欽州灣2011—2021年營養(yǎng)鹽年際變化趨勢分析

摘 要：通過2011—2021年廣西欽州灣近岸海域常規(guī)海水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)和2021年大面積加密監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析該海域水質(zhì)及營養(yǎng)化狀況、活性磷酸鹽和無機氮污染物變化趨勢。研究表明：欽州灣海域水質(zhì)在二類～劣四類波動變化，劣四類水質(zhì)主要分布在入海河流出海口至茅尾海灣頸附近海域，說明陸源污染對水質(zhì)影響較大。低潮期水質(zhì)比高潮期更差，主要原因是該海域水動力不足，水質(zhì)擴散能力差。除2014、2015、2020年外，其余年份無機氮濃度均超出二類水質(zhì)標(biāo)準限值；活性磷酸鹽濃度總體呈上升趨勢，無機氮和活性磷酸鹽是導(dǎo)致欽州灣水質(zhì)較差的主要原因。

關(guān)鍵詞：欽州灣；水質(zhì)狀況；變化趨勢；污染指數(shù)；影響因素

中圖分類號：X82 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-9655（2024）04-00-04

0 引言

欽州灣是廣西北部灣重要海灣之一，主要由內(nèi)灣（茅尾海）和外灣構(gòu)成，內(nèi)灣有茅嶺江、欽江和金鼓江匯入，是一個河口型半封閉熱帶海灣[1]。隨著北部灣經(jīng)濟區(qū)建立，欽州灣沿海地區(qū)社會經(jīng)濟迅猛發(fā)展，經(jīng)濟高速發(fā)展的同時也向海灣輸入了大量氮、磷等污染物，欽州灣已成為北部灣海洋環(huán)境污染最嚴重的區(qū)域之一。另一方面，作為廣西重大工程平陸運河的的出?？冢\河的開工建設(shè)也將會使欽州灣海域面臨更大污染壓力與挑戰(zhàn)。目前，已有不少學(xué)者[1-4]對欽州灣養(yǎng)殖區(qū)營養(yǎng)鹽分布特征、富營養(yǎng)鹽化水平、養(yǎng)殖活動對欽州灣水質(zhì)影響等方面開展大量研究，這些研究是掌握欽州灣污染及受周邊活動影響情況的重要依據(jù)。目前，關(guān)于欽州灣營養(yǎng)鹽變化研究時間跨度較小，點位布設(shè)較少，且缺乏大面加密監(jiān)測研究，難以為科學(xué)決策提供必要的支撐。鑒于此，本文通過對2011—2021年欽州灣海域營養(yǎng)鹽數(shù)據(jù)以及2021年大面監(jiān)測營養(yǎng)鹽數(shù)據(jù)分析，研究了近年來欽州灣營養(yǎng)鹽的空間分布特征及年際變化趨勢，為保證實施海洋可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查時間及站位

在欽州灣共布設(shè)10個點位（圖1），收集2011—2021年海水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)；大面積加密監(jiān)測于2021年11月11日（退潮期）和11月16日（漲潮期）開展，共布設(shè)30個點位（圖2）。

1.2 樣品采集及分析

評價項目包括化學(xué)需氧量、無機氮、活性磷酸鹽等。氨氮（NH3-N）、亞硝酸鹽氮（NO2-N）和硝酸鹽氮（NO3-N）分別采用次溴酸鹽氧化法、萘乙二胺分光光度法、鎘柱還原法；無機氮（DIN）濃度為氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮濃度之和。活性磷酸鹽（DIP）和化學(xué)需氧量（COD）分別采用磷鉬藍萃取分光光度法和堿性高錳酸鉀測定法。依據(jù)《GB 17378—2007海洋監(jiān)測規(guī)范》 [5]，采集表層（水面下0.1～1.0m）海水樣品進行測定，測定的樣品依照規(guī)范進行質(zhì)量控制。

