九龍江入海河口水質主要化學要素含量年際變化趨勢和季節變化特征研究

關鍵詞：河口;水質評價;氨氮;總氮;總磷;九龍江

中圖分類號：X55;P734 文獻標志碼：A 文章編號：1005-9857（2024）03-0061-11

0 引言

河口是海洋、陸地和河流三大生態系統的交匯處，是生態系統物流、能流和信息流的重要通道和密集區域。隨著人口的日益增長和經濟的高速發展，河口生態系統所受到的壓力日益增大，環境污染、生態退化等問題逐步顯露且日益嚴重，已成為全球生態和環境問題研究的熱點區域。陸雙龍等[1]針對近30年中國入海河口氮素研究進展、熱點及重點進行了分析研究，得出中國入海河口氮素研究的熱點區域為長江口、珠江口、閩江河口、黃河口、萊州灣等，入海河口氮素研究重點關注水體和沉積物中氮素的時空分布特征、影響因素、環境效應評價和以氮為核心的營養鹽生物地球化學行為等。馬曉波等[2]利用數學模型對大沽河河口區氮磷營養鹽輸移轉化行為進行了研究，得出了溶解氧、氨氮、硝酸鹽和磷酸鹽的分布特征。劉靜等[3]對入海河口區水環境管理問題與對策進行了研究，得出目前入海河口存在多個管理問題亟待解決，包括多個功能區劃作用于同一河口水域，造成功能區之間達標協調性考慮不足，咸淡水水質功能類別不一致，咸淡水水質指標體系存在顯著差別，造成核定水質責任目標不明確，重要河口水環境質量評價結果長期“一片紅”，不能客觀反映公眾、地區及國家水質目標責任主體需求等問題，提出開展我國重要流域及海域水生態分區工作，協調多個標準在河口區域的差異，陸海統籌、河海兼顧考慮營養鹽控制策略等建議。董斯齊等[4]針對粵港澳大灣區入海河口水質變化趨勢進行了研究，得出粵港澳大灣區入海河口污染類型主要為氮磷污染，主要污染物為總氮，有機污染與重金屬污染較輕。全玉蓮等[5]對秦皇島主要入海河口水質進行分析和評價，得出秦皇島市主要入海河口的首要污染物是無機氮、活性磷酸鹽，大蒲河口、湯河口和新開河口的有機污染較為嚴重;大蒲河口、湯河口和洋河口處于重度富營養狀態，其次為戴河口、新開河口和石河口。因此，氮磷成為河口區水質污染的首要污染物，河口區氮磷污染問題成為管理部門和科學工作者關注的焦點。針對九龍江河口營養鹽的相關研究主要集中在九龍江北溪、西溪、河口、近岸海域的營養鹽（氮、磷、硅）濃度的空間分布特征、入海通量及其年際變化特征等[6-10]。本文以九龍江河口入海監測斷面表層水連續10年的監測數據等為依據重點分析研究2011—2020年九龍江河口入海監測斷面水質中鹽度、高錳酸鹽指數、氨氮、總氮、總磷、石油類等主要化學要素的年際變化趨勢和季節變化特征，并與閩江、晉江、龍江、木蘭溪等福建省內其他主要入海河流的入海監測斷面水質進行了對比分析，為九龍江河口水質的評價與管理提供重要科學依據。

1 研究區域概況和研究方法

1.1 研究區域概況

九龍江位于福建省南部，是福建省第二大河流，僅次于閩江，發源于龍巖市王母山西南麓孟頭村，由北溪、西溪和南溪組成，流經龍巖、漳平、華安、長泰、平和、南靖、漳州和龍海8個縣市，在福河匯西溪經石碼至貓江嶼入海。河長258km，流域面積14741km²，流量和輸沙量年際變化大，具明顯的季節性變化特點。據草埔頭站資料（1950—1979年），九龍江年平均入海徑流量為148億m³，年最大入海徑流量為288億m³，年最小入海徑流量為99.6億m³。年平均入海沙量為307萬t，主要集中在汛期（6-9月）。全年降水量主要集中在春初至秋初季節（3-9月），降水量為1114.9mm，占全年降水量的83.4%，其中以6月最多，其次是5月和8月，中秋至冬季（10月至翌年2月）降水少[11]。

