黃驊港及其鄰近海域水質和營養(yǎng)鹽分布特征

韓旭東，馬海深，薛菲菲，謝 蓉，于徐華

(1.中海環(huán)境科技(上海)股份有限公司，上海 200135； 2.神華黃驊港務有限責任公司，河北 滄州 061113)

0 引 言

近年來，隨著我國海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，赤潮、海水富營養(yǎng)化、重金屬污染和海洋溢油等現(xiàn)象在近海頻繁出現(xiàn)，海洋環(huán)境污染問題日益突出[1-3]。在此情況下，加強海水水質監(jiān)測，了解海水水質的變化情況，及時有效地解決各種海洋環(huán)境污染問題，具有重要意義。

黃驊港位于河北省渤海灣西南岸，大口河河口外北側區(qū)域，近年來隨著其北側臨港產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，加上南側冀魯交界處大口河陸源污染輸入的影響，該港及其鄰近海域的水質受到的壓力不斷增大[4-6]。本文通過對2018年10月和2019年4月在黃驊港及其鄰近海域調查其水質狀況所得數(shù)據(jù)進行分析，以無機氮、活性磷酸鹽和CODMn作為表征因子評價該海域的水質狀況，并給出這些因子的空間分布特征，為該海域的環(huán)境保護和資源開發(fā)提供參考。

圖1 調查站位示意

1 材料和方法

1.1 站點設置

研究區(qū)域為黃驊港及其鄰近海域，分別在秋季(2018年10月)和春季(2019年4月)對該區(qū)域進行水樣采集。調查共設置35個采樣點位，采集的水樣全部帶回實驗室進行分析測定，調查站位設置見圖1。

1.2 分析方法

根據(jù)《海洋功能區(qū)劃》，調查站位中：S3、S11、S12、S13、S14、S15和S16站位位于海水水質第四類功能區(qū)，執(zhí)行《海水水質標準》(GB 3097—1997)[8]中的四類標準；S19、S20、S21、S24、S28和S32站位位于海水水質第二類功能區(qū)，執(zhí)行GB 3097—1997中的二類標準；其余站位位于海水水質第一類功能區(qū)，執(zhí)行GB 3097—1997中的一類標準。

海水水質采用單因子指數(shù)法評價，標準指數(shù)的計算式為

Si,j=Ci,j/Csj

(1)

式(1)中：Si,j為第i站表征因子j的標準指數(shù)；Ci,j為第i站表征因子j的測量值；Csj為表征因子j的評價標準值。

營養(yǎng)鹽分布特征采用地理信息系統(tǒng)(ArcGIS)中的克里金(Kriging)空間插值方法分析?？死锝鸩逯捣ㄔ诳臻g相關分析的基礎上，利用相關范圍內的采樣點估計待插點的屬性值，可在有限的區(qū)域內對區(qū)域化變量的取值進行無偏和最優(yōu)估計。

2 結果與討論

2.1 水質現(xiàn)狀評價

該研究共進行2次海洋調查，結果如下：

1) 在秋季，無機氮的濃度范圍為0.044～0.327 mg/L，平均值為0.196 mg/L；活性磷酸鹽的濃度范圍為0.002～0.007 mg/L，平均值為0.004 mg/L；CODMn的濃度范圍為1.010～1.970 mg/L，平均值為1.240 mg/L。

2) 在春季，無機氮的濃度范圍為0.084～0.241 mg/L，平均值為0.156 mg/L；活性磷酸鹽的濃度范圍為0.000 3～0.003 0 mg/L，平均值為0.001 0 mg/L；CODMn的濃度范圍為1.060～2.660 mg/L，平均值為1.890 mg/L。

表1為春季與秋季營養(yǎng)鹽濃度范圍和平均值對比。

表1 春季與秋季營養(yǎng)鹽濃度范圍和平均值對比 mg/L

對研究區(qū)域的各項水質指標進行單因子分析，結果見表2。由表2可知：在秋季，無機氮共8個超標站位，超標比例為23%，超標站位全部集中在海水水質一類標準區(qū)域，活性磷酸鹽和CODMn均無超標情況；在春季，CODMn有4個站位超標，超標比例為11%，超標站位全部集中在海水水質一類標準區(qū)域，無機氮和活性磷酸鹽均無超標情況。從單因子指數(shù)評價結果來看，研究區(qū)域的水質受到一定程度的污染，污染物主要為無機氮和CODMn，受影響區(qū)域主要為海水水質一類標準區(qū)域。

