不同省域近岸海域水质比较研究

吴建平

（广西壮族自治区环境保护科学研究院，广西 南宁 530022）

不同省域近岸海域水质比较研究

吴建平

（广西壮族自治区环境保护科学研究院，广西 南宁 530022）

采用水质单因子质量指数法和富营养化水平法，对2014、2016年山东、福建、广西和海南4省域近岸海域海水水质进行分析和评价。结果表明：1）4省域近岸海域水质超标污染物主要有无机氮、活性磷酸盐等，其中福建宁德、厦门和广西钦州海区超标率最高。2）福建宁德、福州、厦门和广西钦州海区水质评价为差，福建莆田、泉州及山东东营海区水质评价为一般，其余均为优良，省域范围以海南海域最好；福建宁德和山东威海海区为轻度富营养，福建厦门和广西钦州海区为中度富营养。3）无机氮含量在4省域均呈现2016年大于2014年的趋势，其余水质监测项目年际变化小。4）2016年4省域近岸海域海水评价等级较2014年均存在下降趋势，其中福建、广西和山东近岸海域水质总体评价等级均下降一个级别，海南近岸海域水质维持优级；水质变差的主要原因为一类海水比例减少和四类、劣四类海水比例增加，但营养化等级维持在贫营养。

水质；近岸海域；富营养；评价级别

海洋是地球最广阔咸水水体的总称，是地球水循环最重要的部分，其对排海污染物具有一定程度地缓冲、同化和净化能力[1-2]。但随着海岸带地区逐渐成为人类活动密集区，海水水质污染问题日益显露[3]。海洋水质是海洋环境质量的关键表征，是进行海域环境保护和管理的有效评价工具[1]。因此，充分了解海域水体质量状态以及时空变化特征将有助于海洋的规划和管理。近岸海域陆地和海洋之间的交接地带，是人类开发海洋、利用海洋资源、发展海洋经济所优先涉足的区域，生态环境受内陆和海洋的叠加影响，尤其在人类活动的干扰下生态系统趋于脆弱[1]。近年来，由于沿海经济的不断发展，工农业污水已成为近岸海域重要污染源，加之水产养殖排污以及大量生活垃圾等人为因素的影响[4]，从而导致近岸海域海水水质下降、赤潮频发，严重破坏了海洋生态环境、造成了巨大经济损失[5]。我国管辖海域中6.788×104km2的海域水质劣于四类海水水质标准，与2011年相比增加2.408×104km2，赤潮发生73次、面积累计达7 971 km2[6]。我国近岸海域生态系统结构与功能受海洋水体污染和富营养化影响，己成为我国近海所面临的重要环境问题。因此，针对近岸海域进行系统全面的水质监测评价以及比较分析是十分必要的。自20世纪50年代以来，不少学者对我国近岸海域水质状况及其富营养化程度进行了系列研究[2,6]，并取得较大的进展。袁建军等[7]利用海水营养指数对泉州市内湾、湾口、外湾的水质营养型进行划分，王艳玲等[8]通过水质单因子质量指数评价法评价水质等级，曹宇峰等[9]运用水质超标率（单项指数法）对泉州市近岸水质状况进行分析；李名升等[10]对单因子评价法等7种常用水环境质量评价方法进行了实证比较研究。但研究多集中对海域内水质进行总体评价，针对不同省域海域水质进行比较研究鲜见报道。因此，本文以8种常用水质项目（pH值、溶解氧、化学需氧量、活性磷酸盐、无机氮、石油类、汞和铅含量）为监测指标，分析2014-2016年不同省域（山东、福建、广西、海南）近岸海域内以及不同海域间水质的污染状况，量化估计水质年际变化，以期为近岸海域水质监测网络优化、水质控制与管理、海洋环境规划与管理等提供理论参考。

1 研究省域近岸海域基本特征

本研究主要选择我国海岸线较长且海洋经济发展较好的山东、福建、广西和海南等省域近岸海域作为研究对象。山东省位于我国东部沿海，东临黄海，北临渤海，北海岸漳卫新河口与河北省接壤，南海岸环山东半岛绣针河河口与江苏省相接，海岸线长度3 024 km，是我国沿海重要省市之一[11]。福建近岸海域地处我国东南沿海的台湾海峡西岸，全省海域总面积13.6×104km2，海岸线长度为3 324 km，居全国第二；岸线曲折率为1∶6.2，居全国首位[12]。广西近岸海域位于北部湾北部，海岸线全长1 595 km，海底平缓，大部分水深在60 m以内，海流平稳，沿岸0～20 m浅海面积6 488 km2[13]。海南位于我国南端，由海南岛、中沙、南沙、西沙群岛及其周围海域组成，海岸线全长1 928 km，其中天然港湾达68个、水深200m以内的近海大陆架渔场面积达 22.5×103km2[14]。

