九龙江入海河口水质主要化学要素含量年际变化趋势和季节变化特征研究

关键词：河口;水质评价;氨氮;总氮;总磷;九龙江

中图分类号：X55;P734 文献标志码：A 文章编号：1005-9857（2024）03-0061-11

0 引言

河口是海洋、陆地和河流三大生态系统的交汇处，是生态系统物流、能流和信息流的重要通道和密集区域。随着人口的日益增长和经济的高速发展，河口生态系统所受到的压力日益增大，环境污染、生态退化等问题逐步显露且日益严重，已成为全球生态和环境问题研究的热点区域。陆双龙等[1]针对近30年中国入海河口氮素研究进展、热点及重点进行了分析研究，得出中国入海河口氮素研究的热点区域为长江口、珠江口、闽江河口、黄河口、莱州湾等，入海河口氮素研究重点关注水体和沉积物中氮素的时空分布特征、影响因素、环境效应评价和以氮为核心的营养盐生物地球化学行为等。马晓波等[2]利用数学模型对大沽河河口区氮磷营养盐输移转化行为进行了研究，得出了溶解氧、氨氮、硝酸盐和磷酸盐的分布特征。刘静等[3]对入海河口区水环境管理问题与对策进行了研究，得出目前入海河口存在多个管理问题亟待解决，包括多个功能区划作用于同一河口水域，造成功能区之间达标协调性考虑不足，咸淡水水质功能类别不一致，咸淡水水质指标体系存在显著差别，造成核定水质责任目标不明确，重要河口水环境质量评价结果长期“一片红”，不能客观反映公众、地区及国家水质目标责任主体需求等问题，提出开展我国重要流域及海域水生态分区工作，协调多个标准在河口区域的差异，陆海统筹、河海兼顾考虑营养盐控制策略等建议。董斯齐等[4]针对粤港澳大湾区入海河口水质变化趋势进行了研究，得出粤港澳大湾区入海河口污染类型主要为氮磷污染，主要污染物为总氮，有机污染与重金属污染较轻。全玉莲等[5]对秦皇岛主要入海河口水质进行分析和评价，得出秦皇岛市主要入海河口的首要污染物是无机氮、活性磷酸盐，大蒲河口、汤河口和新开河口的有机污染较为严重;大蒲河口、汤河口和洋河口处于重度富营养状态，其次为戴河口、新开河口和石河口。因此，氮磷成为河口区水质污染的首要污染物，河口区氮磷污染问题成为管理部门和科学工作者关注的焦点。针对九龙江河口营养盐的相关研究主要集中在九龙江北溪、西溪、河口、近岸海域的营养盐（氮、磷、硅）浓度的空间分布特征、入海通量及其年际变化特征等[6-10]。本文以九龙江河口入海监测断面表层水连续10年的监测数据等为依据重点分析研究2011—2020年九龙江河口入海监测断面水质中盐度、高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷、石油类等主要化学要素的年际变化趋势和季节变化特征，并与闽江、晋江、龙江、木兰溪等福建省内其他主要入海河流的入海监测断面水质进行了对比分析，为九龙江河口水质的评价与管理提供重要科学依据。

1 研究区域概况和研究方法

1.1 研究区域概况

九龙江位于福建省南部，是福建省第二大河流，仅次于闽江，发源于龙岩市王母山西南麓孟头村，由北溪、西溪和南溪组成，流经龙岩、漳平、华安、长泰、平和、南靖、漳州和龙海8个县市，在福河汇西溪经石码至猫江屿入海。河长258km，流域面积14741km²，流量和输沙量年际变化大，具明显的季节性变化特点。据草埔头站资料（1950—1979年），九龙江年平均入海径流量为148亿m³，年最大入海径流量为288亿m³，年最小入海径流量为99.6亿m³。年平均入海沙量为307万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节（3-9月），降水量为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 数据来源及评价方法

1.2.1 数据来源

本文根据九龙江、闽江、晋江、龙江、木兰溪5条入海河流2011—2020年连续10年入海监测断面表层水水质监测数据进行分析研究。

1.2.2 评价方法与评价标准

本文水质评价方法采用单因子指数法进行评价。根据《关于印发福建省近岸海域污染防治实施方案的通知》（闽环保水〔2017〕37号），九龙江、闽江、晋江、龙江、木兰溪入海监测断面名称分别为河口、闽安、鲟埔、海口桥、三江口，水质管理类别分别为Ⅲ类、Ⅲ类、Ⅲ类、Ⅴ类、Ⅳ类。因此，九龙江、闽江、晋江、龙江、木兰溪入海监测断面水质分别采用《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ 类、Ⅲ类、Ⅲ类、Ⅴ类、Ⅳ类标准进行评价[12]。总氮参考《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）总氮（湖、库）标准进行评价。

