福建省近岸海域水体氮磷时空分布特征

陈奇亮

(福建省福州环境监测中心站，福建 福州 350007)

近年来随着城市建设快速发展、人口急剧增长，入海陆域排污量不断增加[1]。其次，长江附近大量的农业种植所造成的面源污染也对东海、黄海营养盐的大幅增加做出了贡献[2-3]。与此同时，福建省周边海域海水养殖所造成的排污量同样不容忽视。生态环境部发布的《2017中国近岸海域生态环境质量公报》显示九个重要海湾中位于福建省近岸海域的闽江口区域水质较差，其水质的富营养化已引起省市政府、环保部门和社会媒体的高度关注。

海水水质富营养化被定义为因水体营养盐富集而致使海水中藻类加速生长、干扰海洋中高等植物系统平衡稳定、影响水体水质的现象[4]。近年来，关于近岸海域高营养物质的排放所造成的海水富营养化已经成为国内外学者研究的重点[5]。李潇等[6]采用单项指数法以及富营养化指数法分析评价了杭州湾表层海水中营养盐的污染现状。石敏[7]采用分指数的平均值和最大值的平方和的尼罗梅法[8]对近岸海域环境功能区的海水水质进行了综合评价。隋琪等[9]通过对冬、春季渤海海域的调查，采用潜在性富营养化评价模式对渤海总体富营养化水平进行了评价。为了加强近岸海域的污染防治，福建省人民政府印发《福建省水污染防治行动计划工作方案》，研究建立重点海域排污总量控制制度，编制实施近岸海域污染防治方案；开展主要河口环境综合整治，其中重点开展闽江口、九龙江口等河口的综合治理和整治修复[10]。

笔者选取无机氮和活性磷酸盐作为研究区域水质营养化的主要代表因子，采用单因子评价方法[4]，分析了福建省近岸海域无机氮和磷酸盐的时空分布规律。通过对其成因的研究，提出相关治理措施，为东海海域的生态环境治理和保护提供科学依据。

1 研究材料

1.1 研究区域

东海作为我国四大近海之一，位于我国大陆的东面，西北与黄海相接，东北以韩国济州岛东端至日本九州野姆崎角的连线与朝鲜海峡沟通，南经台湾海峡与南海相连。其海岸线北起江苏省启东角，南至福建省诏安铁炉港[11]。邻近福建省的东海海域大陆海岸线长约5 700 km，总面积约77×104km2，包括宁德市、福州市、莆田市、泉州市、厦门市和漳州市，闽江、九龙江、鳌江等入海河流，福建省东海近岸海域共有91个监测站位(图1)。

1.2 研究方法

采用《海水水质标准》(GB 3097—1997)对近岸海域环境功能区海水水质进行评价。2015年丰水期、平水期、枯水期近岸海域监测数据来源于福建省环保厅官网[12]。海域水质评价方法主要采用单因子评价方法[13]，将无机氮和活性磷酸盐浓度值与评价标准对比，给出各评价因子的超标倍数，其计算方法如下：

其中，Ii为单指数，Ci为污染物的实测浓度，Csi为环境质量标准。若Ii>1，表明该水质参数超过了规定的水质标准，已经不能满足使用要求。

其中，B为超标倍数，Ci为污染物的实测浓度，Csi为环境质量标准。利用计算所得数据绘制无机氮、活性磷酸盐时空分布图。

2 海域水质营养化时空变化

2.1 无机氮时空变化

基于2015—2017年水质监测信息，各监测站位无机氮和活性磷酸盐三年浓度平均值、超标倍数、最大值以及最小值见表1，各地市无机氮和活性磷酸盐超标率见表2，各监测站位水质类别见图2。由表1可见，东海南部海域过去三年无机氮的平均浓度值为0.298 5 mg/L，达到海水II类水质标准。其中共有30个监测站位超标，超标倍数最高的为厦门市的F89监测站位，超标倍数为2.06。由表2和图2可见，各监测站位中，厦门市及宁德市附近海域水质超标率较高，水质较差，其中厦门市2015至2017年无机氮超标率高达58.54%，6个监测站位的水质类别为Ⅳ类，宁德市无机氮超标率为55.34%，4个监测站位的水质类别为Ⅳ类。

