广东徐闻珊瑚礁国家级自然保护区海域水质环境状况分析及评价①

张艳苹 沈 城 李 锋 彭慧湃 刘 丽③

(1广东海洋大学水产学院/南海水产经济动物增养殖广东省普通高校重点实验室 广东湛江 524088；2广东徐闻珊瑚礁国家级自然保护区管理局 广东徐闻 524100)

珊瑚礁是地球上生物多样性最丰富、生产力最高的典型生态系统之一，对调节全球气候和生态系统的平衡起着不可替代的重要作用。珊瑚礁生态系统为人们提供食物、旅游、休闲、美学和海岸带防护等方面的实际效益，对国家和整个区域的社会经济和文化也具有重大意义。然而，由于沿岸地区人口持续增长、社会经济迅速发展以及全球气候变化等人为和自然的多重压力，严重干扰和破坏了珊瑚礁生态系统，导致珊瑚礁分布面积不断缩小，全球珊瑚礁生态产生严重退化[1]。据全球珊瑚礁监测网(GCRMN)世界珊瑚礁状况评估报告，全球19%的珊瑚礁已遭到严重破坏并且无法修复。由于全球气温变暖，2016～2018年，大堡礁20亿珊瑚中接近10亿珊瑚已经消失。在中国，近几十年来随着现代化建设进程的加快，各类海洋开发活动加剧，导致海洋环境污染、海水水质下降、赤潮等海洋灾害频发等一系列生态环境问题，更是加快了中国珊瑚礁等典型生态系统的退化。为了更好地对现存珊瑚进行保护，迫切需要我们及时掌握珊瑚生存环境变化情况，并适时制定合适的保护策略[2]。

徐闻珊瑚礁是中国大陆沿岸唯一分布的现代珊瑚礁，也是中国大陆沿岸面积最大、种类最多、保存最完好的珊瑚礁[3]。它属于世界珊瑚礁分布最北缘的类型，同时还是中国大陆沿岸种类最多的珊瑚礁，在全球变暖的情况下，高纬度的珊瑚礁可能是珊瑚的避难所[4]。所以本文对徐闻珊瑚礁国家级自然保护区内水质环境进行调查评价，掌握保护区内水质环境状况，旨在为保护区资源环境保护工作提供科学指导依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 样品的采集与分析

于2017年10月28日对徐闻珊瑚礁国家级自然保护区附近水域采集样品进行监测。共设置站位10个，其中有8个位于保护区核心区，2个位于试验区，详见图1。

1.1.2 仪器

直读水温表，透明度盘，直读盐度计，酸度计，分光光度计，荧光分光光度计，等。

1.2 方法

1.2.1 水质调查

对10个站点的水质中包括水温、透明度、悬浮物、盐度、pH、溶解氧、COD、亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮、活性磷酸盐、石油类等进行调查监测。具体方法参照 《海洋调查规范》[5]和 《海洋监测规范》[6]。项目检测依据的标准方法和使用仪器见表1。

1.2.2 评价方法

(1)单项水质指数法[7]

采用水质单因子污指数评价法对该海域环境状况进行分析与评价。

计算公式为：

图1 徐闻珊瑚礁国家级自然保护区调查站位图

表1 海水水质要素分析方法

式中，Sij表示单项水质参数i在第j点的标准指数；Cij表示污染物i在监测点j的浓度，单位为mg/L；Cij表示水质参数i的海水水质标准，单位为mg/L，具体水质采用 《中华人民共和国海水水质标准》(GB3097-1997)中第I类海水水质标准。利用单因子水质指数法进行评价，水质评价因子标准指数大于1，则表明该项水质已超出标准。

(2)水质有机体污染指数法[8-9]

有机体污染指数计算方法为：

式中，A表示海水有机体污染指数，评价等级见表2。 ICOD、 IDIN、 IDIP、 IDO分别表示监测海域海水化学需氧量、无机氮、无机磷、溶解氧的测定值；SCOD、SDIN、SDIP、SDO分别表示监测海域海洋功能区划所对应的海水水质评价标准值，根据 《海水水质标准(GB3097-1997)》中的对海水的分类标准，徐闻珊瑚礁国家级自然保护区适用于第I类海水水质标准，水质评价亦采用第I类海水水质标准，实验结果及评价标准参数见表2。

(3)水体富营养化标准指数法[10]

