謝丹丹， 謝曉君， 林旭吟， 林祥日， 陳 昕, 趙梅英

(1.廈門海洋職業(yè)技術學院，福建 廈門 361100；2.洛陽船舶材料研究所廈門分部，福建 廈門 361006)

福建是中國的海洋資源大省，區(qū)位條件優(yōu)越；海岸線總長3 752公里，居全國第二位，資源優(yōu)勢突出；近海生物種類有3 000多種，且數(shù)量大、分布廣，為發(fā)展海洋裝備、海洋生物醫(yī)藥、海洋新能源等現(xiàn)代海洋產(chǎn)業(yè)提供了堅實的基礎。廈門地處福建東南沿海，海岸線蜿蜒曲折，全長234 km；廈門海域內海洋生物資源種類近2 000種，初級生產(chǎn)力高、生物量大，豐富的海洋資源為廈門海洋生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了重要的資源保障。

大嶝島位于廈門市翔安區(qū)東南海面，與大金門島距離僅1 800米，面積13.2平方公里，下轄9個社區(qū)，近2萬人，擁有東南沿海最純凈海域，素有“天然氧吧”的美稱；是國家白鷺自然保護區(qū)，也是白海豚、文昌魚等國家珍稀保護動物的棲息地。大嶝島與小嶝島、角嶼島合稱“英雄三島”，是曾經(jīng)的“前沿陣地”，但如今已經(jīng)是旅游勝地。根據(jù)廈門市環(huán)境功能規(guī)劃，大嶝海區(qū)屬于廈門南部海域的外港區(qū)域，承擔的主導功能為新鮮海水供應、旅游、浴場、航運等，兼顧污水承納功能，近期及遠期均執(zhí)行二類海水水質標準[1]。

近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展、人口的增長和廈門新機場在大嶝的建設，有大量的污水和建設工程廢水排入大嶝海區(qū)，使得大嶝海區(qū)的營養(yǎng)鹽含量增加，富營養(yǎng)化程度逐漸加重，有引發(fā)赤潮的風險[2-4]。

本文分析了大嶝海區(qū)2017年夏季的海水和沉積物的相關指標，研究其富營養(yǎng)化狀況，以期為海洋生物技術和海洋產(chǎn)業(yè)技術提供前期研究。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

722N分光光度計(上海奧譜勒儀器有限公司);UV-2000(上海分析儀器有限公司)；FA1004電子分析天平(上海良平儀器儀表有限公司)；SHA-C數(shù)顯水浴恒溫振蕩器(江蘇城西曉陽電子儀器廠)；PHS-3C計(上海分析儀器有限公司)；容量瓶、移液管、吸量管、比色管等玻璃儀器在使用前均按照標準方法校正。

硫酸銨、亞硝酸鈉、硝酸鉀、磷酸二氫鉀、磺胺、鹽酸萘乙二胺、亞硝酰鐵氰化鈉、苯酚、氯化鎘、鉬酸銨、過硫酸鉀、高錳酸鉀、重鉻酸鉀等(均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司)。試驗用水為蒸餾水。

1.2 采樣方法

在大嶝近岸海區(qū)布設了嶝崎、雙滬、陽塘、東埕、龍?zhí)锏缺O(jiān)測站位，按照近岸海域環(huán)境監(jiān)測規(guī)范(HJ 442-2008)的要求，采集海面下約20 cm處水樣，并在同一地點采集沉積物。按近岸海域環(huán)境監(jiān)測規(guī)范(HJ 442-2008)和海洋監(jiān)測規(guī)范(GB 17378-2007)進行水樣的預處理和沉積物的預處理。

1.3 分析測定方法

水樣理化指標均采用海洋監(jiān)測規(guī)范(GB 17378-2007)、海洋調查規(guī)范(GB 12763-2007)和海水水質標準(GB 3097-1997)中規(guī)定的方法，沉積物指標采用海洋沉積物質量(GB 18668-2002)中規(guī)定的方法，如表1所示。

表1 水質和沉積物質量分析方法

1.3.3 活性磷酸鹽測定 磷鉬藍分光光度法：在酸性介質中，活性磷酸鹽與鉬酸銨反應生成磷鉬黃，用抗壞血酸還原為磷鉬藍后于882 nm波長處測定吸光值。

1.3.4 COD測定 堿性高錳酸鉀法：在堿性加熱條件下，用已知并且是過量的高錳酸鉀氧化海水中的需氧物質；然后在硫酸酸性條件下，用碘化鉀還原過量的高錳酸鉀和二氧化錳，所生成的游離碘用硫代硫酸鈉標準溶液滴定。

1.3.5 沉積物中有機碳的測定 重鉻酸鉀氧化-還原容量法：在濃硫酸介質中，加入一定量的標準重鉻酸鉀，在加熱條件下將樣品中的有機碳氧化成二氧化碳，剩余的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵標準溶液回滴，按重鉻酸鉀的消耗量，計算樣品中有機碳的含量。

1.4 富營養(yǎng)化評價方法

評價海水富營養(yǎng)化的方法主要有指數(shù)法(綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)和內梅羅指數(shù)法)[5]、單因素評價法、化學參數(shù)法、模糊數(shù)法等[6-8]。本文采用富營養(yǎng)化指數(shù)法,當E>1時，即認為水體處于富營養(yǎng)化狀態(tài)。

2 結果與分析

2.1 大嶝海區(qū)水質狀況

2.1.1 無機氮含量 測定結果如表2所示，大嶝海區(qū)的無機氮含量很高，遠超海水水質標準中的第二類海水的無機氮限值0.2 mg/L，比第四類海水的無機氮限值0.5 mg/L也高了3.4倍。

