唐山市主要入海口水質狀況及富營養化評價

宋蓀陽 馬國臣 王湛 岳強 黃金臣

摘要：研究了2014-2017年唐山市主要入海口的水質狀況及變化趨勢，并采用潛在性富營養化評價法和富營養化指數評價法對各入海口富營養化情況進行分析。潛在性富營養化研究結果表明，各站位在夏秋季節均出現了潛在性富營養化，屬于氮限制型。富營養化指數評價法研究結果表明，各站位春、夏、秋季均呈現富營養化。

關鍵詞：入海口；水質；富營養化

中圖分類號：S959

文獻標識碼： A

入海口是指河或者川流入海里的入口，即淡水和海水混合的區域，一部分地域為陸地，一部分地域為大海。營養鹽是水體中水生生物活動不可或缺的因素[1]，其中較為重要的有氮鹽、磷酸鹽、硅酸鹽等[2]。隨著近些年工農業污水、生活排水等各類污水的排放、海水的赤潮、漁藥殘留等問題突出[3-4]，嚴重影響入海口的水質狀況，進而造成水質富營養化程度加劇[5-8]。唐山市漁業資源豐富，是河北省重要的漁業養殖基地。養殖水質狀況直接影響著唐山市養殖業的發展。為研究唐山市2014-2017年主要養殖水源地水質狀況，在唐山市養殖公共水源地設立采樣站位5個，通過潛在性富營養化和富營養指數法分析了這四年的水質富營養化情況，為唐山市養殖公共水源地的水質管理提供科學依據。

1材料與方法

1.1采樣時間及站位設置

2014-2017年，每年1月-12月進行水樣采集。采樣站位為：王連興閘入海口、小清河入海口、溯河入海口、青龍河入海口、南堡入海口。各站位坐標如表1所示，位置示意圖如圖1所示。

1.2樣品的采集與分析方法

樣品采集依據《GB 17378.3-2007 海洋監測規范 第3部分：樣品采集、貯存與運輸》[9]要求進行。水質分析項目主要包括：COD、溶解氧、石油類、無機氮（氨氮、硝酸氮、亞硝酸氮之和）、活性磷酸鹽，分析方法參照《GB 17378.4-2007海洋監測規范 第4部分：海水分析》[10]。

2結果與討論

2.1水質物理指標

2014-2017年，5個采樣站位中水面均無明顯油膜、浮沫和其他漂浮物質，未發現水體有異色、異臭和異味。pH范圍在7.45-8.95。水溫隨季節發生相應變化，最低水溫為0.6 ℃（2014年1月），最高水溫為31.5 ℃（2017年7月）。受溫度和降水量等因素的影響，鹽度出現一定的波動，最高鹽度為38.52‰（2017年5月），最低鹽度為19.9‰（2014年1月）。

2.2主要入海口水質變化情況

2.2.1COD 由圖2可以看出，這5個采樣站位冬季COD含量相對較低，春夏季相對較高。但是各月份差異較大。COD主要反映水中有機物含量的多少，是評價水質受污染情況的重要指標[11]。水中有機物主要來自于養殖過程中的代謝產物和餌料殘留等[12]。冬季處于養殖淡季，水中有機物含量相對較少；而養殖旺季，各站位的水質受污染相對嚴重，加上夏季降雨量較大，雨水中大量有機物進入水體，導致COD含量相對較高。各個站位受污染程度各不相同，因此導致COD含量差異較大。

根據GB 3097-1997《海水水質標準》中關于海水水質的分類[13]，2014年、2016年、2017年水質符合第二類水質標準，適合水產養殖；只有2015年符合第三類水質標準，不適合水產養殖。

2.2.2溶解氧溶解氧反映水體自凈能力的一種指標。水中溶解氧的主要來源主要有空氣中氧氣的溶入和水生植物的光合作用。水中溶解氧的數值越大，則反映了該水體越干凈；反之，表明水體污染程度越重。2014-2017年各站位溶解氧變化情況如圖3所示。結果表明，水中溶解氧隨氣溫和季節發生明顯變化，說明采樣站位水中溶解氧的含量受水溫影響較大。冬季由于氣溫偏低溶解氧含量較高，夏季處于養殖旺季，水體污染較為嚴重，水中溶解氧含量低。2017年1月出現溶解氧最高值為16.82 mg/L，2014年8月出現溶解氧最低值為3.5 mg/L。

