黄河口水域水质时空分布特征及环境质量评价

师吉华，曹振杰，董贯仓张金路，冷春梅，刘 飞

（山东省淡水水产研究所，山东济南250117）

黄河是我国第二长河和渤海输入流量最大的河流，每年向莱州湾及渤海注入丰富的营养物质。而河口作为海陆交互作用的重要地带，是一个多功能的复杂生态系统，具有水动力强烈、泥沙输移和物质交换频繁、水文环境条件复杂、河口环境因子 （如径流、盐度、温度、水团、人为活动、潮汐和悬浮物等）变化剧烈等特点［1］。据统计，我国近岸2／3的河口及近海受到营养盐污染，水体质量等生境状况恶化［2］，沉积物污染的综合潜在风险增加，生物质量亦受到威胁。本研究选取海淡水交汇附近的黄河口水域，进行了水体营养盐、重金属和石油烃等污染物调查，分析了黄河口水环境质量状况及其时空分布特征，以期为黄河口水体的保护和利用提供基础理论依据。

1 材料与方法

1.1 调查站位设置

根据代表性原则，自黄河口新滩浮桥 （汊二浮桥）至河口拦门沙外侧海域每隔3km布设1个调查站位，实测站位见图1（受8月份黄河淡水流入量增大影响，增设海水范围内的HH07站位1处）。

1.2 调查方法

分别于2011年5月、8月、11月和2012年2月在黄河口河道段的设立6个调查 （8月增设HH07站位1处）。使用5L有机玻璃采水器采取水体表层约0.5m深度的水样，现场测定水体温度 （WT）、盐度 （S）、pH、溶氧量（DO）、电导率和氧化还原电位；水体营养盐、悬浮物（SS）、叶绿素a （Chl－a）、硅酸盐 （Si）、铜 （Cu）、镉（Cd）、锌 （Zn）、铅 （Pb）和石油烃等指标含量按国家标准现场固定，立即送回室内检测分析。

1.3 检测与评价标准

图1 黄河口水域调查站位设置

水环境指标的测定参照 《中国环境保护标准汇编－水质分析方法》［3］、《海洋监测规范》［4］和 《湖泊富营养化调查规范》［5］；水环境质量评价参照 《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）Ⅲ类标准、《中华人民共和国海水水质标准》（GB3097－1997）、 内 梅 罗 指 数 法［8］（表1）和 《湖泊 （水库）富营养化评价方法及分级技术规定》中的综合营养状态指数法［8］（表2）。

1.4 数据处理

所得数据采用SPSS 16.0进行统计分析，以P＜0.05作为差异显著性标准。

2 结果与分析

表1 内梅罗指数（I）污染等级划分

表2 淡水湖泊（水库）营养状态分级

2.1 水环境状况

本调查区域位于黄河口海淡水交汇附近水域，水环境指标状况见图2及表3。研究区HH01－HH05调查站位为淡水水域 （S为0.44）；HH06站位 （8月为HH07站位）为海水水域 （S为26.05）。

图2 各站点主要环境因子比较

表3 黄河口水环境指标及内梅罗指数评价结果

2.2 水环境质量评价

2.2.1 内梅罗指数法

表3为依据内梅罗指数法评价的黄河口水环境质量状况。由表3可知，黄河口水域受到一定程度的轻微污染，周年水质等级为Ⅲ类，其中5月为Ⅰ类，8月和11月为Ⅲ类，2月为Ⅱ类。污染指数大小顺序为11月＞8月＞2月＞5月。水体主要污染源为氮，氨氮的周年污染指数为1.98，其次为TP，周年污染指数为1.75，TP和TN的年超标率分别为83.33%和66.67%。其他监测项目基本不超标。

2.2.2 富营养化评价

表4为黄河口水体富营养化评价结果。除了少数的站位 （5月HH06）为中度营养外，黄河口水质基本为中度富营养化和重度富营养化。从此结果看，综合营养指数法是否适合评价黄河水质，值得商榷，因为毕竟黄河水的泥沙含量很高，水体的透明度及叶绿素含量与真实值之间有一定的差距。牛明颖等［10］指出由于黄河泥沙的分布具有时空不均衡的特点，往往随机性较大，这就使得对测定总量的参数的监测结果缺乏可比性，无法控制和精确确定水体中污染的含量，出现多沙水体执行国家标准中所出现的特殊问题。

