木蘭、萩蘆兩溪入海海域環(huán)境的年際變化與現(xiàn)狀

張 麗

(莆田市海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測站，福建 莆田 351100)

興化灣位于福建省沿海中段，海灣總面積619.4 km2，其中水域面積369.22 km2。該灣略呈長方形，由西北向東南展布。灣頂有木蘭溪、萩蘆溪等河流注入。興化灣口門寬約13 km2，灣口朝向東南，出南日群島經興化水道和南日水道與臺灣海峽相通。木蘭溪是莆田市的母親河，也是莆田市主要的納污流域，各流域上游主要受農業(yè)面源影響，中下游受城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)污水及畜禽養(yǎng)殖業(yè)污水影響，2005年排入木蘭溪的化學需氧量(COD)占莆田市工農業(yè)污染源的89.37%，規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)COD排放量占莆田市的6.4%，氨氮排放量占11.6%[1]，《莆田市海洋環(huán)境狀況公報》顯示木蘭溪每年給興化灣帶來數(shù)萬噸的污染物，《福建省主要江河入?？谒h(huán)境質量狀況通報》也表明興化灣頂水質常年處于四類、劣四類狀態(tài)，主要原因是氮、磷超標。2010年木蘭溪和萩蘆溪流域水環(huán)境綜合整治、畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染整治等相繼開展，投資近3 000×104元，整治范圍覆蓋東圳水庫、外度水庫等城市集中式飲用水源地和21個建制鎮(zhèn)飲用水源地保護區(qū)。2015—2018年各級政府在莆田投入的木蘭溪流域等治理資金達數(shù)億元，出臺有關文件13個。眾所周知，陸源污染會通過雨水、溪水、河水等渠道最終流入大海，并首先表現(xiàn)在入?？谔幩谓ㄖ?福建省入海河流污染物排放現(xiàn)狀和控制對策研究[C]//中國環(huán)境科學學會.2007中國環(huán)境科學學會學術年會優(yōu)秀論文集(上卷).北京：中國環(huán)境科學學會，2007：4.，[2-3]，關于興化灣的環(huán)境質量評價，有很多文章論述過[4-7]，但大部分是對現(xiàn)狀展開論述，縱向年際間的變化規(guī)律涉及較少。木蘭溪流域整治從2019年起連續(xù)滾動考核3年，對沿岸各項整治工作處于正在制定方案或逐步實施中，本文擬通過分析兩溪入海海域環(huán)境2008—2018年共11年年際間的變化及2018年的環(huán)境質量狀況，為政府木蘭溪流域污染整治的各項工作提供依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 時間、站位

莆田市海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測站在2008—2018年期間，每年分別于冬、春、夏、秋四個季節(jié)采水樣，水中重金屬和沉積物均只在每年8月采樣，由于文章只論及莆田市的兩條河流，因此評價范圍選在木蘭、萩蘆兩溪入海口處附近。參與評價的水質監(jiān)測站位取6個，分別為XH01、XH02、XH03、XH04、XH05、XH06，其中沉積物站位2個(XH01、XH03)，布設位置如圖1。

1.2 材料與方法

1.2.1 采樣方法

采樣與測定過程均嚴格依據(jù)GB 17378—2007《海洋監(jiān)測規(guī)范》要求進行。

1.2.2 檢測方法

硝酸鹽氮采用鋅鎘還原法，亞硝酸鹽氮采用鹽酸萘乙二胺比色法，氨氮采用次溴酸鹽氧化法，硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮相加得無機氮；磷酸鹽采用磷鉬藍分光光度法；化學需氧量采用堿性高錳酸鉀法；油類采用紫外可見分光光度法；除沉積物中的汞采用冷原子吸收光度法外，其余重金屬的檢測均用ICP-MS法；沉積物中的硫化物采用碘量法，有機碳采用重鉻酸鉀氧化還原容量法。

