东方市利章港近岸海域水质状况分析与评价①

沈永富 都业烁 徐嘉伟 张雅剑

(海南热带海洋学院/海南省热带海洋渔业资源保护与利用重点实验室 海南三亚 572000)

近年来，国家对我国各大渔港进行了现代化改造以及海洋生态牧场的建设。为响应国家要求，海南省紧紧围绕建设现代渔业、加快建设海洋强国的总体目标，积极推进海洋生态文明建设。虽然在政府的重视下大型一级渔港在各方面得到了改善，但是其生态威胁依然存在。近年来随着过度捕捞、海洋的过度开发，以及人口增加导致的人类活动的频繁影响，渔港周边海域水环境不断恶化。根据陈娴2011～2013年对海南省陵水县新村港的研究显示，该渔港海域有机污染指数已经达到轻度污染级别[1]；庞巧珠2014～2015年对儋州市白马井渔港的调查研究显示，该渔港秋季出现水质有机污染达轻度污染[2]；根据薛东梁对儋州洋浦湾海域2014～2016年的监测结果来看，多项指标已不符合一类海水标准[3]。由此可见大型渔港的水环境已然并不理想，而往往被忽视的传统小型渔港则更易遭到破坏。本文选取东方市八港之一的利章港为研究对象，着重调查了东方市利章港2017～2018冬夏两季的水质变化情况，为海南省生态文明建设提供有力支持，为中小型渔港的可持续发展提供了必要的理论依据。

1 材料与方法

1.1 样品的采集

利章港采样点位于坐标 N18o47′44.847″，E 108o40′10.943″处， 分别于2017年 12月和 2018年6月进行样品采集，在沿岸每隔20 m用采水器在水深0.5 m处采集水样，共采集3次，取得混合水样。样品的运输、储存均按照 《海洋监测规范》(GB 17378—2007)[4]进行。

1.2 分析方法

所有样品均在采集后48 h之内测定完毕，监测的主要数据包括溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、无机磷、无机氮、氨氮、总硬度、总碱度、亚硝酸盐、铜、六价铬，其中溶解氧(DO)使用便携式溶氧仪当场测定，化学需氧量(COD)、无机磷、氨氮是使用 《海洋监测规范》(GB17378—2007)[4]的标准进行测定，其余参数使用奥克丹水质分析仪测定。

1.2.1 单因子指数分析法

单因子污染评价法的公式为：

其中，Ci是第i类污染物的检出值；Lij是第i类污染物的标准值。当Ii≤1，表示水体没有受到污染；当Ii＞1，说明被测水体已经遭到污染，且Ii数值越大，表明待测水体的污染情况越严重。其中溶解氧(DO)标准指数：

式中：DOmax为监测期间饱和溶解氧的最大值，mg/L； ［DOmax＝468/(31.6＋T)］DOj， 站点j的溶解氧实测值，mg/L；DOO，溶解氧的评价标准值，mg/L。水质评价因子的标准指数＞1，则表明该项水质已超过了规定的水质标准[5]。

1.2.2 水质富营养化标准指数法

(1)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，单位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，评价标准如表1所示。

表1 水质营养化水平评价等级

(2)海水氮磷比

海水水体中氮和磷的比值可以反映该水体的营养状况。海水中平均的氮磷原子比接近浮游生物中氮磷原子比，比值约为15∶1。小于此值，说明被测水体中的营养情况为氮限制，反之则为磷限制。氮磷比能反映水体的潜在的富营养化[6]。

1.2.3 有机污染指数评价法

表2 有机体污染指数评价等级标准

式中：A为有机污染指数；CODi、DINi、DIPi、DOi分别为DOD、无机氮、PO43--P及溶解氧的实测值；CODo、DINo、DIPo、DOo分别为DOD、无机氮、PO43--P及溶解氧的海水水质标准值。评价标准如表2所示[7]，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。