1.3 數(shù)據(jù)處理與評價

水質(zhì)評價采用單因子指數(shù)法、水體富營養(yǎng)化指數(shù)法，依據(jù)《GB 3097—1997海水水質(zhì)標(biāo)準》（表1），

計算超標(biāo)率時統(tǒng)一采用《GB 3097—1997海水水質(zhì)標(biāo)準》第二類水質(zhì)標(biāo)準。 采用SPSS 22.0 軟件進行統(tǒng)計， 應(yīng)用Pearson 相關(guān)系數(shù)對DIN、DIP和COD與各影響因子進行相關(guān)性分析。

根據(jù)《HJ 442—2020近岸海域環(huán)境監(jiān)測規(guī)范》 [6]水質(zhì)富營養(yǎng)化狀況判定方法，水質(zhì)富營養(yǎng)化狀況等級劃分指標(biāo)來確定水質(zhì)富營養(yǎng)化狀況，富營養(yǎng)化指數(shù)按公式計算，當(dāng)≥1 時進行富營養(yǎng)化評價：

式中：化學(xué)需氧量、無機氮、活性磷酸鹽濃度單位為 mg/L。

2 結(jié)果與分析

2.1 2021年大面積加密監(jiān)測水質(zhì)狀況

欽州灣低潮期水質(zhì)總體為“極差”，主要以四類和劣四類水質(zhì)為主，優(yōu)良（一、二類）點位比例為10.0%。其中，二類水質(zhì)比例為10.0%，四類比例為40.0%，劣四類比例為50.0%，無一類比例。超二類海水標(biāo)準限值指標(biāo)為DIP、DIN和COD，超標(biāo)率分別為90.0%、66.7%和3.3%。

欽州灣高潮期水質(zhì)總體為“差”，主要以四類和劣四類水質(zhì)為主，優(yōu)良（一、二類）點位比例為30.0%。其中，二類水質(zhì)比例為30.0%，四類比例為33.3%，劣四類比例為36.7%，無一類比例。超二類海水標(biāo)準限值指標(biāo)為DIP和DIN，超標(biāo)率分別為70.0%、53.3%。

從加密監(jiān)測結(jié)果來看，欽州灣海域低潮期和高潮期水質(zhì)均以四類和劣四類為主，劣四類水質(zhì)主要分布在入海河流欽江、大欖江和茅嶺江出海口至茅尾海灣頸附近海域。其中，低潮期水質(zhì)比高潮期水質(zhì)更差，主要原因是受地理位置先天性不足影響，欽州灣為半封閉性海灣，水體交換能力差，污染物不易擴散，海水自凈水平低。灣口水質(zhì)優(yōu)于灣頂，說明欽州灣水質(zhì)受陸源污染影響較大（圖3、圖4）。

2.2 欽州灣2011—2021年水質(zhì)變化趨勢

2011—2021年，欽州灣平均水質(zhì)類別在二類～四類間波動變化，主要以四類和劣四類為主。其中，劣四類的占比總體呈波動上升趨勢的，主要超標(biāo)指標(biāo)是DIN和DIP。

2.3 欽州灣2011—2021年主要污染指標(biāo)變化趨勢

2011—2021 年欽州灣DIN濃度年均值為0.269（2015年）～0.466 mg/L（2013年），除2014、2015、2020年外，其余年份無機氮濃度均超出二類水質(zhì)標(biāo)準限值，是導(dǎo)致欽州灣水質(zhì)較差的主要原因；DIP濃度年均值為0.0114（2014年）～0.0371 mg/L（2018年）?？偟膩砜矗孜廴境噬仙厔?，并在2018年達到最高值。

2.4 綜合污染指數(shù)變化

如圖7所示，2011—2021年欽州灣海水綜合污染指數(shù)范圍在1.37～2.72，總體上呈波動上升趨勢。綜合污染指數(shù)峰值出現(xiàn)年份與DIP和DIN濃度年際變化呈對應(yīng)關(guān)系，進一步驗證了DIP和DIN是導(dǎo)致欽州灣水質(zhì)較差的原因。

