连云港近岸海域2011~2016年环境变化研究

王以斌,刘 军,邵 帅,张爱军,陈金凤,周德山,臧家业*,郭佩芳

连云港近岸海域2011~2016年环境变化研究

王以斌1,2,刘 军2,邵 帅3,张爱军2,陈金凤4,周德山3,臧家业2*,郭佩芳1*

(1.中国海洋大学,海洋与大气学院,山东 青岛 266100；2.自然资源部第一海洋研究所,山东 青岛 266061；3.连云港市海洋环境监测预报中心,江苏 连云港 222000；4.青岛海华生物医药技术有限公司,山东 青岛 266555)

依据2011年2月~2016年1月在连云港近岸海域进行的19个季节航次海洋环境综合调查结果,分析探讨了该海域主要海水要素的季节变化趋势和相关性,结合历史资料阐述和评价了海域的营养状态水平、环境质量现状及变化趋势,对存在的环境问题进行了分析.结果表明:研究海域水质状况总体良好;水质评价结果显示无机氮(DIN)是海域内最主要的环境污染因子,且DIN含量近年来有逐渐增加的趋势,年均值已经超过二类海水水质标准;此外其他环境污染因子是活性磷酸盐(DIP)、化学需氧量(COD)和油类.调查期间研究海域处于富营养化状态,潜在富营养化分析显示氮磷比值(N/P)有逐渐增加的趋势;绝大多数季节的有机污染状况为轻度污染状态.研究结论对科学、系统的认识和评估连云港近海生态环境现状及预测未来生态环境变化趋势具有重要的参考价值,对连云港近海海洋生态环境的可持续发展具有十分重要的科学意义和实际应用价值.

连云港海域；海洋环境长期变化；水质现状评价；富营养化；陆海统筹

近年来,我国近海的海洋生态环境已遭到严重威胁和破坏,近岸海域生态系统已经脆弱不堪,海洋污染、海水酸化、富营养化等问题突出[1-4].为了保护海洋健康和维持其生态系统服务功能,需构建基于生态系统的海洋管理机制[5-7].“陆海统筹”的国家重大战略对海洋资源和生态环境的管理、利用、保护与修复等也提出了更高的要求[8].

通过长期、连续的海洋环境监测数据研究海洋生态系统现状,客观评价和分析海洋工程对生态环境的影响,并以此为基础提出生态修复和管理的建议措施,是海洋生态管理和海洋环境保护的重要方式和行之有效的方法,也是科学决策和有效解决海洋生态环境问题的基础[3].然而多年来,国内对于海洋工程生态环境影响的研究大多采用短期监测和工程前分析预测的方式进行.这种只针对单个项目某一年度内几个季节数据的分析难免存在一定的局限性和偶然性,不能完整和全面的反映区域海洋生态环境特征及变化趋势,以及解释这些变化的因果关系[9];且由于海洋环境的复杂性和海洋工程对海洋环境影响的滞后性,以及多个海洋工程的累积叠加效应等,如何全面客观地研究海洋工程对海洋环境产生的累积影响已成为一个重要课题.从对海洋生态环境某时段的研究转向生态系统长期连续变化规律的研究,从单纯海洋水体的研究转向陆海相互作用的完整性研究,并提出陆海统筹管理的措施是当前新形势下海洋管理的迫切需求.

连云港近岸海域既有滨海核电厂,又有港口航运和大规模海水养殖活动,并且均持续了较长一段时间,是研究多种海洋开发利用活动对海洋生态环境长期影响的良好研究海域.近年来连云港众多海洋工程已从多方面影响和改变了周边的海洋生态环境[10-11],近海的生态环境状况不容乐观[12-13].因此,有必要对连云港近岸海域的海洋生态环境现状和长期以来的变化进行科学和系统的研究,为预测海洋生态环境的发展趋势和深入分析海洋开发利用活动对海洋生态环境的影响提供最全面的海洋环境基础数据.

