春、秋季考洲洋海水質(zhì)量狀況及評價方法初探

葉冠　王軍星　梁浩亮　陳冰玲　鐘志強

摘要：文章利用2017年11月（秋季）和2018年4月（春季）對惠州考洲洋海域開展的兩個航次水環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)，分析了考洲洋海域表層溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（COD）、無機氮（DIN）、無機磷（DIP）和石油類（OIL）等典型水質(zhì)因子的水平分布和季節(jié)變化情況。結(jié)果表明，秋季溶解氧、化學(xué)需氧量、石油類分別在鹽洲島以東附近海域、考洲洋灣頂海域和鹽洲島東南海域出現(xiàn)高值區(qū)，而無機氮在整個考洲洋無明顯區(qū)域分布差異，無機磷含量呈現(xiàn)考洲洋內(nèi)灣到灣口逐漸遞減的趨勢;春季化學(xué)需氧量、無機磷均在考洲洋灣頂出現(xiàn)高值區(qū)域，無機氮在鹽洲島以東附近海域出現(xiàn)高值區(qū)，而溶解氧和石油類無明顯變化。從季節(jié)變化來看，秋季考洲洋海域溶解氧、化學(xué)需氧量和石油類平均含量均比春季高;無機氮、無機磷則相反，平均含量秋季低于春季。同時，文章還分別利用單因子和綜合因子方法對海水有機污染狀況進行評價并對其進行比較分析，結(jié)果表明，有機污染評價指數(shù)法可充分考慮多種水質(zhì)因子，更適合對考洲洋水環(huán)境質(zhì)量進行評價，得到較為客觀的綜合評價結(jié)果。

關(guān)鍵詞：考洲洋;單因子評價;有機污染指數(shù)評價;海水質(zhì)量狀況;海洋功能區(qū)

中圖分類號：P76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1005-9857（2020）05-0041-05

Abstract：The spatial and seasonal distribution patterns of water quality variables were analyzed，including dissolved oxygen（DO），chemical oxygen demand （COD），dissolved inorganic nitrogen （DIN），dissolved inorganic phosphorus（DIP） and petroleum （OIL） in the Kaozhou Bay in November 2017 （autumn） and April 2018 （spring）.The results indicated that the contents of DO，COD，OIL displayed higher values near the east sea of Yanzhou islands，the top of the bay and the southeast sea of Yanzhou islands during the fall.Besides，there was no obvious difference in the content of DIN throughout the entire Kaozhou Bay，and the contents of DIP gradually decreased from the top to the bay mouth; In the spring，both the contents of COD and DIP displayed higher values in the top of Kaozhou bay，and DIN showed higher values near the east of Yanzhou island，while both the contents of DO and that of OIL showed no significant changes.In terms of seasonal change，the average contents of DO，COD and OIL in the autumn was higher than that in spring，while the average contents of DIN and DIP were lower in autumn than in spring.Additionally，this study also evaluated the status of water organic matter pollution by using the method of single factor and integrated factor，and the results showed that the organic water quality comprehensive index evaluational method including various factors were better for evaluating the water quality to obtain more objective comprehensive evaluation results.

Key words：Kaozhou Bay，Single factor evaluation，Organic pollution index evaluation，Current status of seawater quality，Marine basic functional area

0 引言

考洲洋位于惠東縣稔平半島南部，是紅海灣向內(nèi)延伸的一個溺谷灣，為半封閉水體。海岸線長65.3 km，水域面積約29.7 km2，其中灘涂面積約13.73 hm2，灘涂以泥質(zhì)為主[1]。隨著海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展，海洋生態(tài)環(huán)境面臨的壓力也與日俱增[2]，海洋環(huán)境監(jiān)測作為基礎(chǔ)性和支撐性工作，在海洋生態(tài)環(huán)境保護中的重要性不言而喻[3]。因而，本研究利用2017年11月（秋季）及2018年4月（春季）海洋漁業(yè)資源環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)，客觀描述了整個考洲洋海域主要海水水質(zhì)因子的分布狀況，并通過兩種不同方法對其污染情況進行了分析評價，試圖探討單因子和綜合因子兩種評價方法對考洲洋水環(huán)境質(zhì)量評價的適用性，以期為考洲洋海洋生態(tài)環(huán)境保護提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 站位布設(shè)

本研究在考洲洋海域頂部、中部以及入?？诓荚O(shè)10個站位，采樣站位分布見圖1。

1.2 樣品采集

本研究于2017年11月（秋季）和2018年4月（春季）對考洲洋海域進行了兩個航次的海水水質(zhì)調(diào)查，采集的海水樣品均為表層水體，采水深度為0.5 m，樣品采集、保存、運輸均按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB 17378.3—2007）[4]要求操作。

