山口红树林保护区海域水环境质量评价分析

● 苏炳欢 ,陈其应 ,付家想

（1.广西山口红树林生态国家级自然保护区管理中心，广西 北海 536000；2.广西海洋环境监测中心站，广西 北海 536000）

随着广西北部湾经济区的开发与建设，北部湾海域水环境的保护面临着越来越大的压力。受陆源污染物和水产养殖影响，北部湾海域内水体有机污染和富营养化水平呈波动上升之势[1−2]。山口红树林保护区是北部湾内成立最早的国家级海洋类型保护区，作为生态环境保护的前沿区域，它既要面对陆源、海源诸多污染物[3−4]，又承担着净化海水、改善生态状况、维护生物多样性和沿海地区生态安全等方面的重要责任[5]。研究小组运用单项因子评价法、有机污染综合指数法[6]、邹景忠法[7]、综合污染评级法（重金属）[1]和内梅罗指数法[8]等方法，对2019 年9 月、2020 年5 月山口红树林保护区海域水环境进行评价分析，旨在为该海域水环境的保护与海域的持续发展提供科学依据。

1 研究区域概况

山口红树林保护区由广西合浦县东南部沙田半岛的东西两侧海岸及海域（英罗港片区、丹兜海片区）组成，总面积8 003 hm2，其中海域面积4 970.5 hm2，海岸线长40.9 km。红树林有林面积836 hm2，有红树植物17 种。

海区潮汐类型属非正规全日潮，在1 年中约有60%的时间为1 天1 次潮，其余时间为1 天2 次潮，平均潮差2.31～2.59 m，潮差夏季大，春季小。保护区东边的英罗港有广西的武留江、洗米河和湛江的大坝河共3 条小河流入，西边的丹兜海有那郊河注入。保护区周边内共有19 个村庄，村庄内人口9 万余人，养殖塘面积约1 200 hm2。

2 材料与方法

2.1 样品采集与分析

研究小组分别于2019 年9 月、2020 年5 月在保护区海域内开展水环境监测。2019 年9月，在保护区英罗港海域内布设2 个监测站位，在丹兜海海域内布设3 个监测站位（其中1 个监测站位位于那郊河入海口处）。采样时除了在采集丰水期表层水样，在同一天的枯水期再次采集表层水样；2020 年5 月，在保护区英罗港海域和丹兜海海域内各布设2 个监测站位，在丰水期采集表层水样。水样采集和分析根据GB 17378.3-2007 和GB 17378.4-2007 标准执行。

2.2 评价方法

根据《广西壮族自治区海洋功能区划（2011−2020 年）》管理要求，山口红树林保护区海水环境执行《海水水质标准》GB 3097-1997 一类海水标准。

2.2.1 单项因子评价法

单项因子评价法的公式为：

溶解氧（DO）的标准指数为：

pH 值的标准指数为：

上述式中，Pi,j为单项评价因子i在j站位的标准指数；Ci,j为单项评价因子i在j站位的实测值；Ci,s为单项评价因子i的评价标准值；CDO，f为饱和DO 浓度；T 为j站位的水温测定值；CpH,upper为 pH 的评价标准值上限；CpH,lower为pH 的评价标准值下限。

若单项因子指数＞1，则认为该类水质超出标准。

2.2.2 有机污染评价法

有机污染综合指数法[6]的公式为：

式（6）中，A 为有机物污染指数，CODj、DINj、DIPj和DOj分别为j站位的化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐和溶解氧的实测值；CODs、DINs、DIPs和DOs分别为相应要素的海水水质标准。评判依据见表1。

表1 各研究方法对应的污染程度分级表

2.2.3 水体富营养化评价法

采用中国科学院海洋研究所研究员邹景忠[7]关于海域富营养化的公式：

式（7）中，E 为营养化状态指数，COD、DIN 和DIP 分别为相应要素的海水水质标准。评判依据见表1。

2.2.4 综合污染评级法

采用综合污染评级法[1]对山口红树林保护区水环境重金属质量进行综合评价，评价公式如下：

式（8）中，WQI 为海水重金属综合污染指数，Pi,j为重金属i在j站位的单因子指数。评判依据见表1。

2.2.5 内梅罗指数法

采用内梅罗指数法[8]对山口红树林保护区海域水环境质量评价，公式如下：

式（9）中，I 是海域水环境综合质量指数。（Pi,j）max是参评因子中最大污染物的污染指数，（Pi,j）ave是参评因子的算术平均污染指数。评判依据见表1。

3 结果与分析

3.1 2019 年水环境质量评价分析

3.1.1 单项因子评价分析

研究小组对2019 年9 月份山口红树林保护区海域水环境各项因子进行分析可知，那郊河口、和荣和沙尾3 个监测站位超出一类水质标准的因子有pH、DO、无机氮、活性磷酸盐，沙尾监测站位的COD 也超过了一类水质标准；海塘监测站位超出一类水质标准的因子是pH、DO、COD、活性磷酸盐；英罗港监测站位超出一类水质标准的因子是DO、活性磷酸盐。

数据表明，山口红树林保护区丹兜海海域中主要污染因子为无机氮和活性磷酸盐，英罗港海域的主要污染因子为活性磷酸盐。

3.1.2 有机污染评价分析

研究小组对2019 年9 月份山口红树林保护区海域有机污染进行评价（见表2）。从表2可以看出，山口红树林保护区东西海域污染程度差别较大，西边丹兜海海域的有机污染程度（A=2.19，轻度污染等级）较东边英罗港海域（A=1.52，开始受到污染等级）严重。