2020年1-12月九龙江河口表层水水质中无机氮评价标准的确定方法如下：由于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）表1中没有无机氮这一项目的标准限值，因此采用《海水水质标准》（GB3097-1997）表1中无机氮的标准限值进行评价。根据《福建省人民政府关于印发福建省近岸海域环境功能区划（修编）的通知》[13]，九龙江河口入海监测断面位于漳州九龙江口二类区（FJ119-B-Ⅱ），该海域的主导使用功能是红树林保护和养殖，近期水质目标为二类，远期水质目标为二类，因此，九龙江河口入海监测断面水质中无机氮含量的评价标准按照《海水水质标准》（GB3097-1997）第二类水质标准进行评价。

2 结果与讨论

2.1 2011—2020年九龙江河口表层水主要化学要素的年际变化趋势分析

根据2011—2020年1-12月每个月九龙江河口入海监测断面表层水监测数据，得出九龙江河口水质中盐度、高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷、石油类等水质指标的年平均值，并分析主要水质指标的年际变化趋势（表1和图1）。

2.1.1 盐度

2011—2020年九龙江河口入海监测断面水质中盐度年平均值浓度变化范围为0.97‰～9.58‰，2011年达最大值，最大值为9.58‰，2016年达最小值，最小值为0.97‰，近10年来九龙江河口入海监测断面水质中盐度年平均值浓度呈现上下波动的变化趋势，变化幅度较大。盐度浓度值由于受九龙江流域径流的影响远低于附近海域的盐度浓度值（24.23‰～29.80‰）。

2.1.2 高锰酸盐指数

2011—2020年九龙江河口入海监测断面水质中高锰酸盐指数年平均值浓度变化范围为2.06～3.45mg/L，2012年达最大值，最大值为3.45mg/L，2018年达最小值，最小值为2.06mg/L，高锰酸盐指数含量全部符合Ⅲ类地表水环境质量标准，近10年来高锰酸盐指数年平均值浓度总体呈现先小幅度上升后下降最后上升的趋势，总体来说，高锰酸盐指数呈现下降的趋势。

2.1.3 氨氮和总氮

2011—2020年九龙江河口入海监测断面水质中氨氮年平均值浓度变化范围为0.34～1.51mg/L，2014年达最大值，最大值为1.51mg/L，2019年达最小值，最小值为0.34 mg/L，除2013 年和2014年超Ⅲ类地表水环境质量标准外，其余年份氨氮含量全部符合Ⅲ类地表水环境质量标准，近10年来氨氮年平均值浓度总体呈现先上升后持续下降的趋势。

2011—2020年九龙江河口入海监测断面水质中总氮年平均值浓度变化范围为3.15～4.22mg/L，2014年达最大值，最大值为4.22mg/L，2018年达最小值，最小值为3.15mg/L，总氮含量全部超Ⅲ类地表水环境质量标准，超标率为100%，超标倍数全部达3倍以上。近10年来总氮年平均值浓度总体呈现先上升后持续下降的趋势。九龙江河口入海监测断面水质中氨氮和总氮的变化趋势基本一致。王翠等[10]研究发现，2011—2018年九龙江河口区无机氮（DIN）的平均含量均超过第四类海水水质标准，整体来看，无机氮（DIN）平均含量年际变化呈现先增加后下降的趋势。本文中2011—2020年氨氮和总氮年平均值浓度变化趋势与王翠等[10]的研究结果基本一致。

2.1.4 总磷

2011—2020年九龙江河口入海监测断面水质中总磷年平均值浓度变化范围为0.115～0.262mg/L，2015年达最大值，最大值为0.262mg/L，2019年达最小值，最小值为0.115mg/L，除2013—2016年超Ⅲ类地表水环境质量标准外，其余年份总磷含量全部符合Ⅲ类地表水环境质量标准，近10年来总磷年平均值浓度总体呈现先上升后下降的趋势，2016年开始呈现明显持续下降的趋势，2011—2020年总磷年平均值浓度变化趋势与王翠等[10]的研究结果基本一致。

