廣東徐聞珊瑚礁國家級自然保護(hù)區(qū)海域水質(zhì)環(huán)境狀況分析及評價(jià)①

張艷蘋 沈 城 李 鋒 彭慧湃 劉 麗③

(1廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院/南海水產(chǎn)經(jīng)濟(jì)動(dòng)物增養(yǎng)殖廣東省普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣東湛江 524088；2廣東徐聞珊瑚礁國家級自然保護(hù)區(qū)管理局 廣東徐聞 524100)

珊瑚礁是地球上生物多樣性最豐富、生產(chǎn)力最高的典型生態(tài)系統(tǒng)之一，對調(diào)節(jié)全球氣候和生態(tài)系統(tǒng)的平衡起著不可替代的重要作用。珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)為人們提供食物、旅游、休閑、美學(xué)和海岸帶防護(hù)等方面的實(shí)際效益，對國家和整個(gè)區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)和文化也具有重大意義。然而，由于沿岸地區(qū)人口持續(xù)增長、社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展以及全球氣候變化等人為和自然的多重壓力，嚴(yán)重干擾和破壞了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)，導(dǎo)致珊瑚礁分布面積不斷縮小，全球珊瑚礁生態(tài)產(chǎn)生嚴(yán)重退化[1]。據(jù)全球珊瑚礁監(jiān)測網(wǎng)(GCRMN)世界珊瑚礁狀況評估報(bào)告，全球19%的珊瑚礁已遭到嚴(yán)重破壞并且無法修復(fù)。由于全球氣溫變暖，2016～2018年，大堡礁20億珊瑚中接近10億珊瑚已經(jīng)消失。在中國，近幾十年來隨著現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程的加快，各類海洋開發(fā)活動(dòng)加劇，導(dǎo)致海洋環(huán)境污染、海水水質(zhì)下降、赤潮等海洋災(zāi)害頻發(fā)等一系列生態(tài)環(huán)境問題，更是加快了中國珊瑚礁等典型生態(tài)系統(tǒng)的退化。為了更好地對現(xiàn)存珊瑚進(jìn)行保護(hù)，迫切需要我們及時(shí)掌握珊瑚生存環(huán)境變化情況，并適時(shí)制定合適的保護(hù)策略[2]。

徐聞珊瑚礁是中國大陸沿岸唯一分布的現(xiàn)代珊瑚礁，也是中國大陸沿岸面積最大、種類最多、保存最完好的珊瑚礁[3]。它屬于世界珊瑚礁分布最北緣的類型，同時(shí)還是中國大陸沿岸種類最多的珊瑚礁，在全球變暖的情況下，高緯度的珊瑚礁可能是珊瑚的避難所[4]。所以本文對徐聞珊瑚礁國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)水質(zhì)環(huán)境進(jìn)行調(diào)查評價(jià)，掌握保護(hù)區(qū)內(nèi)水質(zhì)環(huán)境狀況，旨在為保護(hù)區(qū)資源環(huán)境保護(hù)工作提供科學(xué)指導(dǎo)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 樣品的采集與分析

于2017年10月28日對徐聞珊瑚礁國家級自然保護(hù)區(qū)附近水域采集樣品進(jìn)行監(jiān)測。共設(shè)置站位10個(gè)，其中有8個(gè)位于保護(hù)區(qū)核心區(qū)，2個(gè)位于試驗(yàn)區(qū)，詳見圖1。

1.1.2 儀器

直讀水溫表，透明度盤，直讀鹽度計(jì)，酸度計(jì)，分光光度計(jì)，熒光分光光度計(jì)，等。

1.2 方法

1.2.1 水質(zhì)調(diào)查

對10個(gè)站點(diǎn)的水質(zhì)中包括水溫、透明度、懸浮物、鹽度、pH、溶解氧、COD、亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮、活性磷酸鹽、石油類等進(jìn)行調(diào)查監(jiān)測。具體方法參照 《海洋調(diào)查規(guī)范》[5]和 《海洋監(jiān)測規(guī)范》[6]。項(xiàng)目檢測依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)方法和使用儀器見表1。

