沈永富 都業(yè)爍 徐嘉偉 張雅劍

(海南熱帶海洋學(xué)院/海南省熱帶海洋漁業(yè)資源保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 海南三亞 572000)

近年來，國(guó)家對(duì)我國(guó)各大漁港進(jìn)行了現(xiàn)代化改造以及海洋生態(tài)牧場(chǎng)的建設(shè)。為響應(yīng)國(guó)家要求，海南省緊緊圍繞建設(shè)現(xiàn)代漁業(yè)、加快建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)的總體目標(biāo)，積極推進(jìn)海洋生態(tài)文明建設(shè)。雖然在政府的重視下大型一級(jí)漁港在各方面得到了改善，但是其生態(tài)威脅依然存在。近年來隨著過度捕撈、海洋的過度開發(fā)，以及人口增加導(dǎo)致的人類活動(dòng)的頻繁影響，漁港周邊海域水環(huán)境不斷惡化。根據(jù)陳嫻2011～2013年對(duì)海南省陵水縣新村港的研究顯示，該漁港海域有機(jī)污染指數(shù)已經(jīng)達(dá)到輕度污染級(jí)別[1]；龐巧珠2014～2015年對(duì)儋州市白馬井漁港的調(diào)查研究顯示，該漁港秋季出現(xiàn)水質(zhì)有機(jī)污染達(dá)輕度污染[2]；根據(jù)薛東梁對(duì)儋州洋浦灣海域2014～2016年的監(jiān)測(cè)結(jié)果來看，多項(xiàng)指標(biāo)已不符合一類海水標(biāo)準(zhǔn)[3]。由此可見大型漁港的水環(huán)境已然并不理想，而往往被忽視的傳統(tǒng)小型漁港則更易遭到破壞。本文選取東方市八港之一的利章港為研究對(duì)象，著重調(diào)查了東方市利章港2017～2018冬夏兩季的水質(zhì)變化情況，為海南省生態(tài)文明建設(shè)提供有力支持，為中小型漁港的可持續(xù)發(fā)展提供了必要的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集

利章港采樣點(diǎn)位于坐標(biāo) N18o47′44.847″，E 108o40′10.943″處， 分別于2017年 12月和 2018年6月進(jìn)行樣品采集，在沿岸每隔20 m用采水器在水深0.5 m處采集水樣，共采集3次，取得混合水樣。樣品的運(yùn)輸、儲(chǔ)存均按照 《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》(GB 17378—2007)[4]進(jìn)行。

1.2 分析方法

所有樣品均在采集后48 h之內(nèi)測(cè)定完畢，監(jiān)測(cè)的主要數(shù)據(jù)包括溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、無機(jī)磷、無機(jī)氮、氨氮、總硬度、總堿度、亞硝酸鹽、銅、六價(jià)鉻，其中溶解氧(DO)使用便攜式溶氧儀當(dāng)場(chǎng)測(cè)定，化學(xué)需氧量(COD)、無機(jī)磷、氨氮是使用 《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》(GB17378—2007)[4]的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)定，其余參數(shù)使用奧克丹水質(zhì)分析儀測(cè)定。

1.2.1 單因子指數(shù)分析法

單因子污染評(píng)價(jià)法的公式為：

其中，Ci是第i類污染物的檢出值；Lij是第i類污染物的標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)Ii≤1，表示水體沒有受到污染；當(dāng)Ii＞1，說明被測(cè)水體已經(jīng)遭到污染，且Ii數(shù)值越大，表明待測(cè)水體的污染情況越嚴(yán)重。其中溶解氧(DO)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)：

式中：DOmax為監(jiān)測(cè)期間飽和溶解氧的最大值，mg/L； ［DOmax＝468/(31.6＋T)］DOj， 站點(diǎn)j的溶解氧實(shí)測(cè)值，mg/L；DOO，溶解氧的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，mg/L。水質(zhì)評(píng)價(jià)因子的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)＞1，則表明該項(xiàng)水質(zhì)已超過了規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[5]。

1.2.2 水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法

(1)水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法計(jì)算方法為：

式中：CCOD、CDIN、CDIP分別表示監(jiān)測(cè)海域海水化學(xué)需氧量、無機(jī)氮、無機(jī)磷的測(cè)定值，單位mg/L。水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)化水平指數(shù)E小于0.5時(shí)，說明處于貧營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)；當(dāng) E在0.5到 1之間變化時(shí)，表明水質(zhì)處于中營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)，E值越大說明水質(zhì)越富營(yíng)養(yǎng)化越嚴(yán)重，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)化水平評(píng)價(jià)等級(jí)