1.2 數據來源及評價方法

1.2.1 數據來源

本文根據九龍江、閩江、晉江、龍江、木蘭溪5條入海河流2011—2020年連續10年入海監測斷面表層水水質監測數據進行分析研究。

1.2.2 評價方法與評價標準

本文水質評價方法采用單因子指數法進行評價。根據《關于印發福建省近岸海域污染防治實施方案的通知》（閩環保水〔2017〕37號），九龍江、閩江、晉江、龍江、木蘭溪入海監測斷面名稱分別為河口、閩安、鱘埔、海口橋、三江口，水質管理類別分別為Ⅲ類、Ⅲ類、Ⅲ類、Ⅴ類、Ⅳ類。因此，九龍江、閩江、晉江、龍江、木蘭溪入海監測斷面水質分別采用《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅲ 類、Ⅲ類、Ⅲ類、Ⅴ類、Ⅳ類標準進行評價[12]。總氮參考《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）總氮（湖、庫）標準進行評價。

2020年1-12月九龍江河口表層水水質中無機氮評價標準的確定方法如下：由于《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）表1中沒有無機氮這一項目的標準限值，因此采用《海水水質標準》（GB3097-1997）表1中無機氮的標準限值進行評價。根據《福建省人民政府關于印發福建省近岸海域環境功能區劃（修編）的通知》[13]，九龍江河口入海監測斷面位于漳州九龍江口二類區（FJ119-B-Ⅱ），該海域的主導使用功能是紅樹林保護和養殖，近期水質目標為二類，遠期水質目標為二類，因此，九龍江河口入海監測斷面水質中無機氮含量的評價標準按照《海水水質標準》（GB3097-1997）第二類水質標準進行評價。

2 結果與討論

2.1 2011—2020年九龍江河口表層水主要化學要素的年際變化趨勢分析

根據2011—2020年1-12月每個月九龍江河口入海監測斷面表層水監測數據，得出九龍江河口水質中鹽度、高錳酸鹽指數、氨氮、總氮、總磷、石油類等水質指標的年平均值，并分析主要水質指標的年際變化趨勢（表1和圖1）。

2.1.1 鹽度

2011—2020年九龍江河口入海監測斷面水質中鹽度年平均值濃度變化范圍為0.97‰～9.58‰，2011年達最大值，最大值為9.58‰，2016年達最小值，最小值為0.97‰，近10年來九龍江河口入海監測斷面水質中鹽度年平均值濃度呈現上下波動的變化趨勢，變化幅度較大。鹽度濃度值由于受九龍江流域徑流的影響遠低于附近海域的鹽度濃度值（24.23‰～29.80‰）。

2.1.2 高錳酸鹽指數

2011—2020年九龍江河口入海監測斷面水質中高錳酸鹽指數年平均值濃度變化范圍為2.06～3.45mg/L，2012年達最大值，最大值為3.45mg/L，2018年達最小值，最小值為2.06mg/L，高錳酸鹽指數含量全部符合Ⅲ類地表水環境質量標準，近10年來高錳酸鹽指數年平均值濃度總體呈現先小幅度上升后下降最后上升的趨勢，總體來說，高錳酸鹽指數呈現下降的趨勢。

2.1.3 氨氮和總氮

2011—2020年九龍江河口入海監測斷面水質中氨氮年平均值濃度變化范圍為0.34～1.51mg/L，2014年達最大值，最大值為1.51mg/L，2019年達最小值，最小值為0.34 mg/L，除2013 年和2014年超Ⅲ類地表水環境質量標準外，其余年份氨氮含量全部符合Ⅲ類地表水環境質量標準，近10年來氨氮年平均值濃度總體呈現先上升后持續下降的趨勢。

