唐山市主要入?？谒|(zhì)狀況及富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

宋蓀陽(yáng) 馬國(guó)臣 王湛 岳強(qiáng) 黃金臣

摘要：研究了2014-2017年唐山市主要入海口的水質(zhì)狀況及變化趨勢(shì)，并采用潛在性富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)法和富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)評(píng)價(jià)法對(duì)各入?？诟粻I(yíng)養(yǎng)化情況進(jìn)行分析。潛在性富營(yíng)養(yǎng)化研究結(jié)果表明，各站位在夏秋季節(jié)均出現(xiàn)了潛在性富營(yíng)養(yǎng)化，屬于氮限制型。富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)評(píng)價(jià)法研究結(jié)果表明，各站位春、夏、秋季均呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化。

關(guān)鍵詞：入?？冢凰|(zhì)；富營(yíng)養(yǎng)化

中圖分類號(hào)：S959

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

入海口是指河或者川流入海里的入口，即淡水和海水混合的區(qū)域，一部分地域?yàn)殛懙?，一部分地域?yàn)榇蠛！I(yíng)養(yǎng)鹽是水體中水生生物活動(dòng)不可或缺的因素[1]，其中較為重要的有氮鹽、磷酸鹽、硅酸鹽等[2]。隨著近些年工農(nóng)業(yè)污水、生活排水等各類污水的排放、海水的赤潮、漁藥殘留等問題突出[3-4]，嚴(yán)重影響入?？诘乃|(zhì)狀況，進(jìn)而造成水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化程度加劇[5-8]。唐山市漁業(yè)資源豐富，是河北省重要的漁業(yè)養(yǎng)殖基地。養(yǎng)殖水質(zhì)狀況直接影響著唐山市養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展。為研究唐山市2014-2017年主要養(yǎng)殖水源地水質(zhì)狀況，在唐山市養(yǎng)殖公共水源地設(shè)立采樣站位5個(gè)，通過潛在性富營(yíng)養(yǎng)化和富營(yíng)養(yǎng)指數(shù)法分析了這四年的水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化情況，為唐山市養(yǎng)殖公共水源地的水質(zhì)管理提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1采樣時(shí)間及站位設(shè)置

2014-2017年，每年1月-12月進(jìn)行水樣采集。采樣站位為：王連興閘入?？?、小清河入?？?、溯河入?？?、青龍河入?？?、南堡入海口。各站位坐標(biāo)如表1所示，位置示意圖如圖1所示。

1.2樣品的采集與分析方法

樣品采集依據(jù)《GB 17378.3-2007 海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第3部分：樣品采集、貯存與運(yùn)輸》[9]要求進(jìn)行。水質(zhì)分析項(xiàng)目主要包括：COD、溶解氧、石油類、無(wú)機(jī)氮（氨氮、硝酸氮、亞硝酸氮之和）、活性磷酸鹽，分析方法參照《GB 17378.4-2007海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第4部分：海水分析》[10]。

2結(jié)果與討論

2.1水質(zhì)物理指標(biāo)

2014-2017年，5個(gè)采樣站位中水面均無(wú)明顯油膜、浮沫和其他漂浮物質(zhì)，未發(fā)現(xiàn)水體有異色、異臭和異味。pH范圍在7.45-8.95。水溫隨季節(jié)發(fā)生相應(yīng)變化，最低水溫為0.6 ℃（2014年1月），最高水溫為31.5 ℃（2017年7月）。受溫度和降水量等因素的影響，鹽度出現(xiàn)一定的波動(dòng)，最高鹽度為38.52‰（2017年5月），最低鹽度為19.9‰（2014年1月）。

2.2主要入海口水質(zhì)變化情況

2.2.1COD 由圖2可以看出，這5個(gè)采樣站位冬季COD含量相對(duì)較低，春夏季相對(duì)較高。但是各月份差異較大。COD主要反映水中有機(jī)物含量的多少，是評(píng)價(jià)水質(zhì)受污染情況的重要指標(biāo)[11]。水中有機(jī)物主要來(lái)自于養(yǎng)殖過程中的代謝產(chǎn)物和餌料殘留等[12]。冬季處于養(yǎng)殖淡季，水中有機(jī)物含量相對(duì)較少；而養(yǎng)殖旺季，各站位的水質(zhì)受污染相對(duì)嚴(yán)重，加上夏季降雨量較大，雨水中大量有機(jī)物進(jìn)入水體，導(dǎo)致COD含量相對(duì)較高。各個(gè)站位受污染程度各不相同，因此導(dǎo)致COD含量差異較大。

根據(jù)GB 3097-1997《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于海水水質(zhì)的分類[13]，2014年、2016年、2017年水質(zhì)符合第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，適合水產(chǎn)養(yǎng)殖；只有2015年符合第三類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，不適合水產(chǎn)養(yǎng)殖。