(2)海水氮磷比

海水水體中氮和磷的比值可以反映該水體的營(yíng)養(yǎng)狀況。海水中平均的氮磷原子比接近浮游生物中氮磷原子比，比值約為15∶1。小于此值，說明被測(cè)水體中的營(yíng)養(yǎng)情況為氮限制，反之則為磷限制。氮磷比能反映水體的潛在的富營(yíng)養(yǎng)化[6]。

1.2.3 有機(jī)污染指數(shù)評(píng)價(jià)法

表2 有機(jī)體污染指數(shù)評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

式中：A為有機(jī)污染指數(shù)；CODi、DINi、DIPi、DOi分別為DOD、無機(jī)氮、PO43--P及溶解氧的實(shí)測(cè)值；CODo、DINo、DIPo、DOo分別為DOD、無機(jī)氮、PO43--P及溶解氧的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值。評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示[7]，當(dāng)有機(jī)體污染指數(shù)A小于0時(shí)，表明水質(zhì)良好；A在 0到 1之間變化時(shí)，表明水質(zhì)較好；A大于 1時(shí)，表明水質(zhì)開始受到外來污染，A值越大，有機(jī)體污染程度越高。

2 調(diào)查結(jié)果

2.1 水質(zhì)主要監(jiān)測(cè)要素含量及變化情況

根據(jù)檢測(cè)，東方市利章港夏冬季水質(zhì)監(jiān)測(cè)要素變化如表3所示，依據(jù) 《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB3097-1997[8]標(biāo)準(zhǔn)作出如下分析。

表3 利章港海水水質(zhì)主要監(jiān)測(cè)要素含量

2.1.1 溫度、鹽度及濁度

根據(jù)2017～2018年夏冬季的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，利章港海水鹽度穩(wěn)定，維持在31.7 ppt上下；溫度變化在23～29℃，其變化符合季節(jié)變化規(guī)律；海水的濁度變化不大，且水體較清，濁度均小于10，說明海水中的懸浮顆粒所吸附的有害物質(zhì)和病菌還不構(gòu)成生態(tài)威脅[8]。

2.1.2 pH

pH值指酸堿度，不論在哪方面，酸堿度對(duì)生物生長(zhǎng)都非常重要，水質(zhì)酸化可能會(huì)使得海水中的營(yíng)養(yǎng)成分比例發(fā)生改變，因此海水酸度的維持對(duì)海洋生物的生長(zhǎng)具有重要意義。根據(jù)調(diào)查，利章港海水pH總體呈現(xiàn)弱堿性，在夏季有所降低，這可能與夏季雨水較多及溫度升高有關(guān)。

2.1.3 溶解氧

溶解氧是海水水質(zhì)一項(xiàng)重要的指標(biāo)，溶氧的狀況與水質(zhì)及生物生長(zhǎng)都有重要影響，海水中溶解氧含量與水溫及鹽度有密切關(guān)系，主要表現(xiàn)為隨著水溫、鹽度的升高而有上升趨勢(shì)[9]。根據(jù)本次檢測(cè)中溶解氧變化來看，年度溶氧含量均在11 mg/L以上，均符合國(guó)家一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.4 化學(xué)需氧量

化學(xué)需氧量是指在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑氧化水中有機(jī)物所消耗的氧化劑的量，可反映水體中有機(jī)物污染情況。在監(jiān)測(cè)地可以看出化學(xué)需氧量在夏季有了顯著上升趨勢(shì)，雖然冬夏季都符合國(guó)家一類海水標(biāo)準(zhǔn)，但夏季海水有隨時(shí)超過一類海水標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)，說明海水中有機(jī)污染在夏季加劇。

2.1.5 營(yíng)養(yǎng)鹽

天然海水中的氮、磷元素的可溶性無機(jī)化合物在水生生物的生長(zhǎng)繁殖過程中被吸收利用，成為生物體的重要組成元素[10]，營(yíng)養(yǎng)鹽主要包括磷酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨鹽，構(gòu)成了海洋初級(jí)生產(chǎn)力和食物鏈的基礎(chǔ)。

監(jiān)測(cè)顯示，利章港海水冬夏季氮磷含量變化較大，根據(jù)表3數(shù)據(jù)所示，在冬季海水為氮限制性，無機(jī)氮含量達(dá)到0.06 mg/L以上，超過無機(jī)磷含量；而夏季，海水中氮含量迅速下降，無機(jī)氮含量?jī)H為0.009 mg/L，而無機(jī)磷含量略有上升，達(dá)到0.053 mg/L，此時(shí)海水為氮限制性，海水中氨氮和亞硝態(tài)氮的變化趨勢(shì)和無機(jī)氮變化類似。