本文基于2011年2月~2016年1月在连云港近岸海域进行的19个季节航次综合性海洋调查数据,分析了主要海洋水质要素的季节变化特征,探讨了水质要素之间的相关性,结合历史资料阐明了研究海域的海洋环境现状和变化趋势,揭示了海洋环境变化的主要控制要素及过程.评价了海域的营养状态水平和有机污染状况,对存在的环境问题进行了分析.研究结论对科学、系统的认识和评估连云港近海生态环境现状及预测未来的变化趋势具有重要的意义,对连云港近海海洋生态环境的可持续发展具有十分重要的科学意义和实际应用价值.

1 材料和方法

1.1 研究海域

1本文研究范围位于海州湾南侧的连云港中部海域,为连云港港区、田湾核电站和徐圩港区之间约100km2的近岸海域(东经119°27.8′~119°34.2′,北纬34°40.5′~34°45.1′),共布设15个调查站位,见图1(a),在2011年2月~2016年1月间进行了19个季节航次的海洋环境现状调查.调查期间研究海域内主要建设的海洋工程为田湾核电站、连云港港区、连云港跨海大桥、连云港徐圩港区,此外有大规模的、几乎遍布研究海域的紫菜养殖区.2009年12月和2016年12月的研究海域开发利用现状见图1(b)和图1 (c).

1.2 环境调查要素及研究方法

1.2.1 海水水质现状调查 调查研究要素包括水温(T)、盐度、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD5)、无机氮(DIN,硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐)、活性磷酸盐(DIP)、叶绿素(Chl-)、悬浮物(SS)和油类(Oil)等.样品的采集、处理及分析方法均参照《海洋调查规范》(GB/T12763.4-2007)[14]和《海洋监测规范》(GB17378.4-2007)[15]进行.对主要水质要素进行时空变化趋势研究.

图1 调查研究海域范围及海域开发利用现状变化示意图

1.2.2 海水水质质量评价 (一)水质评价:以《海水水质标准》(GB 3097-1997)中的二类水质标准对海水的COD、BOD、DO、DIN、DIP、Oil等要素进行评价,分析该海域的主要污染因子,评价方法采用目前通用的单因子污染指数评价法[16].

标准指数计算公式:

P=C/S(1)

式中:P为污染物点的标准指数;C为污染物点的实测浓度,mg/L;S为污染物点的标准浓度,mg/L.

DO的标准指数为:

DOi,j=|DO-DO|/ (DO– DO) DO³DO(2)

DOi,j=10-9DO/ DODO(3)

其中:

DO=468/ (31.6+) (4)

式中:DOi,j为DO的标准指数;DO为点DO值, mg/L;DO为饱和DO浓度,mg/L;为水温,℃;DO为DO水质标准,mg/L.

(二)富营养化评价:使用富营养化指数法()[17]和营养状态质量指数法(NQI)[18]评价海域的富营养化程度和营养状态水平.

=COD×DIP×DIN×106/4500 (5)

式中:为富营养化状态指数;COD为化学需氧量,mg/L;DIN为无机氮质量浓度,mg/L;DIP为活性磷酸盐质量浓度,mg/L.当³1时即为富营养化.其中1££3为轻度富营养化,3<£9为中度富营养化,>9为重度富营养化.

NQI=COD/′COD+DIN/′DIN+DIP/′DIP+Chl-/Chl-′ (6)

式中:COD、DIN、DIP和Chl-分别为海水CODMn、DIN、DIP和Chl-的实测浓度;′COD、′DIN、′DIP、Chl-′分别为3.0,0.3,0.03mg/L和5mg/m3.当NQI£2时,营养等级为Ⅰ级,为贫营养化状态; 23时,营养等级为Ⅲ级,为富营养化状态.

(三)有机污染评价:采用有机污染综合指数法()[19]评价该海域的有机污染状况.

