遼東灣近岸海域水質(zhì)狀況及富營養(yǎng)化評價

武暕

（遼寧省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧沈陽 110161）

1 引言

遼東灣位于渤海海域偏北部，地處北溫帶，西起河北省大清河口，東至遼東半島南端老鐵山角聯(lián)線以北的渤海海域，面積為22 000 km2，是遼河、大遼河、大凌河、復(fù)州河等眾多河流的匯合處和入?？?，屬于一面臨海、三面環(huán)陸的典型半封閉海灣［1］，由于受特殊地理環(huán)境影響，不利于污染物的擴(kuò)散和水體的自凈，其水體交換能力有限。近年來，沿海5 個市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，陸源污染物排放量不斷增加，導(dǎo)致遼東灣近岸海域水質(zhì)狀況發(fā)生變化［2］，根據(jù)近幾年發(fā)布的《中國海洋生態(tài)環(huán)境狀況公報》［3-4］，遼東灣海域仍為中國近岸海域污染最嚴(yán)重的區(qū)域之一，其污染現(xiàn)狀正制約著遼寧經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

海水中營養(yǎng)鹽是構(gòu)成海洋生物資源的物質(zhì)基礎(chǔ)，但過量營養(yǎng)鹽入海，可能會導(dǎo)致海水富營養(yǎng)化［5］。近年來，環(huán)渤海地區(qū)已成為我國快速發(fā)展的重要經(jīng)濟(jì)集聚區(qū)，隨著沿海人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，渤海遭到了嚴(yán)重污染，隨著多條河流攜帶大量營養(yǎng)鹽入海，富營養(yǎng)化程度和范圍有逐漸加重和擴(kuò)大的趨勢，由此引發(fā)的水質(zhì)下降與赤潮頻發(fā)，給海洋生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成了嚴(yán)重的破壞和巨大損失。目前，學(xué)者對遼東灣盤錦、營口段海域水質(zhì)進(jìn)行調(diào)查分析研究較多，涉及水質(zhì)評價、富營養(yǎng)化評價、時空分布等方面［6］，但針對遼東灣遼寧全段的研究鮮有報道。為此，本文通過對該海域2018 年春、夏、秋3 個季節(jié)的水環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，探討其水質(zhì)現(xiàn)狀及富營養(yǎng)化季節(jié)變化情況，為摸清該海域富營養(yǎng)狀況分布情況及水環(huán)境保護(hù)管理提供技術(shù)支撐，對打好渤海綜合治理攻堅戰(zhàn)具有重要的戰(zhàn)略意義。

2 材料與方法

2.1 樣品采集與分析

本次調(diào)查分別于2018 年春季（4 月）、夏季（7月）和秋季（10 月）開展，在遼東灣近岸海域共布設(shè)34 個點(diǎn)位進(jìn)行水樣采集，分3 個航次將所取水樣帶回實(shí)驗室進(jìn)行分析。

調(diào)查項目包括pH、鹽度、溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（COD）、活性磷酸鹽（PO4－P）、亞硝酸鹽氮（NO2－N）、硝酸鹽氮（NO3－N）和氨氮（NH3－N），共計8項。無機(jī)氮（DIN）為NO2－N，NO3－N 和NH3－N 三氮之和。樣品采集、貯存、處理及分析方法嚴(yán)格按照《近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ 442—2008）［7］和《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB 17378—2007）［8］等有關(guān)的國家技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。

2.2 單因子指數(shù)法

海水水質(zhì)評價采用單因子指數(shù)法（Single Factor Index，SFI），是將海水中某污染物實(shí)測含量與該污染物的評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，以確定污染類別的方法［9-10］，計算公式為：

式中，PIi為調(diào)查海域某點(diǎn)位污染物i 的污染指數(shù)；Ci為污染物i 的實(shí)測含量，mg/L；S0i為污染物的評價標(biāo)準(zhǔn)，mg/L。若PIi＞1，表明該點(diǎn)位營養(yǎng)鹽i 含量超過該類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，近岸海域點(diǎn)位評價標(biāo)準(zhǔn)采用《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3097—1997）。

2.3 富營養(yǎng)化評價

采用目前常用于我國近岸海域營養(yǎng)化評價的富營養(yǎng)化指數(shù)法（Eutrophication Index Methond，EIM）進(jìn)行遼東灣近岸海域的富營養(yǎng)化評價［11-12］，計算公式如下：

式中，E 為富營養(yǎng)化指數(shù)；COD 為化學(xué)需氧量濃度，mg/L；DIN 為無機(jī)氮質(zhì)量濃度，mg/L；DIP 為活性磷酸鹽質(zhì)量濃度，mg/L。E≥1，說明該水體呈富營養(yǎng)化狀態(tài)，E 值越大表示富營養(yǎng)化水平越高。水質(zhì)富營養(yǎng)化等級劃分見表1。

表1 水質(zhì)富營養(yǎng)化等級劃分

2.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel，Origin 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，主要統(tǒng)計各營養(yǎng)鹽的平均值、中位數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差等，并利用ArcGis對營養(yǎng)鹽含量和富營養(yǎng)化進(jìn)行空間分布特征分析。