2.1.6 重金屬

水質(zhì)重金屬污染對(duì)人類和海洋生態(tài)環(huán)境影響極為突出，其最主要的環(huán)境特性是在水體中不能被微生物降解，只能在環(huán)境中發(fā)生遷移和形態(tài)轉(zhuǎn)化，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境質(zhì)量具有多層次的影響。水體中鉻和銅的污染源主要來自地表徑流和工業(yè)廢水的排放，鉻易通過生物富集作用進(jìn)入人體，進(jìn)一步損害人體健康；銅離子濃度增高則會(huì)直接造成水生生物的毒害作用，從而危害生態(tài)環(huán)境[11]。

監(jiān)測(cè)顯示，利章港的銅和六價(jià)鉻污染嚴(yán)重，其中六價(jià)鉻的冬季含量遠(yuǎn)超過國(guó)家四類海水標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到0.079 mg/L，雖然夏季有所下降，但水質(zhì)狀況并未得到改善；而銅含量在夏季略有上升趨勢(shì)，達(dá)到了0.042 mg/L，也僅符合四類海水標(biāo)準(zhǔn)。說明冬夏季應(yīng)注重相關(guān)企業(yè)的排污情況，加大監(jiān)管力度。

2.1.7 總堿度及總硬度

堿度是指水中能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的物質(zhì)的總量，引起堿度的污染源主要是化工行業(yè)排放的廢水以及化肥和農(nóng)藥在使用過程中的流失。堿度是判斷水質(zhì)和廢水處理控制的重要指標(biāo)，常用于評(píng)價(jià)水體的緩沖能力及金屬在其中的溶解性和毒性，影響總堿度主要的因素是HCO3-[12]。根據(jù)監(jiān)測(cè)水域的總堿度變化得知，夏季水體堿度明顯降低，表明該海區(qū)水域中和強(qiáng)酸能力下降；總硬度主要是描述鈣離子和鎂離子的含量，同時(shí)總硬度也受到溫度和堿度的制約[13]，利章港水域在夏季總硬度快速增長(zhǎng)，表明水體中礦質(zhì)元素增多，這在一定程度上有助于浮游植物的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響了水體中物種的豐度?？傮w上水體總堿度和總硬度呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系。

2.2 單因子指數(shù)分析結(jié)果

依據(jù) 《海南省海洋功能區(qū)劃》(2011～2020)和《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》GB3097-1997等相關(guān)要求[8]，所執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)均為第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)結(jié)果如表4所示。

表4 單因子評(píng)價(jià)結(jié)果

水體中溶解氧、化學(xué)需氧量、無機(jī)氮的單因子指數(shù)變化均在1以內(nèi)，均符合第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，符合海洋功能區(qū)劃要求，但化學(xué)需氧量有增加的趨勢(shì)，若不加以控制很容易造成污染。而無機(jī)磷的指數(shù)范圍均超過了1，說明水體受到一定程度的磷污染；在重金屬方面，銅以及六價(jià)鉻含量嚴(yán)重超標(biāo)，其中冬季污染最為嚴(yán)重，夏季雖有所好轉(zhuǎn)，但也僅是符合四類海水標(biāo)準(zhǔn)。

海水水質(zhì)受到多種環(huán)境因素的影響，例如溫度、降水、季風(fēng)、洋流等。海水溫度隨氣溫升高而升高，使水中分子的活性增大，同時(shí)溫度升高也使海水中的生化反應(yīng)速率升高，從而導(dǎo)致化學(xué)需氧量的增大，影響海水的自凈能力；降水常裹挾陸地的城市污染物、農(nóng)藥、肥料和致病菌等進(jìn)入水體，對(duì)海水產(chǎn)生污染[15]。6月為當(dāng)?shù)赜昙?，長(zhǎng)時(shí)間降水易導(dǎo)致水體pH下降，總堿度升高，造成氮磷含量的變化，同時(shí)季風(fēng)和洋流運(yùn)動(dòng)會(huì)促使海水交流，從而改變水質(zhì)情況，洋流還可能會(huì)帶起海底的沉積物，從而影響水質(zhì)。利章港夏季受西南季風(fēng)影響,以東北流為主,沿著洋流的海水沖刷沿岸的碳酸鈣物質(zhì)，將鈣鎂物質(zhì)帶入到海水，易造成總硬度的上升。同時(shí)監(jiān)測(cè)海區(qū)沿岸設(shè)有養(yǎng)殖場(chǎng)、發(fā)電廠等，都有可能存在排污超標(biāo)問題，從而污染水質(zhì)，特別是發(fā)電廠的污水極易造成水體化學(xué)需氧量和重金屬污染。

