钦州湾2011—2021年营养盐年际变化趋势分析

摘 要：通过2011—2021年广西钦州湾近岸海域常规海水水质监测数据和2021年大面积加密监测数据，分析该海域水质及营养化状况、活性磷酸盐和无机氮污染物变化趋势。研究表明：钦州湾海域水质在二类～劣四类波动变化，劣四类水质主要分布在入海河流出海口至茅尾海湾颈附近海域，说明陆源污染对水质影响较大。低潮期水质比高潮期更差，主要原因是该海域水动力不足，水质扩散能力差。除2014、2015、2020年外，其余年份无机氮浓度均超出二类水质标准限值；活性磷酸盐浓度总体呈上升趋势，无机氮和活性磷酸盐是导致钦州湾水质较差的主要原因。

关键词：钦州湾；水质状况；变化趋势；污染指数；影响因素

中图分类号：X82 文献标志码：A 文章编号：1673-9655（2024）04-00-04

0 引言

钦州湾是广西北部湾重要海湾之一，主要由内湾（茅尾海）和外湾构成，内湾有茅岭江、钦江和金鼓江汇入，是一个河口型半封闭热带海湾[1]。随着北部湾经济区建立，钦州湾沿海地区社会经济迅猛发展，经济高速发展的同时也向海湾输入了大量氮、磷等污染物，钦州湾已成为北部湾海洋环境污染最严重的区域之一。另一方面，作为广西重大工程平陆运河的的出海口，运河的开工建设也将会使钦州湾海域面临更大污染压力与挑战。目前，已有不少学者[1-4]对钦州湾养殖区营养盐分布特征、富营养盐化水平、养殖活动对钦州湾水质影响等方面开展大量研究，这些研究是掌握钦州湾污染及受周边活动影响情况的重要依据。目前，关于钦州湾营养盐变化研究时间跨度较小，点位布设较少，且缺乏大面加密监测研究，难以为科学决策提供必要的支撑。鉴于此，本文通过对2011—2021年钦州湾海域营养盐数据以及2021年大面监测营养盐数据分析，研究了近年来钦州湾营养盐的空间分布特征及年际变化趋势，为保证实施海洋可持续发展战略提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 调查时间及站位

在钦州湾共布设10个点位（图1），收集2011—2021年海水水质监测数据；大面积加密监测于2021年11月11日（退潮期）和11月16日（涨潮期）开展，共布设30个点位（图2）。

1.2 样品采集及分析

评价项目包括化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐等。氨氮（NH3-N）、亚硝酸盐氮（NO2-N）和硝酸盐氮（NO3-N）分别采用次溴酸盐氧化法、萘乙二胺分光光度法、镉柱还原法；无机氮（DIN）浓度为氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮浓度之和。活性磷酸盐（DIP）和化学需氧量（COD）分别采用磷钼蓝萃取分光光度法和碱性高锰酸钾测定法。依据《GB 17378—2007海洋监测规范》 [5]，采集表层（水面下0.1～1.0m）海水样品进行测定，测定的样品依照规范进行质量控制。

1.3 数据处理与评价

水质评价采用单因子指数法、水体富营养化指数法，依据《GB 3097—1997海水水质标准》（表1），

计算超标率时统一采用《GB 3097—1997海水水质标准》第二类水质标准。 采用SPSS 22.0 软件进行统计， 应用Pearson 相关系数对DIN、DIP和COD与各影响因子进行相关性分析。

根据《HJ 442—2020近岸海域环境监测规范》 [6]水质富营养化状况判定方法，水质富营养化状况等级划分指标来确定水质富营养化状况，富营养化指数按公式计算，当≥1 时进行富营养化评价：

式中：化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐浓度单位为 mg/L。

2 结果与分析

2.1 2021年大面积加密监测水质状况

钦州湾低潮期水质总体为“极差”，主要以四类和劣四类水质为主，优良（一、二类）点位比例为10.0%。其中，二类水质比例为10.0%，四类比例为40.0%，劣四类比例为50.0%，无一类比例。超二类海水标准限值指标为DIP、DIN和COD，超标率分别为90.0%、66.7%和3.3%。

钦州湾高潮期水质总体为“差”，主要以四类和劣四类水质为主，优良（一、二类）点位比例为30.0%。其中，二类水质比例为30.0%，四类比例为33.3%，劣四类比例为36.7%，无一类比例。超二类海水标准限值指标为DIP和DIN，超标率分别为70.0%、53.3%。

从加密监测结果来看，钦州湾海域低潮期和高潮期水质均以四类和劣四类为主，劣四类水质主要分布在入海河流钦江、大榄江和茅岭江出海口至茅尾海湾颈附近海域。其中，低潮期水质比高潮期水质更差，主要原因是受地理位置先天性不足影响，钦州湾为半封闭性海湾，水体交换能力差，污染物不易扩散，海水自净水平低。湾口水质优于湾顶，说明钦州湾水质受陆源污染影响较大（图3、图4）。