1.3 樣品分析

海水樣品溶解氧（DO）采用多參數(shù)水質(zhì)分析儀（德國WTW Multi350i）測定;化學(xué)需氧量（COD）采用《海洋監(jiān)測規(guī)范》GB 17378.4—2007（32）堿性高錳酸鉀法測定;無機氮（DIN）即亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮和氨氮之和分別采用GB 17378.4—2007（37）、GB 17378.4—2007（38.2）、GB 17378.4—2007（36.2）測定;無機磷（DIP）即活性磷酸鹽采用GB 17378.4—2007（39.1）磷鉬藍(lán)分光光度法測定;石油類（OIL）采用GB 17378.4—2007（13.2）紫外分光光度法測定。

1.4 評價方法

根據(jù)馬正波等[1]和楊玉峰等[5]對考洲洋水環(huán)境質(zhì)量的分析，以及肖琦等[6]和高范等[7]對水體有機污染狀況的分析，結(jié)合考洲洋的實際情況，選取對考洲洋近岸海域水環(huán)境質(zhì)量貢獻(xiàn)較大的影響因子：溶解氧、化學(xué)需氧量、無機氮、無機磷和石油類5個環(huán)境因子作為本次調(diào)查的評價參數(shù)，評價方法選取目前主流的單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法和有機物污染評價指數(shù)法對考洲洋水環(huán)境進行評價。

1.4.1 單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與作圖

本研究中海水水質(zhì)因子水平分布圖采用Ocean Data View/ODV制作，其他數(shù)據(jù)基礎(chǔ)統(tǒng)計與作圖采用Excel。

2 結(jié)果和討論

2.1 季節(jié)變化

兩個航次對考洲洋海域各水質(zhì)因子的調(diào)查情況如表1所示。

調(diào)查結(jié)果顯示，考洲洋海域的DO、COD、OIL平均含量秋季均比春季高;而DIN、DIP則相反，平均含量秋季低于春季。

2.2 水平分布

2.2.1 溶解氧

2017年秋季考洲洋鹽洲島東部沿岸海域出現(xiàn)DO含量最高值，其次為西部海域;2018年春季考洲洋DO含量整體差異較小，中部海域DO含量稍低，向西北部和東南部海域逐漸升高。從季節(jié)上看，秋季DO含量普遍比春季高，特別是在鹽洲島附近DO含量季節(jié)變化較大。

2.2.2 化學(xué)需氧量

2017年秋季考洲洋灣頂海域及西北方向沿岸附近海域COD含量較高，逐漸向南部及東南部出?？诜较蚪档?2018年春季考洲洋鹽洲島西北部沿岸灣內(nèi)COD含量較高，并在考洲洋西北部出現(xiàn)最高值后，逐漸向東南部出?？诮档?。從季節(jié)上看，考洲洋海域春季COD含量普遍比秋季高，最高含量海域逐漸向西北內(nèi)灣方向移動。

2.2.3 無機氮

2017年秋季考洲洋整體DIN含量差異不大，中部及鹽洲島周圍DIN含量稍高，并向四周逐漸降低;2018年春季考洲洋鹽洲島東北部沿岸出現(xiàn)DIN含量最高值向西北部及西部沿岸北部方向逐漸降低。從季節(jié)上看，秋季考洲洋海域DIN含量普遍比春季低，且季節(jié)差異較明顯。

2.2.4 無機磷

2017年秋季考洲洋內(nèi)部DIP含量相對接近，并沿著東南方向出海口處逐漸降低。2018年春季考洲洋灣頂DIP含量達(dá)到最高點，并向西北部及南部出海口方向逐漸降低。從季節(jié)上看，春季考洲洋東北部沿岸整體DIP含量普遍比秋季高，其余海域兩季之間變化幅度較小。

2.2.5 石油類

2017年秋季在考洋洲鹽洲島東南方向出海口附近沿岸出現(xiàn)OIL含量最高值，并向考洲洋內(nèi)部方向及外海方向逐漸降低;2018年春季考洲洋OIL含量變化較小，整體分布較為均勻。從季節(jié)上看，考洲洋整體OIL含量秋季比春季要高，且含量分布較明顯。

2.3 兩種評價方法比較

2.3.1 單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評價

根據(jù)惠州市海洋功能區(qū)劃（2013—2020年），考洲洋屬于農(nóng)漁業(yè)區(qū)，評價標(biāo)準(zhǔn)采用《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB3097—1997）[8]第Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