2.3 水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化評(píng)價(jià)結(jié)果

監(jiān)測(cè)水域富營(yíng)養(yǎng)化程度指標(biāo)如表5所示。

表5 利章港近岸海域富營(yíng)養(yǎng)化水平

(1)氮磷比(N/P值)。水域N/P的比值是水域現(xiàn)存氮、磷營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)的具體反映[16-17]，海水中平均N/P原子比是15∶1，與浮游生物體內(nèi)元素組成的N/P值大致接近，浮游植物生長(zhǎng)時(shí)N和P以15∶1的比例被消耗。這兩種元素中高于此值為磷限制，低于此值為氮限制[18]，由表可知該海域冬夏季氮磷比均低于15，均為氮限制，且氮磷含量都很低，故爆發(fā)赤潮的風(fēng)險(xiǎn)極低。

(2)富營(yíng)養(yǎng)化水平分析。富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)是表征水體富營(yíng)養(yǎng)化程度的指標(biāo)，由表5可看出，利章港冬夏季水體富營(yíng)養(yǎng)化水平指數(shù)E值均小于0.2，富營(yíng)養(yǎng)化等級(jí)為1，營(yíng)養(yǎng)化水平均處于貧營(yíng)養(yǎng)狀態(tài) ,富營(yíng)養(yǎng)化水平低。

海水的溫度、pH、堿度等變化都會(huì)導(dǎo)致部分浮游生物因不適環(huán)境而發(fā)生死亡，尸體分解產(chǎn)生大量有機(jī)物，導(dǎo)致水體中營(yíng)養(yǎng)鹽、有機(jī)質(zhì)的含量變化。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明該海區(qū)冬夏季水質(zhì)因子變化較大，尤其是重金屬、總堿度、總硬度的變化，都將導(dǎo)致水體中氮磷比含量的變化；海域內(nèi)的漁船排污、生活污水、工廠污染都會(huì)導(dǎo)致磷含量升高。

2.4 有機(jī)污染指數(shù)分析結(jié)果

監(jiān)測(cè)水域有機(jī)污染指數(shù)如表6所示。

該海域2017年冬季指數(shù)范圍是有機(jī)污染指數(shù)A值介于0～1，污染程度等級(jí)為1級(jí),海域有機(jī)污染狀況較輕,海域水環(huán)境質(zhì)量較好，2018年夏季A值介于2～3，污染程度等級(jí)為3級(jí)，海域受到輕微污染。

由于監(jiān)測(cè)海域附近設(shè)有港口碼頭，來往漁船較多，船舶壓艙水、漁民的生活污水和港口碼頭污水入海是導(dǎo)致監(jiān)測(cè)海域水體污染的重要原因之一[19]。陸源污染作為海洋污染最主要的來源[20]，特別是大量入海排污口的存在，致使近岸海域水環(huán)境質(zhì)量惡化，有機(jī)污染較為嚴(yán)重，表明海洋生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)受到破壞。

表6 水質(zhì)有機(jī)污染物評(píng)價(jià)指數(shù)

3 結(jié)論

2017～2018年冬夏季對(duì)利章港近岸海水的研究結(jié)果表明，該海域溶解氧、鹽度、pH均符合國(guó)家一類海水標(biāo)準(zhǔn)；但是重金屬污染較為嚴(yán)重，雖然六價(jià)鉻含量在夏季有所下降，但是仍只符合四類海水標(biāo)準(zhǔn)；總堿度總硬度呈現(xiàn)較大變化趨勢(shì)，對(duì)海洋生物生長(zhǎng)及分布影響較大；活性磷出現(xiàn)增大趨勢(shì)，尤其是在夏季已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)，僅符合國(guó)家四類海水標(biāo)準(zhǔn)，而由于海水氮磷比遠(yuǎn)低于浮游生物最適比例，故發(fā)生赤潮的風(fēng)險(xiǎn)較低；此外化學(xué)需氧量也在夏季顯著增長(zhǎng)，有機(jī)污染加劇。

不難發(fā)現(xiàn)該海域海水有趨于惡化的勢(shì)頭，尤其是重金屬的持續(xù)污染不利于海洋生態(tài)的發(fā)展，因此東方市應(yīng)加強(qiáng)入海排污口污染防治和海洋監(jiān)測(cè)能力建設(shè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)整改，對(duì)沿岸污染排放超標(biāo)的工廠、養(yǎng)殖場(chǎng)加強(qiáng)整治力度，對(duì)沿岸傳統(tǒng)漁港全面治理，進(jìn)一步改善東方市近岸漁港水環(huán)境質(zhì)量，為生態(tài)漁業(yè)的建設(shè)貢獻(xiàn)力量。