木兰、萩芦两溪入海海域环境的年际变化与现状

张 丽

(莆田市海洋与渔业环境监测站，福建 莆田 351100)

兴化湾位于福建省沿海中段，海湾总面积619.4 km2，其中水域面积369.22 km2。该湾略呈长方形，由西北向东南展布。湾顶有木兰溪、萩芦溪等河流注入。兴化湾口门宽约13 km2，湾口朝向东南，出南日群岛经兴化水道和南日水道与台湾海峡相通。木兰溪是莆田市的母亲河，也是莆田市主要的纳污流域，各流域上游主要受农业面源影响，中下游受城镇生活污水、工业污水及畜禽养殖业污水影响，2005年排入木兰溪的化学需氧量(COD)占莆田市工农业污染源的89.37%，规模化畜禽养殖业COD排放量占莆田市的6.4%，氨氮排放量占11.6%[1]，《莆田市海洋环境状况公报》显示木兰溪每年给兴化湾带来数万吨的污染物，《福建省主要江河入海口水环境质量状况通报》也表明兴化湾顶水质常年处于四类、劣四类状态，主要原因是氮、磷超标。2010年木兰溪和萩芦溪流域水环境综合整治、畜禽养殖业污染整治等相继开展，投资近3 000×104元，整治范围覆盖东圳水库、外度水库等城市集中式饮用水源地和21个建制镇饮用水源地保护区。2015—2018年各级政府在莆田投入的木兰溪流域等治理资金达数亿元，出台有关文件13个。众所周知，陆源污染会通过雨水、溪水、河水等渠道最终流入大海，并首先表现在入海口处宋建忠.福建省入海河流污染物排放现状和控制对策研究[C]//中国环境科学学会.2007中国环境科学学会学术年会优秀论文集(上卷).北京：中国环境科学学会，2007：4.，[2-3]，关于兴化湾的环境质量评价，有很多文章论述过[4-7]，但大部分是对现状展开论述，纵向年际间的变化规律涉及较少。木兰溪流域整治从2019年起连续滚动考核3年，对沿岸各项整治工作处于正在制定方案或逐步实施中，本文拟通过分析两溪入海海域环境2008—2018年共11年年际间的变化及2018年的环境质量状况，为政府木兰溪流域污染整治的各项工作提供依据和参考。

1 材料与方法

1.1 时间、站位

莆田市海洋与渔业环境监测站在2008—2018年期间，每年分别于冬、春、夏、秋四个季节采水样，水中重金属和沉积物均只在每年8月采样，由于文章只论及莆田市的两条河流，因此评价范围选在木兰、萩芦两溪入海口处附近。参与评价的水质监测站位取6个，分别为XH01、XH02、XH03、XH04、XH05、XH06，其中沉积物站位2个(XH01、XH03)，布设位置如图1。

1.2 材料与方法

1.2.1 采样方法

采样与测定过程均严格依据GB 17378—2007《海洋监测规范》要求进行。

1.2.2 检测方法

硝酸盐氮采用锌镉还原法，亚硝酸盐氮采用盐酸萘乙二胺比色法，氨氮采用次溴酸盐氧化法，硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮相加得无机氮；磷酸盐采用磷钼蓝分光光度法；化学需氧量采用碱性高锰酸钾法；油类采用紫外可见分光光度法；除沉积物中的汞采用冷原子吸收光度法外，其余重金属的检测均用ICP-MS法；沉积物中的硫化物采用碘量法，有机碳采用重铬酸钾氧化还原容量法。

1.2.3 分析评价方法

2018年的环境质量现状评价依据每个站点功能区划不同，采用单因子评价法评价该站点的水环境和沉积物质量。单因子评价法的计算公式：

Pi=Ci/C0

式中，Ci是第i项的测定值，C0是第0项的评价标准值。C0按照所在站点的海洋功能区划确定，XH01站位位于工业用海区，该站点用三类水、二类沉积物标准计算P值，其它5个站点均属于保留区，采用二类水、一类沉积物标准计算，Pi超出1，即说明该指标超标，值越大意味着超标越严重，环境容量越小。将当季所有站位点P值数学平均后作为该区域该季度该指标的P值，四季度P值数学平均作为该区域该指标当年度的P值。把各指标的P值随年际变化的趋势用折线图表示。

2 结果与讨论

2.1 入海河流的径流量、排污量及评价参数的选择

福建省近岸海域环境监测站于2010—2014年间监测的木兰溪、萩芦溪的径流量及污染物入海量结果，如图2、图3所示。

从图2～3可知，在入兴化湾的莆田两溪径流量中，木兰溪占主要地位，其2011年的排污量比2010年多，但从2012年起有所降低；萩芦溪的径流量从2010年起连续3年上升，但由于其入海径流量和污染物入海量都小于木兰溪，因此入兴化湾的河流变化规律主要表现为木兰溪的规律(由于资料的来源有限，未能对2015年后的径流量有所显示)。