由表2可知，2017年秋季海水DIN、COD、DO、OIL均符合一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足該海洋功能區(qū)海水水質(zhì)要求，而DIP平均含量超標(biāo)，達(dá)第四類水質(zhì)類別。由單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評價法，考洲洋海域水質(zhì)符合第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，不符合功能區(qū)劃農(nóng)漁業(yè)區(qū)的水質(zhì)要求。同樣，2018年春季，考洲洋水環(huán)境中，DO、COD、DIN、OIL均符合一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足該海洋功能區(qū)海水水質(zhì)要求，DIP平均含量超標(biāo)，為劣四類水質(zhì)類別。通過單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)評價法，考洲洋海域水質(zhì)符合劣四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，不符合功能區(qū)劃農(nóng)漁業(yè)區(qū)的水質(zhì)要求。

2.3.2 有機污染評價

由表3可計算得出，考洲洋海域2017年秋季有機污染評價指數(shù)為0.85，

未受到有機污染，2018年春季

有機污染評價指數(shù)為1.62，

受到有機污染情況較為明顯，其中DIP含量最高，其次為DIN，COD和OIL含量較小，秋、春兩季海水中DO均處于較高的水平。

2.3.3 兩種評價方法比較分析

運用不同的評價方法均可對水環(huán)境質(zhì)量作出評價，但評價得出的內(nèi)容和側(cè)重點有所不同。單因子指數(shù)評價法可以對每個水質(zhì)因子進行單獨的污染評價，并可根據(jù)現(xiàn)行海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對各水質(zhì)因子污染程度進行定級[9]。有機污染評價指數(shù)法可以對整個海域海水水質(zhì)作出綜合的評價。

運用兩種不同的評價方法對考洲洋海域進行評價，評價得出的結(jié)果也有所差異，造成兩種評價方法評價結(jié)果不一致的原因主要是兩種評價方法的出發(fā)點不一致造成的[10]。利用單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法對某海域進行評價時，執(zhí)行的水質(zhì)等級是水質(zhì)最差的因子，也就是說只要有一個水質(zhì)因子超出海洋功能區(qū)水質(zhì)要求，無論其他水質(zhì)因子水質(zhì)多好，該海域或站位水質(zhì)即視為超標(biāo)，此種評價方法作為海洋環(huán)境監(jiān)管的需要，必須按照最嚴(yán)格的海洋環(huán)境保護需要，因此該方法主要應(yīng)用在日常海洋環(huán)境例行監(jiān)測評價、重大涉海項目的海洋環(huán)評論證和海域論證。對秋、春兩季考洲洋水環(huán)境進行單因子評價時，超標(biāo)因子DIP均起了決定性的作用。有機污染是由于水體中DO被大量消耗造成，DO是水體中各種生物生存不可或缺的關(guān)鍵因子[11-12]，DIP僅僅是消耗溶解氧的水質(zhì)因子之一，在評價考洲洋整個海域有機污染情況時，特別是在各水質(zhì)評價因子及溶解氧均為一類水質(zhì)的情況下，僅通過DIP超標(biāo)就判斷整個海域超標(biāo)顯然不科學(xué)，再加上同時期開展的相關(guān)調(diào)查顯示，該海域生物生態(tài)良好、漁業(yè)資源豐富，這與單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法得出的結(jié)論不盡相符。

運用有機污染評價指數(shù)法對考洲洋水環(huán)境海域進行評價則充分考慮各水質(zhì)評價因子對水環(huán)境評價結(jié)果的貢獻(xiàn)，得到一個較為客觀的綜合評價結(jié)果。

3 結(jié)論

本研究通過對考洲洋兩個季節(jié)水質(zhì)狀況分析及其評價方法的比較，得出如下結(jié)論。

（1）從水平分布來說，2017年秋季的DO、COD、OIL和2018年春季的COD、DIP、DIN在考洲洋局部海域出現(xiàn)高值分布，而2017年秋季的DIN和2018年春季的DO 和OIL在整個考洲洋無明顯區(qū)域分布差異，2017年秋季的DIP含量呈現(xiàn)考洲洋內(nèi)灣到灣口逐漸遞減的趨勢。

（2）從季節(jié)變化來看，2017年秋季DO、COD、OIL平均含量均比2018年春季高;DIN和DIP則相反，平均含量2017年秋季高于2018年春季。

（3）通過單因子標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法和有機污染評價指數(shù)法對考洲洋海域水質(zhì)狀況評價的對比，有機污染評價指數(shù)法的水質(zhì)評價結(jié)果要優(yōu)于單因子評價法。因此初步推斷，在對考洲洋海域水質(zhì)狀況評價中，有機污染評價指數(shù)法可以充分考慮各水質(zhì)評價因子對水環(huán)境評價結(jié)果的貢獻(xiàn)，得到一個較為客觀的綜合評價結(jié)果。

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