2015年天津大港濱海濕地海洋特別保護區(qū)海水質量狀況及富營養(yǎng)化狀況分析

王娟娟+李彤+張素青+王秀芹+王德興+王寶峰+繳建華

摘要：2015年5月、8月、10月對天津大港濱海濕地海洋特別保護區(qū)的水質進行了連續(xù)監(jiān)測。結果表明，該保護區(qū)無機氮和化學需氧量呈現(xiàn)自近岸向外海逐漸降低的趨勢，鹽度平面分布與此相反；通過研究區(qū)域和對照區(qū)域N/P和E值進行比較，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域N/P和E值均高于對照區(qū)域，說明海水受到了陸源徑流帶來的高含量的營養(yǎng)鹽和有機物的物理稀釋作用。天津大港濱海濕地海洋特別保護區(qū)海水的污染因子主要是無機氮，磷相對于氮來說是嚴重不足的。

關鍵詞：濱海濕地；海水質量；富營養(yǎng)化

為保護和恢復天津近岸海洋生態(tài)環(huán)境與生物資源，天津市人民政府在《天津市海洋功能區(qū)劃（2011-2020年）》中設立了大港濱海濕地海洋特別區(qū)，《規(guī)劃》中明確提出該保護區(qū)具有重點保護濱海濕地、貝類資源及其棲息環(huán)境，恢復灘涂濕地生態(tài)環(huán)境和淺海生物多樣性基因庫，加強環(huán)境監(jiān)測等職能。

大港濱海濕地海洋特別保護區(qū)位于天津市濱海新區(qū)大港近海區(qū)域，歷史上貝類資源豐富。但隨著近年來大型用海工程的開發(fā)建設以及陸源排污量的增加，該海域的海洋自然環(huán)境變化日趨加劇，由此引發(fā)的赤潮危害和對該區(qū)域沖淤環(huán)境的改變，不僅威脅著該區(qū)域的主要保護對象賴以生存的生境，而且也影響了該生態(tài)區(qū)生態(tài)功能的充分發(fā)揮。因此，了解大港濱海濕地海洋特別保護區(qū)海水化學要素的含量水平，科學地分析和評價該海域海水質量狀況和富營養(yǎng)化水平，可為環(huán)境保護和制定增養(yǎng)殖措施提供智力支撐。

1材料與方法

1.1調(diào)查時間和區(qū)域

研究區(qū)域選擇在天津大港濱海濕地海洋特別保護區(qū)，調(diào)查時間為2015年的5月、8月、10月。共設置監(jiān)測站位14個（表1，圖1）。其中，研究站位11個，對照站位3個。

表1天津大港濱海濕地海洋特別保護區(qū)站位采樣點

EN研究

站位對照

站位SD01117°3400”38°3930”SD02117°3400”38°3730”SD11117°3900”38°3930”SD12117°4200”38°3930”SD13117°4500”38°3930”SD21117°3900”38°3830”SD22117°4200”38°4500”SD23117°4500”38°3900”SD31117°3900”38°3730”SD32117°4200”38°3800”SD33117°4500”38°3830”SDD1117°4800”38°3930”SDD2117°5100”38°3930”SDD3117°5400”38°3930”圖1天津大港濱海濕地海洋特別保護區(qū)站位圖

1.2水樣的采集和分析

測定參數(shù)包括鹽度、pH、溶解氧（DO）、無機氮（DIN）、活性磷酸鹽（PO43--P）、石油類、化學需氧量（CODMn）、其中，無機氮（DIN）為氨氮（NH4+-N）、亞硝酸鹽氮（NO2--N）及硝酸鹽氮（NO3--N）之和。樣品采集及分析方法均依據(jù)《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB 17378.4-2007）執(zhí)行。

2結果與討論

2.1化學要素平面分布特征

2.1.1鹽度2015年研究區(qū)域5月份鹽度范圍在29.805‰～31.318‰之間，平均值為30734‰。對照區(qū)域范圍30.592‰～30.975‰之間，平均值為30.776‰。8月份鹽度范圍在30.399‰～31.050‰之間，平均值為30.857‰。對照區(qū)域范圍30.489‰～30.583‰之間，平均值為30.532‰。10月份鹽度范圍在28.685‰～29.789‰之間，平均值為29.429‰。對照區(qū)域范圍29.003‰～30.280‰之間，平均值為29482‰。本調(diào)查海域10月份鹽度低于5月和8月?？傮w來說，鹽度變化主要受氣象條件和大陸遷流、陸地熱效應以及海水流動的影響，具有較明顯的季節(jié)性差異。

