東寨港自然保護區五個監測站水質變化特征分析

王煥熙，王耀山

1.?？谑旋埲A區龍橋鎮農業技術服務中心，海南?？?71155；

2.海南省農業學校，海南海口 571100

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

東寨港國家級自然保護區以及周邊的陸域植被類型復雜多樣，是中國建立的第一個紅樹林類型的濕地自然保護區，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多樣性保護價值[3]，被譽為“海上森林公園”、世界地質奇觀“海底村莊”[4]，該自然保護區對當地的生態環境質量起著關鍵的作用。通過對東寨港自然保護區5 個監測站的水質狀況進行比較和分析，可以更好的對區域內的動植物進行保護。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

東寨港國家級自然保護區（以下簡稱保護區）地處海南省東北部，位于?？谑忻捞m區演豐鎮，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，同時有著防災減災、凈化環境的功能。

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定的水質評價方法中最簡單的一種分析方法[5]。通過將各項監測指標以《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）為評價標準劃分所屬類別，選取水質最差的類別為評價結果，當最差的水質指標參數超過水功能規定的參數標準，即當前水質質量不能滿足水功能要求。

單因子評價指數計算公式為：

式中：Pi為第i 項污染物的污染指數；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，其水質指數計算公式為：

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

對于pH，其水質指數計算公式為：

式中：PpHj為監測點pH 的污染指數；pHJ為監測點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 綜合指數法

首先，以《地表水環境質量標準》為評價標準進行各單項組分評價，劃分組分所屬質量類別，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 表示組內各單項監測指標評分值的平均值；Fmax表示組內各單項監測指標評分值Fi中的最大值；n 為項數。最后，按照表1 對F 值進行水質級別的劃分。

表1 質量級別表Tab.1 Quality Level Table

2 結果分析

2.1 水質測評分析

水質測評結果見表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；而溪頭村和道學村兩個站點的最大標準偏差數為CODMN，其對應的數值變化幅度最大。

表2 水質測評結果Tab.2 Water Quality Assessment Results

2.2 不同監測站的水質變化特征

從圖1 可以看出，站點管理局、溪頭村、道學、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；其余兩個站點的pH變化幅度小，較穩定。最高值與最低值均出現在道學站，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、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 個監測站所測溶解氧量變化規律相同，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；而道學站的溶解氧變化較穩定，變化幅度較小。最高值出現在溪頭村站，為8.81mg/L；最小值出現在塔市站，為4.46mg/L。

圖2 監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、林市村、塔市所測水體高錳酸鹽指數的變化范圍分別為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3 個監測站的高錳酸鹽指變化規律相同，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。而其余的兩個監測站高錳酸鹽指變化幅度不大，較穩定。最高值出現在溪頭村站，為6.51mg/L；最小值出現在塔市站，為0.13mg/L。

從圖4 可看出，站點管理局、溪頭村、道學、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律相同，都是呈先下降后上升；道學與林市村兩個站點的變化規律都呈逐漸下降的趨勢。最高值出現在溪頭村站，為3.12mg/L；最低值出現在塔市站，為0.05mg/L。

圖4 監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、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 個站點的變化規律上，整體呈下降的趨勢；道學站則是先是上升后下降；而塔市站表現為小幅度的上升。其最高值出現在管理局站，為0.97mg/L；最低值出現在塔市站，為0.02mg/L。

圖5 監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、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，溪頭村站變化規律呈先上升后下降的趨勢；道學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測站的總磷變化幅度極小，只有0.02mg/L，較穩定。最高值出現在溪頭村站，為0.13mg/L；最低值出現在道學站與林市村站，為0.02mg/L。

圖6 監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果

表3 可見監測站水質單因子評價法結果，根據在6 個水質指標中選取水質最差的類別為評價結果。管理局站春、秋、冬季均為Ⅳ類水；溪頭村與道學兩個站點春、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，且主要水質污染指標均為TN，其中溪頭村冬季的超標倍數最高，為6.23 倍。

表3 單因子評價法結果Tab.3 Results of the Single-factorial Evaluation Method

2.4 綜合指數分析法評價結果

表4 為綜合指數法評價結果。其中，管理局、溪頭村、道學3 個監測站水質均極差（F＞7.20），為Ⅴ類水；塔市站水質較差（4.25＜F＜7.20），為Ⅳ類水；林市村站水質良好（0.80＜F＜2.50），為Ⅲ類水。

表4 綜合指數法評價結果Tab.4 Evaluation Results of the Comprehensive Index Method

3 討論

在該次研究中，不同監測站在不同水質指標中的變化趨勢不同，但通過單因子評價法分析結果表明TN 為主要的水質污染指標，其中溪頭村冬季的超標倍數最高，為6.23 倍。綜合指數分析法評價結果表明，管理局、溪頭村、道學、林市村、塔市5 個監測站點，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測站點水質最好。

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