东寨港自然保护区五个监测站水质变化特征分析

王焕熙，王耀山

1.海口市龙华区龙桥镇农业技术服务中心，海南海口571155；

2.海南省农业学校，海南海口 571100

水资源是人类生存和发展不可缺少的重要资源之一,它在人们的日常生活、经济发展和工业建设中发挥着极其重要的作用[1]。但是随着时代的不断发展，社会中的各种因素导致水质变差，给人们的生活和生产带来不利的影响[2]。水生动植物生活在水体中，许多化学元素以水为溶剂或介质，呈水溶液状态被生物所吸收。因此，水质时刻影响着生物的多样性。

东寨港国家级自然保护区以及周边的陆域植被类型复杂多样，是中国建立的第一个红树林类型的湿地自然保护区，该地植被类型和植物种类资源具有极高的观赏价值和植物生态多样性保护价值[3]，被誉为“海上森林公园”、世界地质奇观“海底村庄”[4]，该自然保护区对当地的生态环境质量起着关键的作用。通过对东寨港自然保护区5 个监测站的水质状况进行比较和分析，可以更好的对区域内的动植物进行保护。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

东寨港国家级自然保护区（以下简称保护区）地处海南省东北部，位于海口市美兰区演丰镇，地理坐标为19°88′N～20°09′N，110°37′E～110°67′E，绵延50km，面积4000 多hm2，属于近海及海岸湿地类型中的红树林沼泽湿地。其中，红树林保护区有鸟类204 种、软体动物115 种、蟹类70 多种、鱼类119 种、虾类40 多种，是物种基因和资源的重要宝库，同时有着防灾减灾、净化环境的功能。

1.2 研究方法

1.2.1 单因子评价法

单因子评价法是中国国标规定的水质评价方法中最简单的一种分析方法[5]。通过将各项监测指标以《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）为评价标准划分所属类别，选取水质最差的类别为评价结果，当最差的水质指标参数超过水功能规定的参数标准，即当前水质质量不能满足水功能要求。

单因子评价指数计算公式为：

式中：Pi为第i 项污染物的污染指数；Ci为第i项污染物的实测浓度，mg/L；Si为第i 项污染物的评价标准值，mg/L。

对于DO，其水质指数计算公式为：

式中：PDOJ为监测点DO 的污染指数；DOf为某水温、气压条件下的饱和DO 浓度；DOj为监测点DO 的实测浓度，mg/L；DOS为DO 的评价标准值，mg/L。

对于pH，其水质指数计算公式为：

式中：PpHj为监测点pH 的污染指数；pHJ为监测点pH 的实测值；pHSU为评价标准的上限值；pHsd为评价标准的下限值。

1.2.2 综合指数法

首先，以《地表水环境质量标准》为评价标准进行各单项组分评价，划分组分所属质量类别，按照类别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，依次取Fi 为0、1、3、6、10[6]。按照下列公式（1）、（2）计算综合评价分值F。

式中，其中：F 表示组内各单项监测指标评分值的平均值；Fmax表示组内各单项监测指标评分值Fi中的最大值；n 为项数。最后，按照表1 对F 值进行水质级别的划分。

表1 质量级别表Tab.1 Quality Level Table

2 结果分析

2.1 水质测评分析

水质测评结果见表2，从均值上看，林市村站的pH 与DO 均值最大；管理局站的CODMN 和NH3-H 以及TP 均值最大；道学站的TN 均值最大。从标准偏差上看，管理局、林市村、塔市3 个站点均是DO 的标准偏差最大；而溪头村和道学村两个站点的最大标准偏差数为CODMN，其对应的数值变化幅度最大。

表2 水质测评结果Tab.2 Water Quality Assessment Results

2.2 不同监测站的水质变化特征

从图1 可以看出，站点管理局、溪头村、道学、林市村、塔市所测水体pH 的变化范围分别为7.23～7.48、7.23～8.31、6.50～8.53、7.57～8.20、6.70～8.31。其中，林市站测得水体的pH 在整体上呈现逐渐上升的趋势；溪头村站pH 呈逐渐下降的趋势；塔市站pH 呈先下降后上升状态；其余两个站点的pH变化幅度小，较稳定。最高值与最低值均出现在道学站，分别为8.53 和6.50。

从图2 可以看出，站点管理局、溪头村、道学、林市村、塔市所测水体溶解氧的变化范围分别为4.91mg/L～8.81mg/L、4.54mg/L～5.87mg/L、5.75mg/L～6.28mg/L、7.25mg/L～8.72mg/L、4.46mg/L～6.19mg/L。其中，管理局、溪头村、临市村3 个监测站所测溶解氧量变化规律相同，在整体上都是呈逐渐上升的趋势；塔市站溶解氧量则呈先下降后上升的趋势；而道学站的溶解氧变化较稳定，变化幅度较小。最高值出现在溪头村站，为8.81mg/L；最小值出现在塔市站，为4.46mg/L。

图2 监测站水体的溶解氧变化Fig.2 The Dissolved Oxygen Changes in the Monitoring Station Water Body