根據GB 3097-1997《海水水質標準》中關于海水水質的分類，2014-2017年水質都符合第一類水質標準，適合水產養殖。

2.2.3無機氮無機氮含量包括：氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽三種氮鹽含量之和。由于氧化還原反應，三種形態的氮鹽存在相互轉化[14]。無機氮的來源主要包括河流的流入、降水、生物體自身的排泄物和尸體的腐爛等。2014年-2017年各月份無機氮含量由圖4所示。結果表明，各站位無機氮含量年平均值分別為0.332 mg/L，0.333 mg/L，0.398 mg/L， 0.508 mg/L。2014年至2016年全年及各月無機氮含量變化不大。均呈現春季含量高于其他季節。這是由于生物體在這一季節生長代謝旺盛，自身的排泄物較多，加上春季降水量的增多，使得春季無機氮含量相對較高。而到了夏、秋季水體中浮游植物大量生長，大量的無機氮被消耗，使得無機氮含量反而降低。但是2017年的無機氮含量突然變大，由圖4可見，這一年的6月-8月無機氮含量出現了明顯的增大。這可能與該年夏季降雨量明顯多于往年有關，降雨量的突然增加導致了2017年無機氮含量也明顯高于往年。

根據GB 3097-1997《海水水質標準》中關于海水水質的分類，2014年-2016年符合第三類水質標準，2017年符合第四類水質標準，都不適合水產養殖。

2.2.4活性磷酸鹽2014-2017年的活性磷酸鹽含量分別為0.036 mg/L、0.043 mg/L、0.050 mg/L、0.094 mg/L，呈現逐年上升趨勢，但是各月份含量差異不顯著。2017年磷酸鹽含量與無機氮結果相同，也是在夏季出現最大值，遠遠高于其他月份，這也導致了2017年磷酸鹽含量的增大。也是與這一年降水量的增大有關。

根據GB 3097-1997《海水水質標準》中關于海水水質的分類，2014年水質屬于第三類，2015年屬于第四類，2016和2017年均劣于第四類水質標準，都不適合水產養殖。

2.3富營養化評價

2.3.1潛在性富營養化評價由于水體受到營養鹽的限制，必然會有一部分氮或磷相對過剩，這部分過剩是氮磷就會使水體營養程度提高，甚至會出現通常意義上的富營養化。但是這部分過剩的營養鹽并不能完全被浮游植物所利用。因此，過剩的營養鹽并沒有對水體富營養化做出實質性的貢獻，而僅僅是一種潛在性的富營養化。只有在水體得到足夠多的氮或磷的補充，使氮磷比接近Redfield值，這部分氮或磷的富營養化才會起到真正作用。這種現象被稱為潛在性富營養化[15]。潛在性富營養化等級的劃分標準[16]見表2。

根據表2潛在性富營養化劃分標準，這5個站位2014-2017年各年份、各個季節無機氮、活性磷、氮磷比和營養級別見表3和表4。

從2014-2017年全年潛在性富營養情況分析，這五個采樣站位的潛在性富營養化級別呈現逐年遞增趨勢，在2017年已經出現了富營養化。從季節性來看，夏、秋季節均出現了不同程度的潛在性富營養化，并且級別相對較高；春季僅在2015年和2017年出現了富營養化；冬季水體尚未出現潛在性富營養化。潛在性富營養化水平無論是按照全年分等級，還是按照季節分等級，這四年的限制因素都屬于氮限制型潛在性富營養化。說明水體中無機氮已經對水體造成了嚴重的污染，成為水體潛在性富營養化的顯著限制因子。

2.3.2富營養化指數評價 水體富營養化指數（EI）評價法最早由日本學者提出，后由我國研究學者進行了修訂，是目前國內較為常用的水體營養評價方法[17]。

式中：EI：富營養化指數； DIN：無機氮；DIP：無機磷；COD：化學需要量

當EI>1時，表明水體呈現富營養化水平。EI值越大，水體富營養化程度越嚴重。

由上述公式計算可得，這5個站位2014-2017年各年份、各個季節EI值分別見表5和表6。

由表6可知， 2014-2017年各站位的EI值均遠遠大于1，從全年的評價結果分析，采樣站位富營養化程度呈現逐年上升趨勢。季節性富營養化評價結果分析，春季10.612、夏季40.613、秋季12.008、冬季2.402，夏季EI值最大，冬季EI值較小，春季和秋季EI值相差不大。說明水體在春、夏、秋季富營養化程度較高，特別是夏季富營養化程度最為嚴重，而冬季相對較小。富營養化指數評價法分析結果與潛在性富營養化評價結果相類似。

3結論

COD不同季節變化差異較大，僅在養殖季節含量較高。溶解氧隨著溫度的升高而呈現下降趨勢。

無機氮和活性磷含量近兩年上升趨勢較為明顯，且季節性差異顯著。

潛在性富營養化結果：夏秋季節為氮限制型潛在性富營養化。富營養化指數評價法研究結果，春、夏、秋季均呈現富營養化。兩種富營養化評價方法分析結果相差不大。

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（收稿日期：2018-05-03）