=COD/CODs+N/Ns+P/Ps-DO/DOs(7)

式中:为有机污染指数;COD、N、P、DO分别为COD、DIN、DIP和DO的实测值;CODs、Ns、Ps、DOs为相应的一类海水水质标准值,分别为2.0,0.2, 0.015和6.0mg/L.当<0,良好;0<<1,较好;1<<2,开始受污染;2<<3,轻度污染;3<<4,中度污染;4<<5,严重污染.

1.2.3 数据处理与分析 水质要素数据处理使用Excel软件,季节均值数据均以算术平均值±标准偏差(Mean±SD)表示,采用Origin2017软件绘制水质要素季节变化图,采用surfer11软件绘制现状变化示意图;通过SPSS18.0软件进行水质数据的相关性分析.

2 结果与分析

2.1 环境现状调查结果

2011年2月~2016年1月,研究海域海水的主要水质要素含量季节均值变化趋势见图2(a)~(d).

2.1.1 盐度 如图2(a)所示,研究海域盐度季节均值的范围为(26.93±0.99)‰~(32.25±0.17)‰,季节性差异变化明显.调查期间夏季表层海水中盐度值较低,除2011年夏季的盐度均值为(30.28±0.60)‰,超过30‰外,其他4个年份夏季的盐度均在28.50‰以下,最低值为(26.93±0.99)‰.而冬、春季节海水的盐度相对较高,基本都在29.00‰以上,最高达到(32.25± 0.17)‰.秋季的海水盐度处于一个相对中间的水平,略高于夏季,而低于冬春季.研究海域位于黄海的中部海州湾南侧,入海的河流少,仅有2条径流量并不大的烧香河和排淡河,且二者的入海流量受河口处闸口的人为控制,因此盐度的分布与变化主要取决于降水和黄海暖流高盐水的消长情况.夏季时降水丰富,陆域淡水的输入较多,因此盐度为全年最低.2014年8~9月该区域持续降水,远超过其他年份的同期平均降水量[20],因此海水盐度出现整个调查期间的最低值;冬春季由于降水较少,天气寒冷干燥,加之黄海暖流的高盐水体北上增强效应,使得海水表层的盐度达到较高水平.

2.1.2 DO 由图2(a)可知,研究海域的DO具有明显的季节性规律,呈现冬季高夏季低的规律.冬季海水中DO含量较高,处于富氧的状态,其中在2011年2月达到(12.07±0.37)mg/L,为整个研究时段内的最高值;冬季DO含量最低为2016年1月(10.35±0.32) mg/L,且与2014和2015年冬季的平均含量非常接近.研究海域夏季的DO含量较低,处于相对低氧的状态,最低为2013年的(5.69±0.35)mg/L,最高为2012年的(6.60±0.60)mg/L,夏季的DO最高值约为冬季最高值的一半.春季和秋季DO含量基本在8.00mg/L上下浮动.本海域DO的调查结果和变化规律与北温带海水中DO含量受温度控制,冬季高夏季低的变化特征是一致的,也与其他学者对研究海域DO的研究结论是一致的[21].此外,海水低氧的最关键的原因是水体富营养化[22].

2.1.3 COD和BOD5由图2(b)可知,COD和BOD5的变化趋势存在较明显的协同性,季节性变化规律不明显.2013年之前,COD和BOD5含量的季节间变化幅度较大,并且2012年11月之前COD含量季节均值较之后的季节均值高的多.从变化趋势看,2011年11月之后研究海域内COD和BOD5含量无增加的趋势,相对稳定.COD均值的最高出现在2012年8月,达到(3.78±1.24)mg/L;最低值为(1.18±0.40)mg/L,出现在2011年5月. BOD5同样在2012年8月达到最高值(2.51±0.97)mg/L;最低值出现在2011年11月,为(0.55±0.26)mg/L.而在2013年之后,二者含量季节均值的变化幅度较小,COD季节均值最高为(2.02± 0.84)mg/L,最低为(1.08±0.10)mg/L;BOD5季节均值最高为(1.63±0.95)mg/L,最低为(0.54±0.42)mg/L.

