江门市近岸海域春季环境质量评价*

覃超梅 孙凯峰 赵庄明 綦世斌 钟 超

(环境保护部华南环境科学研究所,广东 广州 510655)

江门市近岸海域春季环境质量评价*

覃超梅 孙凯峰 赵庄明 綦世斌#钟 超

(环境保护部华南环境科学研究所,广东 广州 510655)

2016年4月对江门市近岸海域水质、表层沉积物、浮游动植物和底栖生物进行了调查研究。水质调查结果表明：除COD、BOD5、SS、无机氮(DIN)、活性磷酸盐(DIP)、铅、铜和镍外，其他项目均符合《海水水质标准》(GB 3097—1997)第二类标准；其中，COD、SS、DIN和DIP超出GB 3097—1997第四类标准。水体富营养化指数和有机污染评价指数显示，近期江门市近岸海域总体呈重度富营养状态，部分海域甚至呈严重富营养状态，有机污染严重。表层沉积物调查结果表明，依据《海洋沉积物质量》(GB 18668—2002)第一类标准，调查海域表层沉积物中铜和有机质超标严重，超标率达100.0%；表层沉积物已经受到重金属污染。浮游植物共有55种，以硅藻门占绝对优势；浮游动物共有42种，优势种仅有夜光虫(Noctiluca)；底栖生物有16种，绝对优势种为小头虫(Capitellacapitata)。研究发现，调查海域在春季存在甲藻赤潮和夜光虫赤潮暴发的风险。底栖生物的丰度和生物量与表层沉积物中污染物的相关性分析表明：丰度与铬呈显著正相关；生物量与锌呈显著正相关，与铜接近显著正相关。

近岸海域 春季 海域水质 表层沉积物 浮游植物 浮游动物 底栖生物

江门市位于广东省中南部，位于珠江水系的西江下游，南濒南海，海洋资源极为富饶。全市大陆海岸线长414.8 km，海岸线基本呈东西走向，占广东省大陆海岸线的1/5，江门市近岸海域东至黄茅海与珠海市海域分界线，西至黄花湾与阳江市海域分界线，南至领海线，主要包括银湖湾、黄茅海、广海湾、镇海湾和川山群岛海域。近年来，江门市近岸海域开发已具有了相当的规模，近岸海域环境随之遭受到不同程度的影响。目前，一些学者对近岸海域环境质量进行了研究[1-3]，而有关江门市近岸海域环境质量的研究还鲜有报道。因此，为了解江门市近岸海域环境质量现状，于2016年4月对江门市近岸海域的水质、表层沉积物、浮游动植物和底栖生物进行了初步调查，为保护江门市近岸海域环境，合理开发利用海洋资源提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 站位布设和取样方法

本研究于2016年4月进行，水质调查在大潮期(4月11日)和小潮期(4月17日)各进行1次，表层沉积物、浮游动植物和底栖生物调查只在大潮期进行1次。在江门市近岸海域共布设28个大面水质调查站位，其中2个站位同时进行水质与表层沉积物调查，9个站位同时进行水质、表层沉积物、浮游动植物和底栖生物调查。站位分布见图1。

采用2.5 L有机玻璃采水器采集海水，所有样品的采集、保存、运输和分析方法均按照《海洋监测规范 第7部分：近海污染生态调查和生物监测》(GB 17378.7—2007)[4]718-756及《海洋调查规范 第4部分：海水化学要素调查》(GB/T 12763.4—2007)[5]中的有关规定进行。表层沉积物采用抓斗式采泥器采集，用塑料勺取其中央未受干扰的表层泥样，放置于聚乙烯袋中。浮游动物与浮游植物分别用50 cm口径的浅水Ⅰ型和37 cm口径的浅水Ⅲ型浮游生物网，由海底向海面垂直拖网采集，样品现场用5%(体积分数)的甲醛溶液固定保存，带回实验室进行鉴定和计数。底栖生物分别通过拖网和采泥两种方法采集，挖取的泥样用双层套筛冲洗后进行生物种类及数量的鉴定，生物样放入样品瓶中，用75%(体积分数)的酒精固定保存。

1.2 调查项目

水质调查项目包括：水温、盐度、pH、溶解氧(DO)、COD、BOD5、SS、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、氨氮、无机氮(DIN)、TN、活性磷酸盐(DIP)、TP、阴离子表面活性剂(LAS)、石油类、汞、镉、铅、六价铬、总铬、砷、铜、锌、硒、镍，共26项。