2015年鹽度平面分布趨勢見圖2。由此看出，5月份在調(diào)查區(qū)域中部有一個低值區(qū)，鹽度等值線向外輻射，逐漸遞增。8月份鹽度從沿岸向外海方向呈逐漸降低的趨勢。10月份鹽度變化趨勢與5月份相似，向外海方向逐漸升高?？傮w來說，由于受陸地徑流影響較大，鹽度從沿岸向外海方向呈升高趨勢。

圖22015年鹽度平面分布趨勢圖 2.1.2pH2015年5月份研究區(qū)域pH范圍在7.93～8.14，平均值8.04。對照區(qū)域范圍8.00～8.05，平均值8.02。8月份研究區(qū)域pH范圍在7.90～8.12，平均值8.02。對照區(qū)域范圍8.08～8.11，平均值8.10。10月份研究區(qū)域pH范圍在8.14～8.22，平均值8.19。對照區(qū)域范圍8.12～8.14，平均值8.13。pH的變動受降水和陸地徑流等因素的影響比較小，能夠維持在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。

2015年平面分布趨勢見圖3。由此看出，5月份pH從西部海岸向對照區(qū)域方向呈先升高后降低的趨勢。8月份pH在調(diào)查區(qū)域中部有一個低值區(qū)，而后向周圍輻射增加。10月份從調(diào)查區(qū)域向對照區(qū)域呈降低趨勢。

圖32015年pH值平面分布趨勢圖

2.1.3溶解氧（DO）2015年5月份研究區(qū)域溶解氧含量范圍在7.28～8.85 mg/L，平均值832 mg/L。對照區(qū)域范圍6.61～7.75 mg/L，平均值7.44 mg/L。8月份研究區(qū)域溶解氧含量范圍在5.57～8.80 mg/L，平均值6.84 mg/L。對照區(qū)域范圍7.39～8.35 mg/L，平均值7.87 mg/L。10月份研究區(qū)域溶解氧含量范圍在6.06～8.52 mg/L，平均值7.85 mg/L。對照區(qū)域范圍7.38～8.05 mg/L，平均值7.34 mg/L。

2015年溶解氧含量平面分布趨勢見圖4。由此看出，2015年5月從沿岸方向向對照區(qū)域溶解氧呈逐漸降低的變化趨勢。8月份溶解氧從研究區(qū)向對照區(qū)呈先降低后升高的變化趨勢，研究區(qū)域溶解氧最高。10月份溶解氧自北向南逐漸升高。

圖42015年溶解氧平面分布圖

2.1.4無機氮（DIN）2015年5月份研究區(qū)域無機氮含量范圍在0.360～0.648 mg/L，平均值0.541 mg/L。對照區(qū)域范圍0.368～0.415 mg/L，平均值0.386 mg/L。8月份研究區(qū)域無機氮含量范圍在0.418～0.829 mg/L，平均值0.584 mg/L。對照區(qū)域范圍0.383～0.481 mg/L，平均值0.433 mg/L。10月份研究區(qū)域無機氮含量范圍在0.287～0.462 mg/L，平均值0.373 mg/L。對照區(qū)域范圍0.253～0.320 mg/L，平均值0292 mg/L。無機氮平均值在7月份豐水期明顯較高，這反映了地表徑流對無機氮含量的影響，也可能是農(nóng)田灌溉隨雨水入海造成無機氮含量較高。

2015年無機氮含量平面分布趨勢見圖5。由此看出，2015年從沿岸方向向對照區(qū)域無機氮變化趨勢整體呈降低的趨勢，對照區(qū)域無機氮最低。由此也可以看出，陸源徑流是該海域無機氮的主要來源。

圖52015年無機氮平面分布趨勢圖

圖62015年活性磷酸鹽平面分布圖

2.1.5活性磷酸鹽（PO43--P）活性磷酸鹽是浮游植物生長不可或缺的營養(yǎng)元素之一，在浮游植物的代謝過程中發(fā)揮著重要作用。本調(diào)查結果表明，活性磷酸鹽均在一個較低的水平波動。2015年5月份研究區(qū)域活性磷酸鹽含量范圍在0.004～0.009 mg/L，平均值0.004 45 mg/L。對照區(qū)域范圍0.004～0.010 mg/L，平均值0.006 mg/L。2015年5月份和10月份研究區(qū)域活性磷酸鹽含量均未檢出。