2.1.5 石油类

2011—2020年九龙江河口入海监测断面水质中石油类年平均值浓度变化范围为0.013～0.024mg/L，2011年达最大值，最大值为0.024mg/L，2019年达最小值，最小值为0.013mg/L，石油类含量全部符合Ⅲ类地表水环境质量标准，近10年来石油类年平均值浓度总体呈现持续下降的趋势。

2.2 九龙江河口表层水主要化学要素的季节变化特征分析

根据2020年1-12月九龙江河口入海监测断面表层水水质监测数据得出九龙江河口水质中盐度、高锰酸盐指数、化学需氧量、氨氮、总氮、无机氮、总磷、石油类等主要化学要素的季节变化特征（表2和图2）。

2.2.1 盐度

2020年1-12月九龙江河口入海监测断面水质中盐度变化范围为0.15‰～12.85‰，7月达最大值，最大值为12.85‰，6 月达最小值，最小值为0.15‰。盐度受区域降水、九龙江流域入海径流量、海水潮汐涨落的影响明显，监测数据显示九龙江河口冬季（12月至翌年2月）盐度含量相对较高，夏季（6-8月）雨水充沛盐度含量相对较低。

2.2.2 高锰酸盐指数和化学需氧量

2020年1-12月九龙江河口入海监测断面水质中高锰酸盐指数浓度变化范围为1.9～5.6mg/L，2月达最大值，最大值为5.6mg/L，5月达最小值，最小值为1.9mg/L。高锰酸盐指数含量全部符合Ⅲ类地表水环境质量标准。夏季（6—8月）高锰酸盐指数含量相对较低，冬季（12月至翌年2月）含量相对较高。

2020年1-12月九龙江河口入海监测断面水质中化学需氧量浓度变化范围为9～31.5 mg/L，4月达最大值，最大值为31.5mg/L，1月达最小值，最小值为9mg/L。除4月超Ⅲ类地表水环境质量标准外，其他月份化学需氧量含量均符合Ⅲ类地表水环境质量标准。冬季化学需氧量含量相对较低，秋季含量相对较高。

2.2.3 氨氮和总氮

2020年1-12月九龙江河口入海监测断面水质中氨氮浓度变化范围为0.08～1.74mg/L，2月达最大值，最大值为1.74mg/L，7月达最小值，最小值为0.08mg/L。除2月超Ⅲ类地表水环境质量标准外，其他月份氨氮含量均符合Ⅲ类地表水环境质量标准。夏季（6-8月）氨氮含量相对较低，冬季（12月至翌年2月）含量相对较高。

2020年1-12月九龙江河口入海监测断面水质中总氮浓度变化范围为1.58～4.19mg/L，1月达最大值，最大值为4.19mg/L，7月达最小值，最小值为1.58mg/L。2020年1-12月总氮含量全部超Ⅲ类地表水环境质量标准，超标倍数大部分达3倍以上。表明该海域总氮超标严重。夏季总氮含量相对较低，秋冬季含量相对较高。

2.2.4 无机氮

2020年1-12月九龙江河口入海监测断面水质中无机氮浓度变化范围为1.286～3.132mg/L，12月达最大值，最大值为3.132mg/L，7月达最小值，最小值为1.286mg/L。2020年1-12月无机氮含量全部超四类海水水质标准，超标倍数大部分达4倍以上。表明该海域无机氮超标严重。夏季无机氮含量相对较低，秋冬季含量相对较高。无机氮是硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮的总和，无机氮的季节变化趋势与硝酸盐的季节变化趋势比较接近。

2.2.5 总磷

2020年1-12月九龙江河口入海监测断面水质中总磷浓度变化范围为0.095～0.185mg/L，2月达最大值，最大值为0.185mg/L，6月和12月达最小值，最小值为0.095mg/L。2020年1-12月总磷含量全部符合Ⅲ类地表水环境质量标准。夏季总磷含量相对较低，秋冬季含量相对较高。

2.2.6 石油类

2020年1-12月九龙江河口入海监测断面水质中石油类浓度变化范围为0.005～0.05 mg/L，1月达最大值，最大值为0.05mg/L，9月和10月达最小值，最小值为0.005mg/L。除1月超Ⅲ类地表水环境质量标准外，其余月份石油类含量均符合Ⅲ类地表水环境质量标准。秋季石油类含量相对较低，春季和冬季含量相对较高。