从图3 可看出，站点管理局、溪头村、道学、林市村、塔市所测水体高锰酸盐指数的变化范围分别为2.56mg/L～5.11mg/L、3.68mg/L～6.51mg/L、3.65mg/L～5.79mg/L、0.26mg/L～0.56mg/L、0.13mg/L～0.50mg/L。其中，管理局、溪头村、道学3 个监测站的高锰酸盐指变化规律相同，都是呈先下降后上升的趋势，溪头村站的变幅最大，跨度为2.83mg/L。而其余的两个监测站高锰酸盐指变化幅度不大，较稳定。最高值出现在溪头村站，为6.51mg/L；最小值出现在塔市站，为0.13mg/L。

从图4 可看出，站点管理局、溪头村、道学、林市村、塔市所测水体总氮的变化范围分别为1.06mg/L～1.66mg/L、1.18mg/L～3.12mg/L、1.71mg/L～2.33mg/L、0.21mg/L～0.98mg/L、0.05mg/L～0.55mg/L。其中，溪头村站变化特征呈先上升后下降的趋势，其变幅最大，为1.94mg/L；管理局与塔市两个站点变化规律相同，都是呈先下降后上升；道学与林市村两个站点的变化规律都呈逐渐下降的趋势。最高值出现在溪头村站，为3.12mg/L；最低值出现在塔市站，为0.05mg/L。

图4 监测站水体的总氮变化Fig.4 Total Nitrogen Changes in the Water Body at the Monitoring Station

从图5 可看出，站点管理局、溪头村、道学、林市村、塔市水体的氨氮变化的范围分别为0.38mg/L～0.97mg/L、0.16mg/L ～0.64mg/L、0.23mg/L ～0.41mg/L、0.12mg/L ～0.48mg/L、0.02mg/L ～0.08mg/L，所测得的氨氮量月均值都小于1mg/L。其中，管理局、溪头村、林市村3 个站点的变化规律上，整体呈下降的趋势；道学站则是先是上升后下降；而塔市站表现为小幅度的上升。其最高值出现在管理局站，为0.97mg/L；最低值出现在塔市站，为0.02mg/L。

图5 监测站水体的氨氮变化Fig.5 Change of Ammonia Nitrogen in the Monitoring Station

从图6 可看出，站点管理局、溪头村、道学、林市村、塔市所测水体总磷的变化范围分别为0.06mg/L～0.08mg/L、0.05mg/L～0.13mg/L、0.02mg/L～0.07mg/L、0.02mg/L～0.04mg/L、0.03mg/L～0.06mg/L，5 个站点的总磷月均值及之间的差值都较小。其中，溪头村站变化规律呈先上升后下降的趋势；道学站呈小幅度的下降趋势；而塔市站则呈小幅度的上升趋势；管理局和林市村两个监测站的总磷变化幅度极小，只有0.02mg/L，较稳定。最高值出现在溪头村站，为0.13mg/L；最低值出现在道学站与林市村站，为0.02mg/L。

图6 监测站水体的总磷变化Fig.6 Total Phosphorus Changes in the Water Body at the Monitoring Station

2.3 单因子评价法评价结果

表3 可见监测站水质单因子评价法结果，根据在6 个水质指标中选取水质最差的类别为评价结果。管理局站春、秋、冬季均为Ⅳ类水；溪头村与道学两个站点春、秋、冬季均为Ⅴ类水；林市村站在春季与冬季为Ⅱ类水、秋季为Ⅲ类水；塔式站春季为Ⅲ类水、冬季为Ⅳ类水，且主要水质污染指标均为TN，其中溪头村冬季的超标倍数最高，为6.23 倍。

表3 单因子评价法结果Tab.3 Results of the Single-factorial Evaluation Method

2.4 综合指数分析法评价结果

表4 为综合指数法评价结果。其中，管理局、溪头村、道学3 个监测站水质均极差（F＞7.20），为Ⅴ类水；塔市站水质较差（4.25＜F＜7.20），为Ⅳ类水；林市村站水质良好（0.80＜F＜2.50），为Ⅲ类水。

表4 综合指数法评价结果Tab.4 Evaluation Results of the Comprehensive Index Method

3 讨论

在该次研究中，不同监测站在不同水质指标中的变化趋势不同，但通过单因子评价法分析结果表明TN 为主要的水质污染指标，其中溪头村冬季的超标倍数最高，为6.23 倍。综合指数分析法评价结果表明，管理局、溪头村、道学、林市村、塔市5 个监测站点，评价值分别为7.60、7.44、7.41、2.16、4.37，分别属于Ⅴ类——极差、Ⅴ类——极差、Ⅴ类——极差、Ⅲ类——良好、Ⅳ类——较差，且两种分析法都表明林市村监测站点水质最好。

该次水质分析中，采用了单因子评价法和综合指数分析法两种分析法。其中，单因子评价法简单易懂，但单因子评价中污染因子权重占比为100%，其他因子权重为零，并且随水质监测结果不断变化，浓度越大权重越大，随意性较大，不去考虑各因子对水环境影响的差异性，会忽略其他的关键因素，具有一定的局限性。综合指数分析法，能用一个简单的数学公式整合海量的环境特征性信息，并以一个简单的数值来反映环境质量的总体水平。但是综合指数法将环境质量硬性划分标记，没有考虑环境系统客观存在的模糊性。再加上该次监测调查的数据较少，分析结果具有一定的不准确性。