東寨港自然保護區(qū)五個監(jiān)測站水質(zhì)變化特征分析

王煥熙，王耀山

1.?？谑旋埲A區(qū)龍橋鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)中心，海南?？?71155；

2.海南省農(nóng)業(yè)學(xué)校，海南?？?571100

水資源是人類生存和發(fā)展不可缺少的重要資源之一,它在人們的日常生活、經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)建設(shè)中發(fā)揮著極其重要的作用[1]。但是隨著時代的不斷發(fā)展，社會中的各種因素導(dǎo)致水質(zhì)變差，給人們的生活和生產(chǎn)帶來不利的影響[2]。水生動植物生活在水體中，許多化學(xué)元素以水為溶劑或介質(zhì)，呈水溶液狀態(tài)被生物所吸收。因此，水質(zhì)時刻影響著生物的多樣性。

東寨港國家級自然保護區(qū)以及周邊的陸域植被類型復(fù)雜多樣，是中國建立的第一個紅樹林類型的濕地自然保護區(qū)，該地植被類型和植物種類資源具有極高的觀賞價值和植物生態(tài)多樣性保護價值[3]，被譽為“海上森林公園”、世界地質(zhì)奇觀“海底村莊”[4]，該自然保護區(qū)對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境質(zhì)量起著關(guān)鍵的作用。通過對東寨港自然保護區(qū)5 個監(jiān)測站的水質(zhì)狀況進行比較和分析，可以更好的對區(qū)域內(nèi)的動植物進行保護。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

東寨港國家級自然保護區(qū)（以下簡稱保護區(qū)）地處海南省東北部，位于海口市美蘭區(qū)演豐鎮(zhèn)，地理坐標為19°88′N～20°09′N，110°37′E～110°67′E，綿延50km，面積4000 多hm2，屬于近海及海岸濕地類型中的紅樹林沼澤濕地。其中，紅樹林保護區(qū)有鳥類204 種、軟體動物115 種、蟹類70 多種、魚類119 種、蝦類40 多種，是物種基因和資源的重要寶庫，同時有著防災(zāi)減災(zāi)、凈化環(huán)境的功能。

1.2 研究方法

1.2.1 單因子評價法

單因子評價法是中國國標規(guī)定的水質(zhì)評價方法中最簡單的一種分析方法[5]。通過將各項監(jiān)測指標以《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB 3838—2002）為評價標準劃分所屬類別，選取水質(zhì)最差的類別為評價結(jié)果，當(dāng)最差的水質(zhì)指標參數(shù)超過水功能規(guī)定的參數(shù)標準，即當(dāng)前水質(zhì)質(zhì)量不能滿足水功能要求。

單因子評價指數(shù)計算公式為：

式中：Pi為第i 項污染物的污染指數(shù)；Ci為第i項污染物的實測濃度，mg/L；Si為第i 項污染物的評價標準值，mg/L。

對于DO，其水質(zhì)指數(shù)計算公式為：

式中：PDOJ為監(jiān)測點DO 的污染指數(shù)；DOf為某水溫、氣壓條件下的飽和DO 濃度；DOj為監(jiān)測點DO 的實測濃度，mg/L；DOS為DO 的評價標準值，mg/L。

對于pH，其水質(zhì)指數(shù)計算公式為：

式中：PpHj為監(jiān)測點pH 的污染指數(shù)；pHJ為監(jiān)測點pH 的實測值；pHSU為評價標準的上限值；pHsd為評價標準的下限值。

1.2.2 綜合指數(shù)法

首先，以《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》為評價標準進行各單項組分評價，劃分組分所屬質(zhì)量類別，按照類別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，依次取Fi 為0、1、3、6、10[6]。按照下列公式（1）、（2）計算綜合評價分值F。

式中，其中：F 表示組內(nèi)各單項監(jiān)測指標評分值的平均值；Fmax表示組內(nèi)各單項監(jiān)測指標評分值Fi中的最大值；n 為項數(shù)。最后，按照表1 對F 值進行水質(zhì)級別的劃分。