2.2 钦州湾2011—2021年水质变化趋势

2011—2021年，钦州湾平均水质类别在二类～四类间波动变化，主要以四类和劣四类为主。其中，劣四类的占比总体呈波动上升趋势的，主要超标指标是DIN和DIP。

2.3 钦州湾2011—2021年主要污染指标变化趋势

2011—2021 年钦州湾DIN浓度年均值为0.269（2015年）～0.466 mg/L（2013年），除2014、2015、2020年外，其余年份无机氮浓度均超出二类水质标准限值，是导致钦州湾水质较差的主要原因；DIP浓度年均值为0.0114（2014年）～0.0371 mg/L（2018年）。总的来看，磷污染呈上升趋势，并在2018年达到最高值。

2.4 综合污染指数变化

如图7所示，2011—2021年钦州湾海水综合污染指数范围在1.37～2.72，总体上呈波动上升趋势。综合污染指数峰值出现年份与DIP和DIN浓度年际变化呈对应关系，进一步验证了DIP和DIN是导致钦州湾水质较差的原因。

2.5 2011—2021年钦州湾富营养化指数变化

目前，近岸营养盐污染是一个普遍存在的问题，随着陆源污染物质排放的增加，近海水体富营养化呈增长趋势[7]，为研究钦州湾2011—2021年富营养化趋势，本文利用富营养化指数（EI）法进行分析，结果显示2011—2021 年钦州湾海水处于轻度富营养化至中度富营养化水平，年均富营养化指数为1.0（2014年）～4.7（2018年），总体上呈波动上升趋势。

2.6 水质变化影响因素分析

表4列出了DIN和DIP浓度和入海河流污染物量、城镇化因子和工业因子之间的相互关系，其中工业因子为直排海排污口排污量；城镇化因子包括GDP、人口和工业生产总值。可以看出，DIN与入海河流污染物量、城镇化因子和工业因子之间无显著相关性；DIP与城镇化因子（GDP、人口和工业生产总值）有极显著的正相关性。

3 讨论

本研究结果表明，2011—2021 年钦州湾海水处于轻度富营养化至中度富营养化水平，主要表现为DIP和DIN超标。污染严重区域主要集中在湾顶茅尾海，且低潮期水质比高潮期水质更差，劣四类和第四类水质扩散范围更广。一方面可能是因为入海河流茅岭江和钦江携带大量氮、磷污染物进入，虽然钦江、茅岭江等入海河流虽达到地表水考核目标，由于海水水质标准与地表水环境质量标准不匹配，水质仍与茅尾海水质目标存在较大差距；另一方面是茅尾海沿岸海水池塘养殖分布密集、大部分池塘养殖未设置尾水处理设施，废水直接排放或仅经过简单沉淀处理后排放，2017年以来，广西开展了大量的入海排污口清理整治工作，也取得显著成效，但部分工业企业排污口未能稳定达标，超标指标主要是总氮、总磷，超标污水直排入海加重了茅尾海的污染。

4 结论

（1）钦州湾海域水质以第四类和劣四类为主，劣四类水质主要分布在钦江、大榄江和茅岭江入海河流出海口至茅尾海湾颈附近海域，说明茅尾海湾顶海域受陆源污染影响更重。低潮期水质比高潮期水质更差，相比于高潮期，低潮期劣四类和第四类水质扩散范围更广。

（2）钦州湾DIN与入海河流污染物量、城镇化因子和工业因子之间无显著相关性；DIP与城镇化因子（GDP、人口和工业生产总值）有极显著的正相关性。说明钦州湾DIP随着沿岸经济的发展呈增长趋势，为确保钦州湾水质达标，钦州市应坚持陆海统筹综合治理，进一步推进入河入海排污口排查溯源、分类整治、分类管理，并建立长效监管机制。

参考文献：

[1] 劳齐斌，刘国强，高劲松，等.钦州湾养殖区营养盐分布特征及富营养化状况研究[J].海洋环境科学，2021，40（3）：407-416.

[2] 康建华，林毅力，王雨，等.钦州湾海洋环境的富营养化水平评价及其对浮游植物叶绿素a的影响[J].海洋开发与管理，2020，37（11）：67-74.

[3] 李快.近江牡蛎筏式养殖活动对半封闭海湾水动力及水质的影响研究[D].南宁：广西大学，2022.

[4] 莫钰，蓝彩碧，许铭本，等.氮磷营养变化对钦州湾球形棕囊藻藻体生长的影响[J].海洋科学，2022，46（5）：30-41.

[5] 国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.海洋监测规范第4部分海水分析：GB 17378.4—2007[S].北京：中国标准出版社，2007.

[6] 生态环境部.近岸海域环境监测技术规范：HJ 442.10—2020[S].北京：中国标准出版社，2020.

[7] 杨静，张仁铎，赵庄明，等. 近25年广西北部湾海域营养盐时空分布特征[J]. 生态环境学报，2015，24（9）： 1493-1498.