表层沉积物调查项目包括：石油类、总铬、铜、镍、锌、硫化物、有机质，共7项。

浮游植物调查项目包括：种类、丰度。

浮游动物和底栖生物调查项目包括：种类、丰度和生物量。

1.3 评价方法

1.3.1 水质和表层沉积物评价方法

采用单因子标准指数法进行评价，其计算方法主要是利用调查项目i在站位j的质量浓度(ci,j)和调查项目i相应的标准值(ci,s)，得出调查项目i在站位j的标准指数(Si,j)，ci,j和ci,s的单位视具体情况而定。除水温、盐度、pH和DO外，其余调查项目Si,j的计算见式(1)：

Si,j=ci,j/ci,s

(1)

DO的标准指数如下：

(2)

cDO,f=468/(31.6+T)

(3)

式中：cDO,f为饱和DO质量浓度，mg/L；T为水体水温实测值，℃；468为转换系数，mg·℃/L。

图1 江门市近岸海域调查站位分布Fig.1 The distribution of investigation stations in Jiangmen near-shore waters

pH>7.0时，其标准指数如下：

SpH,j=(cpH,j-7.0)/(cpH,su-7.0)

(4)

式中：cpH,su为水质标准中规定的pH上限。

1.3.2 水体富营养化评价方法

为了综合研究江门市近岸海域富营养化程度，应用富营养化指数(E)[6]进行评价，计算公式如下：

E=(cCOD×cDIN×cDIP)×106/4 500

(5)

式中：cCOD、cDIN和cDIP分别为COD、DIN和DIP的质量浓度，mg/L；4 500为转换系数，kg/L。

1.3.3 水体有机污染评价方法

采用有机污染评价指数(A)[7]来评价调查海域的有机污染状况，计算公式如下：

A=cCOD/cCOD,s+cDIN/cDIN,s+cDIP/cDIP,s-cDO/cDO,s

(6)

式中：cDO为DO质量浓度，mg/L；cCOD,s、cDIN,s、cDIP,s和cDO,s分别取3.0、0.1、0.015、5.0 mg/L。

1.3.4 浮游动植物和底栖生物评价方法

分别采用多样性指数(H’)[8]、均匀度(J)[9]和优势度(Y)[4]800对浮游动植物和底栖生物进行评价。

(7)

J=H’/log2S

(8)

(9)

式中：Pk为某站位中种类k的个体数目与该站位总个体数目的比值;S为样品中的总种数；N为样品中所有种的总个体数；Nk为种类k的个体数；fk为种类k在所有站位中出现的比例；k为浮游动植物和底栖生物种类。

1.4 评价标准

根据《广东省海洋功能区划(2011—2020年)》规定，江门市近岸海域主要功能为农渔业、港口航运、工业与城镇建设和旅游娱乐，采用就高不就低的原则，海域水质现状评价按《海水水质标准》(GB 3097—1997)[10]中的第二类标准执行；表层沉积物评价按《海洋沉积物质量》(GB 18668—2002)[11]中的第一类标准执行。

2 结果与讨论

2.1 海域水质

2.1.1 水质现状评价

本次水质调查样品数为56，水质调查结果及超标情况分别见表1、表2。结果表明，除了COD、BOD5、SS、DIN、DIP、铅、铜和镍外，其他监测项目均符合GB 3097—1997第二类标准。COD、SS、DIN和DIP超出GB 3097—1997第四类标准，超标率分别为3.6%、7.1%、100.0%、5.4%，可见江门市近岸海域主要污染因子是DIN，表明该海域水质状况最为突出的可能是富营养化问题，同时还受有机污染和铅、铜、镍等重金属污染。COD和BOD5的高值区出现在9#和10#站位，铅的高值区出现在3#和19#站位，铜的高值区出现在15#和19#站位，镍的高值区出现在20#和24#站位。

表1 江门市近岸海域水质现状调查结果1)

注：1)ND为未检出。

2.1.2 水体富营养化状态分析

采用富营养化指数分析江门市近岸海域的实际富营养化状态。计算结果显示，江门市近岸海域的E为0.48～138.23，平均值为8.97，对照表3可知，江门市近岸海域总体呈重度富营养状态。从区域分布来看，E的最大值(138.23)出现在14#站位，E≥15的站位有3#、9#、10#和19#，其E分别为19.28、83.73、66.15、17.98，这些站位呈现严重富营养状况。地表径流带来面源污染、工业和生活污水排放，海水养殖排污导致近年来近岸海域富营养化日趋严重[12]。因此，要加强江门市近岸海域工业入海排污口的监控，以及养殖区、港口区和旅游码头污染物排放的管理，从源头控制是防治江门市近岸海域富营养化的关键。