3 結(jié)果與討論

3.1 水質(zhì)狀況分析

2018 年遼東灣34 個點(diǎn)位春季、夏季和秋季水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果見表2。

表2 2018 年遼東灣水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù) mg/L

根據(jù)《2017 年遼寧省海洋環(huán)境狀況公報》得出，遼寧省渤海近岸海域主要污染要素為DIN 和PO4-P，因此，本文主要針對上述2 項指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

春季，DIN 濃度范圍為0.035～2.748 mg/L，平均值為0.244 mg/L，符合一、二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占77.8%，符合三類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占2.8%，符合四類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占5.5%，符合劣四類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占13.9%；PO4-P 濃度范圍為0.000 5～0.049 mg/L，平均值為0.005 mg/L，符合一、二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占97.2%，符合劣四類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占2.8%。

夏季DIN 濃度范圍為0.032～2.075 mg/L，平均值為0.258 mg/L，符合一、二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占80.5%，符合三類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占2.8%，符合四類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占2.8%，符合劣四類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占13.9%；PO4-P 濃度范圍為未檢出～0.101 mg/L，平均值為0.012 mg/L，符合一、二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占88.9%，符合四類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占8.3%，符合劣四類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占2.8%。

秋季DIN 濃度范圍為0.049～2.30 mg/L，平均值為0.234 mg/L，符合一、二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占80.5%，符合三類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占8.3%，符合四類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占8.3%，符合劣四類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占2.8%；PO4-P 濃度范圍為0.001～0.049 mg/L，平 均值為0.012 mg/L，符合一、二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占97.2%，符合劣四類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占2.8%。

全年DIN 濃度范圍為0.053～2.374 mg/L，平均值為0.258 mg/L，符合一、二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占80.5%，符合三類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占5.5%，符合劣四類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占13.9%；PO4-P 濃度范圍為0.002～0.066 mg/L，平均值為0.012 mg/L，符合一、二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占97.2%，符合劣四類標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)位占2.8%。

從評價結(jié)果得出，劣四類海水無論是季節(jié)還是全年，主要分布在盤錦養(yǎng)殖區(qū)和港口區(qū)、營口養(yǎng)殖區(qū)及大連普蘭店灣海域，且氮磷濃度比值（N/P）平均大于20［13］，因此遼東灣屬于磷限制，應(yīng)加強(qiáng)對氮類營養(yǎng)鹽的控制，防止?fàn)I養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)失衡。主要污染物濃度在空間上基本呈現(xiàn)渤海灣頂部高外側(cè)低、東南高西北低的分布特點(diǎn)，時間上秋季要好于春季和夏季。

3.2 富營養(yǎng)化評價

富營養(yǎng)化評價（EIM）結(jié)果表明，春季呈富營養(yǎng)化（E≥1）的點(diǎn)位占總監(jiān)測點(diǎn)位的13.9%，夏季占22.2%，秋季占13.9%，全年占8.3%。富營養(yǎng)化點(diǎn)位比例由高到低依次為夏季＞春季＝秋季，主要分布在盤錦養(yǎng)殖區(qū)和港口區(qū)、營口養(yǎng)殖區(qū)和鲅魚圈港口區(qū)、大連普蘭店灣海域。其中，重度和嚴(yán)重富營養(yǎng)化（E≥5）主要分布在盤錦養(yǎng)殖區(qū)和港口區(qū)、營口養(yǎng)殖區(qū)及大連普蘭店灣海域，主要原因為盤錦和營口2 個海域受入海河流影響嚴(yán)重［14］，入海河流攜帶大量營養(yǎng)鹽進(jìn)入海域，而大連普蘭店灣海域因地理位置較為封閉，污染物不易擴(kuò)散和交換，因此富營養(yǎng)化程度比較高。富營養(yǎng)化狀態(tài)指數(shù)的時空分布特征呈現(xiàn)渤海灣頂部高外側(cè)低、東南高西北低的特點(diǎn)［15］。

4 結(jié)論

（1）2018 年遼東灣春季、夏季和秋季水質(zhì)調(diào)查結(jié)果顯示，主要污染指標(biāo)均為DIN 和PO4-P，且為磷限制。劣四類海水無論各季節(jié)還是全年，主要分布在盤錦養(yǎng)殖區(qū)和港口區(qū)、營口養(yǎng)殖區(qū)及大連普蘭店灣海域。濃度在空間上基本呈現(xiàn)近岸高外側(cè)低、東南高西北低的分布特點(diǎn)，時間上秋季要好于春季和夏季。

（2）遼東灣富營養(yǎng)化程度較為嚴(yán)重，主要分布在盤錦養(yǎng)殖區(qū)和港口區(qū)、營口養(yǎng)殖區(qū)及大連普蘭店灣海域，時空分布特征與水質(zhì)評價結(jié)果總體保持一致。建議加強(qiáng)入海河流對遼東灣營養(yǎng)鹽的輸入，特別關(guān)注營養(yǎng)鹽嚴(yán)重失衡的海域。