。H’為1.08～2.14，平均值為1.73；J為0.68～0.96，平均值為0.85。

表8 江門市近岸海域浮游動物種數、豐度、生物量、多樣性指數和均勻度

表9 江門市近岸海域底棲生物種數、豐度、生物量、多樣性指數和均勻度

表10 底棲生物豐度和生物量與表層沉積物污染物的相關系數1)

注：1)*表示在P<0.05水平顯著相關。

2.5.2 表層沉積物對底棲生物的影響

底棲生物與其生活環(huán)境密切相關，表層沉積物中重金屬含量、有機質含量、水深、水溫共同構成了影響該海域大型底棲生物群落結構的最主要環(huán)境因子[14]。本研究分別分析底棲生物的豐度和生物量與表層沉積物中銅、總鉻、鋅、鎳、有機質的相關性，采用SPSS 13.0統(tǒng)計分析軟件進行雙變量相關分析，其顯著性檢驗選取雙側檢驗。從表10和圖2、圖3、圖4可知，底棲生物的豐度與總鉻呈顯著正相關(P=0.011)，而與銅、鋅、鎳、有機質的相關性不顯著。底棲生物的生物量與鋅呈顯著正相關(P=0.025)，與銅接近顯著正相關，而與總鉻、鎳和有機質的相關性不顯著。底棲生物生物量與銅呈正相關與賈海波等[14]對長江口及其鄰近海域的研究結果一致。由此可見，江門市近岸海域的重金屬含量可能已成為影響底棲生物生長的重要環(huán)境因子，應得到高度重視。

圖2 底棲生物豐度與表層沉積物中總鉻的關系Fig.2 Relationship between abundance of benthos and Cr in surface sediments

圖3 底棲生物生物量與表層沉積物中鋅的關系Fig.3 Relationship between biomass of benthos and Zn in surface sediments

圖4 底棲生物生物量與表層沉積物中銅的關系Fig.4 Relationship between biomass of benthos and Cu in surface sediments

3 結 論

(1) 江門市近岸海域主要污染因子是DIN，依據GB 3097—1997第四類標準，其超標率達100.0%，該海域水質狀況最為突出的是富營養(yǎng)化問題，同時還受有機污染和鉛、銅、鎳等重金屬污染。

(2) 江門市近岸海域總體呈重度富營養(yǎng)狀態(tài)，有機污染達5級，屬于嚴重污染。E和A的最大值均出現在14#站位。

(3) 依據GB 18668—2002第一類標準，表層沉積物中銅和有機質超標嚴重，超標率達100.0%，說明表層沉積物已經受到重金屬污染。

(4) 江門市近岸海域存在甲藻赤潮和夜光蟲赤潮的暴發(fā)風險，在海洋資源科學開發(fā)與優(yōu)化環(huán)境管理日常監(jiān)測中應加大對該海域春季赤潮發(fā)生的檢測頻率。

(5) 相關性分析表明，底棲生物的豐度與總鉻呈顯著正相關；底棲生物的生物量與鋅呈顯著正相關，與銅接近顯著正相關。江門市近岸海域的重金屬含量可能已成為影響底棲生物生長的重要環(huán)境因子。

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[4] GB 17378.7—2007，海洋監(jiān)測規(guī)范 第7部分：近海污染生態(tài)調查和生物監(jiān)測[S].

[5] GB/T 12763.4—2007，海洋調查規(guī)范 第4部分：海水化學要素調查[S].

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EvaluationonenvironmentalqualityofJiangmennear-shorewatersinspring

QINChaomei，SUNKaifeng，ZHAOZhuangming，QIShibin，ZHONGChao.

(SouthChinaInstituteofEnvironmentalSciences，MEP，GuangzhouGuangdong510655)

The investigation was conducted on ocean environmental quality in Jiangmen near-shore waters in April 2016,including seawater quality,surface sediment,phytoplankton,zooplankton and benthos. The survey results of seawater quality showed that in addition to COD,BOD5,SS,DIN,DIP,Pb,Cu and Ni,the other monitoring factors met Class Ⅱ standard of “Sea water quality standard” (GB 3097-1997). The concentrations of COD,SS,DIN and DIP even exceeded the Class Ⅳ standard of GB 3097-1997. The results of eutrophication index and organic pollution index showed that the coastal areas of Jiangmen was in a heavy state of eutrophication,and some areas even showed serious eutrophication with serious organic pollution. The survey results of surface sediment showed that the over-standard of Cu and organic matter was serious in Jiangmen coastal area. The over-standard rates of Cu and organic matter based on ClassⅠ of “Marine sediment quality” (GB 18668-2002) reached to 100.0%. Surface sediment had been polluted by heavy metals. A total of 55 species of phytoplankton were identified,dominated byBacillariophyta. A total of 42 species of zooplankton were identified with the only dominant speciesNoctiluca. A total of 16 species of benthos were identified with the absolute dominant speciesCapitellacapitata. The study found that there was a risk ofDinoflagellatesred tide andNoctilucared tide in investigation near-shore waters in spring. Correlation analysis showed that benthos abundance was significantly positively correlated with Cr;benthos biomass was significantly positively correlated with Zn,and nearly significantly positively with Cu.

near-shore waters; spring; seawater quality; surface sediment; phytoplankton; zooplankton; benthos

覃超梅，女，1979年生，碩士，工程師，研究方向為環(huán)境管理、海洋環(huán)境保護。#

。

*廣東省自然科學基金資助項目(No.2014A030310287)。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2016.12.013

編輯:徐婷婷 (

2016-07-25)