表2 江门市近岸海域水质超标率1)

注：1)依据GB 3097—1997计算超标率。

2.1.3 水体有机污染状况分析

氮磷营养盐和耗氧有机物的大量输入是水体富营养化的先决条件，为了进一步了解江门市近岸海域水质的污染状况，采用有机污染评价指数来评价该海域的有机污染状况。

计算结果显示，江门市近岸海域的A为6.97～27.81，平均值为12.37。对照表4可以看出，江门市近岸海域有机污染程度达到5级，属于严重污染。A的最大值(27.81)与E的最大值(138.23)出现在同一个站位，即14#站位。所有站位的有机污染程度均达到5级，说明整个江门市近岸海域的有机污染已非常严重，该海域需要特别注意有机污染问题。

资料分析是确定技术方案的基础性工作，将各种资料中的有用信息充分合理地利用起来，可以使更新后的协议书及附图等成果资料内容更全面、权威，为乡级行政区域界线勘定工作的顺利开展提供可靠的依据。

2.2 表层沉积物

江门市近岸海域表层沉积物调查结果及超标情况分别见表5、表6。结果表明，铜和有机质超标严重，依据GB 18668—2002第一类标准，超标率达100.0%，其中铜的最大值出现在4#站位，有机质的最大值出现在26#站位。江门市近岸海域只有石油类和硫化物符合GB 18668—2002第一类标准的要求，未出现超标现象，说明该海域表层沉积物已经受到重金属污染，重金属污染程度的大小顺序为铜>总铬>锌。

表3 近岸海域水质富营养等级划分

表4 近岸海域有机污染评价分级

表5 江门市近岸海域表层沉积物现状调查结果

表6 江门市近岸海域表层沉积物超标率1)

注：1)依据GB 18668—2002计算超标率。

2.3 浮游植物

江门市近岸海域浮游植物共鉴定有绿藻、硅藻、甲藻、蓝藻和隐藻5大门类55种。其中，硅藻门种类最多，有33种，占总种数的60.0%；绿藻门、蓝藻门、甲藻门和隐藻门分别有11、4、6、1种，分别占总种数的20.0%、7.3%、10.9%、1.8%。以Y≥0.01为优势种，则该海域浮游植物的优势种共有11种，分别为萎软根管藻(Flaccidrhizosolenia)、脆指管藻(Dactyliosolenfragilissima)、丹麦细柱藻(Leptocylindrus)、尖刺拟菱形藻(Pseudo-nitzschiapungens)、圆柱角毛藻(ChaetocerosteresCleve)、浮动弯角藻(EucampiazodiacusEhrenberg)、洛氏角毛藻(Chaetoceroslorenzianus)、短角弯角藻(Eucampiazoodiacus)、血红哈卡藻(Akashiwosanguinea)、角毛藻(Chaetoceros)和颗粒直链藻(Melosiragranulata)，其Y分别为0.163、0.124、0.092、0.073、0.053、0.052、0.049、0.018、0.016、0.014、0.013。优势种的组成中硅藻门占绝对优势，甲藻门血红哈卡藻也成为本次调查的优势种，其在27#站位最为突出，因此需要关注甲藻赤潮的发生风险。

由表7可以看出，浮游植物丰度为1.190×106～8.970×107个/m3，平均值为2.056×107个/m3，各站位丰度差异较大，丰度最高的站位(27#)是丰度最低的站位(1#)的75倍。1#站位的浮游植物丰度处于较低水平，尽管该站位位于感潮河口区域，但由于入海河流携大量淡水冲入，水流速度不适宜藻类的停留和生长，因此，呈现出浮游植物低于其他站位的现状。

浮游植物的H’为2.36～3.94，平均值为3.34。除12#、27#站位的H’较低外，其他站位的H’分布较均匀。浮游植物的J为0.59～0.96，平均值为0.81，其分布趋势与H’相似。