2011—2020年九龍江河口入海監測斷面水質中總氮年平均值濃度變化范圍為3.15～4.22mg/L，2014年達最大值，最大值為4.22mg/L，2018年達最小值，最小值為3.15mg/L，總氮含量全部超Ⅲ類地表水環境質量標準，超標率為100%，超標倍數全部達3倍以上。近10年來總氮年平均值濃度總體呈現先上升后持續下降的趨勢。九龍江河口入海監測斷面水質中氨氮和總氮的變化趨勢基本一致。王翠等[10]研究發現，2011—2018年九龍江河口區無機氮（DIN）的平均含量均超過第四類海水水質標準，整體來看，無機氮（DIN）平均含量年際變化呈現先增加后下降的趨勢。本文中2011—2020年氨氮和總氮年平均值濃度變化趨勢與王翠等[10]的研究結果基本一致。

2.1.4 總磷

2011—2020年九龍江河口入海監測斷面水質中總磷年平均值濃度變化范圍為0.115～0.262mg/L，2015年達最大值，最大值為0.262mg/L，2019年達最小值，最小值為0.115mg/L，除2013—2016年超Ⅲ類地表水環境質量標準外，其余年份總磷含量全部符合Ⅲ類地表水環境質量標準，近10年來總磷年平均值濃度總體呈現先上升后下降的趨勢，2016年開始呈現明顯持續下降的趨勢，2011—2020年總磷年平均值濃度變化趨勢與王翠等[10]的研究結果基本一致。

2.1.5 石油類

2011—2020年九龍江河口入海監測斷面水質中石油類年平均值濃度變化范圍為0.013～0.024mg/L，2011年達最大值，最大值為0.024mg/L，2019年達最小值，最小值為0.013mg/L，石油類含量全部符合Ⅲ類地表水環境質量標準，近10年來石油類年平均值濃度總體呈現持續下降的趨勢。

2.2 九龍江河口表層水主要化學要素的季節變化特征分析

根據2020年1-12月九龍江河口入海監測斷面表層水水質監測數據得出九龍江河口水質中鹽度、高錳酸鹽指數、化學需氧量、氨氮、總氮、無機氮、總磷、石油類等主要化學要素的季節變化特征（表2和圖2）。

2.2.1 鹽度

2020年1-12月九龍江河口入海監測斷面水質中鹽度變化范圍為0.15‰～12.85‰，7月達最大值，最大值為12.85‰，6 月達最小值，最小值為0.15‰。鹽度受區域降水、九龍江流域入海徑流量、海水潮汐漲落的影響明顯，監測數據顯示九龍江河口冬季（12月至翌年2月）鹽度含量相對較高，夏季（6-8月）雨水充沛鹽度含量相對較低。

2.2.2 高錳酸鹽指數和化學需氧量

2020年1-12月九龍江河口入海監測斷面水質中高錳酸鹽指數濃度變化范圍為1.9～5.6mg/L，2月達最大值，最大值為5.6mg/L，5月達最小值，最小值為1.9mg/L。高錳酸鹽指數含量全部符合Ⅲ類地表水環境質量標準。夏季（6—8月）高錳酸鹽指數含量相對較低，冬季（12月至翌年2月）含量相對較高。

2020年1-12月九龍江河口入海監測斷面水質中化學需氧量濃度變化范圍為9～31.5 mg/L，4月達最大值，最大值為31.5mg/L，1月達最小值，最小值為9mg/L。除4月超Ⅲ類地表水環境質量標準外，其他月份化學需氧量含量均符合Ⅲ類地表水環境質量標準。冬季化學需氧量含量相對較低，秋季含量相對較高。

2.2.3 氨氮和總氮

2020年1-12月九龍江河口入海監測斷面水質中氨氮濃度變化范圍為0.08～1.74mg/L，2月達最大值，最大值為1.74mg/L，7月達最小值，最小值為0.08mg/L。除2月超Ⅲ類地表水環境質量標準外，其他月份氨氮含量均符合Ⅲ類地表水環境質量標準。夏季（6-8月）氨氮含量相對較低，冬季（12月至翌年2月）含量相對較高。

