西瑁洲岛附近海域水质环境特征研究

2016-05-14庞巧珠谢海群孙婆援邢孔敏梁计林吴瑞

热带农业科学 2016年9期

庞巧珠　谢海群　孙婆援　邢孔敏　梁计林　吴瑞

摘要根据2015年6月对西瑁洲岛海域环境监测的结果，用单项水质参数法、水体有机污染指数法和富营养化指数法对西瑁洲岛海域水质环境质量进行评价。评价结果表明：所监测站位中单项水质参数所变化范围为0.11～0.99，有机体评价因子均小于0，海域水质富营养化E测定值变化范围为0.006～0.027，说明西瑁洲岛海域水质良好。本次调查结果与2010年进行比较，无机氮、油类和锌的含量略有增加，但仍符合第一类海水水质标准，其他测项基本保持在同一水平。表明自2010年以来，西瑁洲岛海域的水质环境质量一直保持良好。

关键词西瑁州；环境质量；评价

中图分类号 X824 文献标识码 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2016.09.015

Abstract According to the environmental monitoring for sea water in West-Maozhou Island in Hainan in June 2015， the sea water quality was evaluated by using the single index method， organic pollution index method and eutrophication index method. The results showed that single water quality parameters at the monitoring station ranged between 0.11 and 0.99， that the organism evaluation factors were less than zero， and that the E value of the eutrophication of sea water quality ranged from 0.006 to 0.027. All these showed that the sea water quality in the West-Maozhou Island was good. The content of inorganic nitrogen， oil and zinc in the sea water increased slightly in this survey as compared with those in 2010， but still conformed with the first class sea water quality standard， and other parameters were basically the same as those in 2010. This indicates that the sea water quality in the West-Maozhou Island has been good since 2010.

Keywords West-Maozhou Island ； environmental quality ； assessment

三亚市位于中国的最南端，是海南省第二大城市，海南南部经济文化旅游中心和对外商贸中心。三亚市依山傍海，海岸线长达约209 km，海域面积约5 000 km2，陆地覆盖总面积约1 919.6 km2[1]；约为所辖海域面积的1/3，是中国唯一一个以旅游业为主导的热带海洋城市。而西瑁洲又名西岛，位于三亚港湾内，面积约2.6 km2，东距离三亚湾港13 km，与东瑁洲岛并列，护卫着三亚。西瑁洲海域旅游活动位于三亚国家级自然保护区东、西瑁洲片区实验区的西瑁洲周边海域，近年来，三亚旅游业的迅速发展，凭借着宜人的气候和美丽的美景，每年都吸引了大量的游客，随着经济的发展和城市人口的增加，将会对三亚保护区附近海域环境产生更大的影响，为了解该海域水质情况环境特征，通过历史资料搜集和现场调查，本文将分析三亚珊瑚礁国家自然保护区西瑁洲岛片区内海域的水质环境特征。

1 材料与方法

1.1 样品采集和分析

于2015年6月对西瑁洲岛海域水质环境进行分析，在该海域附近共布设了12个水质调查站位，调查范围为109°17′54.00″ E～109°24′53.00″ E，18°10′33.00″ N～18°17′3.00″ N，调查站位如图1。调查内容包括：pH、水温、透明度、溶解氧、化学需氧量、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、活性磷酸盐、铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）、镉（Cd）、油类、悬浮物等15项。用有机玻采水器进行水样采集，采样根据水深分表层和底层进行，水深小于10 m采表层，10～25 m采表、底层；溶解氧和石油类水样分别用碘量瓶和500 mL的白色广口瓶进行分装，装样后及时用固定剂对样品加于固定，其余样品用洗净5 L聚乙烯桶装，使用0.45 μm的混合滤膜对样品进行过滤处理；水温和水深采用表层水温计和便携式测深仪进行现场测定。本次监测主要用到的大型仪器有双光束紫外分光光度计、极谱仪。采样及其预处理与分析监测方法均根据《海洋监测规范》进行[2]。