表7 江门市近岸海域浮游植物种数、丰度、多样性指数和均匀度

2.4 浮游动物

江门市近岸海域浮游动物共鉴定有8个生物类群，共42种，其中桡足类19种，浮游幼体14种，腔肠动物3种，枝角类2种，被囊类、涟虫类、毛颚类和原生动物各1种。浮游动物各类群中以桡足类最多，占总种数的45.24%；其次是浮游幼体，占总种数的33.33%。以Y≥0.01为优势种，本次调查海域仅夜光虫(Noctiluca)的Y符合优势种的要求，其Y为0.59，处于绝对优势种的水平，其中以5#站位的夜光虫的暴发性生长最为突出。夜光虫是海洋发生赤潮的生物因素之一，其丰度可作为监测水质污染程度的一种依据[13]。本次调查除1#、3#、4#和27#站位未监测到夜光虫外，其他站位均监测到夜光虫。据此可以推断，江门市近岸海域出现的夜光虫赤潮主要集中在镇海湾区域，且夜光虫丰度也呈现由湾内向湾外增加的趋势，夜光虫赤潮并未向广海湾的邻近区域大量扩散，然而黄茅海附近的站位(12#)也监测到高丰度的夜光虫赤潮。因此，江门市近岸海域需要关注夜光虫赤潮的发生风险。

由表8可以看出浮游动物丰度为3 506～26 465 484 个/m3，平均值为3 394 349 个/m3。浮游动物生物量为62.50～31 575.00 mg/m3，平均值为4 535.09 mg/m3。生物量分布趋势与丰度相似，分布上呈现极不均匀的现象。

浮游动物的H’为0.01～2.55，平均值为0.94。浮游动物的J为0～0.80，平均值为0.31，其分布趋势与H’相似。浮游动物的H’和J均表明，绝大多数站位的浮游动物群落结构简单，较不稳定。

2.5 底栖生物

江门市近岸海域共鉴定出底栖生物3门16科16种，其中环节动物7科7种，占总种数的43.75%；软体动物7科7种，占总种数的43.75%；节肢动物2科2种，占总种数的12.50%。底栖生物种类分布较均匀。本次捕获的16种底栖生物中，以Y≥0.02为优势种，则优势种共有4种，分别为寡鰓齿吻沙蚕(Oligobranchia)、红刺尖稚虫(Scoloplosrubra)、小头虫(Capitellacapitata)和光滑河蓝蛤(Potamocorbulalaevis)，其Y分别为0.04、0.02、0.12、0.02，可见小头虫为绝对优势种。由表9可以看出：底栖生物丰度为64～576 个/m2，平均值为201 个/m2；底栖生物生物量为0.66～122.85 g/m2，平均值为21.21 g/m2。总体而言，该海域底栖生物的丰度和生物量均处于较高水平，但底栖生物的生物量在空间上存在极显著的差别，生物量最高的站位(4#)是生物量最低的站位(18#)的186倍。H’为1.08～2.14，平均值为1.73；J为0.68～0.96，平均值为0.85。

表8 江门市近岸海域浮游动物种数、丰度、生物量、多样性指数和均匀度

表9 江门市近岸海域底栖生物种数、丰度、生物量、多样性指数和均匀度

表10 底栖生物丰度和生物量与表层沉积物污染物的相关系数1)

注：1)*表示在P<0.05水平显著相关。

2.5.2 表层沉积物对底栖生物的影响

底栖生物与其生活环境密切相关，表层沉积物中重金属含量、有机质含量、水深、水温共同构成了影响该海域大型底栖生物群落结构的最主要环境因子[14]。本研究分别分析底栖生物的丰度和生物量与表层沉积物中铜、总铬、锌、镍、有机质的相关性，采用SPSS 13.0统计分析软件进行双变量相关分析，其显著性检验选取双侧检验。从表10和图2、图3、图4可知，底栖生物的丰度与总铬呈显著正相关(P=0.011)，而与铜、锌、镍、有机质的相关性不显著。底栖生物的生物量与锌呈显著正相关(P=0.025)，与铜接近显著正相关，而与总铬、镍和有机质的相关性不显著。底栖生物生物量与铜呈正相关与贾海波等[14]对长江口及其邻近海域的研究结果一致。由此可见，江门市近岸海域的重金属含量可能已成为影响底栖生物生长的重要环境因子，应得到高度重视。

图2 底栖生物丰度与表层沉积物中总铬的关系Fig.2 Relationship between abundance of benthos and Cr in surface sediments

图3 底栖生物生物量与表层沉积物中锌的关系Fig.3 Relationship between biomass of benthos and Zn in surface sediments

图4 底栖生物生物量与表层沉积物中铜的关系Fig.4 Relationship between biomass of benthos and Cu in surface sediments

3 结 论

(1) 江门市近岸海域主要污染因子是DIN，依据GB 3097—1997第四类标准，其超标率达100.0%，该海域水质状况最为突出的是富营养化问题，同时还受有机污染和铅、铜、镍等重金属污染。