2.3 九龙江河口与其他入海河流入海监测断面表层水主要化学要素年际变化趋势对比分析

根据2011—2020年九龙江、闽江、晋江、龙江、木兰溪等主要入海河流入海监测断面水质监测数据，对比分析九龙江、闽江、晋江、龙江、木兰溪等入海河流河口水质中高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷、石油类的年平均值浓度变化趋势的差异（表3和图3）。

2.3.1 高锰酸盐指数

2011—2020年九龙江、闽江、晋江、龙江、木兰溪入海监测断面高锰酸盐指数年平均值浓度变化范围分别为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，全部符合相应的地表水环境质量标准。2011—2015年龙江、木兰溪入海监测断面高锰酸盐指数含量相对较高，龙江的高锰酸盐指数含量均大于6.42mg/L，木兰溪的高锰酸盐指数含量均大于7.04 mg/L，2016—2020年龙江、木兰溪高锰酸盐指数含量呈现大幅度持续下降的趋势。2011—2020年九龙江、闽江、晋江高锰酸盐指数含量相对较稳定，变化幅度不大。

2.3.2 氨氮

2011—2020年九龙江、闽江、晋江、龙江、木兰溪入海监测断面氨氮年平均值浓度变化范围分别为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，九龙江除2013年和2014年氨氮的含量超Ⅲ类地表水环境质量标准外，其余年份均符合Ⅲ类地表水环境质量标准。闽江、晋江的氨氮含量全部符合Ⅲ 类地表水环境质量标准。龙江除2011年氨氮的含量超Ⅴ类地表水环境质量标准外，其余年份均符合Ⅴ类地表水环境质量标准。木兰溪除2012年氨氮的含量超Ⅳ类地表水环境质量标准外，其余年份均符合Ⅳ类地表水环境质量标准。龙江和木兰溪氨氮含量相对较高，闽江和晋江氨氮含量相对较低，2011—2020年龙江和木兰溪氨氮含量总体呈下降趋势，闽江和晋江氨氮含量相对较稳定，变化幅度不大，九龙江氨氮含量总体呈现先大幅度上升后持续下降的趋势，2014年达最大值。

2.3.3 总氮

2011—2020年九龙江、闽江、晋江、龙江、木兰溪入海监测断面总氮年平均值浓度变化范围分别为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，全部超过相应的地表水环境质量标准。龙江总氮含量相对较高，闽江总氮含量相对较低，2011—2020年龙江总氮含量总体呈现先下降后上升最后下降的趋势，闽江总氮含量年际变化不大，总体呈现先相对稳定后轻微下降的趋势，九龙江总氮含量呈现先上升后持续下降的趋势，2014年达最大值，晋江总氮含量呈现先相对稳定后持续上升的趋势，木兰溪总氮含量呈现先上升后下降的趋势，变化幅度较大。

2.3.4 总磷

2011—2020年九龙江、闽江、晋江、龙江、木兰溪入海监测断面总磷年平均值浓度变化范围分别为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，九龙江除2013—2016年总磷含量超Ⅲ类地表水环境质量标准外，其余年份均符合Ⅲ类地表水环境质量标准。闽江、晋江的总磷含量全部符合Ⅲ类地表水环境质量标准。龙江总磷含量均符合Ⅴ类地表水环境质量标准。木兰溪除2011年和2012年总磷含量超Ⅳ类地表水环境质量标准外，其余年份均符合Ⅳ类地表水环境质量标准。龙江和木兰溪总磷含量相对较高，闽江和晋江总磷含量相对较低，2011—2020年龙江和木兰溪总磷含量总体呈现大幅度下降的趋势，闽江和晋江总磷含量总体呈现相对稳定的趋势，变化幅度不大，九龙江总磷含量总体呈现先平稳上升后持续下降的趋势。

2.3.5 石油类

2011—2020年九龙江、闽江、晋江、龙江、木兰溪入海监测断面石油类年平均值浓度变化范围分别为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，九龙江、闽江、晋江、龙江、木兰溪入海监测断面石油类年平均值全部符合相应的地表水环境质量标准。木兰溪和龙江石油类含量相对较高，闽江和晋江石油类含量相对较低，2011—2020年龙江和木兰溪石油类含量总体呈现先上升后下降的趋势，闽江和晋江石油类含量总体呈现相对稳定的趋势，变化幅度不大，九龙江石油类含量变化不大，总体呈现持续下降的趋势。

