梅山灣流域主要入灣河流水質評價

樓巧婷，鄭美玲，毛碩乾，林忠洲

（1.寧波海洋研究院，浙江寧波 315832；2.寧波市生態環境局北侖分局，浙江寧波 3 158322）

近年來，隨著海洋經濟的快速發展，人類活動通過近岸河流向海洋排放了大量的污染物，尤其是氮、磷污染物。近岸流域氮、磷元素向海域的不斷輸送引起近岸海域營養物質不斷增加，從而導致海洋水域富營養化程度不斷嚴重，極易爆發赤潮。國內外研究表明，陸源河流輸入是營養鹽輸入的主要來源。Huang等的研究發現，河口輸入的氮、磷營養鹽是深圳灣水體營養鹽的重要來源。因此，開展對流域河流的水體污染和富營養化研究，有助于促進了解陸源污染對于海灣的影響，對海洋生產安全具有重要指導意義。

梅山灣位于浙江省寧波市北侖區。其為南北縱長11.5km，面積約7.25km2的人工封閉海域。梅山灣兩側設有多個閘門，沿岸有生產及生活污水不斷排入。自2018年年初起，梅山灣多次爆發赤潮，嚴重干擾了周圍人民的生產生活，造成地方經濟較大損失。基于此，本文在2016年9月至2017年8月針對梅山灣入灣河口15條河流開展逐月采樣，分析水體中pH、溶解氧及無機磷、無機氮等的空間分布特征，并選用單因子和綜合污染指數法對梅山灣入灣河流水質進行評價，旨在為進一步完善梅山灣海域及流域綜合治理提供基礎數據和一定的科學支撐。

1 材料與方法

1.1 樣品采集及現場測定

于2016 年9 月至2017 年8 月逐月對梅山灣入灣河流閘門口水體進行采樣，采樣點如圖1所示。入灣河口設15個站位，分別為梅山片區8個站位（MS01-MS08）、上陽片區6個站位（SY01-SY06）、及春曉片區1個站位（CX01）。對于河流水體樣品，采用2.5L采水器采集后裝入聚乙烯塑料瓶，當日帶回實驗室后立即用0.45μm 濾膜抽濾，并在-20℃環境下儲存。對于現場水質參數，使用HORIBA水質儀測定水溫度、pH、鹽度等常規水質參數。

圖1 梅山灣入灣河流采樣站位

1.2 樣品處理和分析

在實驗室條件下對水體樣品進行分析，檢測方法參照國家908項目的《海洋化學調查技術規程》和《海洋監測規范》進行，懸浮物濃度用稱量法測定，硝氮（NO3--N）采用鋅鉻還原比色法，亞硝氮（NO2--N）采用萘乙二胺分光光度法，氨氮（NH4+-N）采用次溴酸鹽氧化法，硅酸鹽（SiO32--Si）用硅鉬黃法，活性磷酸鹽（PO43--P）用磷鉬藍法，葉綠素a（chla）用丙酮萃取熒光分光光度法測定。

1.3 評價方法

1.3.1 單因子評價法和綜合污染指數法

在我國水質監測公報中普遍采用單因子評價法評價水體綜合水質。評價標準結合參考《地表水環境質量標準》和《海水質量標準》。

綜合污染指數法可以判定水體受污染程度，該方法應用的前提是認為各參評因子對水質的貢獻基本相同，且方法的比較必須在同一類別標準上進行。

單項污染指數計算公式為：

其中Ci為污染物實測濃度（mg/L）；Si為相應類別標準值（mg/L）。

綜合污染指數計算公式為：

其中，Pi為第i項單項污染指數；n為參評個數。最終根據評價結果水質進行分級。

1.3.2 數據分析與制圖

本研究所用相關圖形均使用Origin 8.0 及ArcGIS10.2 等專業軟件進行繪制。實驗數據通過Excel2010 和SPSS 19.0 軟件進行處理和相關統計學分析。

