岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域水質(zhì)分析與評(píng)價(jià)

胡益峰 蔣紅 繆文

摘要：文章根據(jù)岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域2015年9—12月水質(zhì)調(diào)查資料，采用水質(zhì)有機(jī)污染指數(shù)（A）、富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)（E）和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)（NQI）等進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域水質(zhì)化學(xué)需氧量（COD）、溶解氧（DO）、油類（oils）符合二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)機(jī)磷（DIP）和無(wú)機(jī)氮（DIN）含量均超過(guò)二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，DIP最高為0.048 mg/L，DIN最高為0.753 mg/L，總磷（TP）各月平均含量范圍0.098～0.185 mg/L，總氮（TN）各月平均含量范圍0.650～0.818 mg/L，葉綠素a（Chla）含量基本穩(wěn)定，DIN是主要的超標(biāo)污染因子;富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)程度嚴(yán)重，E值最高達(dá)9.10，NQI值最高為4.58;有機(jī)污染評(píng)價(jià)結(jié)果表明，岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域水質(zhì)總體處于輕度污染狀態(tài)，A值最小為10月的1.90，最大為12月的2.73;使用A值、E值和NQI值方法同時(shí)對(duì)岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域進(jìn)行評(píng)價(jià)，其結(jié)果變化的一致性較好。

關(guān)鍵詞：岙山;海水水質(zhì);海洋環(huán)境;有機(jī)污染;富營(yíng)養(yǎng)化;評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：X834;P76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1005-9857（2020）01-0056-06

Abstract： Organic pollution index of water quality were employed in this paper：（A），Eutrophication index（E） and Nutrient status quality index （NQI） to evaluate water quality around coastal waters of Aoshan buoy according to in-situ monitoring data during September to December of 2015.The results indicated that chemical oxygen demand（COD），dissolved oxygen（DO） and oils of coastal waters around Aoshan buoy qualified the second class of sea water quality standard while dissolved inorganic phosphorus（DIP） and dissolved inorganic nitrogen （DIN） exceeded the second class of sea water quality standard with a highest DIP of 0.048 mg/L and a highest DIN of 0.753 mg/L.Besides，the variation range of monthly average total phosphorus （TP） and monthly average total nitrogen（TN） was 0.098～0.185 mg/L and 0.650～0.818 mg/L，respectively，and the content of Chl-a basically remains stable.DIN was the main pollutant factor in this area.According to eutrophication evaluation，eutrophication level and pollution degree were severe in coastal waters around Aoshan buoy with a highest E of 9.10 and a highest NQI of 4.58.According to Organic pollution assessment，the coastal water around Aoshan buoy was slightly polluted with a lowest A of 1.90 in October and a highest A of 2.73 in Decembe.The results of using A，E and NQI to evaluate coastal water around Aoshan buoy were consistent.

Key words：Aoshan，Seawater quality，Marine environment，Organic pollution，Eutrophication，Evaluation

0 引言

舟山岙山島位于舟山群島南部，作為國(guó)家重要的石油儲(chǔ)備基地，建有多家大型油儲(chǔ)公司。根據(jù)浙江省“十二五”生態(tài)建設(shè)項(xiàng)目——浙江省近岸海域浮標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目的總體規(guī)劃，于2013年8月在舟山岙山島海域布放一套監(jiān)測(cè)浮標(biāo)[1]，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控岙山島周邊海域的海水環(huán)境質(zhì)量狀況。