2.2.2溶解氧溶解氧反映水體自凈能力的一種指標(biāo)。水中溶解氧的主要來(lái)源主要有空氣中氧氣的溶入和水生植物的光合作用。水中溶解氧的數(shù)值越大，則反映了該水體越干凈；反之，表明水體污染程度越重。2014-2017年各站位溶解氧變化情況如圖3所示。結(jié)果表明，水中溶解氧隨氣溫和季節(jié)發(fā)生明顯變化，說明采樣站位水中溶解氧的含量受水溫影響較大。冬季由于氣溫偏低溶解氧含量較高，夏季處于養(yǎng)殖旺季，水體污染較為嚴(yán)重，水中溶解氧含量低。2017年1月出現(xiàn)溶解氧最高值為16.82 mg/L，2014年8月出現(xiàn)溶解氧最低值為3.5 mg/L。

根據(jù)GB 3097-1997《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于海水水質(zhì)的分類，2014-2017年水質(zhì)都符合第一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，適合水產(chǎn)養(yǎng)殖。

2.2.3無(wú)機(jī)氮無(wú)機(jī)氮含量包括：氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽三種氮鹽含量之和。由于氧化還原反應(yīng)，三種形態(tài)的氮鹽存在相互轉(zhuǎn)化[14]。無(wú)機(jī)氮的來(lái)源主要包括河流的流入、降水、生物體自身的排泄物和尸體的腐爛等。2014年-2017年各月份無(wú)機(jī)氮含量由圖4所示。結(jié)果表明，各站位無(wú)機(jī)氮含量年平均值分別為0.332 mg/L，0.333 mg/L，0.398 mg/L， 0.508 mg/L。2014年至2016年全年及各月無(wú)機(jī)氮含量變化不大。均呈現(xiàn)春季含量高于其他季節(jié)。這是由于生物體在這一季節(jié)生長(zhǎng)代謝旺盛，自身的排泄物較多，加上春季降水量的增多，使得春季無(wú)機(jī)氮含量相對(duì)較高。而到了夏、秋季水體中浮游植物大量生長(zhǎng)，大量的無(wú)機(jī)氮被消耗，使得無(wú)機(jī)氮含量反而降低。但是2017年的無(wú)機(jī)氮含量突然變大，由圖4可見，這一年的6月-8月無(wú)機(jī)氮含量出現(xiàn)了明顯的增大。這可能與該年夏季降雨量明顯多于往年有關(guān)，降雨量的突然增加導(dǎo)致了2017年無(wú)機(jī)氮含量也明顯高于往年。

根據(jù)GB 3097-1997《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于海水水質(zhì)的分類，2014年-2016年符合第三類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，2017年符合第四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，都不適合水產(chǎn)養(yǎng)殖。

2.2.4活性磷酸鹽2014-2017年的活性磷酸鹽含量分別為0.036 mg/L、0.043 mg/L、0.050 mg/L、0.094 mg/L，呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，但是各月份含量差異不顯著。2017年磷酸鹽含量與無(wú)機(jī)氮結(jié)果相同，也是在夏季出現(xiàn)最大值，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他月份，這也導(dǎo)致了2017年磷酸鹽含量的增大。也是與這一年降水量的增大有關(guān)。

根據(jù)GB 3097-1997《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于海水水質(zhì)的分類，2014年水質(zhì)屬于第三類，2015年屬于第四類，2016和2017年均劣于第四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，都不適合水產(chǎn)養(yǎng)殖。

2.3富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)

2.3.1潛在性富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)由于水體受到營(yíng)養(yǎng)鹽的限制，必然會(huì)有一部分氮或磷相對(duì)過剩，這部分過剩是氮磷就會(huì)使水體營(yíng)養(yǎng)程度提高，甚至?xí)霈F(xiàn)通常意義上的富營(yíng)養(yǎng)化。但是這部分過剩的營(yíng)養(yǎng)鹽并不能完全被浮游植物所利用。因此，過剩的營(yíng)養(yǎng)鹽并沒有對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化做出實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)，而僅僅是一種潛在性的富營(yíng)養(yǎng)化。只有在水體得到足夠多的氮或磷的補(bǔ)充，使氮磷比接近Redfield值，這部分氮或磷的富營(yíng)養(yǎng)化才會(huì)起到真正作用。這種現(xiàn)象被稱為潛在性富營(yíng)養(yǎng)化[15]。潛在性富營(yíng)養(yǎng)化等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)[16]見表2。

根據(jù)表2潛在性富營(yíng)養(yǎng)化劃分標(biāo)準(zhǔn)，這5個(gè)站位2014-2017年各年份、各個(gè)季節(jié)無(wú)機(jī)氮、活性磷、氮磷比和營(yíng)養(yǎng)級(jí)別見表3和表4。

從2014-2017年全年潛在性富營(yíng)養(yǎng)情況分析，這五個(gè)采樣站位的潛在性富營(yíng)養(yǎng)化級(jí)別呈現(xiàn)逐年遞增趨勢(shì)，在2017年已經(jīng)出現(xiàn)了富營(yíng)養(yǎng)化。從季節(jié)性來(lái)看，夏、秋季節(jié)均出現(xiàn)了不同程度的潛在性富營(yíng)養(yǎng)化，并且級(jí)別相對(duì)較高；春季僅在2015年和2017年出現(xiàn)了富營(yíng)養(yǎng)化；冬季水體尚未出現(xiàn)潛在性富營(yíng)養(yǎng)化。潛在性富營(yíng)養(yǎng)化水平無(wú)論是按照全年分等級(jí)，還是按照季節(jié)分等級(jí)，這四年的限制因素都屬于氮限制型潛在性富營(yíng)養(yǎng)化。說明水體中無(wú)機(jī)氮已經(jīng)對(duì)水體造成了嚴(yán)重的污染，成為水體潛在性富營(yíng)養(yǎng)化的顯著限制因子。