3 结论与建议

（1）2011—2020年九龙江河口入海监测断面表层水高锰酸盐指数、石油类的年平均值浓度全部符合Ⅲ类地表水环境质量标准，氨氮、总磷部分年份的年平均值浓度超Ⅲ类地表水环境质量标准，大部分年份的年平均值浓度符合Ⅲ类地表水环境质量标准。总氮全部超Ⅲ类地表水环境质量标准，超标倍数全部达3倍以上。九龙江河口入海监测断面水质总氮超标严重。2011—2020年九龙江河口入海监测断面水质的年际变化趋势为：高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷、石油类总体呈现下降的趋势，尤其是“十三五”期间（2016—2020年），九龙江河口入海监测断面水质中高锰酸盐指数、氨氮、总磷、石油类呈现持续下降的趋势，下降幅度较大，表明“十三五”期间九龙江流域水质得到明显改善，主要原因是当地政府和主管部门非常重视九龙江流域的环境综合治理，多部门齐抓共管，2016 年水利部等10部委联合召开视频会议动员部署全面推行河长制工作，2017年福建省印发《福建省全面推行河长制实施方案》;颁布实施了《福建省人民政府办公厅关于印发九龙江-厦门湾污染物排海总量控制试点工作方案的通知》（闽政办〔2017〕105号）等一系列文件，九龙江流域水质得到明显改善。但是九龙江河口水质中总氮含量持续高居不下，超标严重，主要原因与总氮未纳入流域水质考核范围息息相关，建议将总氮纳入流域水质考核范围，严格控制流域考核断面水质中总氮的含量。

（2）2020年1-12月九龙江河口入海监测断面表层水高锰酸盐指数、总磷全部符合Ⅲ类地表水环境质量标准，化学需氧量、氨氮、石油类个别月份超Ⅲ类地表水环境质量标准，大部分符合Ⅲ类地表水环境质量标准。总氮全部超Ⅲ类地表水环境质量标准，大部分月份的监测值超标倍数达3倍以上，表明2020年九龙江河口入海监测断面水质总氮超标严重。2020年九龙江河口入海监测断面水质的季节变化特征为：高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷夏季含量相对较低，冬季含量相对较高。化学需氧量的季节变化特征为冬季含量相对较低，秋季含量相对较高。而石油类的季节变化特征为秋季含量相对较低，春季和冬季含量相对较高。主要原因是夏季降水量较多，冬季降水量少，还有闽浙沿岸流对河口区水质的影响较大，冬季闽浙沿岸流给福建典型海湾带来了大量营养盐物质，海水营养盐含量明显提高，秋季次之，春季影响略小，夏季基本不受闽浙沿岸流影响[14]。

（3）2011—2020年九龙江与福建省内其他主要入海河流闽江、晋江、龙江、木兰溪的入海监测断面水质年平均值浓度变化趋势对比分析得出，龙江、木兰溪入海监测断面水质中高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷年平均值浓度较高，闽江和晋江浓度较低，九龙江处于中等水平。2016—2020年龙江、木兰溪入海监测断面水质中高锰酸盐指数呈现明显下降的趋势，九龙江、闽江、晋江变化幅度不大。2010—2020年九龙江、龙江、木兰溪入海监测断面水质中氨氮呈现明显下降趋势，晋江、闽江变化幅度不大。九龙江、龙江、木兰溪入海监测断面水质中总氮浓度相对较高，呈现上下波动的趋势，变化幅度较大;闽江总氮浓度相对较低，总体呈现下降的趋势;晋江总氮浓度呈现上升的趋势。2010—2020年龙江、木兰溪入海监测断面水质中总磷含量相对较高，闽江、晋江含量相对较低，九龙江总磷含量呈现先上升后下降的趋势。九龙江、闽江、晋江、龙江、木兰溪入海监测断面水质中石油类含量相对较低，全部符合相应的地表水环境质量标准。2011—2020年龙江、木兰溪入海监测断面水质中石油类浓度呈现大幅度下降，水质明显得到改善，九龙江入海监测断面水质中石油类浓度总体呈现下降的趋势，闽江和晋江石油类浓度总体有所下降，下降幅度小。