1.2 方法

1.2.1 单项水质指数法

这里采用的是水质单因子污染指数评价法[3]对海域环境现状进行分析评价[4]。

计算公式单项水质参数i在j中占的标准指数：

1.2.2 水质有机体污染指数法

式中：A为海水有机体污染指数ICOD，IDIN，IDIP，IDO分别为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分别为监测海域海洋功能区划所对应的海水水质评价标准值；当有机体污染指数A小于0时，表明水质良好，A在0到1之间变化时表明水质较好，A大于1时表明水质开始受到外来污染，A值越大，有机体污染程度越高。评价等级见表1。

1.2.3 水质富营养化标准指数法[6-7]

水质富营养化标准指数法计算方法为：

式中：CCOD，CDIN，CDIP分别表示监测海域海水化学需氧量、无机氮、无机磷的测定值；且CCOD，CDIN，CDIP的单位均为mg/L，水质营养化水平指数E小于0.5时，说明处于贫营养化状态；当E在0.5到1之间变化时，表明水质处于中营养状态，E值越大说明水质越富营养化越严重。评价等级见表2。

2 调查结果及评价

2.1 水质主要监测要素含量的分布状况

2.1.1 盐度和温度

于2015年6月对西瑁洲岛附近海域进行调查研究，结果表明，监测海区表层水温较高，变化范围为 29.00～30.00℃，均值为29.44℃，这可能与研究所述的季节有关系；盐度变化范围为33.616‰～33.782‰，均值为33.681‰，测值变化控制在0.2‰以内，监测海区盐度值无明显差异，测值较为稳定。

2.1.2 透明度和悬浮物

海水透明度是指海水能使光线透过的程度。表示水质清澈度情况，是水质评价指标之一。主要受到悬浮物等因素影响。海水中的悬浮物质越多，对光的散射和吸收越强，透明度就越小。此外入湖径流、太阳光照角度和季节变化也会对透明度影响。

本次监测水质较好，悬浮物含量较低，海水透明度高，海水悬浮物含量为5.60～12.60 mg/L，均值为7.38 mg/L，表层含量为5.80～12.60 mg/L，均值为7.69 mg/L，底层含量为5.60～9.40 mg/L，均值为6.9 mg/L，表层高于底层；透明度在2.5～4.3 m之间变化，10号和6号站位的透明度较好，该检测站位的悬浮物也相对较低。

2.1.3 pH值

pH值指酸碱度，不论在哪方面，酸碱度对生物生长都非常重要，水质酸化可能会使得海水中的营养成分比例发生改变；同时还可能会导致海洋吸收低周波声音的能力下降，产生更多噪音。这将会妨碍海洋生物的繁衍生息。目前，随着污染加剧，海水酸化现象越来越严重，给海洋生物的生存、发展带来了负面的影响，因此海水酸度的维持对海洋生物的生长具有重要意义。

监测海域pH值含量为8.06～8.15，均值为8.10；表层pH值含量为8.06～8.15，均值为8.10，底层pH值含量为8.06～8.12，均值为8.09；各监测点pH值含量无显著变化，表、底层pH值含量较为稳定，变化范围控制在0.1里面。

2.1.4 水质溶解氧

溶解氧广泛分布于海洋中，是海洋生命活动不可缺少的物质，主要来源于大气溶解及海洋浮游植物光合作用。海洋动物的呼吸作用、死亡生物尸体分解过程都要消耗水中的溶解氧，对于有污染的海洋环境而言，其溶解氧含量较低，海水中溶解氧含量与水温及盐度有密切关系，主要表现为随着水温、盐度的升高而有上升趋势。

本次监测海水DO含量较高，变化范围为6.80～7.69 mg/L，最大值和最小值分别出现在12号站位的表层和3号站位的底层，表层DO含量为6.84～7.69 mg/L，均值为7.12 mg/L，底层DO含量为6.80～7.36 mg/L，均值为7.10 mg/L，表层约等于底层。

