海陵湾口海水水质的综合分析与评价

毛发湿度计李婷;朱长波;李俊伟;陈素文;颉晓勇;刘永

【摘要】根据2015—2016年4个航次的调查数据,对海陵湾口海水温度、盐度、pH、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、无机氮(DIN)、无机磷(DIP)、叶绿素a(Chl-a)、石油类、硫化物和重金属质量浓度等16项水质指标进行分析,并通过综合污染评价指数(P)、富营养状态(E)和质量评价指数(NQI)对该区域渔业环境质量进行综合评价.结果显示,对海陵湾海域污染贡献率最高的因子依次是石油类、DIN、COD和DO,不同季节海水受污染程度和主要污染物水平存在显著差异(P<0.05);春季海水中DIN污染贡献率最高(0.27~0.69 mg·L-1),仅达到国家四类海水标准;夏季水质清洁,达到国家二类海水标准,但DO质量浓度(4.69~5.93 mg·L-1)显著低于其他三季;秋冬两季海水均受到一定程度的石油污染,海水中石油类质量浓度分别达0.069 mg·L-1和0.143 mg·L-1,均超过国家二类海水标准限量值,综合评价结果为轻度污染;冬季海水中COD值(3.67 mg·L-1)和Chl-a质量浓度(13.07 mg·m-3)均显著高于其他季节,11个调查站位(90%以上)NQI值大于3,水质呈现明显的富营养化状态.%Based on the quarterly investigation data of the Hailing Bay estuary from 2015 to 2016, in addition to the evaluation of the Nemerow pol

lution index (P), eutrophication index (E) and nutrient quality index (NQI), we analyzed 16 basic water quality in-dices, including water temperature, salinity, pH, dissolved oxygen (DO), chemical oxygen demand (COD), dissolved inorganic nitro-gen (DIN), dissolved inorganic phosphorus (DIP), chlorophyll a, petroleum hydrocarbon, sulfide and heavy metal content, so as to evaluate the quality of the fishery environment in this region. The results show that the top four contamination factors in Hailing Bay estuary were petroleum hydrocarbon, DIN, COD and DO, and the degree of contamination and the main pollutants in seawater were different among four seasons significantly (P<0.05). In spring, the DIN value was higher than those in the other seasons significantly, ranging from 0.27 mg·L-1 to 0.69 mg·L-1. In summer, the seawater was relatively clean, but the DO value was lower significantly, ranging from 4.69 mg·L-1 to 5.93 mg·L-1. In autumn and winter, the seawater was both contaminated by petroleum hydrocarbon whose concentration were 0.069 mg·L-1 and 0.143 mg·L-1, respectively (mild pollution). Winter witnessed the highest mass concen-trations of COD (3.67 mg·L-1), Chl-a (13.07 mg·m-3) and NQI (4.35). The NQI values in 11 sampling stations were over 3, which in-dicates that seawater in the Hailing Bay estuary is experiencing high eutrophication.

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【期刊名称】《南方水产科学》

【年(卷),期】2018(014)003

【总页数】9页(P49-57)

【关键词】海水养殖;营养盐;水质评价;海陵湾茶浴炉

【作者】李婷;朱长波;李俊伟;陈素文;颉晓勇;刘永

【作者单位】中国水产科学研究院南海水产研究所,农业部南海渔业资源开发利用重点实验室,广东广州 510300;中国水产科学研究院南海水产研究所,农业部南海渔业资源开发利用重点实验室,广东广州 510300;中国水产科学研究院南海水产研究所,农业部南海渔业资源开发利用重点实验室,广东广州 510300;中国水产科学研究院南海水产研究所,农业部南海渔业资源开发利用重点实验室,广东广州 510300;中国水产科学研究院南海水产研究所,农业部南海渔业资源开发利用重点实验室,广东广州 510300;中国水产科学研究院南海水产研究所,农业部南海渔业资源开发利用重点实验室,广东广州 510300

【正文语种】中文

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【中图分类】X824

海陵湾位于粤西海岸中部 (111°41'E～111°54'E、21°34'N～21°45'N)，地处阳江市西南端，海陵岛以西，海域广阔，面积约180 km2，湾内附生多个小型港湾和岛屿[1]。海陵湾包括内湾和外湾2个部分，内湾为半封闭海区[2]，湾口有散头嘴和海陵岛的掩护，湾内风浪平缓，海域隐蔽，水产养殖条件非常好，阳江市大部分水产养殖业集中在该海域，是广东阳江重要的水产养殖基地[3]，养殖模式主要包括贝类养殖和网箱养殖，外湾为开阔海域，是著名的旅游风景区。海陵湾海水年平均水温为22.8～24.3 ℃，海区潮汐为不规则半日潮，平均潮差1.56 m，兼具热带、亚热带气候特征，有明显的季风性和海洋性气候[4-5]。

海陵湾以“中国蚝乡”闻名于全国，每年近江牡蛎(Crassostrea rivularis)的产量29×104 t，占广东省总产量的1/3。近江牡蛎是华南沿海最大宗的经济贝类之一，俗称“生蚝”，是暖水性双壳类软体动物，以滤食海水浮游生物为主，其肉质鲜美，营养丰富，素有“海底牛奶”之称，盛产于广东、广西。近十年来粤西近江牡蛎人工养殖业发展迅速，截至2010年，海陵湾水域近江牡蛎养殖总面积已达到2 580 hm2，规模巨大，但近江牡蛎养殖业也面临着环