从总入海排污量与CODCr量可以看出河流主要超标项目为生化需氧量，属于有机型污染，这与多篇文章中阐述的河流入海污染类型相同[3，8-9]，因此两溪入海海域年际和季节间的环境评价参数选取水质：COD、活性磷酸盐(DIP)、无机氮(DIN)，沉积物：硫化物(S2-)、有机碳(OC)。考虑到2018年的现状是新一轮环境整治的起点，因此2018年的环境质量现状评价指标选择水质：COD、活性磷酸盐、无机氮、油类、铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)，沉积物：铜、铅(Pb)、镉(Cd)、总汞(Hg)、砷、硫化物、有机碳。

2.2 水中无机氮、活性磷酸盐、COD的年际变化

观察COD和无机氮、磷酸盐的年际变化如图4所示，11年间COD的P值稳定保持在低于0.5的水平，但是无机氮和无机磷基本上保持在超出1.0的水平，甚至超出2.0，11年间无机氮徘徊在1.5左右，无机磷波动较大，比无机氮更为突出，氮、磷除在2009、2015年有明显变化外，2008至2018年间，无论是无机氮还是无机磷都不再有环境容量，木兰、萩芦两溪入海海域环境质量未见明显改善。

2.3 水中重金属的年际变化

从图5可以看出，11年间水中4种重金属均未超出标准值，2008年至2010年间水中Cu和Pb较突出；2010年起Hg的P值常处在较高状态，Hg和Cu并行，均在重金属中占主导地位；所评价的4种重金属中，Cu始终处在稳定较高位置，As的P值在11年间均小于0.1，环境容量相对较大。

2.4 沉积物中有机碳、硫化物的年际变化

硫化物主要来源于有机物，陆地的污染物质在雨水的冲刷下，随着河流流入海洋并沉积在底质中，导致泥滩的黏性好、腐殖质多，从而有利于硫化物的滞留积累，因此硫化物的变化也显示着陆源污染物质的输入变化[10]。有机碳主要来源于陆源有机物的输入、浮游植物光合作用的释放、生物代谢活动、生物残骸的分解、养殖饵料的投放等。沿海沉积物是陆源有机物的临时或永久归宿[11]，兴化湾顶的沉积物属于泥质底[12-13]，有机碳和硫化物可以反映沉积物环境的变化。从图6中可以看出，有机碳在11年间变化不大，但是硫化物却从2010年开始下降，于2012年最低，在2013、2014年上升，2015年又下降后，而后2016、2017、2018年上长，变化的拐点在2009、2012、2015年，这与水质中的氮、磷变化规律相似。有机碳与硫化物相比，硫化物的环境容量稍大。有机污染如此严重，硫化物却能保持在低位，这可能是因为兴化湾的地形和风浪、潮流差较大造成的[13-15]，从图4中COD的稳定低P值也可说明这个问题。

2.5 沉积物中重金属的年际变化

从图5和图7比较来看，相较于水质，沉积物中重金属含量较稳定，但其P值较水中略高，P值大于0.2的几率明显高于水；年际间，2009、2017、2018年较突出，这3个年度各指标的P值都较高，2009年Hg、2018年Cu甚至超出1.0，属于超标状态。各项指标间比较，Cu 处在各指标之首，11年间Cu、Pb、Hg有上升的趋势，在水中，从2010年起Hg和Cu占据主导地位；而沉积物中却不同，Pb比Hg更高，As、Cd含量较稳定，Cd含量远低于As，Cd尚有较大的环境容量，As的P值普遍接近0.4，这与水中As的情况也是不一致的，Pb、As在水和沉积物中的不同说明沉积物中重金属的累积是一个值得注意的问题，不能因为水环境中容量尚可就忽视了对重金属的预防，因为重金属具有在沉积物中累积后不易去除、不同重金属在沉积物中释放的规律也完全不同等特点[16-17]。

2.6 2018年木兰、萩芦两溪入海海域环境质量状况

由表1～2可以看出2018年兴化湾顶的水环境中主要污染物仍然是活性磷酸盐和无机氮，所有的站位两指标均超标，XH03站位最高，且该站位沉积物中的Cu也超标，其他指标均能满足功能区划的要求；在所评价的区域中XH03站位环境最差，这可能跟该站位正对着木兰溪入海口有关；沉积物中重金属P值高于水，沉积物中重金属环境容量比水小，这与往年的规律相同。

表1 2018年水环境单因子分析P表

表2 2018年沉积物环境单因子分析P表

3 结论

1)2008—2018年间，木兰、萩芦两溪入海海域水环境中无机氮、无机磷均超标严重，11年间陆地两河流给兴化湾造成的污染状况并没有明显改善，福建省近岸海域环境监测站监测的入海流量数据也验证了这个结论。

2)水环境中重金属均未超出允许标准，但2009年Hg、2018年Cu在沉积物中的含量均超标，重金属的环境压力沉积物高于水，各重金属横向对比，无论是在水中还是沉积物中，铜和汞都比其他重金属突出。

3)2018年兴化湾顶的水环境仍然处于被污染的状态，100%的站位超标，污染物仍然是无机氮和活性磷酸盐，所有站位中正对木兰溪入海口的XH03站位污染程度最高，该站位水中无机氮、磷酸盐、沉积物中铜均超标；其他站位除活性磷酸盐、无机氮外的其他指标尚可以满足功能区划的需要。

致谢：木兰、萩芦两溪径流量、入海排污量、CODCr由福建省近岸海域环境监测站提供，谨致感谢。