1.2.3 分析評價方法

2018年的環(huán)境質量現(xiàn)狀評價依據(jù)每個站點功能區(qū)劃不同，采用單因子評價法評價該站點的水環(huán)境和沉積物質量。單因子評價法的計算公式：

Pi=Ci/C0

式中，Ci是第i項的測定值，C0是第0項的評價標準值。C0按照所在站點的海洋功能區(qū)劃確定，XH01站位位于工業(yè)用海區(qū)，該站點用三類水、二類沉積物標準計算P值，其它5個站點均屬于保留區(qū)，采用二類水、一類沉積物標準計算，Pi超出1，即說明該指標超標，值越大意味著超標越嚴重，環(huán)境容量越小。將當季所有站位點P值數(shù)學平均后作為該區(qū)域該季度該指標的P值，四季度P值數(shù)學平均作為該區(qū)域該指標當年度的P值。把各指標的P值隨年際變化的趨勢用折線圖表示。

2 結果與討論

2.1 入海河流的徑流量、排污量及評價參數(shù)的選擇

福建省近岸海域環(huán)境監(jiān)測站于2010—2014年間監(jiān)測的木蘭溪、萩蘆溪的徑流量及污染物入海量結果，如圖2、圖3所示。

從圖2～3可知，在入興化灣的莆田兩溪徑流量中，木蘭溪占主要地位，其2011年的排污量比2010年多，但從2012年起有所降低；萩蘆溪的徑流量從2010年起連續(xù)3年上升，但由于其入海徑流量和污染物入海量都小于木蘭溪，因此入興化灣的河流變化規(guī)律主要表現(xiàn)為木蘭溪的規(guī)律(由于資料的來源有限，未能對2015年后的徑流量有所顯示)。

從總入海排污量與CODCr量可以看出河流主要超標項目為生化需氧量，屬于有機型污染，這與多篇文章中闡述的河流入海污染類型相同[3，8-9]，因此兩溪入海海域年際和季節(jié)間的環(huán)境評價參數(shù)選取水質：COD、活性磷酸鹽(DIP)、無機氮(DIN)，沉積物：硫化物(S2-)、有機碳(OC)。考慮到2018年的現(xiàn)狀是新一輪環(huán)境整治的起點，因此2018年的環(huán)境質量現(xiàn)狀評價指標選擇水質：COD、活性磷酸鹽、無機氮、油類、銅(Cu)、鋅(Zn)、砷(As)，沉積物：銅、鉛(Pb)、鎘(Cd)、總汞(Hg)、砷、硫化物、有機碳。

2.2 水中無機氮、活性磷酸鹽、COD的年際變化

觀察COD和無機氮、磷酸鹽的年際變化如圖4所示，11年間COD的P值穩(wěn)定保持在低于0.5的水平，但是無機氮和無機磷基本上保持在超出1.0的水平，甚至超出2.0，11年間無機氮徘徊在1.5左右，無機磷波動較大，比無機氮更為突出，氮、磷除在2009、2015年有明顯變化外，2008至2018年間，無論是無機氮還是無機磷都不再有環(huán)境容量，木蘭、萩蘆兩溪入海海域環(huán)境質量未見明顯改善。

2.3 水中重金屬的年際變化

從圖5可以看出，11年間水中4種重金屬均未超出標準值，2008年至2010年間水中Cu和Pb較突出；2010年起Hg的P值常處在較高狀態(tài)，Hg和Cu并行，均在重金屬中占主導地位；所評價的4種重金屬中，Cu始終處在穩(wěn)定較高位置，As的P值在11年間均小于0.1，環(huán)境容量相對較大。