境破坏日益加剧的考验。1964年建成的海陵大堤阻断了海陵湾海水的天然环流路径，减弱了污染物的自然稀释能力，造成大堤东侧污染物淤积[6]；海陵岛旅游业近年发展迅猛，旅游人口激增，湾口附近大量生活污水直接排入，也导致海陵湾养殖环境质量严重下降[7]。据调查，自1996年起海陵湾内养殖牡蛎死亡率高达30%～50%，年均损失万吨。目前对该海区水环境生态调查的相关报道十分有限，且罕有针对海陵湾海域生态环境质量的研究[8-9]。随着沿岸经济和港口运输业的发展，海陵湾的海洋生态环境逐年改变，迫切需要对该区域进行综合的水环境质量调查，因此，弄清海陵湾水环境因子的时空分布特征、水体质量及污染状况对海陵湾海域海洋渔业及旅游业的可持续发展具有重要意义。对海域生态环境质量进行综合评价的方法和体系已有很多[10-12]，本研究根据2015—2016年对海陵湾口海水环境质量综合调查的结果，利用几种常用的环境质量评价指数，对该海区海水的有机污染、营养水平、石油类等污染物质的生态危害进行综合评价，分析讨论海陵湾口的海水环境现状，以期为海陵湾及临近区域海洋生态资源的合理开发提供数据参考。

1 材料与方法

1.1 采样站位设定

分别于 2015年 2月 (冬季)、7月 (夏季)、11月(秋季)及2016年4月(春季)对海陵湾内湾(S1～S6站位)、外湾(S7～S12站位)共12个站位进行季度性采样调查。采样站位点见图1。其中S1、S2站位为牡蛎养殖区，S2站位附近分布有大量牡蛎养殖笩架，S1站位笩架数量相对较少。S4站位右侧是海陵岛的渔港码头，停泊着大量的渔船，捕鱼期会有不少油料漏出飘在水面。

1.2 样品采集与分析

调查项目包括水温、盐度、pH、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、氨氮(NH4-N)、亚硝酸盐(NO2-N)、硝酸盐(NO3-N)、活性磷酸盐(PO4-P)、叶绿素a (Chl-a)、石油类、硫化物和重金属质量浓度等。样品的采集和处理以及海水中营养盐等水化学指标的分析均按照《海洋监测规范GB 17378.4—2007》[13]指定方法执行，海水水体中的DO、水温、盐度和pH等理化因子采用便携式水质分析仪(YSI-556型)现场测定，Chl-a质量浓度测定采用丙酮萃取法[14]。

1.3 水质评价方法

1.3.1 综合污染指数评价[15] 利用综合污染指数，即内梅罗指数[16]评价方法对调查海域水体DO、无机氮(DIN)、无机磷(DIP)、COD、石油类质量浓度、硫化物质量浓度、重金属 [铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)和砷(As)] 质量浓度12个指标进行综合评价。由于调查水域为海水养殖区和旅游景区，因而采用《海水水质标准》(GB 3097—1997)中的二类标准作为水质评价标准，公式为：

图1 海陵湾采样站位图Fig.1 Sampling stations in Hailing Bay estuary

式中P为内梅罗综合指数，Pmax、Pavg分别为单因子污染指数Pi的最大值与平均值。具体等级划分标准见表1。其中Pi的计算公式为：

1000w逆变器电路图式中Ci为第i类污染物的实测质量浓度，Si为第i类污染物在GB 3097—1997二类水评价标准中对应值。DO的Pi按下列公式进行计算：

式中Ci为DO质量浓度实测值，Co i=5 mg·L–1。具体污染等级划分原则见表 1。

表1 内梅罗污染指数污染水平分级Tab.1 Water pollution grading based on Nemerow pollution index (P)重度污染Ⅴsevere pullution污染指数 P P≤0.8 0.8＜P≤1.0 1.0＜P≤4.5

4.5＜P≤7.7 P＞7.7较清洁Ⅱrelatively clean污染水平pollution level轻度污染Ⅲmild pollution中度污染Ⅳmoderate pollution清洁Ⅰclean

申利英1.3.2 水体富营养化的评价方法采用营养状态指数(E)和海水营养状态质量指数(NQI) 2种评价方法对调查区域的水体状况进行评价。E的评价公式为[17]：

式中CCOD、CDIN和CDIP分别代表COD、DIN、DIP在水体中的实测质量浓度(mg·L–1)。当E＜1时，水体低于富营养化水平；当E≥1时，表现为富营养化状态，营养指数越大，富营养化程度越高。

NQI的评价公式为[18]：

式中分子项分别为海水中COD、DIN、DIP和Chl-a实测浓度，分母项为相应的标准值，根据GB 3097—1997 中二类海水标准及海陵湾海水营养状况，文中COD、DIN、DIP和Chl-a标准值分别为 3 mg·L–1、0.3 mg·L–1、0.03 mg·L–1 和5 mg·m–3。NQI＞3为富营养化水平；NQI在2～3之间为中营养化水平；NQI＜2为贫营养化水平。

1.3.3 海区初级生产力海区初级生产力的量值根据Cadée[19]提出的相关公式计算：

式中 U 为初级生产力 (C) [mg·(m2·d)–1]；CChl-a的单位为mg·m–3，Q为不同层次同化系数算术平均值，取经验值3.52；D为昼长时间，取9.5 h；E为真光层深度(m)，取透明度的3倍。

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