2 调查结果

2.1 水质主要监测要素含量及变化情况

根据检测，东方市利章港夏冬季水质监测要素变化如表3所示，依据 《海水水质标准》GB3097-1997[8]标准作出如下分析。

表3 利章港海水水质主要监测要素含量

2.1.1 温度、盐度及浊度

根据2017～2018年夏冬季的调查中发现，利章港海水盐度稳定，维持在31.7 ppt上下；温度变化在23～29℃，其变化符合季节变化规律；海水的浊度变化不大，且水体较清，浊度均小于10，说明海水中的悬浮颗粒所吸附的有害物质和病菌还不构成生态威胁[8]。

2.1.2 pH

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，因此海水酸度的维持对海洋生物的生长具有重要意义。根据调查，利章港海水pH总体呈现弱碱性，在夏季有所降低，这可能与夏季雨水较多及温度升高有关。

2.1.3 溶解氧

溶解氧是海水水质一项重要的指标，溶氧的状况与水质及生物生长都有重要影响，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[9]。根据本次检测中溶解氧变化来看，年度溶氧含量均在11 mg/L以上，均符合国家一类海水水质标准。

2.1.4 化学需氧量

化学需氧量是指在一定条件下，用强氧化剂氧化水中有机物所消耗的氧化剂的量，可反映水体中有机物污染情况。在监测地可以看出化学需氧量在夏季有了显著上升趋势，虽然冬夏季都符合国家一类海水标准，但夏季海水有随时超过一类海水标准的风险，说明海水中有机污染在夏季加剧。

2.1.5 营养盐

天然海水中的氮、磷元素的可溶性无机化合物在水生生物的生长繁殖过程中被吸收利用，成为生物体的重要组成元素[10]，营养盐主要包括磷酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐，构成了海洋初级生产力和食物链的基础。

监测显示，利章港海水冬夏季氮磷含量变化较大，根据表3数据所示，在冬季海水为氮限制性，无机氮含量达到0.06 mg/L以上，超过无机磷含量；而夏季，海水中氮含量迅速下降，无机氮含量仅为0.009 mg/L，而无机磷含量略有上升，达到0.053 mg/L，此时海水为氮限制性，海水中氨氮和亚硝态氮的变化趋势和无机氮变化类似。

2.1.6 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，其最主要的环境特性是在水体中不能被微生物降解，只能在环境中发生迁移和形态转化，对海洋生态系统和环境质量具有多层次的影响。水体中铬和铜的污染源主要来自地表径流和工业废水的排放，铬易通过生物富集作用进入人体，进一步损害人体健康；铜离子浓度增高则会直接造成水生生物的毒害作用，从而危害生态环境[11]。

监测显示，利章港的铜和六价铬污染严重，其中六价铬的冬季含量远超过国家四类海水标准，达到0.079 mg/L，虽然夏季有所下降，但水质状况并未得到改善；而铜含量在夏季略有上升趋势，达到了0.042 mg/L，也仅符合四类海水标准。说明冬夏季应注重相关企业的排污情况，加大监管力度。

2.1.7 总碱度及总硬度

碱度是指水中能与强酸发生中和作用的物质的总量，引起碱度的污染源主要是化工行业排放的废水以及化肥和农药在使用过程中的流失。碱度是判断水质和废水处理控制的重要指标，常用于评价水体的缓冲能力及金属在其中的溶解性和毒性，影响总碱度主要的因素是HCO3-[12]。根据监测水域的总碱度变化得知，夏季水体碱度明显降低，表明该海区水域中和强酸能力下降；总硬度主要是描述钙离子和镁离子的含量，同时总硬度也受到温度和碱度的制约[13]，利章港水域在夏季总硬度快速增长，表明水体中矿质元素增多，这在一定程度上有助于浮游植物的生长，进而影响了水体中物种的丰度。总体上水体总碱度和总硬度呈现负相关关系。

2.2 单因子指数分析结果

依据 《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[8]，所执行标准均为第一类海水水质标准，评价结果如表4所示。

表4 单因子评价结果

水体中溶解氧、化学需氧量、无机氮的单因子指数变化均在1以内，均符合第一类海水水质标准，符合海洋功能区划要求，但化学需氧量有增加的趋势，若不加以控制很容易造成污染。而无机磷的指数范围均超过了1，说明水体受到一定程度的磷污染；在重金属方面，铜以及六价铬含量严重超标，其中冬季污染最为严重，夏季虽有所好转，但也仅是符合四类海水标准。