浮標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖具有現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、長(zhǎng)時(shí)間序列等區(qū)別于傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法的優(yōu)點(diǎn)，但也存在只反映“一點(diǎn)”水質(zhì)情況的缺陷。為開展岙山海域水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)、線、面數(shù)據(jù)融合研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為完善并驗(yàn)證基于岙山浮標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)預(yù)警模型，根據(jù)“國(guó)家海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)——浙江近岸海域海洋生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與服務(wù)平臺(tái)技術(shù)研究及應(yīng)用示范”項(xiàng)目實(shí)施要求，分別于2015年9月、10月、11月、12月對(duì)岙山周邊海域開展現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。而在目前的公開報(bào)道中，僅有李子孟等[2]對(duì)舟山本島南部海域（含岙山海域）進(jìn)行了水質(zhì)調(diào)查及含量分析，并未進(jìn)行海域水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化和有機(jī)污染等方面的綜合評(píng)價(jià)。本研究基于4個(gè)航次實(shí)測(cè)資料，分析討論了岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域海水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀，同時(shí)進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化和有機(jī)污染評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 采樣站位與樣品采集

在岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域共布設(shè)9個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站位（圖1），于2015年9月、10月、11月、12月共計(jì)進(jìn)行4個(gè)航次的監(jiān)測(cè)采樣，樣品采集層次、儲(chǔ)存及運(yùn)輸嚴(yán)格按照GB 17378.3—2007[3]要求執(zhí)行，其中水深10～25 m，采集表層、底層樣品;水深25～50 m，采集表層、10 m層、底層樣品;石油類和葉綠素a只采集表層樣品。

1.2 樣品分析

水質(zhì)樣品的分析測(cè)試按照GB 17378.4—2007[4]進(jìn)行，其中葉綠素a（Chla）按照GB 17378.7—2007[5]進(jìn)行?；瘜W(xué)需氧量（COD）、溶解氧（DO）、無(wú)機(jī)磷（DIP）、油類（oils）、Chla分別采用堿性高錳酸鉀法、碘量法、磷鉬藍(lán)分光光度法、紫外分光光度法、分光光度法測(cè)定;總氮（TN）和總磷（TP）采用過(guò)硫酸鉀氧化法測(cè)定;無(wú)機(jī)氮（DIN）為亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮三者之和，分別采用萘乙二胺分光光度法、鋅-鎘還原法、次溴酸鹽氧化法測(cè)定。

1.3 評(píng)價(jià)方法

采用有機(jī)污染指數(shù)（A）和富營(yíng)養(yǎng)指數(shù)（E）[6]、營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)（NQI）[7]對(duì)海水水質(zhì)進(jìn)行有機(jī)污染和富營(yíng)養(yǎng)化水平評(píng)價(jià)。

式中，COD、DO、DIN、DIP、Chla為實(shí)測(cè)值，除Chla濃度單位為μg/L，其余濃度單位為mg/L。本研究以第二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，Chla取5 μg/L。有機(jī)污染水平、富營(yíng)養(yǎng)化水平評(píng)價(jià)分級(jí)見表1至表3。

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)含量分析

岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域4個(gè)航次的監(jiān)測(cè)結(jié)果見表4。從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出：COD、DO、oils 3項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)含量均符合二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并達(dá)到一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。COD平均含量在9月和10月相同，均為0.64 mg/L，各站位含量也較接近，在11月和12月的平均含量和各站位含量也較接近，但明顯高于9月和10月，COD含量最高為1.76 mg/L，出現(xiàn)在11月。DO各月平均含量范圍6.68～8.75 mg/L，從9月到12月，平均含量逐月升高，因在自然條件下，壓力不變時(shí)，水溫越低溶解氧的含量就越高。oils各月平均含量范圍0.019～0.023 mg/L，比較接近，站位最高含量為0.028 mg/L，出現(xiàn)在9月;DIP和DIN各月平均含量均超過(guò)二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，DIP最高為0.048 mg/L，出現(xiàn)在12月，超過(guò)二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的0.6倍，DIN最高為0.753 mg/L，出現(xiàn)在12月，超過(guò)二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的1.5倍;TP各月平均含量范圍0.098～0.185 mg/L，最高出現(xiàn)在11月，TN各月平均含量范圍0.650～0.818 mg/L，最高出現(xiàn)在12月;Chla含量基本穩(wěn)定，變化不大，各月平均含量在0.4～0.7 μg/L。