2.3.2富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)評(píng)價(jià) 水體富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)（EI）評(píng)價(jià)法最早由日本學(xué)者提出，后由我國(guó)研究學(xué)者進(jìn)行了修訂，是目前國(guó)內(nèi)較為常用的水體營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)方法[17]。

式中：EI：富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)； DIN：無(wú)機(jī)氮；DIP：無(wú)機(jī)磷；COD：化學(xué)需要量

當(dāng)EI>1時(shí)，表明水體呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化水平。EI值越大，水體富營(yíng)養(yǎng)化程度越嚴(yán)重。

由上述公式計(jì)算可得，這5個(gè)站位2014-2017年各年份、各個(gè)季節(jié)EI值分別見表5和表6。

由表6可知， 2014-2017年各站位的EI值均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1，從全年的評(píng)價(jià)結(jié)果分析，采樣站位富營(yíng)養(yǎng)化程度呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)。季節(jié)性富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果分析，春季10.612、夏季40.613、秋季12.008、冬季2.402，夏季EI值最大，冬季EI值較小，春季和秋季EI值相差不大。說明水體在春、夏、秋季富營(yíng)養(yǎng)化程度較高，特別是夏季富營(yíng)養(yǎng)化程度最為嚴(yán)重，而冬季相對(duì)較小。富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)評(píng)價(jià)法分析結(jié)果與潛在性富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果相類似。

3結(jié)論

COD不同季節(jié)變化差異較大，僅在養(yǎng)殖季節(jié)含量較高。溶解氧隨著溫度的升高而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

無(wú)機(jī)氮和活性磷含量近兩年上升趨勢(shì)較為明顯，且季節(jié)性差異顯著。

潛在性富營(yíng)養(yǎng)化結(jié)果：夏秋季節(jié)為氮限制型潛在性富營(yíng)養(yǎng)化。富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)評(píng)價(jià)法研究結(jié)果，春、夏、秋季均呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化。兩種富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)方法分析結(jié)果相差不大。

參考文獻(xiàn)：

[1]

竇勇，霍達(dá)，姜智飛.等，海河入海口表層水體浮游生物群落特征及與環(huán)境因子的相關(guān)性研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2016，25（4）：647-655.

[2] 李俊龍，鄭炳輝，張齡松，等.中國(guó)主要河口海灣富營(yíng)養(yǎng)化特征及差異分析[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2016，36（2）：506-516.

[3] 慕建東.渤海重要漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況評(píng)價(jià)[D].青島：中國(guó)海洋大學(xué)，1-81.

[4] 李莉，陳武軍，張永豐，等.北戴河近岸海域富營(yíng)養(yǎng)化狀況的評(píng)價(jià)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（32）：111-114.

[5] 蔣奕雄.龍江入?？谒虻?、磷含量變化及富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)[J].福建水產(chǎn)，2015，37（3）：211-219.

[6] 魏珊珊，福建省主要江河入海口水質(zhì)狀況及其變化趨勢(shì)研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理.2014，10：37-42.

[7] 王東麗，翟勝，赫剛，等.東昌湖水質(zhì)狀分析及富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（11）：2524-2528.

[8] 梁麗娥，李暢游，史小紅，等.2006-2015年內(nèi)蒙古呼倫湖富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì)及分析[J].湖泊科學(xué)，2016，28（6）：1265-1273.

[9] 全國(guó)海洋標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第3部分：樣品采集、貯存與運(yùn)輸：GB 17378.3-2007[S].

[10] 全國(guó)海洋標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范 第4部分：海水分析：GB 17378.4-2007[S].

[11] 王東麗，翟勝，赫剛，等.東昌湖水質(zhì)狀分析及富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（11）：2524-2528.

[12] 蘇暢，沈志良，姚云，等.長(zhǎng)江口及其鄰近海岸富營(yíng)養(yǎng)化水平評(píng)價(jià)[J].水產(chǎn)科學(xué)進(jìn)展，2008，19（1）：99-105

[13] 環(huán)境保護(hù)部.海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：GB 3097-1997[S].

[14] 魏珊珊.福建省主要江河入海口水質(zhì)狀況及其變化趨勢(shì)研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理.2014，10：37-42.

[15] 朱廣偉.太湖富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀及原因分析[J].湖泊科學(xué)，2008，20（1）：21-26.

[16] 郭冬衛(wèi)，張小明，楊逸平，等.中國(guó)近岸海域潛在性富營(yíng)養(yǎng)化程度的評(píng)價(jià)[J].臺(tái)灣海峽，1998，17（1）：64-70.

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

（收稿日期：2018-05-03）