興化灣近岸海域水體營養狀態分析及發展趨勢

李國珍

興化灣近岸海域水體營養狀態分析及發展趨勢

李國珍

福建省湄洲灣環境監測站

根據2004年～2008年興化灣近岸海域的監測調查資料，采用水質單因子質量指數評價法、有機污染指數法和富營養化水平法對興化灣近岸海域水體營養狀態進行分析研究，并采用秩相關系數法對興化灣近岸海域近5年的富營養化進行趨勢分析。結果表明：該海域已受到有機污染，并呈現出高富營養化狀態，同時受到氮限制；有機污染指數呈顯著上升趨勢，富營養化指數呈不顯著上升趨勢，兩種方法的評價結果具有高度正相關性。

興化灣 富營養化 有機污染 趨勢

1 引言

興化灣位于福建省沿海中段，海灣總面積619.4平方公里，其中水域面積369.22平方公里。該灣略呈長方形，由西北向東南展布。灣頂有木蘭溪、秋蘆溪等河流注入。興化灣口門寬約13公里，灣口朝向東南，出南日群島經興化水道和南日水道與臺灣海峽相通。興化灣海水中營養鹽豐富,海洋生物資源豐富,水產生物中經濟種達200余種,其中底棲生物(包括潮間帶)經濟種初估有130余種,可供增養殖的有數十種，是縊蟶、褶牡蠣等的天然苗種區。漁業資源在興化灣周邊農牧業中居重要地位,除海洋捕撈外,海水養殖業也比較發達,主要養殖蟶、蛤、蟹、蝦和海帶、紫菜等。

近年來，隨著興化灣灣頂經濟開發速度的加快，城鎮化、填海造地、江陰半島千億化工園和制造業產業園以及港口業的發展，勢必會對興化灣近岸海域水質產生負面影響，但沿岸在開發的同時也配套建設相應的污水處理廠，加強了污染控制等環境管理力度。本文根據該海域2004年～2008年的海水水質監測數據，分析了該海域水體富營養化狀況及其發展趨勢。

2 監測

2.1 監測點位、監測時間及頻次、監測項目及方法

監測點位：興化灣近岸海域共設有3個監測站位，見圖1。

監測時間及頻次：根據《近岸海域監測規范》每年5月、8月、10月前后進行三期監測。

監測項目及方法：溶解氧（DO）、化學需氧量（COD）、無機氮（DIN）和活性磷酸鹽（DIP）等。水質監測方法采用《海洋監測規范》17378-2007。

2.2 評價方法

圖1 興化灣近岸海域海水水質監測站位

根據福建省近岸海域環境功能區劃，興化灣海域絕大部分海域執行二類功能區和《海水水質標準》GB3097-1997二類水質標準（詳見表1）。本文分別采用有機污染指數法對該海域有機污染狀況進行分析評價，富營養化水平評價法對該海域營養狀況進行分析評價，并將兩者結合進行。

表1 海水水質標準 單位：mg/L

2.2.1有機污染指數法

近岸海域有機污染指數[1]（A值）評價公式為：

式中：A為有機污染指數；CODi、DINi、DIPi、DOi分別為COD、DIN、DIP、DO的實測值；CODo、DINo、DIPo、DOo分別為COD、DIN、DIP、DO的二類海水水質標準值。其污染程度分級見表2。

表2 水質有機污染評價分級

2.2.2富營養化水平法

富營養化指數[2]（E值）評價公式為：

式中：E為富營養化指數；COD為化學需氧量含量、DIN為無機氮含量、DIP為活性磷酸鹽含量，單位均為mg/L。其營養分級見表3。

表3 水質營養水平評價分級

3 海水水質分析與評價

2004年～2008年興化灣近岸海域溶解氧等污染因子的監測結果見表4。

表4 興化灣溶解氧等污染因子監測結果

從上表得知，2005年、2006年和2008年的無機氮、活性磷酸鹽都超過《海水水質標準》GB3097-1997四類水質標準，2004年無機氮三類、活性磷酸鹽四類，2007年無機氮四類、活性磷酸鹽三類。

3.1 有機污染狀況分析與評價

興化灣近岸海域近五年海水水質有機污染狀況見表5。評價結果顯示： 2004年和2007年有機污染指數A值介于1～2之間，污染程度等級為3級，表明已開始受到污染；2005年和2008年有機污染指數A值介于2～3之間，污染程度等級為4級，表明已受到輕度污染；2006年該海域有機污染嚴重，有機污染指數A值為4.44，污染程度等級為6級。