2 数据的获取与评价方法

2.1 数据的获取

选择山东、福建、广西、海南近海海域海水水质监测点较多的海区作为研究海域，其中山东近岸海域包括青岛、东营、烟台、威海4个海区，55个监测样点（青岛18个、东营8个、烟台17个、威海12个），监测样点经纬度在 118.64～122.72 E，35.51～38.23 N 之间；福建近岸海域包括宁德、福州、莆田、泉州、厦门5个海区，74个监测样点（宁德17个、福州19个、莆田10个、泉州16个、厦门12个），样点经纬度在118.02～120.72 E，24.25～27.22 N之间；广西近岸海域包括北海、钦州、防城港3个海区，55个监测样点（北海20个、钦州12个、防城港13个），样点经纬度在108.09～109.76 E，21.00～21.80 N之间；海南近岸海域包括海口、三亚、儋州、文昌4个海区，44个监测样点（海口10个、三亚14个、儋州为9个、文昌11个），监测样点经纬度在 108.94～111.08 E，18.12～20.15 N 之间。2016年各监测样点平水期、丰水期和枯水期海水水质监测数据来源于各省（自治区）环境保护厅公布信息，2014年海水水质监测数据来源于国家环境保护部公布信息。

2.2 水质监测指标与评价方法

2.2.1 水体监测指标

pH 值、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、活性磷酸盐（PO4-P）、无机氮（DIN）、汞（Hg）、铅（Pb）、石油类。测定方法按《海洋监测规范》[15]进行。

2.2.2 海水水质分级

采用《中华人民共和国海水水质标准》（GB3097-1997）中的一至四类海水标准[16]进行水质分级评价，总体水质类别评价以类别点位数加权计算。超标率公式为：超标率%=(某指标超标样点数/总监测样点数)×100%[17]。具体水质状况级别评价如表1所示。

2.2.3 富营养化评价

富营养状态计算公式为：E=(COD×DIN×DIP×106)/4500[18]；式中，E为富营养化指数；COD为化学需氧量含量（mg/L）；DIN 为无机氮含量（mg/L）；DIP 为活性磷酸盐含量（mg/L）。当E≥1时，表明海水水体属于富营养化。E值越高，表明水质等级富营养化程度越高，见表2[18]。

表1 海水水质状况分级表Table 1 Classification of seawater quality

表2 海水水质富营养等级划分指标Table 2 Classification of sea water eutrophication

3 结果与分析

3.1 省域内近岸海域海区水质比较

2016年不同省域近岸海域水质的监测分析表明（表3）：山东近岸海域不同海区水质主要超标污染物各异。其中，青岛和威海海区主要超标污染物为无机氮，其超标率分别为5.6%和1.9%；东营和烟台海区则为pH值，其超标率分别为12.5%和2.0%。另外，青岛海区还存在活性磷酸盐含量超标（3.7%），东营海区表现为石油类含量超标（8.3%）。

表3 2016年不同省域内近岸海域水质比较Table 3 Comparisons of inshore sea water quality in 2016 in different provinces

福建近岸海域水质主要超标污染物为无机氮、活性磷酸盐、铅元素以及pH值，其中以无机氮和活性磷酸酶为主，无机氮超标率宁德、福州、莆田、泉州、厦门分别为56.9%、42.1%、36.7%、33.3%和52.8%，活性磷酸盐超标率则依次为23.5%、8.8%、13.3%、12.5%和33.3%，表现为宁德和厦门海区超标较其它3个海区高。另外，宁德、福州和莆田海区水质均存在铅含量超标，超标率分别为5.9%、7.0%和3.3%。宁德和泉州海区均有1个监测样点pH超标，其超标率分别为2.0%和2.1%。

广西近岸海域水质主要超标污染物为无机氮、活性磷酸盐、溶解氧、化学需氧量以及pH值，北海、钦州和防城港海区无机氮含量超标率分别为3.0%、47%和6.1%，活性磷酸盐则为2.0%、30.6%和3.0%，pH超标率为5.0%、50.0%和3.0%，表现为钦州海区水质超标最严重。另外，与钦州和防城港海区不同，北海海区存在溶解氧含量超标，超标率为5%；而钦州和防城港海区存在化学需氧量超标，超标率分别为2.8%和3.0%。