1.2.2 評價(jià)方法

(1)單項(xiàng)水質(zhì)指數(shù)法[7]

采用水質(zhì)單因子污指數(shù)評價(jià)法對該海域環(huán)境狀況進(jìn)行分析與評價(jià)。

計(jì)算公式為：

圖1 徐聞珊瑚礁國家級自然保護(hù)區(qū)調(diào)查站位圖

表1 海水水質(zhì)要素分析方法

式中，Sij表示單項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)i在第j點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)；Cij表示污染物i在監(jiān)測點(diǎn)j的濃度，單位為mg/L；Cij表示水質(zhì)參數(shù)i的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，單位為mg/L，具體水質(zhì)采用 《中華人民共和國海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB3097-1997)中第I類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。利用單因子水質(zhì)指數(shù)法進(jìn)行評價(jià)，水質(zhì)評價(jià)因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)大于1，則表明該項(xiàng)水質(zhì)已超出標(biāo)準(zhǔn)。

(2)水質(zhì)有機(jī)體污染指數(shù)法[8-9]

有機(jī)體污染指數(shù)計(jì)算方法為：

式中，A表示海水有機(jī)體污染指數(shù)，評價(jià)等級見表2。 ICOD、 IDIN、 IDIP、 IDO分別表示監(jiān)測海域海水化學(xué)需氧量、無機(jī)氮、無機(jī)磷、溶解氧的測定值；SCOD、SDIN、SDIP、SDO分別表示監(jiān)測海域海洋功能區(qū)劃所對應(yīng)的海水水質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，根據(jù) 《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB3097-1997)》中的對海水的分類標(biāo)準(zhǔn)，徐聞珊瑚礁國家級自然保護(hù)區(qū)適用于第I類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)評價(jià)亦采用第I類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)見表2。

(3)水體富營養(yǎng)化標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法[10]

計(jì)算方法為：

式中，CCOD表示監(jiān)測海域海水化學(xué)需氧量，單位為mg/L；CDIN表示監(jiān)測海域海水的無機(jī)氮含量，單位為mg/L；CDIP表示監(jiān)測海域海水的無機(jī)磷的含量，單位為mg/L；若 大于1，則說明調(diào)查海域水質(zhì)有富營養(yǎng)化現(xiàn)象， 值越高，則說明水質(zhì)富營養(yǎng)化越嚴(yán)重。

表2有機(jī)體污染指數(shù)評價(jià)等級標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 監(jiān)測海域水質(zhì)各要素分布特征

由2017年徐聞珊瑚礁國家級自然保護(hù)區(qū)現(xiàn)場監(jiān)測及測試結(jié)果見表3：(1)pH值：平均值8.2，變化范圍在8.1～8.3，最大值出現(xiàn)在站位S05，多數(shù)站位pH值相同都為8.2；(2)鹽度：平均值為30.19，變化范圍在29.4～30.8，最大值出現(xiàn)在站位S14為30.8；(3)表層水溫：平均值為26.9℃，變化范圍在26.1～27.3；(4)透明度：平均值為1.73m，變化范圍在1.5～2.3，透明度最差點(diǎn)出現(xiàn)在站位S06，為2.3 m；(5)溶解氧：平均值為6.65，變化范圍在6.34～7.05，最大值出現(xiàn)在站位S04，最小值為站位S15；(6)無機(jī)氮包括亞硝酸鹽、硝酸鹽和氨氮3種形式，硝酸鹽是最主要的存在形式。無機(jī)氮平均值為0.154 mg/L，變化范圍在0.126～0.187 mg/L，最高值出現(xiàn)在站位A19，最低值出現(xiàn)在站位S05；(7)無機(jī)磷：平均值為0.014 4 mg/L，變化范圍在0.006～0.021，其中站位S04、S10最高；(8)COD:平均為0.42 mg/L，各站位之間存在差異，數(shù)值變化范圍在0.22～0.53mg/L，最高值出現(xiàn)在站位S19；(9)石油類：平均值為0.018 μg/L，數(shù)值變化范圍在0.015～0.024 μg/L；(10)懸浮物：平均值為20.9，各站位數(shù)值變化較大，在15.7～30.7 mg/L，最高值出現(xiàn)在站位S14，為30.7 mg/L，明顯高于其他站位。

