2010-2017 年嵊泗马鞍列岛保护区海域水质调查与评价

蒋 红，胡益峰

（1.国家海洋局东海分局舟山海洋工作站，浙江 舟山 316100；2.舟山市海洋环境监测预报中心，浙江 舟山 316100）

嵊泗马鞍列岛海洋特别保护区位于长江口外东南、泗礁岛东北部、舟山群岛的最北端，处于舟山渔场中心位置，共有岛屿135 个，主要岛屿有嵊山、枸杞、花鸟、壁下和绿华山等，保护区总面积549 km2，其中海域面积530 km2。保护区设有珍稀濒危生物保护区、经济鱼类资源保护区、厚壳贻贝和羊栖菜种质资源保护区、石斑鱼资源保护区、人工鱼礁增殖放流区、抗风浪深水网箱养殖区等10个功能分区[1]。根据近年来业务化监测结果显示，马鞍列岛保护区海域海水富营养化严重、赤潮频繁发生[2-3]，生态系统稳定性受到一定程度威胁。目前，关于马鞍列岛保护区海域海洋生物资源方面的研究报道[4-7]已较多，但对于保护区海域的水质现状评价方面[1]鲜有报道。

本研究根据2010-2017 年嵊泗马鞍列岛海洋特别保护区业务化监测资料，应用水质有机污染指数、富营养化指数和营养状态质量指数对保护区海域的水质有机污染、海水富营养化状况等进行分析评价，为科学评估保护区的建设成效、合理开发利用并保护海洋资源提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 采样站位与样品采集

在嵊泗马鞍列岛保护区海域共布设12 个水质监测站位（图1），分别于2010-2017 年夏季进行监测采样，样品采集层次、贮存及运输严格按照GB 17378.3-2007[8]要求执行，其中水深10～ 25 m，采集表、底层样品，水深25～ 50 m，采集表层、10 m层、底层样品，叶绿素a只采集表层样品。

1.2 分析与评价方法

水质样品的分析测试按照GB 17378.4-2007[9]进行，其中叶绿素a（Chl-a）按照GB 17378.7-2007[10]进行。化学需氧量（COD）、溶解氧（DO）、无机磷（DIP）、Chl-a分别采用碱性高锰酸钾法、碘量法、磷钼蓝分光光度法、分光光度法进行测定；无机氮（DIN）为亚硝酸盐、硝酸盐、氨氮三者之和，分别采用萘乙二胺分光光度法、锌-镉还原法、次溴酸盐氧化法测定。

图1 采样站位Fig.1 Sampling stations

采用有机污染指数（A）[11]、富营养指数（E）[12]和营养状态质量指数（INQ）[13]等3 种评价方法对海水水质进行有机污染状况和富营养化水平评价。

有机污染指数法：

富营养指数法：

营养状态质量指数法：

式中，ρCOD、ρDIN、ρDIP、ρDO、ρChl-a为实测值，浓度单位为mg/L，其中ρChl-a为µg/L；马鞍列岛保护区海域水质以第一类海水水质标准[14]进行评价，其中ρCODs取2 mg/L，ρDOs取6 mg/L，ρDIPs取0.015 mg/L，ρDINs取0.20 mg/L，ρ(Chl-a)s取5 µg/L。

2 结果与讨论

2.1 水质监测要素含量情况及分析

2010-2017 年马鞍列岛保护区海域海水的COD、DO、DIN、DIP、Chl-a等评价因子的监测结果见表2。

表1 有机污染、富营养水平评价分级Table 1 Classification of organism and eutrophication level assessment

表2 2010-2017 年水质调查结果Table 2 Survey date of seawater from 2010 to 2017

2.1.1 COD 和DO 含量分析 2010-2017 年该保护区海域8 月份水质COD 平均含量符合第一类海水水质标准。2010 年、2013-2017 年间含量相对较低，介于0.37～ 0.71 mg/L 之间，其中2013 年含量最低；但2011 年和2012 年含量异常升高，分别达到1.68 mg/L和1.60 mg/L，是其他年份的2.3～ 4.3倍，且2011 年有3 个站位的含量超过第一类海水水质标准，站位最高含量为2.31 mg/L。