2.1.6石油類（oil）2015年5月份研究區(qū)域石油類含量范圍在0.0331～0.185 mg/L，平均值0.065 mg/L。對照區(qū)域范圍0.0283～0.0358 mg/L，平均值0.0325 mg/L。8月份研究區(qū)域石油類含量范圍在0.0218～0.0645 mg/L，平均值0.0390 mg/L。對照區(qū)域范圍0.0202～0.0421 mg/L，平均值0.0280 mg/L。10月份研究區(qū)域石油類含量范圍在0.0170～0.0282 mg/L，平均值0.0202 mg/L。對照區(qū)域范圍0.0203～00304 mg/L，平均值0.0249 mg/L。

2015年石油類含量平面分布趨勢見圖7。由此看出，5月份石油類從調(diào)查區(qū)域向對照區(qū)域呈逐漸降低的趨勢。8月份整個監(jiān)測區(qū)域中部有一個高值區(qū)，而后向周圍輻射逐漸降低。10月份石油類從調(diào)查區(qū)域向對照區(qū)域逐漸升高。

圖72015年石油類平面分布圖

2.1.7化學需氧量（CODMn）化學需氧量是衡量水體受有機物污染的重要指標。2015年5月份研究區(qū)域化學需氧量含量范圍在1.50～3.39 mg/L，平均值2.12 mg/L。對照區(qū)域范圍1.72～1.93 mg/L，平均值1.82 mg/L。8月份研究區(qū)域化學需氧量含量范圍在0.72～2.06 mg/L，平均值1.44 mg/L。對照區(qū)域范圍1.77～1.85 mg/L，平均值1.81 mg/L。10月份研究區(qū)域化學需氧量含量范圍在1.34～2.44 mg/L，平均值2.04 mg/L。對照區(qū)域范圍1.26～1.52 mg/L，平均值1.35 mg/L。

2015年化學需氧量平面分布趨勢見圖8。由此看出，化學需氧量呈現(xiàn)從調(diào)查區(qū)域向對照區(qū)逐漸降低的趨勢。

圖82015年化學需氧量平面分布圖

2.2化學因子超標情況

從整個監(jiān)測水域來講，2015年研究區(qū)域和對照區(qū)域pH和活性磷酸鹽均優(yōu)于海水一類標準值；無機氮均超出海水一類標準值（0.2 mg/L）；2015年5月石油類研究區(qū)域超標率為54.5%，8月份研究區(qū)域超標率為36.4%，10月份研究區(qū)域石油類均低于海水一類標準（0.05 mg/L），對照區(qū)域石油類均未超出海水一類標準值；研究區(qū)域化學需氧量5、8、10月份均超出海水一類標準值，超標率分別為63.6%、9.09%、54.5%，對照區(qū)域均未超出海水一類標準值（2 mg/L）；溶解氧除8月份研究區(qū)域有3個站位劣于海水一類標準值（〉6 mg/L）外，5月份和10月份研究區(qū)域以及5、8、10月份對照區(qū)域溶解氧均優(yōu)于海水一類標準值。

2.3營養(yǎng)鹽結構和類型分析

N/P為氮、磷兩元素對水體富營養(yǎng)化的重要指標。一般海水中N/P比值為16∶1。這個比值稱為Redfield比值。海水中浮游植物一般按照Redfield比值[1]攝取營養(yǎng)鹽，偏高或偏低可以使環(huán)境中某一過剩的營養(yǎng)鹽不能被浮游植物所利用或者浮游植物的生長受到相對低含量營養(yǎng)鹽的限制，因而不能對富營養(yǎng)化有實質性貢獻?；谝陨显?，本報告采用郭衛(wèi)東等[2]提出的富營養(yǎng)化評價模式對研究區(qū)域進行評價（見表2）。其中E值是以鄒景忠[3]所擬定的標準，即CODMn的質量濃度為1～3 mg/L，無機氮的質量濃度為0.2～0.3 mg/ L，活性磷酸鹽的質量濃度為0.045 mg/ L為富營養(yǎng)化的閾值，得到的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)式：

