春、秋季考洲洋海水質(zhì)量狀況及評(píng)價(jià)方法初探

葉冠　王軍星　梁浩亮　陳冰玲　鐘志強(qiáng)

摘要：文章利用2017年11月（秋季）和2018年4月（春季）對(duì)惠州考洲洋海域開(kāi)展的兩個(gè)航次水環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)，分析了考洲洋海域表層溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（COD）、無(wú)機(jī)氮（DIN）、無(wú)機(jī)磷（DIP）和石油類（OIL）等典型水質(zhì)因子的水平分布和季節(jié)變化情況。結(jié)果表明，秋季溶解氧、化學(xué)需氧量、石油類分別在鹽洲島以東附近海域、考洲洋灣頂海域和鹽洲島東南海域出現(xiàn)高值區(qū)，而無(wú)機(jī)氮在整個(gè)考洲洋無(wú)明顯區(qū)域分布差異，無(wú)機(jī)磷含量呈現(xiàn)考洲洋內(nèi)灣到灣口逐漸遞減的趨勢(shì);春季化學(xué)需氧量、無(wú)機(jī)磷均在考洲洋灣頂出現(xiàn)高值區(qū)域，無(wú)機(jī)氮在鹽洲島以東附近海域出現(xiàn)高值區(qū)，而溶解氧和石油類無(wú)明顯變化。從季節(jié)變化來(lái)看，秋季考洲洋海域溶解氧、化學(xué)需氧量和石油類平均含量均比春季高;無(wú)機(jī)氮、無(wú)機(jī)磷則相反，平均含量秋季低于春季。同時(shí)，文章還分別利用單因子和綜合因子方法對(duì)海水有機(jī)污染狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)并對(duì)其進(jìn)行比較分析，結(jié)果表明，有機(jī)污染評(píng)價(jià)指數(shù)法可充分考慮多種水質(zhì)因子，更適合對(duì)考洲洋水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到較為客觀的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

關(guān)鍵詞：考洲洋;單因子評(píng)價(jià);有機(jī)污染指數(shù)評(píng)價(jià);海水質(zhì)量狀況;海洋功能區(qū)

中圖分類號(hào)：P76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-9857（2020）05-0041-05

Abstract：The spatial and seasonal distribution patterns of water quality variables were analyzed，including dissolved oxygen（DO），chemical oxygen demand （COD），dissolved inorganic nitrogen （DIN），dissolved inorganic phosphorus（DIP） and petroleum （OIL） in the Kaozhou Bay in November 2017 （autumn） and April 2018 （spring）.The results indicated that the contents of DO，COD，OIL displayed higher values near the east sea of Yanzhou islands，the top of the bay and the southeast sea of Yanzhou islands during the fall.Besides，there was no obvious difference in the content of DIN throughout the entire Kaozhou Bay，and the contents of DIP gradually decreased from the top to the bay mouth; In the spring，both the contents of COD and DIP displayed higher values in the top of Kaozhou bay，and DIN showed higher values near the east of Yanzhou island，while both the contents of DO and that of OIL showed no significant changes.In terms of seasonal change，the average contents of DO，COD and OIL in the autumn was higher than that in spring，while the average contents of DIN and DIP were lower in autumn than in spring.Additionally，this study also evaluated the status of water organic matter pollution by using the method of single factor and integrated factor，and the results showed that the organic water quality comprehensive index evaluational method including various factors were better for evaluating the water quality to obtain more objective comprehensive evaluation results.