2.5 2011—2021年欽州灣富營養(yǎng)化指數(shù)變化

目前，近岸營養(yǎng)鹽污染是一個普遍存在的問題，隨著陸源污染物質(zhì)排放的增加，近海水體富營養(yǎng)化呈增長趨勢[7]，為研究欽州灣2011—2021年富營養(yǎng)化趨勢，本文利用富營養(yǎng)化指數(shù)（EI）法進行分析，結(jié)果顯示2011—2021 年欽州灣海水處于輕度富營養(yǎng)化至中度富營養(yǎng)化水平，年均富營養(yǎng)化指數(shù)為1.0（2014年）～4.7（2018年），總體上呈波動上升趨勢。

2.6 水質(zhì)變化影響因素分析

表4列出了DIN和DIP濃度和入海河流污染物量、城鎮(zhèn)化因子和工業(yè)因子之間的相互關(guān)系，其中工業(yè)因子為直排海排污口排污量；城鎮(zhèn)化因子包括GDP、人口和工業(yè)生產(chǎn)總值?？梢钥闯?，DIN與入海河流污染物量、城鎮(zhèn)化因子和工業(yè)因子之間無顯著相關(guān)性；DIP與城鎮(zhèn)化因子（GDP、人口和工業(yè)生產(chǎn)總值）有極顯著的正相關(guān)性。

3 討論

本研究結(jié)果表明，2011—2021 年欽州灣海水處于輕度富營養(yǎng)化至中度富營養(yǎng)化水平，主要表現(xiàn)為DIP和DIN超標(biāo)。污染嚴重區(qū)域主要集中在灣頂茅尾海，且低潮期水質(zhì)比高潮期水質(zhì)更差，劣四類和第四類水質(zhì)擴散范圍更廣。一方面可能是因為入海河流茅嶺江和欽江攜帶大量氮、磷污染物進入，雖然欽江、茅嶺江等入海河流雖達到地表水考核目標(biāo)，由于海水水質(zhì)標(biāo)準與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準不匹配，水質(zhì)仍與茅尾海水質(zhì)目標(biāo)存在較大差距；另一方面是茅尾海沿岸海水池塘養(yǎng)殖分布密集、大部分池塘養(yǎng)殖未設(shè)置尾水處理設(shè)施，廢水直接排放或僅經(jīng)過簡單沉淀處理后排放，2017年以來，廣西開展了大量的入海排污口清理整治工作，也取得顯著成效，但部分工業(yè)企業(yè)排污口未能穩(wěn)定達標(biāo)，超標(biāo)指標(biāo)主要是總氮、總磷，超標(biāo)污水直排入海加重了茅尾海的污染。

4 結(jié)論

（1）欽州灣海域水質(zhì)以第四類和劣四類為主，劣四類水質(zhì)主要分布在欽江、大欖江和茅嶺江入海河流出?？谥撩┪埠愁i附近海域，說明茅尾海灣頂海域受陸源污染影響更重。低潮期水質(zhì)比高潮期水質(zhì)更差，相比于高潮期，低潮期劣四類和第四類水質(zhì)擴散范圍更廣。

（2）欽州灣DIN與入海河流污染物量、城鎮(zhèn)化因子和工業(yè)因子之間無顯著相關(guān)性；DIP與城鎮(zhèn)化因子（GDP、人口和工業(yè)生產(chǎn)總值）有極顯著的正相關(guān)性。說明欽州灣DIP隨著沿岸經(jīng)濟的發(fā)展呈增長趨勢，為確保欽州灣水質(zhì)達標(biāo)，欽州市應(yīng)堅持陸海統(tǒng)籌綜合治理，進一步推進入河入海排污口排查溯源、分類整治、分類管理，并建立長效監(jiān)管機制。

參考文獻：

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[7] 楊靜，張仁鐸，趙莊明，等. 近25年廣西北部灣海域營養(yǎng)鹽時空分布特征[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2015，24（9）： 1493-1498.