山口紅樹林保護區海域水環境質量評價分析

● 蘇炳歡 ,陳其應 ,付家想

（1.廣西山口紅樹林生態國家級自然保護區管理中心，廣西 北海 536000；2.廣西海洋環境監測中心站，廣西 北海 536000）

隨著廣西北部灣經濟區的開發與建設，北部灣海域水環境的保護面臨著越來越大的壓力。受陸源污染物和水產養殖影響，北部灣海域內水體有機污染和富營養化水平呈波動上升之勢[1?2]。山口紅樹林保護區是北部灣內成立最早的國家級海洋類型保護區，作為生態環境保護的前沿區域，它既要面對陸源、海源諸多污染物[3?4]，又承擔著凈化海水、改善生態狀況、維護生物多樣性和沿海地區生態安全等方面的重要責任[5]。研究小組運用單項因子評價法、有機污染綜合指數法[6]、鄒景忠法[7]、綜合污染評級法（重金屬）[1]和內梅羅指數法[8]等方法，對2019 年9 月、2020 年5 月山口紅樹林保護區海域水環境進行評價分析，旨在為該海域水環境的保護與海域的持續發展提供科學依據。

1 研究區域概況

山口紅樹林保護區由廣西合浦縣東南部沙田半島的東西兩側海岸及海域（英羅港片區、丹兜海片區）組成，總面積8 003 hm2，其中海域面積4 970.5 hm2，海岸線長40.9 km。紅樹林有林面積836 hm2，有紅樹植物17 種。

海區潮汐類型屬非正規全日潮，在1 年中約有60%的時間為1 天1 次潮，其余時間為1 天2 次潮，平均潮差2.31～2.59 m，潮差夏季大，春季小。保護區東邊的英羅港有廣西的武留江、洗米河和湛江的大壩河共3 條小河流入，西邊的丹兜海有那郊河注入。保護區周邊內共有19 個村莊，村莊內人口9 萬余人，養殖塘面積約1 200 hm2。

2 材料與方法

2.1 樣品采集與分析

研究小組分別于2019 年9 月、2020 年5 月在保護區海域內開展水環境監測。2019 年9月，在保護區英羅港海域內布設2 個監測站位，在丹兜海海域內布設3 個監測站位（其中1 個監測站位位于那郊河入?？谔帲２蓸訒r除了在采集豐水期表層水樣，在同一天的枯水期再次采集表層水樣；2020 年5 月，在保護區英羅港海域和丹兜海海域內各布設2 個監測站位，在豐水期采集表層水樣。水樣采集和分析根據GB 17378.3-2007 和GB 17378.4-2007 標準執行。

2.2 評價方法

根據《廣西壯族自治區海洋功能區劃（2011?2020 年）》管理要求，山口紅樹林保護區海水環境執行《海水水質標準》GB 3097-1997 一類海水標準。

2.2.1 單項因子評價法

單項因子評價法的公式為：

溶解氧（DO）的標準指數為：

pH 值的標準指數為：

上述式中，Pi,j為單項評價因子i在j站位的標準指數；Ci,j為單項評價因子i在j站位的實測值；Ci,s為單項評價因子i的評價標準值；CDO，f為飽和DO 濃度；T 為j站位的水溫測定值；CpH,upper為 pH 的評價標準值上限；CpH,lower為pH 的評價標準值下限。

若單項因子指數＞1，則認為該類水質超出標準。

2.2.2 有機污染評價法

有機污染綜合指數法[6]的公式為：

式（6）中，A 為有機物污染指數，CODj、DINj、DIPj和DOj分別為j站位的化學需氧量、無機氮、活性磷酸鹽和溶解氧的實測值；CODs、DINs、DIPs和DOs分別為相應要素的海水水質標準。評判依據見表1。

表1 各研究方法對應的污染程度分級表

2.2.3 水體富營養化評價法

采用中國科學院海洋研究所研究員鄒景忠[7]關于海域富營養化的公式：

式（7）中，E 為營養化狀態指數，COD、DIN 和DIP 分別為相應要素的海水水質標準。評判依據見表1。

2.2.4 綜合污染評級法

采用綜合污染評級法[1]對山口紅樹林保護區水環境重金屬質量進行綜合評價，評價公式如下：

式（8）中，WQI 為海水重金屬綜合污染指數，Pi,j為重金屬i在j站位的單因子指數。評判依據見表1。

2.2.5 內梅羅指數法

采用內梅羅指數法[8]對山口紅樹林保護區海域水環境質量評價，公式如下：

式（9）中，I 是海域水環境綜合質量指數。（Pi,j）max是參評因子中最大污染物的污染指數，（Pi,j）ave是參評因子的算術平均污染指數。評判依據見表1。

3 結果與分析

3.1 2019 年水環境質量評價分析

3.1.1 單項因子評價分析

研究小組對2019 年9 月份山口紅樹林保護區海域水環境各項因子進行分析可知，那郊河口、和榮和沙尾3 個監測站位超出一類水質標準的因子有pH、DO、無機氮、活性磷酸鹽，沙尾監測站位的COD 也超過了一類水質標準；海塘監測站位超出一類水質標準的因子是pH、DO、COD、活性磷酸鹽；英羅港監測站位超出一類水質標準的因子是DO、活性磷酸鹽。

數據表明，山口紅樹林保護區丹兜海海域中主要污染因子為無機氮和活性磷酸鹽，英羅港海域的主要污染因子為活性磷酸鹽。

3.1.2 有機污染評價分析

研究小組對2019 年9 月份山口紅樹林保護區海域有機污染進行評價（見表2）。從表2可以看出，山口紅樹林保護區東西海域污染程度差別較大，西邊丹兜海海域的有機污染程度（A=2.19，輕度污染等級）較東邊英羅港海域（A=1.52，開始受到污染等級）嚴重。