表1 質(zhì)量級別表Tab.1 Quality Level Table

2 結(jié)果分析

2.1 水質(zhì)測評分析

水質(zhì)測評結(jié)果見表2，從均值上看，林市村站的pH 與DO 均值最大；管理局站的CODMN 和NH3-H 以及TP 均值最大；道學(xué)站的TN 均值最大。從標準偏差上看，管理局、林市村、塔市3 個站點均是DO 的標準偏差最大；而溪頭村和道學(xué)村兩個站點的最大標準偏差數(shù)為CODMN，其對應(yīng)的數(shù)值變化幅度最大。

表2 水質(zhì)測評結(jié)果Tab.2 Water Quality Assessment Results

2.2 不同監(jiān)測站的水質(zhì)變化特征

從圖1 可以看出，站點管理局、溪頭村、道學(xué)、林市村、塔市所測水體pH 的變化范圍分別為7.23～7.48、7.23～8.31、6.50～8.53、7.57～8.20、6.70～8.31。其中，林市站測得水體的pH 在整體上呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢；溪頭村站pH 呈逐漸下降的趨勢；塔市站pH 呈先下降后上升狀態(tài)；其余兩個站點的pH變化幅度小，較穩(wěn)定。最高值與最低值均出現(xiàn)在道學(xué)站，分別為8.53 和6.50。

從圖2 可以看出，站點管理局、溪頭村、道學(xué)、林市村、塔市所測水體溶解氧的變化范圍分別為4.91mg/L～8.81mg/L、4.54mg/L～5.87mg/L、5.75mg/L～6.28mg/L、7.25mg/L～8.72mg/L、4.46mg/L～6.19mg/L。其中，管理局、溪頭村、臨市村3 個監(jiān)測站所測溶解氧量變化規(guī)律相同，在整體上都是呈逐漸上升的趨勢；塔市站溶解氧量則呈先下降后上升的趨勢；而道學(xué)站的溶解氧變化較穩(wěn)定，變化幅度較小。最高值出現(xiàn)在溪頭村站，為8.81mg/L；最小值出現(xiàn)在塔市站，為4.46mg/L。

圖2 監(jiān)測站水體的溶解氧變化Fig.2 The Dissolved Oxygen Changes in the Monitoring Station Water Body

從圖3 可看出，站點管理局、溪頭村、道學(xué)、林市村、塔市所測水體高錳酸鹽指數(shù)的變化范圍分別為2.56mg/L～5.11mg/L、3.68mg/L～6.51mg/L、3.65mg/L～5.79mg/L、0.26mg/L～0.56mg/L、0.13mg/L～0.50mg/L。其中，管理局、溪頭村、道學(xué)3 個監(jiān)測站的高錳酸鹽指變化規(guī)律相同，都是呈先下降后上升的趨勢，溪頭村站的變幅最大，跨度為2.83mg/L。而其余的兩個監(jiān)測站高錳酸鹽指變化幅度不大，較穩(wěn)定。最高值出現(xiàn)在溪頭村站，為6.51mg/L；最小值出現(xiàn)在塔市站，為0.13mg/L。

從圖4 可看出，站點管理局、溪頭村、道學(xué)、林市村、塔市所測水體總氮的變化范圍分別為1.06mg/L～1.66mg/L、1.18mg/L～3.12mg/L、1.71mg/L～2.33mg/L、0.21mg/L～0.98mg/L、0.05mg/L～0.55mg/L。其中，溪頭村站變化特征呈先上升后下降的趨勢，其變幅最大，為1.94mg/L；管理局與塔市兩個站點變化規(guī)律相同，都是呈先下降后上升；道學(xué)與林市村兩個站點的變化規(guī)律都呈逐漸下降的趨勢。最高值出現(xiàn)在溪頭村站，為3.12mg/L；最低值出現(xiàn)在塔市站，為0.05mg/L。

圖4 監(jiān)測站水體的總氮變化Fig.4 Total Nitrogen Changes in the Water Body at the Monitoring Station

從圖5 可看出，站點管理局、溪頭村、道學(xué)、林市村、塔市水體的氨氮變化的范圍分別為0.38mg/L～0.97mg/L、0.16mg/L ～0.64mg/L、0.23mg/L ～0.41mg/L、0.12mg/L ～0.48mg/L、0.02mg/L ～0.08mg/L，所測得的氨氮量月均值都小于1mg/L。其中，管理局、溪頭村、林市村3 個站點的變化規(guī)律上，整體呈下降的趨勢；道學(xué)站則是先是上升后下降；而塔市站表現(xiàn)為小幅度的上升。其最高值出現(xiàn)在管理局站，為0.97mg/L；最低值出現(xiàn)在塔市站，為0.02mg/L。