綜合以上分析可以看出，岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域主要污染超標(biāo)因子是DIN，DIP也有一定程度的污染，長(zhǎng)江和錢塘江攜帶大量陸地營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)入海并匯聚舟山群島海域，是導(dǎo)致該海域營(yíng)養(yǎng)鹽含量居高不下的主因，這與相關(guān)學(xué)者關(guān)于長(zhǎng)江口鄰近海域高營(yíng)養(yǎng)鹽含量的研究結(jié)果[8-10]相一致，也與浙江省開展的業(yè)務(wù)化監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)得出舟山海域DIN超標(biāo)污染嚴(yán)重的結(jié)果[11]相吻合。

2.2 水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)指數(shù)（E）分析

海水中由于營(yíng)養(yǎng)鹽含量過(guò)高從而引起海水富營(yíng)養(yǎng)化，當(dāng)海水處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)并在適宜的海水溫度、鹽度條件下容易引起浮游生物大量繁殖，從而誘發(fā)赤潮，這已成為近年來(lái)海洋生態(tài)環(huán)境常態(tài)現(xiàn)象，因此富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)研究已成為沿海國(guó)家普遍關(guān)注的問(wèn)題，而浙江舟山海域又是赤潮的高發(fā)海域，因此進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化研究很有必要。

由式（1）計(jì)算得出富營(yíng)養(yǎng)指數(shù)（E）值，見表5。從表5可以看出，岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域富營(yíng)養(yǎng)化狀況比較嚴(yán)重，全部處于高富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，E值的月平均值最低為3.07，出現(xiàn)在10月，最高達(dá)到9.10，出現(xiàn)在12月，超出高富營(yíng)養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的2倍。從月份上看E值，9月和10月相接近，而11月和12月接近，且是9月和10月的2～3倍。以9月和10月均值、11月和12月均值，來(lái)分析E值中的3項(xiàng)變量的含量變化，其中DIP增幅為11%、DIN為22%、COD為85%，可見因COD 含量的升高，是11月和12月E值急劇上升的主要貢獻(xiàn)因子。

2.3 水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（NQI）分析

由式（2）計(jì)算得出營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)（NQI）值，見表5。可以看出，岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域均呈現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，達(dá)到NQI指數(shù)營(yíng)養(yǎng)分級(jí)中的最高級(jí)，再次表明該海域富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重。雖與E值評(píng)價(jià)中達(dá)到的高富營(yíng)養(yǎng)級(jí)別在名稱上有區(qū)別，但都達(dá)到了各自指標(biāo)分級(jí)中的富營(yíng)養(yǎng)化程度的最高級(jí)，表明同時(shí)使用E值和NQI值指數(shù)法進(jìn)行該海域的富營(yíng)養(yǎng)化程度評(píng)價(jià)，具有較好的一致性。

E值評(píng)價(jià)公式中的參數(shù)是相對(duì)固定的，即（106/4 500），是一個(gè)定值，E值是隨變量COD、DIN、DIP的結(jié)果計(jì)算得到，也即海域的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)取決于海域COD、DIN、DIP的含量。但在NQI評(píng)價(jià)公式中，不但有海域的環(huán)境因子變量COD、DIN、DIP、Chla，參數(shù)也不固定，就目前的報(bào)道中，較多的是采用一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[12]和二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[13]作為評(píng)價(jià)參數(shù)，而采用不同的評(píng)價(jià)參數(shù)，有可能導(dǎo)致NQI評(píng)價(jià)結(jié)果的分級(jí)發(fā)生變化。

2.4 水質(zhì)有機(jī)污染狀況（A）分析

由式（3）計(jì)算得出水質(zhì)有機(jī)污染指數(shù)（A）值，見表5?？梢钥闯觯奖O(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域水質(zhì)有機(jī)污染指數(shù)（A）值在9月、11月、12月的月均值分別為2.60、2.70、2.73，在數(shù)值上比較接近，且均呈現(xiàn)輕度污染狀態(tài)，最大出現(xiàn)在12月;A值在10月最低，月均值為1.90，僅有1號(hào)站位和4號(hào)站位A值大于2.0，總體呈開始受到污染狀態(tài)。