3.2 富營養化水平分析與評價

3.2.1富營養化水平分析

興化灣近岸海域近五年海水水質富營養化水平如表6所示。富營養化會造成浮游生物的過度繁殖，容易誘發赤潮，對海洋生態平衡、漁業水產資源危害很大，引起社會的廣泛關注。從表6可以得出，2004年～2008年興化灣近岸海域富營養化水平處于高富營養狀態，特別是2006年的E值是營養水平分級4級閥值的5倍多。

表5 興化灣近岸海域有機污染狀況

3.2.2氮磷比

Redfield[3]指出，海水中平均氮磷比（原子比）是15:1，與浮游生物體內元素組成的氮磷比大致接近，即浮游生物生長時N、P以15:1的比例消耗。海水中，如果氮磷比大于15為磷限制，低于15為氮限制。因此，海水中氮磷比反映了海域N、P營養狀態。興化灣近岸海域2004年～2008年氮磷比評價結果顯示，2007年N/P值接近15 ，容易誘發赤潮。其他年份均低于15，為氮限制。

綜上所述，富營養化指數E值與有機污染指數A值存在明顯的正相關，相關系數為0.94，說明兩種方法對興化灣近岸海域的評價結果具有一致性：該海域已受到有機污染，并呈現出高富營養化狀態。

表6 興化灣近岸海域富營養化水平

4 富營養化發展趨勢

4.1 年際變化

2004年～2008年興化灣近岸海域有機污染狀況評價以及富營養化評價年際變化分別見圖2、圖3。

圖2 有機污染指數A值年際變化

圖3 富營養化指數E值年際變化

圖2表明，2004年～2008年興化灣近岸海域有機污染指數A值均處較高，2004年～2005年、2007年～2008年呈上升趨勢，2005年～2006年呈明顯上升趨勢，而2006年～2007年呈明顯下降趨勢。圖3表明，2004年～2008年興化灣近岸海域富營養化指數E值2004年～2006年呈上升趨勢，2006年～2008年呈下降趨勢。兩者的變化趨勢基本一致。

4.2 發展趨勢分析

本文采用Spearman秩相關系數法來定量分析富營養化變化趨勢。通過對2004年～2008年興化灣近岸海域A值和E值進行秩相關系數rs計算，并與臨界值（查表得，按a=0.05，wp=0.900）進行比較，評價結果如表7所示。

從表7得知，2004年～2008年興化灣近岸海域有機污染指數呈顯著上升趨勢，富營養化指數呈不顯著上升趨勢，因該海域營養狀態處于高富營養化，同時受到氮限制，故興化灣近岸海域沿岸應控制無機氮的排放。

表7 秩相關系數rs評價結果

5 結論

通過對興化灣近岸海域2004年～2008年監測結果分析表明：

該海域2004年和2007年呈現出已開始受到有機污染，并在2006年受到嚴重污染，2005年與2008年受到輕度污染。

該海域僅2007年氮磷比值接近15，其它年份氮磷比值均小于15，呈現出氮限制，同時該海域營養化水平5年均處于高富營養化狀態。

富營養化指數E值與有機污染指數A值存在明顯的正相關，相關系數為0.94，說明兩種方法對興化灣近岸海域的評價結果具有一致性：該海域已受到有機污染，并呈現出高富營養化狀態。

通過秩相關系數對該海域水體富營養化趨勢的分析顯示：該海域有機污染指數呈顯著上升趨勢，富營養化指數呈不顯著上升趨勢，因該海域營養狀態處于高富營養化，同時受到氮限制，2005年、2006年和2008年的氮、磷都超過《海水水質標準》GB3097-1997四類水質標準，故興化灣近岸海域沿岸應控制無機氮、活性磷酸鹽的排放，尤其是無機氮的排放。

目前，興化灣兩岸的莆田和福清在發展工業、加快城鎮化的同時大力建設污水處理廠，加強節能減排，對興化灣近岸海域海水水質的改善具有正面的影響。

[1] 鄒景忠，董麗萍，秦保平.渤海灣富營養化與赤潮問題的初步探討[J].海洋環境科學，1983,2（2）：41-53.

[2] 劉彬昌，黃驊.近海及灘涂水域環境與赤潮形成初探[J].海洋環境科學，1993,12（3-4）：69-75.

[3] Redfield.A.C，B.H.Ketchum，F.Richards. The influence of organisms on the composition of sea water [A]. In: Hill M N ed.,The sea [M].John Wiley,New York, 1963,2:26-27.