2 結果與討論

2.1 梅山灣入灣河流水質參數空間分布特征

2.1.1 入灣河流全年站位間差異

梅山灣入灣河流閘門口全年水深為0.1～2.6m，其中梅山北排閘MS08水深最深。透明度為0.1～1.7m，透明度較高的也為梅山片區北閘MS07 和北排閘MS08。懸浮顆粒物平均濃度為38.7mg/L，范圍為3.4～286.6mg/L，全年最大平均值出現在MS06站位，方差分析顯示站位間存在顯著性差異（p＜0.05）。pH全年平均值為8.3，站位間存在顯著性差異（p＜0.01），全年平均值最大站位為MS08。各站位鹽度在0.1～27.4，其中MS01 站位鹽度明顯高于其他站位。各站位全年平均溶解氧濃度為7.9mg/L，各站位間差異不大。平均葉綠素a 濃度為22.5μg/L，范圍變化較大，從0.7μg/L 到233.4μg/L，其中SY06 站位的葉綠素a 變動幅度最大，最大和最小值均在SY06站位出現。總結而言，梅山灣入灣河流中，北排閘MS08相對水體質量較好，水體較為清澈，上陽馬盤碶SY01水體質量變化較大。

營養鹽的監測結果中，各站位全年總無機氮濃度變化較大，為0.01～5.00mg/L，全年最大值出現在2017年1月SY04站位，全年最小值出現在2017年6月MS05站位，方差分析表明各站位間存在顯著性差異（p＜0.01）。各站位全年監測結果表明，NO3--N 是總無機氮的主要部分，占總無機氮的80%左右，范圍在0～4.85mg/L，全年最大值也出現在2017 年1 月SY04 站位。各站位全年平均NO2--N 濃度為0.04mg/L，濃度范圍為0～0.32mg/L，全年平均最大值出現在MS04 站位，各站位間存在顯著性差異。NH4+-N 濃度普遍較低，平均濃度為0.04mg/L，站位間差異不明顯。SiO32--Si 平均濃度為3.30mg/L，范圍變化較大，為0.02～7.85mg/L，全年最大和全年平均最大值均為SY03站位，各站位間存在顯著性差異（p＜0.01）。PO43--P 濃度為0～0.34mg/L，平均濃度為0.06mg/L，全年平均最大值為SY02站位，各站位間存在顯著性差異（p＜0.01）。

2.1.2 入灣河流水質片區差異

不同片區全年平均水質參數變化結果顯示，溫度和pH 在各片區差異不明顯，水深、透明度呈現梅山片區高于春曉片區高于上陽片區。懸浮顆粒物在上陽和春曉片區相近，均大于梅山片區。溶解氧在各片區呈現春曉片區高于上陽片區和梅山片區。葉綠素a 濃度在梅山和春曉片區相近，均小于上陽片區。營養鹽參數中，無機氮、NO3--N 均呈現為上陽片區高于春曉片區和梅山片區。梅山和春曉片區的NO2--N 濃度相近，均小于上陽片區。三個片區的NH4+-N 濃度相近。SiO32--Si 濃度在各片區從大到小依次為春曉片區高于上陽片區高于梅山片區。PO43--P 濃度呈現上陽片區高于梅山片區和春曉片區。

2.1.3 入灣河流水質各片區季度變化

對2016 年9 月 到2017 年8 月，累積12 個月四個季度各片區的平均結果分析，各片區水體溫度、葉綠素a 濃度均呈現冬季最低，后逐漸上升。鹽度在上陽片區和梅山片區均呈現先下降后上升，春季最低，明月湖片區則在夏季下降。溶解氧在各片區均呈現為冬季最高。水深和透明度在上陽和梅山片區季節變化不大，而明月湖片區則逐漸下降。梅山和上陽片區pH均逐漸上身，春季最大，后下降，而明月湖片區則表現為秋、冬、春三季變化不大，夏季升高。懸浮顆粒物濃度在梅山和上陽片區季節變化不大，在明月湖片區波動較大，冬季最小，春季最大。

營養鹽中，梅山和上陽片區的總無機氮、NO3--N在冬季最大，后逐漸減小，明月湖片區則在調查期間逐漸增大，春季最大，后減小。NO2--N 和NH4+-N 濃度在上陽片區和梅山片區逐漸減小。在明月湖片區NO2--N 濃度波動變化，冬季最小；NH4+-N 濃度逐漸增大，春季最大，后減小。SiO32--Si 濃度在三個片區均呈現冬季最小后逐漸增大。PO43--P 濃度在梅山片區逐漸減小，在上陽片區春季最小，明月湖片區則為冬季最大，后逐漸減小。