圖5 監(jiān)測站水體的氨氮變化Fig.5 Change of Ammonia Nitrogen in the Monitoring Station

從圖6 可看出，站點管理局、溪頭村、道學(xué)、林市村、塔市所測水體總磷的變化范圍分別為0.06mg/L～0.08mg/L、0.05mg/L～0.13mg/L、0.02mg/L～0.07mg/L、0.02mg/L～0.04mg/L、0.03mg/L～0.06mg/L，5 個站點的總磷月均值及之間的差值都較小。其中，溪頭村站變化規(guī)律呈先上升后下降的趨勢；道學(xué)站呈小幅度的下降趨勢；而塔市站則呈小幅度的上升趨勢；管理局和林市村兩個監(jiān)測站的總磷變化幅度極小，只有0.02mg/L，較穩(wěn)定。最高值出現(xiàn)在溪頭村站，為0.13mg/L；最低值出現(xiàn)在道學(xué)站與林市村站，為0.02mg/L。

圖6 監(jiān)測站水體的總磷變化Fig.6 Total Phosphorus Changes in the Water Body at the Monitoring Station

2.3 單因子評價法評價結(jié)果

表3 可見監(jiān)測站水質(zhì)單因子評價法結(jié)果，根據(jù)在6 個水質(zhì)指標中選取水質(zhì)最差的類別為評價結(jié)果。管理局站春、秋、冬季均為Ⅳ類水；溪頭村與道學(xué)兩個站點春、秋、冬季均為Ⅴ類水；林市村站在春季與冬季為Ⅱ類水、秋季為Ⅲ類水；塔式站春季為Ⅲ類水、冬季為Ⅳ類水，且主要水質(zhì)污染指標均為TN，其中溪頭村冬季的超標倍數(shù)最高，為6.23 倍。

表3 單因子評價法結(jié)果Tab.3 Results of the Single-factorial Evaluation Method

2.4 綜合指數(shù)分析法評價結(jié)果

表4 為綜合指數(shù)法評價結(jié)果。其中，管理局、溪頭村、道學(xué)3 個監(jiān)測站水質(zhì)均極差（F＞7.20），為Ⅴ類水；塔市站水質(zhì)較差（4.25＜F＜7.20），為Ⅳ類水；林市村站水質(zhì)良好（0.80＜F＜2.50），為Ⅲ類水。

表4 綜合指數(shù)法評價結(jié)果Tab.4 Evaluation Results of the Comprehensive Index Method

3 討論

在該次研究中，不同監(jiān)測站在不同水質(zhì)指標中的變化趨勢不同，但通過單因子評價法分析結(jié)果表明TN 為主要的水質(zhì)污染指標，其中溪頭村冬季的超標倍數(shù)最高，為6.23 倍。綜合指數(shù)分析法評價結(jié)果表明，管理局、溪頭村、道學(xué)、林市村、塔市5 個監(jiān)測站點，評價值分別為7.60、7.44、7.41、2.16、4.37，分別屬于Ⅴ類——極差、Ⅴ類——極差、Ⅴ類——極差、Ⅲ類——良好、Ⅳ類——較差，且兩種分析法都表明林市村監(jiān)測站點水質(zhì)最好。

該次水質(zhì)分析中，采用了單因子評價法和綜合指數(shù)分析法兩種分析法。其中，單因子評價法簡單易懂，但單因子評價中污染因子權(quán)重占比為100%，其他因子權(quán)重為零，并且隨水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果不斷變化，濃度越大權(quán)重越大，隨意性較大，不去考慮各因子對水環(huán)境影響的差異性，會忽略其他的關(guān)鍵因素，具有一定的局限性。綜合指數(shù)分析法，能用一個簡單的數(shù)學(xué)公式整合海量的環(huán)境特征性信息，并以一個簡單的數(shù)值來反映環(huán)境質(zhì)量的總體水平。但是綜合指數(shù)法將環(huán)境質(zhì)量硬性劃分標記，沒有考慮環(huán)境系統(tǒng)客觀存在的模糊性。再加上該次監(jiān)測調(diào)查的數(shù)據(jù)較少，分析結(jié)果具有一定的不準確性。