2020年1-12月九龍江河口入海監測斷面水質中總氮濃度變化范圍為1.58～4.19mg/L，1月達最大值，最大值為4.19mg/L，7月達最小值，最小值為1.58mg/L。2020年1-12月總氮含量全部超Ⅲ類地表水環境質量標準，超標倍數大部分達3倍以上。表明該海域總氮超標嚴重。夏季總氮含量相對較低，秋冬季含量相對較高。

2.2.4 無機氮

2020年1-12月九龍江河口入海監測斷面水質中無機氮濃度變化范圍為1.286～3.132mg/L，12月達最大值，最大值為3.132mg/L，7月達最小值，最小值為1.286mg/L。2020年1-12月無機氮含量全部超四類海水水質標準，超標倍數大部分達4倍以上。表明該海域無機氮超標嚴重。夏季無機氮含量相對較低，秋冬季含量相對較高。無機氮是硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮的總和，無機氮的季節變化趨勢與硝酸鹽的季節變化趨勢比較接近。

2.2.5 總磷

2020年1-12月九龍江河口入海監測斷面水質中總磷濃度變化范圍為0.095～0.185mg/L，2月達最大值，最大值為0.185mg/L，6月和12月達最小值，最小值為0.095mg/L。2020年1-12月總磷含量全部符合Ⅲ類地表水環境質量標準。夏季總磷含量相對較低，秋冬季含量相對較高。

2.2.6 石油類

2020年1-12月九龍江河口入海監測斷面水質中石油類濃度變化范圍為0.005～0.05 mg/L，1月達最大值，最大值為0.05mg/L，9月和10月達最小值，最小值為0.005mg/L。除1月超Ⅲ類地表水環境質量標準外，其余月份石油類含量均符合Ⅲ類地表水環境質量標準。秋季石油類含量相對較低，春季和冬季含量相對較高。

2.3 九龍江河口與其他入海河流入海監測斷面表層水主要化學要素年際變化趨勢對比分析

根據2011—2020年九龍江、閩江、晉江、龍江、木蘭溪等主要入海河流入海監測斷面水質監測數據，對比分析九龍江、閩江、晉江、龍江、木蘭溪等入海河流河口水質中高錳酸鹽指數、氨氮、總氮、總磷、石油類的年平均值濃度變化趨勢的差異（表3和圖3）。

2.3.1 高錳酸鹽指數

2011—2020年九龍江、閩江、晉江、龍江、木蘭溪入海監測斷面高錳酸鹽指數年平均值濃度變化范圍分別為2.060～3.450mg/L、2.410～3.880mg/L、2.240～3.420mg/L、3.808～7.100mg/L、2.460～8.180mg/L，全部符合相應的地表水環境質量標準。2011—2015年龍江、木蘭溪入海監測斷面高錳酸鹽指數含量相對較高，龍江的高錳酸鹽指數含量均大于6.42mg/L，木蘭溪的高錳酸鹽指數含量均大于7.04 mg/L，2016—2020年龍江、木蘭溪高錳酸鹽指數含量呈現大幅度持續下降的趨勢。2011—2020年九龍江、閩江、晉江高錳酸鹽指數含量相對較穩定，變化幅度不大。