DO平均含量符合第一类海水水质标准。含量范围6.43 mg/L～7.48 mg/L，其中最高出现在2011年，最低出现在2010 年。

2.1.2 DIN 含量分析 2010-2017 年该保护区海域8 月份水质DIN 平均含量均超出第一类海水水质标准，并且全部超过第三类海水水质标准，其中2010-2015 年超过第四类海水水质标准。DIN 含量最高出现在2015 年，是第一类海水水质标准的3.37倍，最低出现在2016 年，是第一类海水水质标准的2 倍。各年度含量大小排序为：2015 年＞2012年＞2014 年＞2010 年＞2013 年＞2011 年＞2017 年＞2016 年。

从年际变化上分析，2010-2015 年，DIN 含量呈现波段性上升趋势，但在2016 年和2017 年，DIN含量出现大幅下降。对2010-2017 年各站位的含量进行统计分析，发现总体上4#、5#、6#站位所在海域的DIN 含量普遍低于其他站位。

2.1.3 DIP 含量分析 该保护区海域DIP 含量2010年、2011 年、2016 年分别为0.011、0.006、0.006 mg/L，达到第一类海水水质标准，2012-2015 年和2017 年，超过第一类海水水质标准，但符合第二类海水水质标准，2014 年含量最高，达到0.028 mg/L，是第一类海水水质标准的1.87 倍。从站位分布上，该保护区海域DIP 含量具有明显的稳定性和均一性，但在年际变化上呈现波动状态。

2.1.4 Chl-a 含量分析 该保护区海域Chl-a 含量在2010 年和2011 年较高，年均值分别达到23.6 µg/L和19.6 µg/L；从站位上看，除2010 年的12#站位含量为9.8 µg/L 外，其余站位含量均超过10 µg/L，最大含量高达35.1 µg/L。2012-2017 年平均含量在4.3～7.6 µg/L 之间，其中2016 年含量最低；从站位上看，除2014 年的8#站位和2016 年的1#站位含量超过10 µg/L 外，其余站位含量均小于10 µg/L。

从2010-2017 年的监测结果分析，嵊泗马鞍列岛保护区海域的DIN 含量居高不下，营养物质比较丰富，是该海域主要的潜在超标污染因子，这与胡益峰等研究结果[1]一致，也与相关学者得出历年来长江口及其邻近海域DIN 含量不断升高的研究结果[15-17]相吻合。长江冲淡水营养物质的一部分在口门处向南或东南穿越杭州湾口和舟山群岛海域一带贴岸南下，或由长江口直接向东南方向扩展，输入到东海海域，这应是嵊泗马鞍列岛保护区海域营养物质的主要来源，其他还有如钱塘江、甬江等河流直接输入营养物质的影响。

海水水质中的营养盐水平对海洋初级生产力有决定性影响，DIN是海洋浮游植物生长的必要元素之一，海水水质中DIN含量的多寡能促进或抑制生态系统中物质能量的转化，也能反映有机物被利用的程度和海洋生物新陈代谢的活动规律[18]。嵊泗马鞍列岛保护区海域丰富的营养物质，促进了该海域浮游生物大量生长和繁殖，这是该海域Chl-a含量高、赤潮频繁发生的必要条件之一。统计显示[19]，2010-2017 年期间，嵊泗马鞍列岛保护区所在海域共监测到赤潮23 起，其中甲藻赤潮16 起（东海原甲藻12 起、米氏凯伦藻2 起、具刺膝沟藻2 起），硅藻赤潮（中肋骨条藻）6 起，甲藻-硅藻共生赤潮1 起。发生在8 月或邻近期的赤潮共7 起，其中甲藻（东海原甲藻）赤潮4 起，硅藻（中肋骨条藻）2 起，甲藻-硅藻共生赤潮1 起。该保护区海域稳定的DO含量、高含量的营养盐物质和丰富的浮游植物群落，使得该保护区海域成为主要的海水水产品养殖区域[20]。

2.2 水质有机污染及分析

海水有机污染评价指数法利用COD、DO、DIN、DIP这4 个水质指标对海水质量状况进行评价，综合考虑了海水的有机污染指标和无机污染指标，能较好反映海水水质的整体污染状况[21]。当水体被大量有机物污染，由于有机物分解时需要消耗水体中的氧气，使水体中溶解氧含量降低，故溶解氧含量也可作为评价水体是否受到有机物污染的间接指标[22]。相关研究表明，赤潮频繁发生与有机污染物负荷增加也有重要的关系[23]。

根据公式（1）及水质调查结果，计算得到2010-2017 年马鞍列岛保护区海域的有机污染指数（A）值，见表3。

表3 水质有机污染指数（A）、富营养化指数（E）和营养状态质量指数（INQ）Table 3 The water organic pollution evaluation index (A),quality nutrition exponential(E) and state performance figures of nutrition(INQ)