表2 2019 年山口红树林保护区海域海水水质状况评价结果表

研究小组同时也对2019 年9 月份山口红树林保护区海域枯水期（9 月18 日15 时−16 时；9 月19 日16 时−17 时）的有机物污染进行评价（见表2）。研究小组通过枯水期与丰水期各监测站位有机污染指数对比发现，丹兜海海域那郊河入海口监测站位在枯水期时的有机污染指数是丰水期时的6.6 倍，无机氮和活性磷酸盐含量在枯水期时是丰水期时的约2.5 倍；离入海口较远的沙尾站位在枯水期时有机污染指数与丰水期时差别不大，无机氮和活性磷酸盐含量也基本相同。在英罗港海域相同监测站位的有机污染程度丰水期时与枯水期时相同，都为开始受到污染程度，但有机污染指数丰水期（A=1.52）比枯水期（A=1.01）略高，无机氮和活性磷酸盐含量在丰水期时较枯水期时略高。

研究小组现场调查发现，在保护区丹兜海海域的两岸海堤内存在大量养殖塘。那郊河流经乡镇村庄，河流两岸分布有大量养殖塘，部分生活污水和养殖废水随河水注入丹兜海海域。英罗港海域养殖塘较少，其中英罗港监测站位处于半封闭海湾内，几乎不受外界有机污染物影响。研究表明，在丹兜海海域有机污染物主要受外来生活污水和养殖废水影响；在英罗港海域有机污染物几乎不受外界影响，且枯水期时海水经过红树林净化[5]后有机污染指数有所降低。

3.1.3 富营养化评价分析

研究小组对山口红树林保护区海域水体富营养化进行评价（见表2）。由表2 可以看出，英罗港海域海水属于富营养级（E=1.39），丹兜海域海水则为高富营养级（E=3.46）。

研究发现山口红树林保护区海域氮源主要以河流输送和水产养殖为主，在径流输送过程中，生活污水的氨−氮部分被氧化为硝酸盐−氮，保护区海域溶解态无机氮以硝酸盐−氮为主（基本占到50%～85%），氨−氮比例则为12%～43%，亚硝酸盐−氮基本维持在低于10%的水平。氨−氮比例有所上升，预示着人类活动的影响逐渐增加。通过氮磷比（N/P）发现，丹兜海海域和英罗港海域的氮磷比分别为17.23 和8.16，说明人为活动对丹兜海海域水环境的影响超过了英罗港海域。

3.1.4 重金属污染评价分析

运用综合污染评级法[1]对山口红树林保护区海域水体重金属污染进行评价（见表2），从表2 可以看出，该海域水体没有受到重金属污染，均处于清洁水平（WQI=0.077，0.118）。

3.1.5 海域水环境质量评价分析

运用内梅罗指数[8]计算得出山口红树林保护区海域综合质量指数（见表2），从表2 看出，丹兜海海域水环境与英罗港海域水环境受污染程度相同，都处于受轻度污染状态，但丹兜海海域的内梅罗指数（I=2.36）较英罗港海域（I=1.50）的高。其内梅罗指数与有机污染指数呈正相关关系，说明山口红树林保护区内海域水环境质量主要受有机污染影响。

3.2 2020 年水环境质量评价分析

研究小组运用相同的研究方法对2020 年5月份山口红树林保护区海域水环境进行评价，见表3、表4。

表3 2020 年山口红树林保护区海域水环境单项因子评价结果表

表4 2020 年山口红树林保护区海域海水水质状况评价结果表

由表3 可以看出，在丹兜海海域超出一类水质标准的因子有COD、活性磷酸盐、无机氮；在英罗港海域超出一类水质标准的因子有活性磷酸盐。由表4 可以看出，山口红树林保护区内海域没有受到重金属污染（WQI=0.060，0.082）；西边丹兜海海域有机污染程度（A=5.98，重度污染）较东边英罗港海域（A=2.20，轻度污染）严重；西边丹兜海海域水体受污染程度（I=1.84，轻度污染）较东边英罗港海域（I=0.99，较清洁）严重。

数据表明，2020 年山口红树林保护区海域水体受污染程度较轻，海域水环境质量主要受有机污染影响，主要污染因子是无机氮和活性磷酸盐。

4 结 语

研究小组通过对2019 年9 月和2020 年5月山口红树林保护区海域的水环境质量进行实验分析，得出以下结论：（1）该海域水环境没有受到重金属污染，属于清洁水平。（2）该海域海水富营养化严重，处于富营养级及以上。（3）该海域水环境质量主要受有机污染影响，丹兜海海域的有机污染程度较英罗港海域严重，其中丹兜海域受人为活动影响较大，其污染物主要来源于生活污水和养殖废水，主要污染因子为无机氮和活性磷酸盐；英罗港海域受人为活动影响不大，其主要污染因子为活性磷酸盐。

针对研究发现的问题，研究小组提出以下意见：一是加大该海域水环境监测频率，设立水质自动监测站位，全面掌握海域水环境动态，逐步实现山口红树林保护区海域水环境质量的实时监控，并建立保护区环境监控和预警系统；二是加快推进保护区周边养殖塘改造工作，建设养殖塘尾水处理装置，对养殖废水进行处理，养殖废水净化达到标准后再排放入海；三是建议行政部门与科研院校加强合作，在环境保护前提下，探索养殖塘生态健康养殖新模式；四是进一步完善城乡污水管网和污水处理厂建设，城镇生活污水要集中处理达标后再排放。