在大嶝海區(qū)無機氮的組成中，硝酸鹽氮占了一半以上。在溶氧充足的水體，氨氮→亞硝酸氮→硝酸鹽氮，無機氮的組成以氮的最高價態(tài)硝酸鹽為主，說明該海區(qū)的無機氮的轉換已經(jīng)基本達到了熱力學平衡。

表2 無機氮測定結果

2.1.3 CODMn含量 大嶝海區(qū)CODMn含量為0.72～0.84 mg/L，海水的有機物含量達到一類海水的標準，有機物含量較低。

2.1.4 其他指標 溶解氧在6.39～6.46 mg/L之間，符合一類海水的標準，溶氧充足；pH值8.0左右，正常；鹽度為30‰～33‰，比正常海水略低，提示有低鹽度的淡水匯入。

2.2 大嶝海區(qū)沉積物狀況

大嶝海區(qū)近岸沉積物多為灰黑色、泥質、有不同程度的腥臭味，分布有許多貝殼及少量生活垃圾(表3)。檢測結果參照GB 18668-2002標準限值。

表3 大嶝海區(qū)近岸沉積物質量

該海區(qū)的沉積物中有機物含量不高，但石油類含量很高，可能是由于該海區(qū)往來船舶較多、油污泄露所致。

2.3 大嶝海區(qū)營養(yǎng)鹽結構分析

水生植物生長過程中需要氮來合成蛋白質，需要磷來組成DNA、RNA和傳輸能量，這兩種物質也是水生和陸地生態(tài)系統(tǒng)中主要的限制性營養(yǎng)鹽。故N/P值是表征水體營養(yǎng)鹽結構的主要指標。Redfield的研究結果表明，一般大洋深層水的N/P值與浮游植物體內元素組成的N/P值大致相同，為16左右[10]。N/P值大于16，表明水體營養(yǎng)鹽結構為“磷限制”；N/P值小于16，則表明水體營養(yǎng)鹽結構為“氮限制”。大嶝海區(qū)的N/P值為20，表明該海區(qū)的營養(yǎng)鹽結構為磷限制。該結果與林輝等[2]、歐陽玉蓉等[9]、蔣榮根等[11]的結果基本相同。

2.4 大嶝海區(qū)富營養(yǎng)化狀況分析

計算富營養(yǎng)化指數(shù)(E)達12.6，提示該海區(qū)的富營養(yǎng)化程度較高。該海區(qū)歷史上曾經(jīng)作為水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)，水域中積累了較多的營養(yǎng)鹽；周邊污水的排放和碼頭船舶的油污泄露加劇了水體的納污負擔；正在建設的大嶝新機場，在一定程度上阻斷了水體的交換動力。

3 結論與討論

大嶝海區(qū)水體的溶解氧、COD、pH值等均能達到一類海水的標準，該區(qū)域處于廈門灣的外圍，是祖國大陸最靠近臺灣島的海區(qū)，因為水流交換條件較好，所以總體水環(huán)境質量較好。鹽度因受到陸源污水影響而略為降低；沉積物中含有較多的石油類，與船舶油污泄露有關。

大嶝海區(qū)水體的氮、磷營養(yǎng)鹽的含量很高，分別達到2.21 mg/L和0.11 mg/L；水體中氮、磷等營養(yǎng)鹽充足、富營養(yǎng)化程度高的時候，如果微量元素、光照、溶氧等條件也適宜，就很容易引發(fā)赤潮，因此生態(tài)學家、環(huán)境學家都非常關注水體的營養(yǎng)鹽含量及富營養(yǎng)化狀況；監(jiān)測水中營養(yǎng)鹽含量及富營養(yǎng)化狀況也為判斷水體污染物來源、赤潮預警等提供重要參考依據(jù)。

大嶝海區(qū)的N/P值為20，營養(yǎng)鹽的結構為磷限制；許多研究表明，在控制富營養(yǎng)化問題時，大多數(shù)情況下有必要采用兩種營養(yǎng)鹽都控制的策略，而不能僅控制磷或僅控制氮。水體中的過量營養(yǎng)鹽主要來源：一方面是來自肥料、農業(yè)廢棄物、工業(yè)廢水和城市污水等外界污染，另一方面則來自底泥向水體的釋放。

大嶝海區(qū)富營養(yǎng)化指數(shù)達到12.6，達到富營養(yǎng)化的水平。水體富營養(yǎng)化是赤潮發(fā)生的物質基礎。大嶝島臨近的陸地為廈門市翔安區(qū)，排入大嶝海區(qū)的污染源主要有翔安區(qū)(含大嶝島)的居民生活污水、工業(yè)廢水和水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水。廈門市政府自2011年以來全面清除海上養(yǎng)殖設施，至今已經(jīng)基本完成清除工作，廈門市的近岸海域已基本沒有養(yǎng)殖設施，因此近年來流入大嶝海區(qū)的養(yǎng)殖廢水逐步減少；但是，翔安區(qū)(包括大嶝島)的生活污水和工業(yè)廢水還沒有實現(xiàn)全截流，未截流的污水就直接流入大嶝海域；加上海區(qū)往來的船舶也不斷有污水、油污泄露，致使大嶝海區(qū)的水質無法達到廈門市環(huán)境功能規(guī)劃的要求；正在建設的大嶝新機場，在一定程度上阻斷了水體的交換動力。

總之，本研究的結果表明，大嶝海區(qū)的營養(yǎng)鹽含量正在逐年增加，富營養(yǎng)化狀況正在加劇。已經(jīng)富營養(yǎng)化了的水體，即使切斷外界營養(yǎng)物質的來源，水體也很難自凈和恢復到正常狀態(tài)。因此在高度富營養(yǎng)化發(fā)生之前，就應該全面阻擊入海污染物，使海區(qū)的富營養(yǎng)化狀況得到徹底改善。