Key words：Kaozhou Bay，Single factor evaluation，Organic pollution index evaluation，Current status of seawater quality，Marine basic functional area

0 引言

考洲洋位于惠東縣稔平半島南部，是紅海灣向內(nèi)延伸的一個(gè)溺谷灣，為半封閉水體。海岸線長(zhǎng)65.3 km，水域面積約29.7 km2，其中灘涂面積約13.73 hm2，灘涂以泥質(zhì)為主[1]。隨著海洋經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，海洋生態(tài)環(huán)境面臨的壓力也與日俱增[2]，海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)作為基礎(chǔ)性和支撐性工作，在海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)中的重要性不言而喻[3]。因而，本研究利用2017年11月（秋季）及2018年4月（春季）海洋漁業(yè)資源環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)，客觀描述了整個(gè)考洲洋海域主要海水水質(zhì)因子的分布狀況，并通過(guò)兩種不同方法對(duì)其污染情況進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，試圖探討單因子和綜合因子兩種評(píng)價(jià)方法對(duì)考洲洋水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的適用性，以期為考洲洋海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 站位布設(shè)

本研究在考洲洋海域頂部、中部以及入?？诓荚O(shè)10個(gè)站位，采樣站位分布見(jiàn)圖1。

1.2 樣品采集

本研究于2017年11月（秋季）和2018年4月（春季）對(duì)考洲洋海域進(jìn)行了兩個(gè)航次的海水水質(zhì)調(diào)查，采集的海水樣品均為表層水體，采水深度為0.5 m，樣品采集、保存、運(yùn)輸均按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》（GB 17378.3—2007）[4]要求操作。

1.3 樣品分析

海水樣品溶解氧（DO）采用多參數(shù)水質(zhì)分析儀（德國(guó)WTW Multi350i）測(cè)定;化學(xué)需氧量（COD）采用《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》GB 17378.4—2007（32）堿性高錳酸鉀法測(cè)定;無(wú)機(jī)氮（DIN）即亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和氨氮之和分別采用GB 17378.4—2007（37）、GB 17378.4—2007（38.2）、GB 17378.4—2007（36.2）測(cè)定;無(wú)機(jī)磷（DIP）即活性磷酸鹽采用GB 17378.4—2007（39.1）磷鉬藍(lán)分光光度法測(cè)定;石油類（OIL）采用GB 17378.4—2007（13.2）紫外分光光度法測(cè)定。

1.4 評(píng)價(jià)方法

根據(jù)馬正波等[1]和楊玉峰等[5]對(duì)考洲洋水環(huán)境質(zhì)量的分析，以及肖琦等[6]和高范等[7]對(duì)水體有機(jī)污染狀況的分析，結(jié)合考洲洋的實(shí)際情況，選取對(duì)考洲洋近岸海域水環(huán)境質(zhì)量貢獻(xiàn)較大的影響因子：溶解氧、化學(xué)需氧量、無(wú)機(jī)氮、無(wú)機(jī)磷和石油類5個(gè)環(huán)境因子作為本次調(diào)查的評(píng)價(jià)參數(shù)，評(píng)價(jià)方法選取目前主流的單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法和有機(jī)物污染評(píng)價(jià)指數(shù)法對(duì)考洲洋水環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.4.1 單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與作圖

本研究中海水水質(zhì)因子水平分布圖采用Ocean Data View/ODV制作，其他數(shù)據(jù)基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)與作圖采用Excel。

2 結(jié)果和討論

2.1 季節(jié)變化

兩個(gè)航次對(duì)考洲洋海域各水質(zhì)因子的調(diào)查情況如表1所示。

調(diào)查結(jié)果顯示，考洲洋海域的DO、COD、OIL平均含量秋季均比春季高;而DIN、DIP則相反，平均含量秋季低于春季。

2.2 水平分布

2.2.1 溶解氧

2017年秋季考洲洋鹽洲島東部沿岸海域出現(xiàn)DO含量最高值，其次為西部海域;2018年春季考洲洋DO含量整體差異較小，中部海域DO含量稍低，向西北部和東南部海域逐漸升高。從季節(jié)上看，秋季DO含量普遍比春季高，特別是在鹽洲島附近DO含量季節(jié)變化較大。