(2) 江门市近岸海域总体呈重度富营养状态，有机污染达5级，属于严重污染。E和A的最大值均出现在14#站位。

(3) 依据GB 18668—2002第一类标准，表层沉积物中铜和有机质超标严重，超标率达100.0%，说明表层沉积物已经受到重金属污染。

(4) 江门市近岸海域存在甲藻赤潮和夜光虫赤潮的暴发风险，在海洋资源科学开发与优化环境管理日常监测中应加大对该海域春季赤潮发生的检测频率。

(5) 相关性分析表明，底栖生物的丰度与总铬呈显著正相关；底栖生物的生物量与锌呈显著正相关，与铜接近显著正相关。江门市近岸海域的重金属含量可能已成为影响底栖生物生长的重要环境因子。

[1] 林庆华，严少红，何龙．深圳近岸海域环境质量调查和评价[J]．海洋环境科学，2001，20(3)：46-50．

[2] 宋伦，周遵春，王年斌，等．辽宁省近岸海洋环境质量状况与趋势评价[J]．水产科学，2007，26(11)：613-618．

[3] 雷富，陈宪云，张荣灿，等．北部湾近岸海域夏季海洋环境质量评价[J]．广西科学，2014，21(1)：84-88．

[4] GB 17378.7—2007，海洋监测规范 第7部分：近海污染生态调查和生物监测[S].

[5] GB/T 12763.4—2007，海洋调查规范 第4部分：海水化学要素调查[S].

[6] HJ 442—2008，近岸海域环境监测规范[S].

[7] 国家海洋局．海水增养殖区监测技术规范[EB/OL]．[2016-07-01]．http://sdinfo.coi.gov.cn/hyfg/hyfgdb/fg21.htm

[8] SHANNON E E,WEAVER W.The mathematical theory of communication[M].London:University Illionis Press,1949:125.

[9] PIELOUS E C.An introduction to mathematical ecology[M].New York:Wiley Interscience,1986.

[10] GB 3097—1997，海水水质标准[S].

[11] GB 18668—2002，海洋沉积物质量[S].

[12] 杨斌，鲁栋梁，钟秋平，等．钦州湾近岸海域水质状况及富营养化分析[J]．中国环境监测，2014，30(3)：60-64．

[13] 刘爱萍，任秀文，姜国强，等．大亚湾海域水生态环境质量评价与分析[J]．中国环境科学，2013，33(增刊1)：66-73．

[14] 贾海波，胡颢琰，唐静亮，等．长江口及其邻近海域表层沉积物中重金属含量对大型底栖生物的影响[J]．海洋环境科学，2011，30(6)：809-813．

EvaluationonenvironmentalqualityofJiangmennear-shorewatersinspring

QINChaomei，SUNKaifeng，ZHAOZhuangming，QIShibin，ZHONGChao.

(SouthChinaInstituteofEnvironmentalSciences，MEP，GuangzhouGuangdong510655)

The investigation was conducted on ocean environmental quality in Jiangmen near-shore waters in April 2016,including seawater quality,surface sediment,phytoplankton,zooplankton and benthos. The survey results of seawater quality showed that in addition to COD,BOD5,SS,DIN,DIP,Pb,Cu and Ni,the other monitoring factors met Class Ⅱ standard of “Sea water quality standard” (GB 3097-1997). The concentrations of COD,SS,DIN and DIP even exceeded the Class Ⅳ standard of GB 3097-1997. The results of eutrophication index and organic pollution index showed that the coastal areas of Jiangmen was in a heavy state of eutrophication,and some areas even showed serious eutrophication with serious organic pollution. The survey results of surface sediment showed that the over-standard of Cu and organic matter was serious in Jiangmen coastal area. The over-standard rates of Cu and organic matter based on ClassⅠ of “Marine sediment quality” (GB 18668-2002) reached to 100.0%. Surface sediment had been polluted by heavy metals. A total of 55 species of phytoplankton were identified,dominated byBacillariophyta. A total of 42 species of zooplankton were identified with the only dominant speciesNoctiluca. A total of 16 species of benthos were identified with the absolute dominant speciesCapitellacapitata. The study found that there was a risk ofDinoflagellatesred tide andNoctilucared tide in investigation near-shore waters in spring. Correlation analysis showed that benthos abundance was significantly positively correlated with Cr;benthos biomass was significantly positively correlated with Zn,and nearly significantly positively with Cu.

near-shore waters; spring; seawater quality; surface sediment; phytoplankton; zooplankton; benthos

覃超梅，女，1979年生，硕士，工程师，研究方向为环境管理、海洋环境保护。#

。

*广东省自然科学基金资助项目(No.2014A030310287)。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2016.12.013

编辑:徐婷婷 (

2016-07-25)