兴化湾近岸海域水体营养状态分析及发展趋势

李国珍

兴化湾近岸海域水体营养状态分析及发展趋势

李国珍

福建省湄洲湾环境监测站

根据2004年～2008年兴化湾近岸海域的监测调查资料，采用水质单因子质量指数评价法、有机污染指数法和富营养化水平法对兴化湾近岸海域水体营养状态进行分析研究，并采用秩相关系数法对兴化湾近岸海域近5年的富营养化进行趋势分析。结果表明：该海域已受到有机污染，并呈现出高富营养化状态，同时受到氮限制；有机污染指数呈显著上升趋势，富营养化指数呈不显著上升趋势，两种方法的评价结果具有高度正相关性。

兴化湾 富营养化 有机污染 趋势

1 引言

兴化湾位于福建省沿海中段，海湾总面积619.4平方公里，其中水域面积369.22平方公里。该湾略呈长方形，由西北向东南展布。湾顶有木兰溪、秋芦溪等河流注入。兴化湾口门宽约13公里，湾口朝向东南，出南日群岛经兴化水道和南日水道与台湾海峡相通。兴化湾海水中营养盐丰富,海洋生物资源丰富,水产生物中经济种达200余种,其中底栖生物(包括潮间带)经济种初估有130余种,可供增养殖的有数十种，是缢蛏、褶牡蛎等的天然苗种区。渔业资源在兴化湾周边农牧业中居重要地位,除海洋捕捞外,海水养殖业也比较发达,主要养殖蛏、蛤、蟹、虾和海带、紫菜等。

近年来，随着兴化湾湾顶经济开发速度的加快，城镇化、填海造地、江阴半岛千亿化工园和制造业产业园以及港口业的发展，势必会对兴化湾近岸海域水质产生负面影响，但沿岸在开发的同时也配套建设相应的污水处理厂，加强了污染控制等环境管理力度。本文根据该海域2004年～2008年的海水水质监测数据，分析了该海域水体富营养化状况及其发展趋势。

2 监测

2.1 监测点位、监测时间及频次、监测项目及方法

监测点位：兴化湾近岸海域共设有3个监测站位，见图1。

监测时间及频次：根据《近岸海域监测规范》每年5月、8月、10月前后进行三期监测。

监测项目及方法：溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、无机氮（DIN）和活性磷酸盐（DIP）等。水质监测方法采用《海洋监测规范》17378-2007。

2.2 评价方法

图1 兴化湾近岸海域海水水质监测站位

根据福建省近岸海域环境功能区划，兴化湾海域绝大部分海域执行二类功能区和《海水水质标准》GB3097-1997二类水质标准（详见表1）。本文分别采用有机污染指数法对该海域有机污染状况进行分析评价，富营养化水平评价法对该海域营养状况进行分析评价，并将两者结合进行。

表1 海水水质标准 单位：mg/L

2.2.1有机污染指数法

近岸海域有机污染指数[1]（A值）评价公式为：

式中：A为有机污染指数；CODi、DINi、DIPi、DOi分别为COD、DIN、DIP、DO的实测值；CODo、DINo、DIPo、DOo分别为COD、DIN、DIP、DO的二类海水水质标准值。其污染程度分级见表2。

表2 水质有机污染评价分级

2.2.2富营养化水平法

富营养化指数[2]（E值）评价公式为：

式中：E为富营养化指数；COD为化学需氧量含量、DIN为无机氮含量、DIP为活性磷酸盐含量，单位均为mg/L。其营养分级见表3。

表3 水质营养水平评价分级

3 海水水质分析与评价

2004年～2008年兴化湾近岸海域溶解氧等污染因子的监测结果见表4。

表4 兴化湾溶解氧等污染因子监测结果

从上表得知，2005年、2006年和2008年的无机氮、活性磷酸盐都超过《海水水质标准》GB3097-1997四类水质标准，2004年无机氮三类、活性磷酸盐四类，2007年无机氮四类、活性磷酸盐三类。

3.1 有机污染状况分析与评价

兴化湾近岸海域近五年海水水质有机污染状况见表5。评价结果显示： 2004年和2007年有机污染指数A值介于1～2之间，污染程度等级为3级，表明已开始受到污染；2005年和2008年有机污染指数A值介于2～3之间，污染程度等级为4级，表明已受到轻度污染；2006年该海域有机污染严重，有机污染指数A值为4.44，污染程度等级为6级。