2.3.2 氨氮

2011—2020年九龍江、閩江、晉江、龍江、木蘭溪入海監測斷面氨氮年平均值濃度變化范圍分別為0.340～1.510 mg/L、0.155～0.326 mg/L、0.523～0.727mg/L、0.900～2.122mg/L、0.456～1.723mg/L，九龍江除2013年和2014年氨氮的含量超Ⅲ類地表水環境質量標準外，其余年份均符合Ⅲ類地表水環境質量標準。閩江、晉江的氨氮含量全部符合Ⅲ 類地表水環境質量標準。龍江除2011年氨氮的含量超Ⅴ類地表水環境質量標準外，其余年份均符合Ⅴ類地表水環境質量標準。木蘭溪除2012年氨氮的含量超Ⅳ類地表水環境質量標準外，其余年份均符合Ⅳ類地表水環境質量標準。龍江和木蘭溪氨氮含量相對較高，閩江和晉江氨氮含量相對較低，2011—2020年龍江和木蘭溪氨氮含量總體呈下降趨勢，閩江和晉江氨氮含量相對較穩定，變化幅度不大，九龍江氨氮含量總體呈現先大幅度上升后持續下降的趨勢，2014年達最大值。

2.3.3 總氮

2011—2020年九龍江、閩江、晉江、龍江、木蘭溪入海監測斷面總氮年平均值濃度變化范圍分別為3.150～4.220 mg/L、1.010～1.790 mg/L、3.030～4.129mg/L、4.280～6.560mg/L、3.000～4.380mg/L，全部超過相應的地表水環境質量標準。龍江總氮含量相對較高，閩江總氮含量相對較低，2011—2020年龍江總氮含量總體呈現先下降后上升最后下降的趨勢，閩江總氮含量年際變化不大，總體呈現先相對穩定后輕微下降的趨勢，九龍江總氮含量呈現先上升后持續下降的趨勢，2014年達最大值，晉江總氮含量呈現先相對穩定后持續上升的趨勢，木蘭溪總氮含量呈現先上升后下降的趨勢，變化幅度較大。

2.3.4 總磷

2011—2020年九龍江、閩江、晉江、龍江、木蘭溪入海監測斷面總磷年平均值濃度變化范圍分別為0.115～0.262 mg/L、0.071～0.096 mg/L、0.112～0.165mg/L、0.269～0.352mg/L、0.183～0.487mg/L，九龍江除2013—2016年總磷含量超Ⅲ類地表水環境質量標準外，其余年份均符合Ⅲ類地表水環境質量標準。閩江、晉江的總磷含量全部符合Ⅲ類地表水環境質量標準。龍江總磷含量均符合Ⅴ類地表水環境質量標準。木蘭溪除2011年和2012年總磷含量超Ⅳ類地表水環境質量標準外，其余年份均符合Ⅳ類地表水環境質量標準。龍江和木蘭溪總磷含量相對較高，閩江和晉江總磷含量相對較低，2011—2020年龍江和木蘭溪總磷含量總體呈現大幅度下降的趨勢，閩江和晉江總磷含量總體呈現相對穩定的趨勢，變化幅度不大，九龍江總磷含量總體呈現先平穩上升后持續下降的趨勢。

2.3.5 石油類

2011—2020年九龍江、閩江、晉江、龍江、木蘭溪入海監測斷面石油類年平均值濃度變化范圍分別為0.013～0.024 mg/L、0.005～0.010 mg/L、0.005～0.015mg/L、0.010～0.055mg/L、0.011～0.050mg/L，九龍江、閩江、晉江、龍江、木蘭溪入海監測斷面石油類年平均值全部符合相應的地表水環境質量標準。木蘭溪和龍江石油類含量相對較高，閩江和晉江石油類含量相對較低，2011—2020年龍江和木蘭溪石油類含量總體呈現先上升后下降的趨勢，閩江和晉江石油類含量總體呈現相對穩定的趨勢，變化幅度不大，九龍江石油類含量變化不大，總體呈現持續下降的趨勢。