表2 2019 年山口紅樹林保護區海域海水水質狀況評價結果表

研究小組同時也對2019 年9 月份山口紅樹林保護區海域枯水期（9 月18 日15 時?16 時；9 月19 日16 時?17 時）的有機物污染進行評價（見表2）。研究小組通過枯水期與豐水期各監測站位有機污染指數對比發現，丹兜海海域那郊河入海口監測站位在枯水期時的有機污染指數是豐水期時的6.6 倍，無機氮和活性磷酸鹽含量在枯水期時是豐水期時的約2.5 倍；離入海口較遠的沙尾站位在枯水期時有機污染指數與豐水期時差別不大，無機氮和活性磷酸鹽含量也基本相同。在英羅港海域相同監測站位的有機污染程度豐水期時與枯水期時相同，都為開始受到污染程度，但有機污染指數豐水期（A=1.52）比枯水期（A=1.01）略高，無機氮和活性磷酸鹽含量在豐水期時較枯水期時略高。

研究小組現場調查發現，在保護區丹兜海海域的兩岸海堤內存在大量養殖塘。那郊河流經鄉鎮村莊，河流兩岸分布有大量養殖塘，部分生活污水和養殖廢水隨河水注入丹兜海海域。英羅港海域養殖塘較少，其中英羅港監測站位處于半封閉海灣內，幾乎不受外界有機污染物影響。研究表明，在丹兜海海域有機污染物主要受外來生活污水和養殖廢水影響；在英羅港海域有機污染物幾乎不受外界影響，且枯水期時海水經過紅樹林凈化[5]后有機污染指數有所降低。

3.1.3 富營養化評價分析

研究小組對山口紅樹林保護區海域水體富營養化進行評價（見表2）。由表2 可以看出，英羅港海域海水屬于富營養級（E=1.39），丹兜海域海水則為高富營養級（E=3.46）。

研究發現山口紅樹林保護區海域氮源主要以河流輸送和水產養殖為主，在徑流輸送過程中，生活污水的氨?氮部分被氧化為硝酸鹽?氮，保護區海域溶解態無機氮以硝酸鹽?氮為主（基本占到50%～85%），氨?氮比例則為12%～43%，亞硝酸鹽?氮基本維持在低于10%的水平。氨?氮比例有所上升，預示著人類活動的影響逐漸增加。通過氮磷比（N/P）發現，丹兜海海域和英羅港海域的氮磷比分別為17.23 和8.16，說明人為活動對丹兜海海域水環境的影響超過了英羅港海域。

3.1.4 重金屬污染評價分析

運用綜合污染評級法[1]對山口紅樹林保護區海域水體重金屬污染進行評價（見表2），從表2 可以看出，該海域水體沒有受到重金屬污染，均處于清潔水平（WQI=0.077，0.118）。

3.1.5 海域水環境質量評價分析

運用內梅羅指數[8]計算得出山口紅樹林保護區海域綜合質量指數（見表2），從表2 看出，丹兜海海域水環境與英羅港海域水環境受污染程度相同，都處于受輕度污染狀態，但丹兜海海域的內梅羅指數（I=2.36）較英羅港海域（I=1.50）的高。其內梅羅指數與有機污染指數呈正相關關系，說明山口紅樹林保護區內海域水環境質量主要受有機污染影響。

3.2 2020 年水環境質量評價分析

研究小組運用相同的研究方法對2020 年5月份山口紅樹林保護區海域水環境進行評價，見表3、表4。

表3 2020 年山口紅樹林保護區海域水環境單項因子評價結果表

表4 2020 年山口紅樹林保護區海域海水水質狀況評價結果表

由表3 可以看出，在丹兜海海域超出一類水質標準的因子有COD、活性磷酸鹽、無機氮；在英羅港海域超出一類水質標準的因子有活性磷酸鹽。由表4 可以看出，山口紅樹林保護區內海域沒有受到重金屬污染（WQI=0.060，0.082）；西邊丹兜海海域有機污染程度（A=5.98，重度污染）較東邊英羅港海域（A=2.20，輕度污染）嚴重；西邊丹兜海海域水體受污染程度（I=1.84，輕度污染）較東邊英羅港海域（I=0.99，較清潔）嚴重。

數據表明，2020 年山口紅樹林保護區海域水體受污染程度較輕，海域水環境質量主要受有機污染影響，主要污染因子是無機氮和活性磷酸鹽。

4 結 語

研究小組通過對2019 年9 月和2020 年5月山口紅樹林保護區海域的水環境質量進行實驗分析，得出以下結論：（1）該海域水環境沒有受到重金屬污染，屬于清潔水平。（2）該海域海水富營養化嚴重，處于富營養級及以上。（3）該海域水環境質量主要受有機污染影響，丹兜海海域的有機污染程度較英羅港海域嚴重，其中丹兜海域受人為活動影響較大，其污染物主要來源于生活污水和養殖廢水，主要污染因子為無機氮和活性磷酸鹽；英羅港海域受人為活動影響不大，其主要污染因子為活性磷酸鹽。

針對研究發現的問題，研究小組提出以下意見：一是加大該海域水環境監測頻率，設立水質自動監測站位，全面掌握海域水環境動態，逐步實現山口紅樹林保護區海域水環境質量的實時監控，并建立保護區環境監控和預警系統；二是加快推進保護區周邊養殖塘改造工作，建設養殖塘尾水處理裝置，對養殖廢水進行處理，養殖廢水凈化達到標準后再排放入海；三是建議行政部門與科研院校加強合作，在環境保護前提下，探索養殖塘生態健康養殖新模式；四是進一步完善城鄉污水管網和污水處理廠建設，城鎮生活污水要集中處理達標后再排放。