海水水质受到多种环境因素的影响，例如温度、降水、季风、洋流等。海水温度随气温升高而升高，使水中分子的活性增大，同时温度升高也使海水中的生化反应速率升高，从而导致化学需氧量的增大，影响海水的自净能力；降水常裹挟陆地的城市污染物、农药、肥料和致病菌等进入水体，对海水产生污染[15]。6月为当地雨季，长时间降水易导致水体pH下降，总碱度升高，造成氮磷含量的变化，同时季风和洋流运动会促使海水交流，从而改变水质情况，洋流还可能会带起海底的沉积物，从而影响水质。利章港夏季受西南季风影响,以东北流为主,沿着洋流的海水冲刷沿岸的碳酸钙物质，将钙镁物质带入到海水，易造成总硬度的上升。同时监测海区沿岸设有养殖场、发电厂等，都有可能存在排污超标问题，从而污染水质，特别是发电厂的污水极易造成水体化学需氧量和重金属污染。

2.3 水质富营养化评价结果

监测水域富营养化程度指标如表5所示。

表5 利章港近岸海域富营养化水平

(1)氮磷比(N/P值)。水域N/P的比值是水域现存氮、磷营养状态的具体反映[16-17]，海水中平均N/P原子比是15∶1，与浮游生物体内元素组成的N/P值大致接近，浮游植物生长时N和P以15∶1的比例被消耗。这两种元素中高于此值为磷限制，低于此值为氮限制[18]，由表可知该海域冬夏季氮磷比均低于15，均为氮限制，且氮磷含量都很低，故爆发赤潮的风险极低。

(2)富营养化水平分析。富营养化指数是表征水体富营养化程度的指标，由表5可看出，利章港冬夏季水体富营养化水平指数E值均小于0.2，富营养化等级为1，营养化水平均处于贫营养状态 ,富营养化水平低。

海水的温度、pH、碱度等变化都会导致部分浮游生物因不适环境而发生死亡，尸体分解产生大量有机物，导致水体中营养盐、有机质的含量变化。监测结果表明该海区冬夏季水质因子变化较大，尤其是重金属、总碱度、总硬度的变化，都将导致水体中氮磷比含量的变化；海域内的渔船排污、生活污水、工厂污染都会导致磷含量升高。

2.4 有机污染指数分析结果

监测水域有机污染指数如表6所示。

该海域2017年冬季指数范围是有机污染指数A值介于0～1，污染程度等级为1级,海域有机污染状况较轻,海域水环境质量较好，2018年夏季A值介于2～3，污染程度等级为3级，海域受到轻微污染。

由于监测海域附近设有港口码头，来往渔船较多，船舶压舱水、渔民的生活污水和港口码头污水入海是导致监测海域水体污染的重要原因之一[19]。陆源污染作为海洋污染最主要的来源[20]，特别是大量入海排污口的存在，致使近岸海域水环境质量恶化，有机污染较为严重，表明海洋生态系统已经受到破坏。

表6 水质有机污染物评价指数

3 结论

2017～2018年冬夏季对利章港近岸海水的研究结果表明，该海域溶解氧、盐度、pH均符合国家一类海水标准；但是重金属污染较为严重，虽然六价铬含量在夏季有所下降，但是仍只符合四类海水标准；总碱度总硬度呈现较大变化趋势，对海洋生物生长及分布影响较大；活性磷出现增大趋势，尤其是在夏季已经严重超标，仅符合国家四类海水标准，而由于海水氮磷比远低于浮游生物最适比例，故发生赤潮的风险较低；此外化学需氧量也在夏季显著增长，有机污染加剧。

不难发现该海域海水有趋于恶化的势头，尤其是重金属的持续污染不利于海洋生态的发展，因此东方市应加强入海排污口污染防治和海洋监测能力建设，及时发现问题，及时整改，对沿岸污染排放超标的工厂、养殖场加强整治力度，对沿岸传统渔港全面治理，进一步改善东方市近岸渔港水环境质量，为生态渔业的建设贡献力量。