3 結論與建議

（1）2011—2020年九龍江河口入海監測斷面表層水高錳酸鹽指數、石油類的年平均值濃度全部符合Ⅲ類地表水環境質量標準，氨氮、總磷部分年份的年平均值濃度超Ⅲ類地表水環境質量標準，大部分年份的年平均值濃度符合Ⅲ類地表水環境質量標準。總氮全部超Ⅲ類地表水環境質量標準，超標倍數全部達3倍以上。九龍江河口入海監測斷面水質總氮超標嚴重。2011—2020年九龍江河口入海監測斷面水質的年際變化趨勢為：高錳酸鹽指數、氨氮、總氮、總磷、石油類總體呈現下降的趨勢，尤其是“十三五”期間（2016—2020年），九龍江河口入海監測斷面水質中高錳酸鹽指數、氨氮、總磷、石油類呈現持續下降的趨勢，下降幅度較大，表明“十三五”期間九龍江流域水質得到明顯改善，主要原因是當地政府和主管部門非常重視九龍江流域的環境綜合治理，多部門齊抓共管，2016 年水利部等10部委聯合召開視頻會議動員部署全面推行河長制工作，2017年福建省印發《福建省全面推行河長制實施方案》;頒布實施了《福建省人民政府辦公廳關于印發九龍江-廈門灣污染物排海總量控制試點工作方案的通知》（閩政辦〔2017〕105號）等一系列文件，九龍江流域水質得到明顯改善。但是九龍江河口水質中總氮含量持續高居不下，超標嚴重，主要原因與總氮未納入流域水質考核范圍息息相關，建議將總氮納入流域水質考核范圍，嚴格控制流域考核斷面水質中總氮的含量。

（2）2020年1-12月九龍江河口入海監測斷面表層水高錳酸鹽指數、總磷全部符合Ⅲ類地表水環境質量標準，化學需氧量、氨氮、石油類個別月份超Ⅲ類地表水環境質量標準，大部分符合Ⅲ類地表水環境質量標準。總氮全部超Ⅲ類地表水環境質量標準，大部分月份的監測值超標倍數達3倍以上，表明2020年九龍江河口入海監測斷面水質總氮超標嚴重。2020年九龍江河口入海監測斷面水質的季節變化特征為：高錳酸鹽指數、氨氮、總氮、總磷夏季含量相對較低，冬季含量相對較高。化學需氧量的季節變化特征為冬季含量相對較低，秋季含量相對較高。而石油類的季節變化特征為秋季含量相對較低，春季和冬季含量相對較高。主要原因是夏季降水量較多，冬季降水量少，還有閩浙沿岸流對河口區水質的影響較大，冬季閩浙沿岸流給福建典型海灣帶來了大量營養鹽物質，海水營養鹽含量明顯提高，秋季次之，春季影響略小，夏季基本不受閩浙沿岸流影響[14]。

（3）2011—2020年九龍江與福建省內其他主要入海河流閩江、晉江、龍江、木蘭溪的入海監測斷面水質年平均值濃度變化趨勢對比分析得出，龍江、木蘭溪入海監測斷面水質中高錳酸鹽指數、氨氮、總氮、總磷年平均值濃度較高，閩江和晉江濃度較低，九龍江處于中等水平。2016—2020年龍江、木蘭溪入海監測斷面水質中高錳酸鹽指數呈現明顯下降的趨勢，九龍江、閩江、晉江變化幅度不大。2010—2020年九龍江、龍江、木蘭溪入海監測斷面水質中氨氮呈現明顯下降趨勢，晉江、閩江變化幅度不大。九龍江、龍江、木蘭溪入海監測斷面水質中總氮濃度相對較高，呈現上下波動的趨勢，變化幅度較大;閩江總氮濃度相對較低，總體呈現下降的趨勢;晉江總氮濃度呈現上升的趨勢。2010—2020年龍江、木蘭溪入海監測斷面水質中總磷含量相對較高，閩江、晉江含量相對較低，九龍江總磷含量呈現先上升后下降的趨勢。九龍江、閩江、晉江、龍江、木蘭溪入海監測斷面水質中石油類含量相對較低，全部符合相應的地表水環境質量標準。2011—2020年龍江、木蘭溪入海監測斷面水質中石油類濃度呈現大幅度下降，水質明顯得到改善，九龍江入海監測斷面水質中石油類濃度總體呈現下降的趨勢，閩江和晉江石油類濃度總體有所下降，下降幅度小。