2.4 沉積物中有機碳、硫化物的年際變化

硫化物主要來源于有機物，陸地的污染物質在雨水的沖刷下，隨著河流流入海洋并沉積在底質中，導致泥灘的黏性好、腐殖質多，從而有利于硫化物的滯留積累，因此硫化物的變化也顯示著陸源污染物質的輸入變化[10]。有機碳主要來源于陸源有機物的輸入、浮游植物光合作用的釋放、生物代謝活動、生物殘骸的分解、養(yǎng)殖餌料的投放等。沿海沉積物是陸源有機物的臨時或永久歸宿[11]，興化灣頂?shù)某练e物屬于泥質底[12-13]，有機碳和硫化物可以反映沉積物環(huán)境的變化。從圖6中可以看出，有機碳在11年間變化不大，但是硫化物卻從2010年開始下降，于2012年最低，在2013、2014年上升，2015年又下降后，而后2016、2017、2018年上長，變化的拐點在2009、2012、2015年，這與水質中的氮、磷變化規(guī)律相似。有機碳與硫化物相比，硫化物的環(huán)境容量稍大。有機污染如此嚴重，硫化物卻能保持在低位，這可能是因為興化灣的地形和風浪、潮流差較大造成的[13-15]，從圖4中COD的穩(wěn)定低P值也可說明這個問題。

2.5 沉積物中重金屬的年際變化

從圖5和圖7比較來看，相較于水質，沉積物中重金屬含量較穩(wěn)定，但其P值較水中略高，P值大于0.2的幾率明顯高于水；年際間，2009、2017、2018年較突出，這3個年度各指標的P值都較高，2009年Hg、2018年Cu甚至超出1.0，屬于超標狀態(tài)。各項指標間比較，Cu 處在各指標之首，11年間Cu、Pb、Hg有上升的趨勢，在水中，從2010年起Hg和Cu占據(jù)主導地位；而沉積物中卻不同，Pb比Hg更高，As、Cd含量較穩(wěn)定，Cd含量遠低于As，Cd尚有較大的環(huán)境容量，As的P值普遍接近0.4，這與水中As的情況也是不一致的，Pb、As在水和沉積物中的不同說明沉積物中重金屬的累積是一個值得注意的問題，不能因為水環(huán)境中容量尚可就忽視了對重金屬的預防，因為重金屬具有在沉積物中累積后不易去除、不同重金屬在沉積物中釋放的規(guī)律也完全不同等特點[16-17]。

2.6 2018年木蘭、萩蘆兩溪入海海域環(huán)境質量狀況

由表1～2可以看出2018年興化灣頂?shù)乃h(huán)境中主要污染物仍然是活性磷酸鹽和無機氮，所有的站位兩指標均超標，XH03站位最高，且該站位沉積物中的Cu也超標，其他指標均能滿足功能區(qū)劃的要求；在所評價的區(qū)域中XH03站位環(huán)境最差，這可能跟該站位正對著木蘭溪入?？谟嘘P；沉積物中重金屬P值高于水，沉積物中重金屬環(huán)境容量比水小，這與往年的規(guī)律相同。

表1 2018年水環(huán)境單因子分析P表

表2 2018年沉積物環(huán)境單因子分析P表

3 結論

1)2008—2018年間，木蘭、萩蘆兩溪入海海域水環(huán)境中無機氮、無機磷均超標嚴重，11年間陸地兩河流給興化灣造成的污染狀況并沒有明顯改善，福建省近岸海域環(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測的入海流量數(shù)據(jù)也驗證了這個結論。

2)水環(huán)境中重金屬均未超出允許標準，但2009年Hg、2018年Cu在沉積物中的含量均超標，重金屬的環(huán)境壓力沉積物高于水，各重金屬橫向對比，無論是在水中還是沉積物中，銅和汞都比其他重金屬突出。

3)2018年興化灣頂?shù)乃h(huán)境仍然處于被污染的狀態(tài)，100%的站位超標，污染物仍然是無機氮和活性磷酸鹽，所有站位中正對木蘭溪入海口的XH03站位污染程度最高，該站位水中無機氮、磷酸鹽、沉積物中銅均超標；其他站位除活性磷酸鹽、無機氮外的其他指標尚可以滿足功能區(qū)劃的需要。

致謝：木蘭、萩蘆兩溪徑流量、入海排污量、CODCr由福建省近岸海域環(huán)境監(jiān)測站提供，謹致感謝。