海南近岸海域海水质量总体良好，除海口海区2个监测样地无机氮含量超标外（无机氮含量超标率为6.7%），三亚、儋州和文昌等海区海水水质均处于正常水平。

2016年不同省域近岸海域水质评价表明：山东青岛、烟台和威海海区监测站点超标率均在10%以内。其中，青岛海区总体水质评价级别为优，呈贫营养状况；而烟台、威海海区总体水质评价级别为良，但威海海区存在轻度富营养；东营海区在山东省总体水质评价级别为一般，其监测站点超标率为20.8%，无富营养状况。福建宁德、厦门海区监测站点海水水质超标率最高，分别为62.7%和55.6%，劣四类水质所占比例最福建海域内最高，均在30%～40%之间，总体水质评价级别为差；且宁德、厦门近岸海域水质存在轻度富营养和中度富营养。福州海区监测站点水质超标率为45.6%，总体水质评价级别为差，但不存在富营养状况。泉州、莆田海区水质超标率在福建近岸海域最低，总体水质评价级别为一般，且均不存在富营养状况。广西北海、防城港海区监测站点超标率分别为11.7%和12.1%，总体水质评价级别为良，且不存在富营养状况。而钦州海区所有水质监测站点超标率为50.0%，总体水质评价级别为差，且水质为中度富营养。海南海域水质均处于贫营养状态，且除海口海区总体水质评价级别为良外，三亚、儋州和文昌海区水质级别均为优。

3.2 省域间近岸海域年际水质比较

对2014年、2016年各省域近岸海域水质比较进行比较分析发现（表5）：4个省域近岸海域主要污染物呈一定的变化趋势。不同省域近岸海域pH值在8.04～8.11之间，石油类和活性磷酸盐在0.01～0.02mg/L之间，年际变化差别不大。但无机氮含量在4个省域均存在2016年大于2014年的趋势。除海南近岸海域海水溶解氧和汞含量含量随年份呈上升趋势外，福建、广西和山东海域均随年份而下降。另外，化学需氧量在广西海域随年份呈上升趋势，而其余3省域则有不同程度的降低。

表4 2016年不同省域内各市近岸海域水质评价Table 4 Comparisons of inshore seawater assessment in 2016 in the cities of different provinces

表5 2014、2016年各省域间近岸海域水质比较Table 5 Comparisons of inshore sea water quality in 2014,2016 in different provinces

2016年不同省域间近岸海域水质评价（表6）：海南（优）＞山东（良）＞广西（一般）＞福建（差）。其中，海南近岸海域一类海水占70.2%，广西和山东均为51%，而福建为21.0%。四类和劣四类海水比例表现为福建＞广西＞山东＞海南。另外，不同省域E值在0.128～0.776之间，水体营养等级为贫营养（正常水平）。而2014年不同省域间近岸海域水质总体趋势与2016年基本一致（表 6）：海南（优）≥山东（优）＞广西（良）＞福建（一般）。其中，海南与山东近岸海域一类海水均高于70%，广西为63.6%，而福建仅3.3%。四类和劣四类海水比例表现为福建＞广西，而海南、山东海域则无四类和劣四类等级海水。另外，不同省域E值在0.131～0.877之间，水体营养等级为贫营养级。

表6 2014、2016年各省域近岸海域水质类别和营养等级Table 6 The grades and classification of inshore sea water assessment in 2014,2016 in different provinces

总体来说，2016年4个省域近岸海域海水质量较2014年均存在下降趋势。其中，山东、福建和广西海域水质等级均下降一个级别。海南海域水质均为优，但2016年一类海水比例较2014年减少8.7%。山东、广西海域一类海水比例较2014年均有明显的下降，而四类和劣四类海水比例则有所上升。福建海域呈两级分化，一类海水和劣四类海水比例有所提高。另外，2016年各省营养等级较2014年无显著变化，均为贫营养。

4 结论与讨论

4.1 结论

山东近岸海域水质主要超标污染物为无机氮、pH、活性磷酸盐和石油类，超标率均在10%左右。福建近岸海域水质主要超标污染物为无机氮、活性磷酸盐、铅元素以及pH值，宁德、厦门海区超标率最高。广西近岸海域水质超标污染物主要有溶解氧、化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐及pH值，钦州海区污染最严重。海南海域除海口无机氮超标外，其它海区水质均处于正常标准范围。

4个省域海域水质总体评价（2016年）为：海南（优）＞山东（良）＞广西（一般）＞福建（差）。山东青岛海区水质评价为优，呈贫营养状况；而烟台、威海海区水质评价为良，但威海海区存在轻度富营养。福建宁德、厦门海区监测站位水质超标率最高，存在轻度富营养和中度富营养，水质评价级别为差。广西钦州海区水质监测站点超标率为50.0%，水质评价为差，且为中度富营养。海南海域水质均处于贫营养状态，水质评价为优或良级。