2.1.5 化学需氧量

监测海域COD含量较低，最大值出现在2号站位底层，测值为0.64 mg/L，表层COD含量为0.32～0.59 mg/L，均值为0.45 mg/L，底层COD含量为0.30～0.64 mg/L，均值为0.50 mg/L，底层略高于表层；均优于第一类海水水质标准。

2.1.6 营养盐

海水营养盐是控制海洋植物生长因子的元素。主要包括磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐和硅酸盐。具有含量低作用大的特点，是海洋植物生长过程中所必需的营养元素，也是海洋初级生产力和食物链的基础。

硝酸盐含量为0.014～0.055 mg/L，均值为0.030 mg/L，表层含量为0.014～0.055 mg/L，均值为0.032 mg/L，底层含量为0.020～0.038 mg/L，均值为0.028 mg/L，表层高于底层，监测海域硝酸盐分布较为均匀，各站点测值变化幅度较小。

铵盐含量为低于检出限～0.036 mg/L，均值为0.010 mg/L，表层含量为未检出～0.026 mg/L，均值为0.009 mg/L，底层含量为0.002～0.036 mg/L，均值为0.011 mg/L，表层略低于底层，最值出现在2号站位，尽管各监测站表、底层含量均值无明显差异，但底层铵盐含量测值范围相对较大。

监测海域亚硝酸盐具有分布均匀、含量较低等特点，大部分站位测值都低于检出限，最值为0.004 mg/L。

海水无机氮含量为0.027～0.074 mg/L，在7号站位底层出现最大值，均值为0.039 mg/L，表层含量为0.027～0.063 mg/L，均值为0.040 mg/L，底层含量为0.030～0.074 mg/L，均值为0.035 mg/L，表层高于底层；各监测站位无机氮含量无明显差异。监测海域亚硝酸盐含量较低，测值几乎低于检出限，海水DIN形态构成主要以NO3-N为主，其次为NH4-N、NO2-N。

无机磷含量测值较小，最大值为0.005 mg/L，分别出现在6号站位表层、7号站位表层、8号站位底层，最小值为0.002 mg/L，均值为0.003 mg/L，各监测站位无机磷含量测值变化较小，同一站位不同层次无机磷含量无明显变化。

2.1.7 石油类

本次调查海域水质石油类含量整体分布较为均匀，表层石油最小测值为0.010 mg/L，出现在4号站位，最大测值分布在9号站位表层，为0.035 mg/L，均值为0.021 mg/L，均符合第一类海水水质标准。

2.1.8 水质重金属

水质重金属污染对人类和海洋生态环境影响极为突出，近年来随着海洋事业的发展，水质重金属污染问题受到更多学者的关注；重金属污染对海洋生物具有累积、不容易被消化、放大毒性作用，能够降低初级生产力，抑制生物活动能力，对海洋生态系统和环境质量具有多层次的影响[8]。不仅如此，富集各种重金属的低等饵料生物还会随着食物链逐渐放大而使重金属在各级别动物中积累[9]。

本次调查海水铜分布十分均匀，含量变化为0.55～1.33 μg/L，均值为0.87 μg/L；表层铜含量为0.64～1.33 μg/L，均值为0.93 μg/L；底层铜含量为0.55～1.06 μg/L，均值为0.78 μg/L。监测海域表层海水重金属铜均值含量要高于底层，空间分布西瑁洲岛附近的铜含量偏高些。

镉含量变化范围为0.05～0.76 μg/L，均值为0.12 μg/L，表层镉含量为0.05～0.76 μg/L，均值为0.14 μg/L，底层镉含量为0.05～0.11 μg/L，均值为0.08 μg/L，表层均值含量高于底层，其含量变化范围也相对较大；空间分布上临近青梅湾的1号站位出现最高测值0.76 μg/L，这可能与近岸污水入海口有关，其余站位镉含量分布均匀，测值无明显变化。