表4 调查水体营养状态分级

2.3 黄河口水域水质时空分布特征

2.3.1 氮、磷的时空变化特征

氮、磷等营养物质的输入和富集是水体发生富营养化的最主要原因［6，7］，由图2可以看出，黄河口水域氮、磷含量相对较高。TN含量为1.98mg／L，属Ⅴ类水质标准，其中HH01、HH02和HH04均为劣Ⅴ类，HH03和HH05为Ⅴ类；8月和2月为劣Ⅴ类，11月为Ⅴ类，5月为Ⅱ类。空间上，TN由内陆河口至近海呈逐渐降低的趋势，HH01最高，如8月HH01的TN为3.5mg／L，HH07则仅为0.32mg／L；时间上，各季节大小顺序为8月 （2.94mg／L）＞2月 （2.28mg／L）＞11月 （1.59mg／L）＞5月 （0.47mg／L）（P＜0.05）。TP含量为0.38mg／L，属V类水质标准。各季节大小顺序为11月（0.68mg／L）＞8月 （0.44mg／L）＞5月 （0.11mg／L）＞2月 （0.09mg／L） （P＜0.05），分别为劣Ⅴ类、劣Ⅴ类、Ⅲ类和Ⅱ类，NH＋4－N含量为0.21mg／L，属Ⅱ类水质标准，最高值为8月HH01的0.68mg／L。季节大小顺序为8月＞11月＞3月＞5月 （P＜0.05），其中8月和11月为Ⅱ类，2月和5月为Ⅰ类。NO－2－N含量为0.04mg／L，3月最高为0.06mg／L，11月最低0.018mg／L，其大小顺序为3月＞8月＞5月＞11月（P＜0.05）。NO－3－N含量为1.22mg／L，8月HH04最高为2.5mg／L，季节大小顺序为8月＞3月＞11月＞5月。DIN （DIN为氨氮、硝态氮、亚硝态氮含量之和）中，硝态氮的含量最高，季节差异明显，8月＞11月＞2月＞5月，亚硝态氮含量各季节差异不明显，氨氮无论是淡水还是还是海水含量都很低。

3.2 DO、CODMn的时空变化特征

水体溶解氧水平是反映水生生物生长状况和环境污染状态的重要指标［8，9］.浮游生物的光合作用吸收营养盐，释放氧气，使水体中溶解氧水平提高，而浮游植物死亡时，有机质降解则会消耗水体中的溶解氧，并使营养盐水平提高。因此，溶解氧是一个直接反映水体污染程度和评判水体新鲜程度的重要指标。淡水静态水体及流动缓慢的河流溶解氧季节变化主要是因为温度和光照等因素影响，但黄河应该是例外，首先黄河泥沙含量高，泥沙对污染物的吸附和解析可以改变水体溶解氧的含量，水温升高可使污染物降解，但溶解又可使溶解氧降低，牛明颖等［10］研究发现，在高含沙水流中，水体中的溶解氧随水温、含沙量的增高而降低，呈负相关。

黄河口水体DO含量较高 （图1），淡水水域总体符合Ⅰ类水质标准 （其中3／4位次为Ⅰ类，其余为Ⅱ类），除2月份外，其余各点空间变化不明显，季节变化为2月＞11月＞5月＞8月，除5月与8月外其他月份间差异显著 （P＜0.05）；海水水域年平均含量为8.81mg／L，总体符合Ⅰ类水质标准，其中8月为Ⅱ类，其余3位次为Ⅰ类，季节变化为2月＞5月＞11月＞8月。各站点间，2月HH01最高位17.59mg／L，8月HH07最低为5.33mg／L。黄河口水体CODMn含量存在显著的时空分布特征。黄河口水体CODMn含量为2.98mg／L，属Ⅱ类水质，总体由内陆河口至近海呈降低趋势。5月、8月、11月及2月分别为1.56、4.61、2.11及2.90mg／L，季节均值为8月＞2月＞11月＞5月 （P＜0.05），其中8月为Ⅲ类，2月和11月为Ⅱ类，5月为Ⅰ类。