海水水質(zhì)有機(jī)污染狀況指數(shù)公式中用COD、DO、DIN、DIP這4 個(gè)水質(zhì)指標(biāo)對(duì)海水質(zhì)量狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)，綜合考慮了海水的有機(jī)污染指標(biāo)（COD）和無(wú)機(jī)污染指標(biāo)（DIN、DIP），可以較好地反映出海水水質(zhì)的整體污染狀況[14]。而溶解氧（DO）是指溶解于水體中的氧氣，水體中溶解氧的含量與空氣中氧的分壓及水體溫度密切相關(guān)。在自然條件下，壓力不變時(shí)，水溫越低溶解氧的含量就越高，當(dāng)水體被大量有機(jī)物污染，由于有機(jī)物分解時(shí)消耗水體的氧氣，使水體中溶解氧含量降低，故溶解氧含量的高低及變化也可作為評(píng)價(jià)水體是否受到有機(jī)物污染的間接指標(biāo)[15]。也有相關(guān)研究表明，赤潮的頻繁發(fā)生與有機(jī)污染物負(fù)荷增加有重要的關(guān)系[16]。

2.5 水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)和有機(jī)污染相關(guān)性分析

目前的諸多文獻(xiàn)報(bào)道中，進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)時(shí)，一般都將有機(jī)污染指數(shù)（A）和富營(yíng)養(yǎng)指數(shù)（E）兩種方式相結(jié)合進(jìn)行評(píng)價(jià)。本研究采用有機(jī)污染指數(shù)（A）、富營(yíng)養(yǎng)指數(shù)（E）和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)（NQI）3種評(píng)價(jià)方法同時(shí)對(duì)岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域水質(zhì)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。可以看出，2015年岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域水質(zhì)有機(jī)污染和富營(yíng)養(yǎng)化程度最輕均出現(xiàn)在10月，最嚴(yán)重出現(xiàn)在12月，其指數(shù)值從大到小依次排序?yàn)?2月、11月、9月、10月，3種不同評(píng)價(jià)指數(shù)的月度變化趨勢(shì)具有較好相關(guān)性。表明在特定海域使用水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)（E）和營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)（NQI）同時(shí)進(jìn)行富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)，一致性較好，且水質(zhì)有機(jī)污染狀況的輕重隨富營(yíng)養(yǎng)化程度輕重而變化，這與一些文獻(xiàn)報(bào)道的研究結(jié)論[17-19]相吻合。

3 結(jié)論

（1）岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域水質(zhì)COD、DO、oils符合二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。COD含量在11月和12月明現(xiàn)高于9月和10月，最高含量為1.76 mg/L;DO含量范圍6.68～8.75 mg/L，從9—12月，平均含量逐月升高;oils各月平均含量范圍0.019～0.023 mg/L，比較接近，站位最高含量為0.028 mg/L，出現(xiàn)在9月;DIP和DIN含量均超過(guò)二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，DIP最高為0.048 mg/L，DIN最高為0.753 mg/L;TP各月平均含量范圍0.098～0.185mg/L，TN各月平均含量范圍0.650～0.818 mg/L;Chla含量基本穩(wěn)定，變化不大。DIN是主要的超標(biāo)污染因子，DIP也有一定程度污染。

（2）岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域水質(zhì)處于富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，E值最高為12月的9.10，NQI值最高為12月的4.58，富營(yíng)養(yǎng)化程度比較嚴(yán)重;A值最小為10月的1.90，最大為12月的2.73，水質(zhì)有機(jī)污染狀況總體處于輕度污染狀態(tài)。水質(zhì)狀況不容樂觀。

（3）使用A值、E值和NQI值方法同時(shí)對(duì)岙山監(jiān)測(cè)浮標(biāo)周邊海域進(jìn)行評(píng)價(jià)，其變化趨勢(shì)的一致性較好，指數(shù)值從大到小依次排序?yàn)?2月、11月、9月、10月。

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