海水铅的测值范围为0.61～0.99 μg/L，均值为0.85 μg/L，其最大值和最小值分别出现在7号站位的底层和10号站位的底层；表层铅含量为0.69～0.97 μg/L，均值为0.86 μg/L，底层铅含量为0.61～0.99 μg/L，均值为0.83 μg/L，监测海域铅测值变化幅度较小，表、底层含量相近，符合第一类海水水质标准。

海水锌含量为7.56～12.90 μg/L，均值为10.60 μg/L；表层锌含量为8.29～12.90 μg/L，均值为11.21 μg/L，底层锌含量为7.56～10.92 μg/L，均值为9.67 μg/L，表层锌含量测值高于底层，各站位之间锌含量测定值变化幅度较小。

2.2 单因子水质评价结果

监测海域属于西瑁洲附近海域，在保护区范围内，根据《海南省海洋功能区划》（2011～2020）和《海水水质标准》GB3097-1997等相关要求[10]，所执行标准为第一类海水水质标准。本次研究水质单因子标准指数变化为0.02～0.99，均小于1.0未出现超标站位，均符合第一类海水水质标准，符合海洋功能区划要求；说明西瑁州岛附近海域水质良好，水质评价指数见表3。

2.3 有机体污染评价结果

监测海域有机体污染指数变化范围为-0.69～-0.34，有机体评价指数A值均小于0，污染程度级别为0，水质评价良好，海水水质有机体污染程度较弱。水质有机体污染评价结果见表4。

2.4 水质富营养化评价结果

调查海域水质富营养化指数E值变化范围为0.006～0.027，最大值出现在7站位，水质营养化水平指数E值均小于0.5，处于贫营养化状态，水质营养化等级为1，说明西瑁洲岛水质良好，海水水质富营养化程度较弱。水质富营养化评价结果见表5。

3 结果与分析

三亚湾海域环境的可持续发展备受关注[11]。

根据2011～2015年对西瑁洲岛附近海域水质DO、COD、DIN、DIP含量分析[12]（表6），结果表明，调查海域DO和COD含量变化趋势基本一致，都是先稳定再下降然后再上升，在2013年出现近年的最小测值。无机磷含量小且分布均匀，研究发现近年来西瑁洲海域无机磷含量基本趋向稳定。无机氮含量变化表现为先上升后下降，在2012年出现最值，图形表现为倒V形。

结合2010年国家海洋局海口海洋监测中心站[13]对西瑁洲岛附近海域水质环境要素进行研究，2010年pH含量为 8.04～8.14，均值为8.11，盐度为33.07～33.25，均值为33.13； 2015年pH含量为8.06～8.15，均值为 8.10，盐度含量为 33.62～33.78，均值为33.68，调查海域2个年度pH和盐度测值含量相近，变化幅度较小（图2）。

海水DO含量较高，分布均匀，2010年DO含量变化范围为6.56～6.77 mg/L，均值为6.65 mg/L；2015年DO含量范围为6.80～7.69 mg/L，均值为 7.11 mg/L ，DO均值含量略显上升，且含量变化范围较大。2010年COD测值范围为0.32～0.49 mg/L，均值为 0.41 mg/L；本次监测COD含量范围为0.30～0.64 mg/L，均值为0.47 mg/L，监测海域COD 含量较小，2个年度COD含量测定结果无明显变化，均优于第一类海水水质标准要求（图3）。

2010年DIN含量为0.030～0.040 mg/L，均值为0.032 mg/L。本次研究DIN含量变化范围为0.027～0.074 mg/L，均值为0.040 mg/L，2015年DIN含量测值略显上升但变化幅度不大，总体测值稳定。2010年DIP含量为0.004～0.012 mg/L，均值为0.008 mg/L。本次研究DIP含量为0.002～0.005 mg/L，均值为0.003 mg/L。调查海域DIP含量降低，测值趋向稳定，虽然2010年DIP含量要偏高，但都在第一类水质要求范围内。2010年石油类含量为0.013～0.022 mg/L，均值为0.017 mg/L；2015年石油类含量为0.010～0.035 mg/L，均值为0.021 mg/L，2个年度石油类含量变化幅度较小（图4）。