图2 连云港近岸海域2011~2016年各水质要素的季节变化

2.1.4 DIN和DIP 如图2(c)所示,DIN季节均值最高为(0.49±0.11)mg/L,最低为(0.12±0.04)mg/L.从变化趋势看,春季的含量相对较低,总体上有逐渐增加的趋势,但并不明显.2012年11月~2015年2月期间DIN的含量相对稳定,而2011年2月~2012年8月和2015年5月~2016年1月这2个时间区间内DIN的含量变化波动非常剧烈.DIP的季节平均含量的最高值为(0.045±0.009)mg/L,出现在2011年11月;最低值为(0.008±0.003)mg/L,出现在2011年5月.总体看DIP季节变化的趋势不明显,除2011年11月和2014年2月这2个季节含量较高外,其余季节基本维持在0.02mg/L上下波动.分季节时间段的趋势分析显示,2014年5月之前,DIP的含量波动范围大,之后则趋于平缓.

2.1.5 Chl-海水中Chl-的含量受到光照、水温和营养盐含量等诸多因素的影响,当温度和营养盐含量升高时,浮游植物生长旺盛,Chl-含量也随之升高,反之则含量较低.由图2(d)可知,研究海域Chl-的含量季节变化明显,波动较大,含量均值范围在(0.06±0.07)µg/L~(4.35±2.07)µg/L之间;其中夏季和春季的Chl-含量较高,明显高于秋冬季节;秋冬季节的Chl-含量偏低.春夏季节Chl-含量较高是由于温度升高后浮游植物大量增殖所致.

2.1.6 油类 如图2(d)所示,油类含量在2011年8月最高,为(0.045±0.026)mg/L,在2012年2月、2015年8月和2015年11月油类的含量相对较高,其他季节相差不大,油类季节均值的最低值为(0.007±0.002) mg/L,总体看油类含量处于略有增加的趋势.研究海域内由于有港口航道,船舶运输频繁,调查期间田湾核电的取水口工程、连云港港口防波堤建设、徐圩港区的吹填作业和连云港跨海大桥的建设等海洋工程的海上施工活动非常频繁;同时海域内的渔船及养殖船舶密集船舶油污废水排放时有发生,以上因素造成海域内油类的分布不均匀,因此海水中油类的含量存在较大的区域和季节性差异,并且分布规律不均匀.

2.2 海水水质评价

进入21世纪以来,研究海域所在的连云港近岸海域海洋开发利用活动日益频繁.2009年12月之前,该海域主要的海洋工程为连云港港区和田湾核电,另外海域内分布有大量紫菜养殖区(图1);至2016年12月,该海域的海洋工程建成有连云港港区的新建和扩建工程、田湾核电的取排水口扩建工程、徐圩港区的新建工程、连云港跨海大桥的新建工程,此外,依然有大量的紫菜养殖区.综合看,该海域海洋开发利用活动有3大类,一类是围填海和港口运输,其影响在于海洋工程建设的围填海施工和港口船舶航运,港口的围填海已经明显改变了海域的水动力环境;二类是核电厂的温排水,主要涉及到温升对生物的影响;三类就是海水养殖活动,既能够对海域的营养盐等进行吸收以净化水质,同时大量的紫菜养殖对于水动力条件是一种阻碍,进一步阻碍了该区域海水与外界的交换作用.

2.2.1 海水水质质量评价 本海域的海洋开发利用活动已经明显的改变了海域环境现状.本文统一根据海水水质标准的二类标准对整个研究海域内的主要海水水质因子进行总体评价,对各个季节的主要污染因子进行分析.从各个水质要素季节均值的评价结果看,DIN是本海域最主要的环境污染因子,19个季节的均值结果中有13个季节的DIN均值超过二类水质标准,占68.4%;其次是DIP,有2个季节的均值超标; COD有1个季节的均值超标,其他要素的季节均值未超过二类标准.