2.2.2 化學(xué)需氧量

2017年秋季考洲洋灣頂海域及西北方向沿岸附近海域COD含量較高，逐漸向南部及東南部出?？诜较蚪档?2018年春季考洲洋鹽洲島西北部沿岸灣內(nèi)COD含量較高，并在考洲洋西北部出現(xiàn)最高值后，逐漸向東南部出海口降低。從季節(jié)上看，考洲洋海域春季COD含量普遍比秋季高，最高含量海域逐漸向西北內(nèi)灣方向移動(dòng)。

2.2.3 無(wú)機(jī)氮

2017年秋季考洲洋整體DIN含量差異不大，中部及鹽洲島周圍DIN含量稍高，并向四周逐漸降低;2018年春季考洲洋鹽洲島東北部沿岸出現(xiàn)DIN含量最高值向西北部及西部沿岸北部方向逐漸降低。從季節(jié)上看，秋季考洲洋海域DIN含量普遍比春季低，且季節(jié)差異較明顯。

2.2.4 無(wú)機(jī)磷

2017年秋季考洲洋內(nèi)部DIP含量相對(duì)接近，并沿著東南方向出?？谔幹饾u降低。2018年春季考洲洋灣頂DIP含量達(dá)到最高點(diǎn)，并向西北部及南部出海口方向逐漸降低。從季節(jié)上看，春季考洲洋東北部沿岸整體DIP含量普遍比秋季高，其余海域兩季之間變化幅度較小。

2.2.5 石油類

2017年秋季在考洋洲鹽洲島東南方向出?？诟浇匕冻霈F(xiàn)OIL含量最高值，并向考洲洋內(nèi)部方向及外海方向逐漸降低;2018年春季考洲洋OIL含量變化較小，整體分布較為均勻。從季節(jié)上看，考洲洋整體OIL含量秋季比春季要高，且含量分布較明顯。

2.3 兩種評(píng)價(jià)方法比較

2.3.1 單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評(píng)價(jià)

根據(jù)惠州市海洋功能區(qū)劃（2013—2020年），考洲洋屬于農(nóng)漁業(yè)區(qū)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3097—1997）[8]第Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

由表2可知，2017年秋季海水DIN、COD、DO、OIL均符合一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足該海洋功能區(qū)海水水質(zhì)要求，而DIP平均含量超標(biāo)，達(dá)第四類水質(zhì)類別。由單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評(píng)價(jià)法，考洲洋海域水質(zhì)符合第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，不符合功能區(qū)劃農(nóng)漁業(yè)區(qū)的水質(zhì)要求。同樣，2018年春季，考洲洋水環(huán)境中，DO、COD、DIN、OIL均符合一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足該海洋功能區(qū)海水水質(zhì)要求，DIP平均含量超標(biāo)，為劣四類水質(zhì)類別。通過(guò)單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評(píng)價(jià)法，考洲洋海域水質(zhì)符合劣四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，不符合功能區(qū)劃農(nóng)漁業(yè)區(qū)的水質(zhì)要求。

2.3.2 有機(jī)污染評(píng)價(jià)

由表3可計(jì)算得出，考洲洋海域2017年秋季有機(jī)污染評(píng)價(jià)指數(shù)為0.85，

未受到有機(jī)污染，2018年春季

有機(jī)污染評(píng)價(jià)指數(shù)為1.62，

受到有機(jī)污染情況較為明顯，其中DIP含量最高，其次為DIN，COD和OIL含量較小，秋、春兩季海水中DO均處于較高的水平。

2.3.3 兩種評(píng)價(jià)方法比較分析

運(yùn)用不同的評(píng)價(jià)方法均可對(duì)水環(huán)境質(zhì)量作出評(píng)價(jià)，但評(píng)價(jià)得出的內(nèi)容和側(cè)重點(diǎn)有所不同。單因子指數(shù)評(píng)價(jià)法可以對(duì)每個(gè)水質(zhì)因子進(jìn)行單獨(dú)的污染評(píng)價(jià)，并可根據(jù)現(xiàn)行海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各水質(zhì)因子污染程度進(jìn)行定級(jí)[9]。有機(jī)污染評(píng)價(jià)指數(shù)法可以對(duì)整個(gè)海域海水水質(zhì)作出綜合的評(píng)價(jià)。