从检测数据分析，高锰酸钾指数不高，水体高锰酸钾指数低说明黄河泥沙本身含有的有机质、还原物质以及所吸附的有机污染物质，在通常的黄河水环境条件下难以浸溶出来，即在天然河水中，泥沙可以起到降解有机污染，净化水体的作用。

3.3 重金属及石油类的时空变化特征

监测结果表明，黄河口水体Cu、Pb和Cd未检出，Zn含量为14.25μg／L，除5月为Ⅱ类外均为Ⅰ类水质。石油烃类含量为25μg／L，除2月HH04属Ⅱ类外，其余均为Ⅰ类。

4 小结

（1）内梅罗指数和综合富营养化评价结果表明：黄河口水域pH为弱碱性，水体溶氧含量充足，CODMn含量较低 （2.98mg／L，Ⅱ类水质），水体主要污染因子为 TN （1.98mg／L，Ⅴ类水质）、TP（0.38mg／L，Ⅴ类水质）和NH＋4－N，石油类和Hg污染不明显，其他重金属含量均未超标。

（2）时间尺度上，黄河口水域DO含量较高，淡水水域总体符合Ⅰ类水质标准，季节变化为2月＞11月＞5月＞8月，除5月与8月外其他月份间差异显著 （P＜0.05），海水水域符合Ⅰ类水质标准，季节变化为2月＞5月＞11月＞8月；总氮含量季节均值为8月＞2月＞11月＞5月 （P＜0.05），平均含量为1.98mg／L，属Ⅴ类水质标准；总磷含量11月＞8月＞5月＞2月 （P＜0.05），平均含量为0.38mg／L，属Ⅴ类水质标准；化学需氧量质量浓度8月＞2月＞11月＞5月 （P＜0.05），年平均含量为2.98mg／L，属Ⅱ类水质标准。

（3）空间尺度上，黄河口水域总氮分布呈由内陆河口至近海逐渐降低的趋势，总磷空间分布差异不大，CODMn总体上呈内陆河口至近海逐渐降低的趋势。

（4）时空分布表明，黄河口水域水质参数呈现出不同的时空变化特征，DO含量较高，无论是淡水还是海水都符合Ⅰ类水质标准；总氮、总磷均已达到富营养化水平，以富营养化指标氮磷最为严重，总氮平均浓度已接近地表水环境Ⅴ类标准值 （2mg／L），总磷平均浓度已超过地表水环境Ⅴ类标准值（0.2mg／L），属于劣Ⅴ类。

（5）受黄河高含量泥沙吸附影响，黄河口水质存在总量的参数的监测结果缺乏可比性，无法控制和精确确定水体中污染的含量，出现多沙水体执行国家标准中所出现的特殊问题［10］。

［1］伊 飞，张训华，胡 克.海岸带陆海相互作用研究综述 ［J］.海洋地质前沿，2011，27（3），29－34.

［2］殷 鹏，刘志媛，张龙军.2009年春季黄河口附近海域营养盐状况评价 ［J］.海洋湖沼通报，2011，（2）：120－130.

［3］中国标准出版社第二编辑室.中国环境保护标准汇编水质分析方法 ［M］.北京：中国标准出版，2001.

［4］国家质量监督局.海洋监测规范 ［M］.北京：中国标准出版社，2002.

［5］金相灿，屠清瑛.湖泊富营养化调查规范 ［M］.北京：中国环境科学出版社，1990.

［6］曹正梅，郎印海，刘 荣.崂山水库水体富营养化水平研究 ［J］.海洋湖沼通报，2009，（2）：105－107.

［7］李 兴，杨乔媚，勾芒芒.内蒙古乌梁素海水质时空分布特征 ［J］生态环境学报，2011，20（8－9）：1301－1306.

［8］孟春霞，邓春梅，姚 鹏，等.小清河及邻近海域的溶解氧 ［J］.海洋环境科学，2005，（3）：25－28.

［9］王丽芳，戴民汉，翟惟东.近岸、河口缺氧区域的主要生物地球化学耗氧过程 ［J］.厦门大学学报，2007，（S1）：33－37.

［10］牛明颖，王 伟，王 静.黄河水沙对水环境的影响 ［J］.黄河水利职业技术学院学报，2003，5（4）：10－12.