为了更准确的分析每个季节污染因子的超标情况,对各季节的调查结果进行了单独评价,结果显示:COD、BOD5、DIP、DIN和油类均有不同程度的超标,其中DIP和DIN是最主要的超标因子.DIN在19个季节中有16个季节存在超标情况,其中站位超标率最高为100%,2016年1月15个站位的结果全部超过二类水质标准;此外有10个季节的超标站位超过10个,即站位超标率在66.7%以上.同样,DIP在19个季节中有15个季节存在超标,最严重的为15个站位全部超标,但DIP仅有一季(2011年11月)超标站位数量超过10个站(超标率66.7%),另有一季为8个站超标,其余季节的超标站位数均在5个站及以下.COD有7个季节存在超标现象,超标率最高的为80.0%(2012年8月).BOD5有4个季节存在超标情况,站位超标率最高为26.7%.油类同样有4个季节存在超标情况,站位超标率最高为26.7%.

通过对上述数据季节均值和单个季节结果的评价显示:该海域最主要的污染因子是DIN,此外是DIP和COD等,这一结果与该海域其他类似研究的结论[12-13,21-25]是一致的.

2.2.2 海水营养状况评价 当前,世界各国近岸海域最突出的环境问题就是水体的富营养化[6,26],氮、磷等营养盐的输入对于近岸海域的富营养化产生了极大的推动[2],我国近20年来营养盐入海通量的持续升高已经造成近岸海域的严重富营养化以及赤潮、低氧等一系列的生态问题[27].姜晟等[28]研究显示江苏沿海富营养化的主要来源于入海河流和排海污染源的输入,赵建华等[29]的研究也显示海州湾的营养盐主要来自于陆域河流和污水处理厂排污等污染源.富营养化指数和营养状态质量指数这2个评价方法反映了海域内COD、DIN、DIP和Chl-相互之间的关联,利用其对该海域海水的富营养化状况评价的结果如图3(a)所示.

富营养化指数()显示:研究海域在2011~2016年间,除2011年和2014年春季外,其他季节海水均已处于富营养化状态(³1),并且2011年8月~2012年2月间、2014年2月、2015年8月和2016年1月均达到了中度富营养化水平(>3).从富营养化的季节规律看,调查期间研究海域在夏季和冬季的富营养化程度相对较高,春季的富营养化程度较低.

营养状态质量指数(NQI)显示:除2011年5月(春季)的NQI<2外,其他季节的NQI均大于2,即达到了中等营养化状态,并且在19个季节中有10个季节的NQI接近或大于3,说明该海域目前已经处于富营养化状态.综合和NQI的分析, 2011~2016年间研究海域处于富营养化状态,且夏季的富营养化水平相对较高.李亚丽等[29]研究显示,研究海域所在的连云港近海2012年5月~2013年2月间已处于富营养化状态,且属于富营养化程度较严重的区域.前期对连云港海域2009~2010年的研究[23]显示:该海域的季节性富营养化明显,近海海域内春、夏季均为富营养化状态.姜晟等[28]研究显示2010年连云港近海已有43%的海水监测点位为富营养化状态.同时研究海域是赤潮和浒苔绿潮高发的海域[31-32],应加强日常的监测,警惕海水富营养化所引起的潜在生态灾害的发生.

有机污染指数()的评价结果显示研究海域已经处于有机污染状态(1<<2),仅有一个季节处于良好的状态(2011年5月);绝大多数季节处于轻度污染状态(>2),并且有2个季节(2011年8月和2011年11月)达到了严重污染的状态,另外有3个季节为中度污染.从季节的变化趋势看,2011年8月~2012年2月期间,污染较为严重,三个季节都在中度污染水平以上,其后至2015年5月基本处于轻度污染的水平,并且在2015年2月和5月有机污染程度有所缓解,但在2015年8月后,有机污染程度又有所加重.有机污染指数在整个调查期间的季节变化趋势与富营养化指数和营养状态指数相似,均是在2011年8月~2012年2月期间较为严重,说明有机污染与富营养化之间存在一定的内在联系,相关性的分析显示富营养化指数与有机污染指数之间存在显著的正相关.