3.2 富营养化水平分析与评价

3.2.1富营养化水平分析

兴化湾近岸海域近五年海水水质富营养化水平如表6所示。富营养化会造成浮游生物的过度繁殖，容易诱发赤潮，对海洋生态平衡、渔业水产资源危害很大，引起社会的广泛关注。从表6可以得出，2004年～2008年兴化湾近岸海域富营养化水平处于高富营养状态，特别是2006年的E值是营养水平分级4级阀值的5倍多。

表5 兴化湾近岸海域有机污染状况

3.2.2氮磷比

Redfield[3]指出，海水中平均氮磷比（原子比）是15:1，与浮游生物体内元素组成的氮磷比大致接近，即浮游生物生长时N、P以15:1的比例消耗。海水中，如果氮磷比大于15为磷限制，低于15为氮限制。因此，海水中氮磷比反映了海域N、P营养状态。兴化湾近岸海域2004年～2008年氮磷比评价结果显示，2007年N/P值接近15 ，容易诱发赤潮。其他年份均低于15，为氮限制。

综上所述，富营养化指数E值与有机污染指数A值存在明显的正相关，相关系数为0.94，说明两种方法对兴化湾近岸海域的评价结果具有一致性：该海域已受到有机污染，并呈现出高富营养化状态。

表6 兴化湾近岸海域富营养化水平

4 富营养化发展趋势

4.1 年际变化

2004年～2008年兴化湾近岸海域有机污染状况评价以及富营养化评价年际变化分别见图2、图3。

图2 有机污染指数A值年际变化

图3 富营养化指数E值年际变化

图2表明，2004年～2008年兴化湾近岸海域有机污染指数A值均处较高，2004年～2005年、2007年～2008年呈上升趋势，2005年～2006年呈明显上升趋势，而2006年～2007年呈明显下降趋势。图3表明，2004年～2008年兴化湾近岸海域富营养化指数E值2004年～2006年呈上升趋势，2006年～2008年呈下降趋势。两者的变化趋势基本一致。

4.2 发展趋势分析

本文采用Spearman秩相关系数法来定量分析富营养化变化趋势。通过对2004年～2008年兴化湾近岸海域A值和E值进行秩相关系数rs计算，并与临界值（查表得，按a=0.05，wp=0.900）进行比较，评价结果如表7所示。

从表7得知，2004年～2008年兴化湾近岸海域有机污染指数呈显著上升趋势，富营养化指数呈不显著上升趋势，因该海域营养状态处于高富营养化，同时受到氮限制，故兴化湾近岸海域沿岸应控制无机氮的排放。

表7 秩相关系数rs评价结果

5 结论

通过对兴化湾近岸海域2004年～2008年监测结果分析表明：

该海域2004年和2007年呈现出已开始受到有机污染，并在2006年受到严重污染，2005年与2008年受到轻度污染。

该海域仅2007年氮磷比值接近15，其它年份氮磷比值均小于15，呈现出氮限制，同时该海域营养化水平5年均处于高富营养化状态。

富营养化指数E值与有机污染指数A值存在明显的正相关，相关系数为0.94，说明两种方法对兴化湾近岸海域的评价结果具有一致性：该海域已受到有机污染，并呈现出高富营养化状态。

通过秩相关系数对该海域水体富营养化趋势的分析显示：该海域有机污染指数呈显著上升趋势，富营养化指数呈不显著上升趋势，因该海域营养状态处于高富营养化，同时受到氮限制，2005年、2006年和2008年的氮、磷都超过《海水水质标准》GB3097-1997四类水质标准，故兴化湾近岸海域沿岸应控制无机氮、活性磷酸盐的排放，尤其是无机氮的排放。

目前，兴化湾两岸的莆田和福清在发展工业、加快城镇化的同时大力建设污水处理厂，加强节能减排，对兴化湾近岸海域海水水质的改善具有正面的影响。

[1] 邹景忠，董丽萍，秦保平.渤海湾富营养化与赤潮问题的初步探讨[J].海洋环境科学，1983,2（2）：41-53.

[2] 刘彬昌，黄骅.近海及滩涂水域环境与赤潮形成初探[J].海洋环境科学，1993,12（3-4）：69-75.

[3] Redfield.A.C，B.H.Ketchum，F.Richards. The influence of organisms on the composition of sea water [A]. In: Hill M N ed.,The sea [M].John Wiley,New York, 1963,2:26-27.