2014和2016年4省域海域海水pH值在8.04～8.11之间，石油类和活性磷酸盐在0.01～0.02mg/L之间。但无机氮含量在4个省域均存在2016年大于2014年的趋势。2016年各省域近岸海域海水评级较2014年均存在下降趋势。其中，山东、福建和广西海域水质总体评价等级均下降一个级别，而海南海域水质均维持优级。另外，2016年4省域海域海水营养等级较2014年无显著变化，均为贫营养。

4.2 讨论

无机氮和活性磷酸盐是浮游植物生长的必要营养物质之一，能表征海洋生物有机物利用能力和新陈代谢活动规律[19-20]。本研究发现，山东、福建、广西和海南海域主要超标污染物均包含无机氮和活性磷酸酶，这与方南娟等[21]对海州湾近岸海域研究结论相一致。究其原因，是由于研究海域所在城市均为当地重点发展区和人口居住地，其所排废水或有机碎屑在沉降和再悬浮过程中降解矿化成无机盐[22]，这也是无机氮含量在各省域海域均存在2016年大于2014年趋势的原因；另外，侯立军等[23]认为大气中磷酸盐的沉降可能是海域磷酸盐超标的有效来源之一。而且，海水的重金属污染直接影响贝、鱼类体内的重金属超标，影响沿海地区海产品的质量[24]。本研究中，2016年福建、广西两省域海水铅含量较2014年呈上升趋势，特别是在福建宁德、福州和莆田等海区存在铅超标。为此，应对以上地区涉及重金属污染的企业，如电镀企业和铅蓄电池企业等重新进行环境评估，控制铅排量。

陆源及区位功能的差异是不同省域近岸海域水质污染各异的关键因子[25]。本研究中，各省域海域水质污染程度不同，其水质总体评价为：海南（优）＞山东（良）＞广西（一般）＞福建（差）。主要原因是由于各省域所处区位条件和功能所致，海南沿海主打旅游观光，以环保景观为主，养殖为辅，水质污染较小。山东东营等地近岸海域多以船舶运输业、捕捞业、养殖业为主，海域内污染多为油污及其颗粒物。据统计，石油类已成为附近海域主要污染物之一[26]。而广西和福建沿海养殖业、工农业发展迅速，且近岸地区港湾多，人口密，工业和生活污水的大量排放使该海域拥有较高的营养盐和重金属，对近岸海域水质影响最大。此外，陆源差异使河流携带污染物（尤其氮、磷营养物）进入海域的量不同，也致使水质监测项目所测含量存在差异。海水富营养化一直是海洋治理的重要问题，所引发的赤潮不仅对海洋生态、渔业生产造成严重影响，最终导致食物链污染[24]。研究发现，福建宁德与山东威海海区存在轻度富营养，而福建厦门和广西钦州海区则为中度富营养状况，这与杨斌等[27]认为沿岸人为活动的影响和工业废污水的排放是造成局部出现富营养化的主要原因的结论一致。因此，加强对港该地区排污排废的管控，减少人为污染，控制陆源污染物的入海量，是湾近岸海域富营养化再次发生的关键。

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（责任编辑：叶丽娜）

A Com parative Study on Seawater Quality of Inshore in Different Provinces

WU Jianping
(Guangxi Research Academy of Environmental Protection Sciences,Nanning，Guangxi530022)

In this study,we used the single factor index and eutrophication indexmethods to analyze and evaluate sea water quality of inshore from 2014 to 2016 in Shandong,Fujian,Guangxi,Hainan provinces.The results showed that:1)Themajor pollutants in inshore were inorganic nitrogen and labile phosphate.Among sea area,Ninde,Xiamen of Fujian,and Qinzhou of Guangxi occupied the highest over-standard rate with poor water quality.2)Among four provinces,inshore of Hainan province had the bestwater quality.All sea area had excellent or good water quality except Ninde,Fuzhou,Xiamen of Fujian and Qinzhou(poor level)of Guangxiand Putian,Quanzhou of Fujian and Dongyin (common level)of Guangxi.In detail,the sea area in Ninde of Fujian and Weihaiof Shandong had light eutrophication but the inshore in Xiamen of Fujian and Qinzhou of Guangxihad moderate eutrophication.3)Allmonitoring indices had few changes from 2014 to 2016 except inorganic nitrogen.4)Compared with 2014,sea water quality decreased in 2016 in all four provinces,and eutrophication maintained oligotrophication.In detail,sea water quality in Fujian,Guangxi and Shandong dropped a rank due to the decrease of first level seawater and the increase of fourth and inferior fourth levels,but itmaintained excellentquality in Hainan.

sea water quality;inshore;eutrophication;assessment

X37

A

1674－2109(2017)09－0028－07

2017-06-03

吴建平（1964-），男，汉族，主要从事环境保护与监测管理与研究。