N/P:氮磷比值法主要用于计算潜在富营养化,揭示营养盐对富营养化的限制[33-34].水体中的N/P比反映了水体的营养盐结构,大洋中N/P比一般接近16:1,即Redfield比值[35-36].当陆域营养盐输入、海水富营养化等使得海洋中的N/P比值失衡时,便会导致浮游生物群落的演替,进而可能会引发赤潮等生物灾害.本研究海域调查期间的N/P值在5.1~ 22.9之间,从图3(b)中的变化趋势看, 2011年11月(秋季)之前,N/P值在16以下,海域内的营养状况为P营养盐比例较高,之后逐渐转变为N营养盐相对比例较高,N/P值有逐渐增加的趋势.张艾芹等[37]研究显示本海域所在的海州湾和连云港近海营养等级基本为磷中等限制潜在性富营养.

综合各参数的季节变化趋势显示2011年8月~2012年2月期间,为本海域水质相对恶劣的时段,各水质参数异常高,包括了COD、DIN、DIP和油类,DIN甚至超过了四类海水水质标准.富营养化评价指数和均显示处于中度富营养化状态,同时有机污染为中度污染到严重污染程度.分析其原因可能是期间连云港港口旗台作业区进行吹填作业,田湾核电的取水明渠工程也在施工,徐圩港区也开始围填海工程,大量的泥沙入海,使得各项水质参数产生了明显的变化.

2.3 研究海域海洋水环境现状的变化

连云港海域是研究海洋工程等开发利用活动对海洋生态环境长期影响的良好研究对象.近年来,海洋学者不断对连云港的近海海洋环境进行研究,本文对比了其他学者对研究海域的相关研究结果(表1).田慧娟等[21]对连云港连岛附近海域海水水质的研究显示:氮、磷污染物是近岸海域的主要污染物.1996~2000年连岛附近海域DIN的含量均值为0.19mg/L,2001~2005年均值上升到0.24mg/L,达到二类海水水质标准,在2003和2005年的峰值更是超过了0.40mg/L,超过了三类海水水质标准.李贵林等[25]研究表明2006~2010年连云港近海的DIN年均值在0.17~0.20mg/L之间,2008年最高达到0.20mg/L.王敏等[24]对连岛东侧海域2008年和2009年的研究显示水质主要污染物是COD和DIN,2008年DIN含量均值为0.35mg/L,已经超过了二类海水水质标准.本文前期对连云港近海2009~2010年的研究[23]显示:该海域水质质量评价总体较好,DIN和DIP是主要的环境污染因子,本文研究海域内DIN年平均值为0.19mg/L,DIP为0.020mg/L,含量较高区域主要分布于近岸海域;相关性分析显示Chl-与营养盐和COD呈现显著正相关;港口、核电工程等人类活动对近海水体的影响主要体现在泥沙的输送方面.

表1 连云港近岸海域近年来主要海水水质要素含量对比(mg/L)

注: 以上数据为各水质要素的含量平均值.“NA”为文献中无相应数据或无法根据文献数据计算.2009-5~2010-1结果为与本研究相同海域内站位调查结果的年平均值; 2011~2015年结果为本文中调查数据的年平均值.

综合表1结果,连云港近岸海域主要的水质污染因子是DIN,并且其含量近年来有逐步增加的趋势,其原因与陆域氮磷营养盐的持续输入有关,当地海洋主管部门对入海河流和排污口的监测显示陆域污染源中氮磷等的输入对海洋环境的影响是非常明显的.从整个海洋大环境中DIN的含量变化趋势看,整个中国近海的DIN都在不断增加,该海域也不可避免.其他两个污染因子COD和DIP的含量相对维持稳定,增加趋势不明显;油类由于受到海域内港口船舶航运、渔业捕捞和海水养殖活动等的影响,含量出现波动剧烈的情况,也是合理的.