表2 水質指標分析結果

2.2 表征因子空間分布情況

海洋中營養(yǎng)鹽的分布是影響其初級生產(chǎn)力的重要因素之一。海水中的無機氮和活性磷酸鹽是海洋生物繁殖和生長不可缺少的物質，二者的分布是海洋營養(yǎng)鹽研究的重點[9-10]。CODMn通常用來指示水體受污染的程度，河流徑流輸入是海洋污染物的重要來源之一[11]。近年來，入海河流的水質狀況日益受到關注[12-14]。本文選擇無機氮、活性磷酸鹽和CODMn等3個表征因子，采用ArcGIS統(tǒng)計分析模塊中的克里金空間插值方法，對研究區(qū)域的無機氮、活性磷酸鹽和CODMn等3個表征因子進行空間插值分析，并繪制空間分布圖。

2.2.1 無機氮空間分布

在秋季，研究區(qū)域的無機氮濃度呈東南部海域高、西北部海域低的分布特征，其中在研究區(qū)域北部有一處低值區(qū)，取值范圍為0.044～0.327 mg/L，平均值為0.196 mg/L；在春季，研究區(qū)域的無機氮濃度分布相對均勻，有4處濃度高值區(qū)，取值范圍為0.084～0.241 mg/L，平均值為0.156 mg/L(見圖2)。

2.2.2 活性磷酸鹽空間分布

在秋季，研究區(qū)域的活性磷酸鹽濃度呈西北部海域高、東南部海域低的分布特征，呈階梯狀逐漸下降，取值范圍為0.002～0.007 mg/L，平均值為0.004 mg/L；在春季，活性磷酸鹽濃度的分布無顯著特征，研究區(qū)域南部有2處高值區(qū)，取值范圍為0.000 3～0.003 0 mg/L，平均值為0.001 mg/L(見圖3)。

圖3 秋季和春季磷酸鹽空間分布

2.2.3 CODMn空間分布

在秋季，研究區(qū)域CODMn的濃度呈黃驊港碼頭航道區(qū)域低、外部海域高的分布特征，碼頭航道區(qū)域和東側海域存在2處低值區(qū)，整個研究區(qū)域CODMn濃度的取值范圍為1.01～1.97 mg/L，平均值為1.24 mg/L；在春季，CODMn的濃度呈南部高、北部低的分布特征，在研究區(qū)域的南部有2處高值區(qū)，整個研究區(qū)域CODMn濃度的取值范圍為1.06～2.66 mg/L，平均值為1.89 mg/L(見圖4)。

圖4 秋季和春季CODMn空間分布

3 結 語

1) 根據(jù)研究區(qū)域秋季和春季的海洋調查數(shù)據(jù)，采用單因子分析方法評價了海洋水質的現(xiàn)狀。結果顯示：研究區(qū)域的水質受到了一定程度的污染，污染物主要為無機氮和CODMn，受影響區(qū)主要為海水水質一類標準區(qū)。

2) 克里金空間插值結果顯示：

(1) 在秋季，無機氮的濃度呈東南部海域高、西北部海域低的分布特征；活性磷酸鹽的濃度呈西北部海域高、東南部海域低的分布特征；CODMn的濃度呈黃驊港碼頭航道區(qū)域低、外部海域高的分布特征。

(2) 在春季，無機氮濃度的分布相對均勻，在研究區(qū)域內出現(xiàn)4處濃度高值區(qū);活性磷酸鹽濃度在研究區(qū)域南部出現(xiàn)2處高值區(qū)；CODMn的濃度呈南部高、北部低的分布特征，在研究區(qū)域南部出現(xiàn)2處高值區(qū)。

3) 從營養(yǎng)鹽的空間分布上看，無機氮和活性磷酸鹽的空間分布不存在顯著的關聯(lián)性。

4) 從營養(yǎng)鹽時間分布上看，研究區(qū)域無機氮和活性磷酸鹽的濃度均呈現(xiàn)出秋季高于春季的特征，這可能是渤海灣底界面擴散、生物擾動和冷水團累積效應共同作用的結果，與趙晨英等[15]的研究結果一致。