表3 徐聞珊瑚礁國家級自然保護(hù)區(qū)水質(zhì)檢測結(jié)果及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)值

2.2 評價(jià)結(jié)果

2.2.1 單項(xiàng)水質(zhì)評價(jià)

根據(jù) 《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB3097-1997)》中對自然保護(hù)區(qū)水質(zhì)要求的第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，得到的保護(hù)區(qū)水質(zhì)單項(xiàng)評價(jià)指數(shù)見表4。

表4 單項(xiàng)水質(zhì)評價(jià)指數(shù)

由表4可知，除5個(gè)站位活性磷酸鹽指數(shù)超標(biāo)外，其余各單項(xiàng)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)均小于1。說明保護(hù)區(qū)個(gè)別站位水質(zhì)受到污染，無機(jī)磷含量超標(biāo)，需引起特別關(guān)注。

2.2.2 有機(jī)污染評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

廣東徐聞珊瑚礁國家級自然保護(hù)區(qū)調(diào)查海域水質(zhì)有機(jī)污染指數(shù)計(jì)算見表5。

由表5可知， 站位S04、 S07、 S10、 S16及A19因無機(jī)磷含量超標(biāo)，導(dǎo)致有機(jī)污染指數(shù)大于1，說明這些站位水質(zhì)開始受到外來污染，需引起有關(guān)方面的注意。

2.2.3 富營養(yǎng)化評價(jià)結(jié)果

廣東徐聞珊瑚礁國家級自然保護(hù)區(qū)調(diào)查海域水質(zhì)富營養(yǎng)化評價(jià)結(jié)果見表6。

表5 有機(jī)污染指數(shù)計(jì)算結(jié)果

表6 富營養(yǎng)化評價(jià)指數(shù)

由表6可知，調(diào)查海域所有監(jiān)測站位海水富營養(yǎng)化指數(shù)E均小于1，變化范圍在0.10～0.30，最大值為0.30，出現(xiàn)在站位S10。該項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)表明，該調(diào)查海域海水水質(zhì)處于良好狀態(tài)。

3 討論與結(jié)論

本次調(diào)查結(jié)果顯示徐聞珊瑚礁國家級自然保護(hù)區(qū)內(nèi)水質(zhì)在此次調(diào)查中除無機(jī)磷在5處站位超標(biāo)外，其余所有站位指標(biāo)均符合 《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB3097-1997)》中對保護(hù)區(qū)水質(zhì)要求。說明保護(hù)區(qū)內(nèi)部分區(qū)域水質(zhì)開始受到輕微污染，需引起有關(guān)方面注意。

張際標(biāo)等[11]曾在2006～2007年對徐聞珊瑚礁保護(hù)區(qū)營養(yǎng)鹽做時(shí)空分布調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)徐聞保護(hù)區(qū)內(nèi)無機(jī)氮和無機(jī)磷隨季節(jié)變化，調(diào)查結(jié)果有較大幅度變動(dòng)。且冬季保護(hù)區(qū)內(nèi)無機(jī)氮含量相對偏高，近半數(shù)站點(diǎn)超過國家海水四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，懷疑與沿岸人類活動(dòng)有關(guān)。同時(shí)，無機(jī)磷的含量也在個(gè)別站位含量較高，并遵循夏、春、秋、冬依次遞增變化模式。張才學(xué)[12]對徐聞保護(hù)區(qū)水質(zhì)調(diào)查結(jié)果也表明，該區(qū)水質(zhì)中無機(jī)氮和活性磷酸鹽含量在冬季高于其他季節(jié)。本次調(diào)查時(shí)間處于10月中下旬，接近冬季，推測調(diào)查指標(biāo)中的無機(jī)氮和磷的含量偏高除與站位附近人類活動(dòng)有關(guān)外，可能還與季節(jié)變化有關(guān)，具體原因有待進(jìn)一步研究。