本研究海域位于连云港海域的中部,以东西连岛为界与海州湾相邻,连云港近海的主要污染物来源于入海河流和排海污染源的输入[28],《连云港市海洋环境质量公告》的监测结果显示:2011~2016年各监控河流及排污口污染物超标率在90%~100%之间,主要污染物为COD、氨氮和磷[39].本研究海域所在的连云港中部海域陆源排污口和入海河流相对较少,仅有2条径流量较小,并且受闸口控制排海时间和流量的河流(烧香河与排淡河,见图1),因此,在受陆域污染源干扰方面相对少于北侧的海州湾海域.研究区域北侧的海州湾海域内陆域河流及排污口污染源的输入使得海洋环境中的DIN含量增加明显,李飞等[40]研究显示:海州湾保护区海域2006年8月、2009年12月和2011年3月的COD含量分别为2.24,2.49和1.29mg/L;DIN含量分别为0.90,0.63和0.58mg/L; DIP分别为0.080,0.025和0.054mg/L.赵建华等[29]研究显示海州湾海域2009年冬季的DIN含量为0.54mg/L,DIP为0.020mg/L.以上研究显示海州湾内DIN的含量已经超过四类海水水质标准,而相邻的本研究区域DIN的含量仅有湾内海域的50%左右.相对于受陆域污染源干扰严重的海州湾海域,本海域的水质质量明显较好.

综上所述,连云港近岸海域的海洋水环境现状仍处于良好的状态,然而几种主要的污染物水平仍在不断增加,富营养化程度也在不断提高,应警惕海水富营养化所引起的潜在生态灾害的发生.这也表明必须进行持续的海洋环境监测以监控海洋环境的变化,同时加强陆源污染物排海管控工作以维持、保护和改善海洋生态环境.

2.4 环境要素之间的关系

采用SPSS 18.0对各个航次的环境要素做相关性分析.如表2中所示,T在控制海水各环境要素的变化中具有重要的作用.海水中DO受T的调控最明显,一般近海水体DO主要来源于海-气交换[41],冬季低DO含量高,夏季的升高降低了DO的饱和度,使得夏季DO的含量普遍较低.由本文的数据也可以看出夏季的DO均值约为冬季均值的一半.盐度和呈显著负相关,也符合调查结果中夏季海水盐度较低,冬春季节盐度高的特征;盐度和DO的正相关性关系也从侧面显示了随着季节变化,的变化对于DO的影响,夏季的盐度一般较低,此时的DO同样会出现低氧.Chl-含量与的显著正相关表明水温的升高能够促进水体中浮游植物的生长,同时与DO负相关显示DO还受浮游植物生长的影响,进一步证实了海-气交换是影响水体DO的主要因素[41],浮游植物光合作用的产氧量对水体DO的补充贡献相对有限.COD与Chl-的显著正相关主要反映了水体有机质的氧消耗.盐度与营养盐和富营养化的结果呈负相关,反映了陆源的输入对海水营养盐的影响,这也是营养盐呈近岸高离岸低分布的主要原因.氮磷营养盐之间的显著正相关反映了其分布和来源的一致性.悬浮物主要与海域内的氮磷营养盐存在正相关性,表明海洋工程建设等海洋开发利用活动对海域水体的影响主要存在于泥沙的输送,使得悬浮物增加导致所吸附的DIN释放,进一步增加了海域内的DIN含量,这一结果与前期对本海域2009~2010年调查研究的结论是一致的[23].研究结果显示陆域输入对海洋环境具有明显的影响,这也是采用陆海统筹的方式来通过陆海联动,协调治理和修复海洋生态环境的原因.

表2 连云港近岸海域2011~2016年间主要水质要素之间的相关关系

注: **表示显著性水平为0.01;*表示显著性水平为0.05;=100.显著正相关背景色为 ;显著负相关背景色为 .