運(yùn)用兩種不同的評(píng)價(jià)方法對(duì)考洲洋海域進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)得出的結(jié)果也有所差異，造成兩種評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)結(jié)果不一致的原因主要是兩種評(píng)價(jià)方法的出發(fā)點(diǎn)不一致造成的[10]。利用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法對(duì)某海域進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，執(zhí)行的水質(zhì)等級(jí)是水質(zhì)最差的因子，也就是說(shuō)只要有一個(gè)水質(zhì)因子超出海洋功能區(qū)水質(zhì)要求，無(wú)論其他水質(zhì)因子水質(zhì)多好，該海域或站位水質(zhì)即視為超標(biāo)，此種評(píng)價(jià)方法作為海洋環(huán)境監(jiān)管的需要，必須按照最嚴(yán)格的海洋環(huán)境保護(hù)需要，因此該方法主要應(yīng)用在日常海洋環(huán)境例行監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)、重大涉海項(xiàng)目的海洋環(huán)評(píng)論證和海域論證。對(duì)秋、春兩季考洲洋水環(huán)境進(jìn)行單因子評(píng)價(jià)時(shí)，超標(biāo)因子DIP均起了決定性的作用。有機(jī)污染是由于水體中DO被大量消耗造成，DO是水體中各種生物生存不可或缺的關(guān)鍵因子[11-12]，DIP僅僅是消耗溶解氧的水質(zhì)因子之一，在評(píng)價(jià)考洲洋整個(gè)海域有機(jī)污染情況時(shí)，特別是在各水質(zhì)評(píng)價(jià)因子及溶解氧均為一類水質(zhì)的情況下，僅通過(guò)DIP超標(biāo)就判斷整個(gè)海域超標(biāo)顯然不科學(xué)，再加上同時(shí)期開(kāi)展的相關(guān)調(diào)查顯示，該海域生物生態(tài)良好、漁業(yè)資源豐富，這與單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法得出的結(jié)論不盡相符。

運(yùn)用有機(jī)污染評(píng)價(jià)指數(shù)法對(duì)考洲洋水環(huán)境海域進(jìn)行評(píng)價(jià)則充分考慮各水質(zhì)評(píng)價(jià)因子對(duì)水環(huán)境評(píng)價(jià)結(jié)果的貢獻(xiàn)，得到一個(gè)較為客觀的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

3 結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)考洲洋兩個(gè)季節(jié)水質(zhì)狀況分析及其評(píng)價(jià)方法的比較，得出如下結(jié)論。

（1）從水平分布來(lái)說(shuō)，2017年秋季的DO、COD、OIL和2018年春季的COD、DIP、DIN在考洲洋局部海域出現(xiàn)高值分布，而2017年秋季的DIN和2018年春季的DO 和OIL在整個(gè)考洲洋無(wú)明顯區(qū)域分布差異，2017年秋季的DIP含量呈現(xiàn)考洲洋內(nèi)灣到灣口逐漸遞減的趨勢(shì)。

（2）從季節(jié)變化來(lái)看，2017年秋季DO、COD、OIL平均含量均比2018年春季高;DIN和DIP則相反，平均含量2017年秋季高于2018年春季。

（3）通過(guò)單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法和有機(jī)污染評(píng)價(jià)指數(shù)法對(duì)考洲洋海域水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)的對(duì)比，有機(jī)污染評(píng)價(jià)指數(shù)法的水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果要優(yōu)于單因子評(píng)價(jià)法。因此初步推斷，在對(duì)考洲洋海域水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)中，有機(jī)污染評(píng)價(jià)指數(shù)法可以充分考慮各水質(zhì)評(píng)價(jià)因子對(duì)水環(huán)境評(píng)價(jià)結(jié)果的貢獻(xiàn)，得到一個(gè)較為客觀的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果。

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