表1 2015—2017年福建省近岸海域无机氮、活性磷酸盐平均浓度、超标倍数及最大最小值

续表1

续表1

续表1

表2 2015—2017年福建省近岸海域无机氮、活性磷酸盐超标率

图3为2015—2017年东海南部海域丰平枯不同水期的无机氮超标倍数分布图，从空间分布看，无机氮浓度由近岸的海湾湾口不断向外海递减，厦门湾、罗源湾无机氮超标严重，其主要是受厦门市附近的九龙江及宁德市附近的交溪两条入海径流的影响，其次海湾的地形特点也导致污染物易于聚集，难于扩散。

从时间分布上来看，相较于丰水期和平水期，枯水期无机氮浓度明显较高，其主要原因可能是枯水期径流量较小，污染物浓度较高，在近岸海域无机氮积聚较多，无法扩散至外海，使得其浓度值升高；其次，由于冬季海水温度较低，浮游植物繁殖生长率明显降低，吸收的无机氮较少[14]。

2.2 磷时空变化

各监测站位活性磷酸盐三年浓度平均值及超标倍数见表1，相较于无机氮，研究区域活性磷酸盐浓度超标率明显较低，所有监测站位活性磷酸盐三年平均值为0.019 3 mg/L，达到海水II类水质标准，其中共有15个监测站位超标，超标倍数最高的为莆田市的F26监测站位，超标倍数为0.95。各监测站位中，厦门市和宁德市附近海域活性磷酸盐超标率较高，水质状况较差，其中厦门市2015至2017年活性磷酸盐超标率为39.02%，宁德市超标率为30.77%，同无机氮的分布规律相同，外海区域活性磷酸盐的浓度明显低于近岸海域，且受九龙江和交溪的影响，厦门湾和罗源湾的活性磷酸盐的浓度也相对较高。

图4反映了2015年至2017年丰平枯不同时期活性磷酸盐的超标倍数，由图4可知，活性磷酸盐的时空分布规律与无机氮基本一致，相较于丰水期和平水期，枯水期活性磷酸盐浓度明显较高，其原因与无机氮的时空变化原因相似。

3 海域氮磷污染成因分析

福建省附近东海南部近岸海域总体水质能达到海水二类标准，厦门市、宁德市附近海域无机氮和活性磷酸盐浓度较高，这与阮贞江等[15]于2013年得到的结论一致，其主要是受厦门市、宁德市海湾地形，以及九龙江、交溪等入海径流所带来的大量生活污水、工业点源、农业面源等陆域污染物的影响[16-17]。根据郑虹倩等[18]的研究数据表明，福建省海水养殖产量由1997年的188.2×104t上升至2011年的316.1×104t，游岚[19]的研究数据也显示2013年福建省海水养殖产量已达到354.9×104t，宗虎民等[20]的研究结果表明2014年全国海水养殖区氮、磷年产出量分别达到29.3×104t和9.7×104t，分别占江河总氮、总磷排海量的10.0%和36.1%，因此，不断扩张的海水养殖产业是造成东海海域水质营养化程度较高的重要因素。其次，罗源湾、厦门湾、湄洲湾等临港工业基地的发展也加大了海洋生态环境的压力[21]。所以，为了防止东海南部海域富营养化程度加重，首先，应加强对于沿海城市生活污水、农业面源及水产养殖的管控，禁止直接将污水排放进河口水体中，严格控制陆域污染物入河量；其次，严格控制外海区域的网箱养殖，减少人类活动给东海海域带来的污染。

4 结论

福建省近岸海域总体水质达到海水二类水质标准，无机氮和活性磷酸盐各监测站位三年平均浓度分别为0.298 5 mg/L和0.019 3 mg/L。

相较于丰水期和平水期，枯水期无机氮和活性磷酸盐浓度明显较高，主要是由于枯水期径流量小，各类污染物在近岸海域积聚较多，难以扩散。

厦门市、宁德市附近海域无机氮和活性磷酸盐浓度较高，主要是受海湾地形以及厦门、宁德附近两条入海径流九龙江和交溪的影响。