3 结论

3.1 连云港近岸海域在2011年2月~2016年1月期间,总体上水质状况良好;DIN是海域内最主要的环境污染因子,与历史资料相比DIN含量近年来有逐步增加的趋势;DIN、DIP、COD、BOD5和油类在不同季节均有不同程度超过二类海水水质标准的情况,与相邻的海州湾海域相比本研究海域内DIN含量相对较低,但年均值已经超过二类海水水质标准.

3.2 调查期间研究海域的营养状态处于富营养化状态,且夏季的富营养化水平相对较高;N/P值有逐渐增加的趋势;研究海域已经处于有机污染状态,调查期间绝大多数季节为轻度污染状态.2011年8月~2012年2月期间为水质相对恶劣时期,各水质指标均较高,研究海域为中度富营养化和中度有机污染到严重污染程度.

3.3 水质要素相关性分析显示DO受水温的影响最明显,与水温呈显著负相关,此外与盐度呈显著正相关;Chl-与COD和营养盐呈显著正相关,与DO呈显著负相关;盐度与营养盐和富营养化的负相关反映了陆源水及营养物质输入对近海水体的影响.环境现状调查和评价结果、环境要素的时空变化趋势结论以及环境要素之间的相关性分析结论显示日益增强的人类活动对近岸海域海洋环境的显著影响.

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2011~2016 marine environment temporal variations research in the Lianyungang coastal area.

Wang Yi-bin1,2, Liu Jun2, Shao Shuai3, Zhang Ai-jun2, CHEN Jin-feng4, Zhou De-shan3, Zang Jia-ye2*, Guo Pei-fang1*

(1.College of Oceanic and Atmospheric Sciences, Ocean University of China, Qingdao 266100, China；2.First Institute of Oceanography, Ministry of Natural Resources, Qingdao 266061, China；3.Marine Environmental Monitoring and Forecasting Center of Lianyungang, Lianyungang 222000, China；4.Qingdao Haihua Biomedicine Technology Co., Ltd, Qingdao 266555, China)., 2019,39(8)：3430~3440

Lianyungang is a coastal city in Jiangsu Province, China. With a city population near five million, human activities can have a proficient impact on the coastal environment. Ongoing surveillance and control measures would benefit the preservation of the marine flora and fauna of the habitat, which is the key for sustainable development. Here the data were collected from the coastal area of the city from February 2011 to January 2016, to evaluate the current environmental statues and to identify issues from the region throughout all four seasons. The evaluated outcome indicated that the aquatic coastal environment of the city, overall, was in fit conditions during the five-year period. With the average annual value of DIN exceeded the Class II seawater quality standard and in a trend of gradual increase. Further investigation and surveillance measures were warranted. Other environmental pollution factors identified during this investigation were DIP, COD and oils. Note that the study area has reached the state of eutrophication during the period this study is conducted, for which the potential eutrophication status showed that the N/P value has gradually increased. Furthermore, the evaluation has identified a mild organic pollution level throughout most seasons.To conclude, the present environmental situation of Lianyungang coastal area ecological environment remains in fit conditions. However, the elevating levels of several pollutants and eutrophication indicate the necessity for continual surveillance to maintain the sustainable ecological environment in Lianyungang. This study has great significance because they contribute to an assessment on the status of ecology and environment and ecological environmental change in Lianyungang coastal area. The results have important meaning in sustainable development and practical application value.

Lianyungang coastal area；long temporal variations of marine environment；water quality assessment；eutrophication；land-sea coordination

X55,P76

A

1000-6923(2019)08-3430-11

王以斌(1983-),男,山东潍坊人,助理研究员,博士研究生,主要研究方向为海洋生态环境与海洋生物学.发表论文40余篇.

2019-01-18

国家自然科学基金资助项目(41806097);山东省重点研发计划资助项目(2018GHY115039);山东省自然科学基金青年科学基金资助项目(ZR2017QD008);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目(2017Q10)

* 责任作者, 郭佩芳, 教授, pfguo@ouc.edu.cn; 臧家业, 研究员, zjy@fio.org.cn