可以看出，嵊泗马鞍列岛保护区海域水质有机污染指数（A）值最低出现在2016 年，为1.51，最高出现在2014 年和2015 年，指数值达到4.10。在2016 年为开始受到污染状态，2010、2011、2017年为轻度污染状态，2013 年为中度污染状态，2012、2014、2015 年为严重污染状态。从年度分布上，2010年和2011 年、2016 年和2017 年水质有机污染程度较轻，而2012-2015 年水质有机污染程度较重。

2.3 水质富营养化及分析

富营养化指数是用以表征海水水质富营养化程度的指标。海水富营养化会造成海洋浮游生物的大量繁殖，在适宜条件下会诱发赤潮，因此富营养化评价已成为沿海国家普遍关心的问题。嵊泗马鞍列岛保护区海域是浙江省赤潮高发海域，2010-2017 年发生赤潮23 起，因此对该海域进行富营养化评价具有重大意义。

根据公式（2）、公式（3）以及水质调查结果，计算得到嵊泗马鞍列岛保护区海域水质富营养化指数（E）值和营养状态质量指数（INQ）值，见表3。可以看出，同时使用E值和INQ值进行水质营养水平评价，虽具有一定差别，但总体评价结果具有较好的一致性，呈现为富营养化。其中INQ值评价结果显示马鞍列岛保护区海域水质均呈现富营养化，INQ值最大出现在2010 年，达到8.59，是富营养水平级别的2.86 倍，最小出现在2016 年，为3.59，且有2 个站位（4#和6#）的INQ值小于3，分别为2.56 和2.73，属于中营养水平级别。E值评价结果显示，马鞍列岛保护区海域水质营养水平呈现不规则波动变化，在2011、2012、2014 年和2015 年为富营养化水平，其中2012 年达到高富营养水平，2010、2013 年和2017 年为中营养水平，2016 年营养级别最低，为贫营养水平。分析E值公式中的变量COD、DIN、DIP可以看出，2012 年3 项变量均达到高值，故E值达到峰值，而2014、2015 年为DIN和DIP高值，2011 年为COD高值，分别是富营养水平的主要贡献因子，但在2016 年，变量DIN和DIP均为最低值，使得该海域水质营养水平降低为贫营养。

嵊泗马鞍列岛保护区所在的东海海域被徐韧等[24]称作赤潮多发区，但发生赤潮的前提条件是海域水质达到富营养化[25-27]。而富营养化的基础物质营养盐最主要的来源为长江等大江大河冲淡水的输入。一些能影响到该保护区海域的水团[28-31]，也对马鞍列岛保护区海域水质富营养化起贡献作用。含有高营养盐的台湾暖流、苏北射阳河等入海河流形成的沿岸水，均能稳定的到达马鞍列岛保护区海域。还有工农业排污、滨海旅游、海水养殖、船舶航行等人类生产生活排放入海的营养物质。此外，海底沉积物中氮、磷等物质的溶解释放、大气的湿沉降入海，也可以引起保护区海域营养物质增加。

3 结论

（1）2010-2017 年嵊泗马鞍列岛保护区海域水质COD和DO含量符合第一类海水水质标准。DIN含量超过第一类海水水质标准，并且在2010-2015年超过第四类海水水质标准，含量最高出现在2015年；DIP含量在2010 年、2011 年和2016 年符合第一类海水水质标准，其余年份均超过第一类海水水质标准，但符合第二类海水水质标准；因赤潮发生的影响，Chl-a含量在2010、2011 年明显偏高，分别为23.6 µg/L、19.6 µg/L，2012-2017 年含量范围在4.3～ 7.6 µg/L。

（2）该保护区海域DIN含量偏高，主要受长江等大江大河陆源冲淡水携带大量营养物质入海、并在该保护区所处海域汇聚累积影响，加上外部具有高营养盐的水团流经保护区海域等因素共同作用，导致该海域水质富营养化严重，赤潮频繁发生，成为“赤潮高发区”。

（3）该海域水质有机污染状况呈现年度波动状态。2012-2015 年水质有机污染状况达到中度污染及以上，有3 年达到严重污染级别，A值最大为2014 年和2015 年的4.10。2010、2011 年和2017年为轻度污染级别。2016 年A值为1.51，污染级别最低。