E=COD（mg/L）×DIN（mg/L）×PO43-（mg/L）×1064500

當E≥1時，表示水體呈富營養(yǎng)化狀態(tài)。E值越大，富營養(yǎng)化程度越高。表2潛在富營養(yǎng)化評價表

海區(qū)等級營養(yǎng)級無機氮/mg·L-1活性磷酸鹽/mg·L-1N/P（mol/mol）Ⅰ貧營養(yǎng)<0.2<0.0308～30Ⅱ中度營養(yǎng)0.2～0.30.030～0.0458～30Ⅲ富營養(yǎng)>0.3>0.0458～30ⅣP磷限制中度營養(yǎng)0.2～0.3->30ⅤP磷中等限制潛在性富營養(yǎng)>0.3-30～60ⅥP磷限制潛在性富營養(yǎng)>0.3->60ⅣN氮限制中度營養(yǎng)-0.030～0.045<8ⅤN氮中等限制潛在性富營養(yǎng)->0.0454～8ⅥN氮限制潛在性富營養(yǎng)->0.045<4N/P結果表明，2015年大港濱海濕地海洋特別保護區(qū)海域水質全年總體呈現(xiàn)為磷限制潛在性富營養(yǎng)狀態(tài)。Redfield[1]研究表明，浮游植物對氮、磷營養(yǎng)鹽是按16∶1的原子個數(shù)比進行吸收的。但過剩的N和P實際不能被浮游植物所利用，從而具有潛在性危害。E值結果表明，除2015年研究站位有輕微的富營養(yǎng)化狀態(tài)外，其余站位均未表現(xiàn)出富營養(yǎng)化狀態(tài)。調(diào)查海域N/P范圍在142～323之間（見表3），研究區(qū)域N/P和E值均高于對照區(qū)域，說明海水受到了陸源徑流帶來的高含量的營養(yǎng)鹽和有機物的物理稀釋作用，主要源頭為此處兩條入海河流青靜黃排水渠和子牙新河。表3天津大港濱海濕地海洋特別保護區(qū)海水富營養(yǎng)化水平評價

時間區(qū)域無機氮活性磷酸鹽化學需氧量N/PE值2015年5月2015年8月2015年10月研究0.5410.0042.122691.133對照0.3860.0061.821420.934研究0.5840.0041.443230.746對照0.4330.0041.812400.695研究0.3730.0042.042060.676對照0.2920.0041.351620.350由表4看出，整個調(diào)查海域N/P均較高，主要原因是無機氮含量較高，相對過量，而活性磷酸鹽相對緊缺，在較低水平波動，為此海域浮游植物生長的限制因子。渤海灣海域水質富營養(yǎng)化狀況受活性磷酸鹽影響較大，對活性磷酸鹽的濃度變化也極為敏感。因此，活性磷酸鹽一旦濃度升高達到一定值，使N/P接近16∶1，則極容易誘發(fā)浮游植物大量繁殖，從而使海區(qū)出現(xiàn)真正意義上的富營養(yǎng)化現(xiàn)象，甚至引發(fā)赤潮。表4天津海域水質N/P數(shù)據(jù)

2015年監(jiān)測

站位無機

氮/mg

·L-1活性磷

酸鹽/

mg·L-1N/P富營養(yǎng)化類型SD110.5280.005 67206磷限制潛在性富營養(yǎng)SD210.4970.004275磷限制潛在性富營養(yǎng)SD310.4540.004251磷限制潛在性富營養(yǎng)SD320.4930.004273磷限制潛在性富營養(yǎng)SD220.6230.004345磷限制潛在性富營養(yǎng)SD120.5900.004327磷限制潛在性富營養(yǎng)SD130.4700.004260磷限制潛在性富營養(yǎng)SD230.4630.004256磷限制潛在性富營養(yǎng)SD330.4110.004228磷限制潛在性富營養(yǎng)SD010.4740.004262磷限制潛在性富營養(yǎng)SD020.4850.004268磷限制潛在性富營養(yǎng)平均值0.4990.004268磷限制潛在性富營養(yǎng)SDD10.3670.004203磷限制潛在性富營養(yǎng)SDD20.3530.006130磷限制潛在性富營養(yǎng)SDD30.3900.004216磷限制潛在性富營養(yǎng)平均值0.3700.004183磷限制潛在性富營養(yǎng)3結論

研究表明，無機氮、化學需氧量從沿岸方向向對照區(qū)域整體呈降低的趨勢，鹽度平面分布恰恰相反。

研究區(qū)域N/P和E值均高于對照區(qū)域，說明海水受到了陸源徑流帶來的高含量的營養(yǎng)鹽和有機物的物理稀釋作用。

天津大港濱海濕地海洋特別保護區(qū)海水的污染因子主要是無機氮。磷相對于氮來說是嚴重不足的。

項目區(qū)位于天津市與河北省海域交界處，項目區(qū)內(nèi)有本市所轄的兩條河流青靜黃排水渠和子牙新河穿境入海，項目區(qū)南界緊鄰河北省北排污河，項目區(qū)的生態(tài)環(huán)境受陸源排水的影響較大，使得無機氮、化學需氧量含量較高。控制入海污染源是控制水體富營養(yǎng)化的關鍵。

參考文獻：

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[3] 鄒景忠，董麗萍，秦保平.渤海灣富營養(yǎng)化和赤潮問題的初步探討[J].海洋環(huán)境科學，1983，2（ 2） ： 41-55