计算方法为：

式中，CCOD表示监测海域海水化学需氧量，单位为mg/L；CDIN表示监测海域海水的无机氮含量，单位为mg/L；CDIP表示监测海域海水的无机磷的含量，单位为mg/L；若 大于1，则说明调查海域水质有富营养化现象， 值越高，则说明水质富营养化越严重。

表2有机体污染指数评价等级标准

2 结果与分析

2.1 监测海域水质各要素分布特征

由2017年徐闻珊瑚礁国家级自然保护区现场监测及测试结果见表3：(1)pH值：平均值8.2，变化范围在8.1～8.3，最大值出现在站位S05，多数站位pH值相同都为8.2；(2)盐度：平均值为30.19，变化范围在29.4～30.8，最大值出现在站位S14为30.8；(3)表层水温：平均值为26.9℃，变化范围在26.1～27.3；(4)透明度：平均值为1.73m，变化范围在1.5～2.3，透明度最差点出现在站位S06，为2.3 m；(5)溶解氧：平均值为6.65，变化范围在6.34～7.05，最大值出现在站位S04，最小值为站位S15；(6)无机氮包括亚硝酸盐、硝酸盐和氨氮3种形式，硝酸盐是最主要的存在形式。无机氮平均值为0.154 mg/L，变化范围在0.126～0.187 mg/L，最高值出现在站位A19，最低值出现在站位S05；(7)无机磷：平均值为0.014 4 mg/L，变化范围在0.006～0.021，其中站位S04、S10最高；(8)COD:平均为0.42 mg/L，各站位之间存在差异，数值变化范围在0.22～0.53mg/L，最高值出现在站位S19；(9)石油类：平均值为0.018 μg/L，数值变化范围在0.015～0.024 μg/L；(10)悬浮物：平均值为20.9，各站位数值变化较大，在15.7～30.7 mg/L，最高值出现在站位S14，为30.7 mg/L，明显高于其他站位。

表3 徐闻珊瑚礁国家级自然保护区水质检测结果及评价标准参数值

2.2 评价结果

2.2.1 单项水质评价

根据 《海水水质标准(GB3097-1997)》中对自然保护区水质要求的第一类海水水质标准，得到的保护区水质单项评价指数见表4。

表4 单项水质评价指数

由表4可知，除5个站位活性磷酸盐指数超标外，其余各单项评价标准指数均小于1。说明保护区个别站位水质受到污染，无机磷含量超标，需引起特别关注。

2.2.2 有机污染评价标准

广东徐闻珊瑚礁国家级自然保护区调查海域水质有机污染指数计算见表5。

由表5可知， 站位S04、 S07、 S10、 S16及A19因无机磷含量超标，导致有机污染指数大于1，说明这些站位水质开始受到外来污染，需引起有关方面的注意。

2.2.3 富营养化评价结果

广东徐闻珊瑚礁国家级自然保护区调查海域水质富营养化评价结果见表6。

表5 有机污染指数计算结果

表6 富营养化评价指数

由表6可知，调查海域所有监测站位海水富营养化指数E均小于1，变化范围在0.10～0.30，最大值为0.30，出现在站位S10。该项评价指标表明，该调查海域海水水质处于良好状态。

3 讨论与结论

本次调查结果显示徐闻珊瑚礁国家级自然保护区内水质在此次调查中除无机磷在5处站位超标外，其余所有站位指标均符合 《海水水质标准(GB3097-1997)》中对保护区水质要求。说明保护区内部分区域水质开始受到轻微污染，需引起有关方面注意。

张际标等[11]曾在2006～2007年对徐闻珊瑚礁保护区营养盐做时空分布调查分析，发现徐闻保护区内无机氮和无机磷随季节变化，调查结果有较大幅度变动。且冬季保护区内无机氮含量相对偏高，近半数站点超过国家海水四类水质标准，怀疑与沿岸人类活动有关。同时，无机磷的含量也在个别站位含量较高，并遵循夏、春、秋、冬依次递增变化模式。张才学[12]对徐闻保护区水质调查结果也表明，该区水质中无机氮和活性磷酸盐含量在冬季高于其他季节。本次调查时间处于10月中下旬，接近冬季，推测调查指标中的无机氮和磷的含量偏高除与站位附近人类活动有关外，可能还与季节变化有关，具体原因有待进一步研究。