调查海区2010年测得Zn、Cd、Pb、Cu 含量分别为7.84～9.06 μg/L、0.08～0.10 μg/L、0.68～0.83 μg/L、1.71～2.11 μg/L，均值分别为8.34、0.09、0.73、1.92 μg/L；2015年测得Zn、Cd、Pb、Cu 含量分别为 7.56～12.90 μg/L、0.05～0.76 μg/L、0.61～0.99 μg/L、0.55～1.33 μg/L，均值分别为10.06、0.12、0.85、0.87 μg/L；对比2个年度的测定结果发现，Zn、Cd、Pb含量变化趋势相似，其均值含量均上升，且含量变化范围也变大，但均符合第一类海水水质标准；而Cu 呈下降变化趋势（图5）。

综合2010和2015年评价结果可知，监测海域各化学要素总体分布较为均匀，变化幅度较小，虽有个别要素含量呈上升趋势变化，如海水DO、DIN、Zn、Cd、Pb、水质石油类，但均满足第一类海水水质标准要求；而磷酸盐和Cu含量分布规律相似，呈略微下降趋势，其余要素含量相近，测值无明显变化。

4 讨论与结论

根据2015年对西瑁洲海域水质环境特征分析，结果表明，2015年西瑁洲海域水质环境良好，各化学要素单因子指数在0.02～0.99变化，未出现超标站位，有机体污染指数范围为-0.69～-0.34，均小于0，海水水质有机体污染程度较弱，水质评价良好；水质营养化水平指数为0.006～0.027，在7站位出现最值，监测海区水质营养化水平指数E值均小于0.5，处于贫营养化状态，水质营养化等级为1。

对比2011～2013年结果（表5），分析DO、COD、DIN、DIP含量的随年际变化趋势，调查海域DO 和COD含量范围分别为6.33～7.11 mg/L、0.19～0.47 mg/L，二者含量变化趋势基本一致；都是逐年表现为先稳定再下降然后再上升特征，最小值都出现在2013年。监测海域无机磷含量较低，测值在0.001～0.003 mg/L变化，其含量随年际变化达到稳定值。无机氮含量变化表现为先上升后下降，在2012年出现最值，图形表现为倒V形。

再结合何雪琴等[14]在1998～1999年对三亚湾水质状况的评价结果，三亚湾水质受到降雨和陆源污染排放影响较大。李巧香等[15]对2004～2008年夏季三亚湾近岸海域海水水质状况分析与评价，COD含量为0.166～0.396 mg/L，均低于标准值，为出现超标现象；DIN含量为0.027～0.059 mg/L，DIP含量为0.004～0.013 mg/L，DO含量为6.40～6.98 mg/L，处于贫营养化水平，趋势分析显示该海域水质呈逐年上升趋势，但变化不太明显。郑洋等[16]对海南省三亚市亚龙湾珊瑚礁水体环境特征研究，亚龙湾水体重无机氮含量为0.76～40.6 μmol/L，磷酸盐含量范围为低于检出限至0.13 μmol/L变化，且随着时间推移有降低趋势，硅酸盐含量范围为0.78～8.86 μmol/L，监测海域硅酸盐分布较为均匀且测值稳定，各年间硅酸盐无明显变化，总氮含量为0.98～49.6 μmol/L，总磷含量为0.11～0.43 μmol/L，并有逐年升高的变化趋势，但上升幅度不大。

由以上分析可知，近年来西瑁洲海域的海水质量较好地保持在良好水平，各年间测值存在差异但变化幅度不大，均在第一类海水水质标准要求范围内。可能是因为西瑁洲离岸较远，水交换条件较好，以珊瑚生态景观为依托的观光旅游活动本身不产生污水排放，岛上旅游设施污水经处理中水回用，用于绿化，不外排，说明了近年来西瑁洲岛上的旅游活动对附近海域水质影响较小。

参考文献

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