2.2 入灣河流水質環境質量狀況評價

2.2.1 梅山灣入灣河流單因子評價

本調查水體為河流閘門口內水域，結合參考《地表水環境質量標準》和《海水質量標準》，將測定的各項環境因子分別與上述兩種水質標準進行比較。地表水環境質量標準涉及溶解氧、NH4+-N 兩個指標，海水質量標準涉及pH、總無機氮、PO43--P、水體懸浮顆粒物濃度四個指標。對各站位全年平均值進行單因子評價。結果得出，各條河流溶解氧、氨氮濃度基本處于Ⅱ類水質及以上，但pH 對應水質類別處于II類和Ⅲ類，懸浮顆粒物濃度處于Ⅲ類水質，總無機氮和活性磷酸鹽基本處于劣Ⅳ類水質。因此按照單因子評價法，各河流水質按照水質最差指標確定，主要影響因素為總無機氮，其次為活性磷酸鹽。綜合計算可以得出，梅山灣入灣河流基本為劣Ⅳ類水體。其中上陽片區主要污染物為總無機氮和活性磷酸鹽。春曉和梅山片區則以總無機氮污染為主，活性磷酸鹽污染次之。

2.2.2 梅山灣入灣河流綜合污染指數評價

選取《地表水環境質量標準》和《海水質量標準》Ⅱ類水質標準，選取懸浮顆粒物濃度、溶解氧、總無機氮、NH4+-N、PO43--P 五個指標，運用綜合污染指數法對全年12個月15個站位累計180個站位監測值進行綜合污染指數計算。計算得出，梅山灣入灣河流污染程度較為嚴重，其中嚴重污染累計達到77次，重污染56站次，中度污染56站次，輕度污染18站次，污染比例達到98.88%。

對各月份各站位污染程度統計圖（圖2、圖3），大部分站位為重污染和嚴重污染，其中MS06 和SY06站位污染程度較為嚴重。MS07和MS08站位相對污染程度較低，可能與它們均為大閘，水體交換較多有關。全年各個月份中，2017年2月相對污染程度較低，與水體中的營養鹽含量下降溶解氧升高有關。

圖2 污染程度頻次按月統計圖

圖3 污染程度頻次按站位統計圖

3 結論

1）全年各站位中，MS08站位的水深和透明度普遍高于其他站位，鹽度在MS01站位最高。懸浮顆粒物濃度在MS06站位最高，但MS08站位在2017年2月顯著大于其他月份，可能受其他污染來源影響。葉綠素a 濃度則在SY06站位相對高于其他站位。營養鹽方面，SY03站位的總無機氮、NO3-N 和SiO3-Si 濃度高于其他站位。MS04站位的NO2--N 濃度相對高于其他站位。

2）整體而言，梅山片區入灣河流水質優于上陽片區（SY）和春曉片區（CX），主要體現在水深、透明度和鹽度基本呈現梅山片區大于上陽片區和春曉片區。葉綠素a、營養鹽則均呈現上陽片區大于梅山片區和春曉片區。

3）季節變化而言，片區水體溫度、葉綠素a 濃度均呈現冬季最低，后逐漸上升。溶解氧呈現冬季最高。鹽度在上陽片區和梅山片區均呈現先下降后上升，春季最低，明月湖片區則在夏季下降。水深和透明度在上陽和梅山片區季節變化不大，而明月湖片區則逐漸下降。梅山和上陽片區pH 均逐漸上升，春季最大，后下降，而明月湖片區則表現為秋、冬、春三季變化不大，夏季升高。懸浮顆粒物濃度在梅山和上陽片區季節變化不大，在明月湖片區波動較大，冬季最小，春季最大。

4）對河流的單因子評價得出，15條入灣河流閘門口水質基本為劣Ⅳ類水質，主要污染因子為總無機氮和活性磷酸鹽。對各月份各站位的綜合污染指數評價得出，梅山灣入灣河流污染程度較為嚴重，大部分站位為重污染和嚴重污染，其中MS06和SY06站位污染程度較為嚴重。

5）梅山灣兩岸閘門口附近以農田和養殖塘為主，針對梅山灣流域15條入灣河流水質較差的現狀，其流入會造成梅山灣的污染，需嚴格控制入灣河流的開閘放水時間，減少氮、磷營養鹽的輸入。