蔣 紅，胡益峰

（1.國家海洋局東海分局舟山海洋工作站，浙江 舟山 316100；2.舟山市海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報中心，浙江 舟山 316100）

嵊泗馬鞍列島海洋特別保護區(qū)位于長江口外東南、泗礁島東北部、舟山群島的最北端，處于舟山漁場中心位置，共有島嶼135 個，主要島嶼有嵊山、枸杞、花鳥、壁下和綠華山等，保護區(qū)總面積549 km2，其中海域面積530 km2。保護區(qū)設(shè)有珍稀瀕危生物保護區(qū)、經(jīng)濟魚類資源保護區(qū)、厚殼貽貝和羊棲菜種質(zhì)資源保護區(qū)、石斑魚資源保護區(qū)、人工魚礁增殖放流區(qū)、抗風(fēng)浪深水網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)等10個功能分區(qū)[1]。根據(jù)近年來業(yè)務(wù)化監(jiān)測結(jié)果顯示，馬鞍列島保護區(qū)海域海水富營養(yǎng)化嚴(yán)重、赤潮頻繁發(fā)生[2-3]，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性受到一定程度威脅。目前，關(guān)于馬鞍列島保護區(qū)海域海洋生物資源方面的研究報道[4-7]已較多，但對于保護區(qū)海域的水質(zhì)現(xiàn)狀評價方面[1]鮮有報道。

本研究根據(jù)2010-2017 年嵊泗馬鞍列島海洋特別保護區(qū)業(yè)務(wù)化監(jiān)測資料，應(yīng)用水質(zhì)有機污染指數(shù)、富營養(yǎng)化指數(shù)和營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)對保護區(qū)海域的水質(zhì)有機污染、海水富營養(yǎng)化狀況等進行分析評價，為科學(xué)評估保護區(qū)的建設(shè)成效、合理開發(fā)利用并保護海洋資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣站位與樣品采集

在嵊泗馬鞍列島保護區(qū)海域共布設(shè)12 個水質(zhì)監(jiān)測站位（圖1），分別于2010-2017 年夏季進行監(jiān)測采樣，樣品采集層次、貯存及運輸嚴(yán)格按照GB 17378.3-2007[8]要求執(zhí)行，其中水深10～ 25 m，采集表、底層樣品，水深25～ 50 m，采集表層、10 m層、底層樣品，葉綠素a只采集表層樣品。

1.2 分析與評價方法

水質(zhì)樣品的分析測試按照GB 17378.4-2007[9]進行，其中葉綠素a（Chl-a）按照GB 17378.7-2007[10]進行?；瘜W(xué)需氧量（COD）、溶解氧（DO）、無機磷（DIP）、Chl-a分別采用堿性高錳酸鉀法、碘量法、磷鉬藍(lán)分光光度法、分光光度法進行測定；無機氮（DIN）為亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮三者之和，分別采用萘乙二胺分光光度法、鋅-鎘還原法、次溴酸鹽氧化法測定。

圖1 采樣站位Fig.1 Sampling stations

采用有機污染指數(shù)（A）[11]、富營養(yǎng)指數(shù)（E）[12]和營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)（INQ）[13]等3 種評價方法對海水水質(zhì)進行有機污染狀況和富營養(yǎng)化水平評價。

有機污染指數(shù)法：

富營養(yǎng)指數(shù)法：

營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)法：

式中，ρCOD、ρDIN、ρDIP、ρDO、ρChl-a為實測值，濃度單位為mg/L，其中ρChl-a為μg/L；馬鞍列島保護區(qū)海域水質(zhì)以第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[14]進行評價，其中ρCODs取2 mg/L，ρDOs取6 mg/L，ρDIPs取0.015 mg/L，ρDINs取0.20 mg/L，ρ(Chl-a)s取5 μg/L。

2 結(jié)果與討論

2.1 水質(zhì)監(jiān)測要素含量情況及分析

2010-2017 年馬鞍列島保護區(qū)海域海水的COD、DO、DIN、DIP、Chl-a等評價因子的監(jiān)測結(jié)果見表2。

表1 有機污染、富營養(yǎng)水平評價分級Table 1 Classification of organism and eutrophication level assessment

表2 2010-2017 年水質(zhì)調(diào)查結(jié)果Table 2 Survey date of seawater from 2010 to 2017

2.1.1 COD 和DO 含量分析 2010-2017 年該保護區(qū)海域8 月份水質(zhì)COD 平均含量符合第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2010 年、2013-2017 年間含量相對較低，介于0.37～ 0.71 mg/L 之間，其中2013 年含量最低；但2011 年和2012 年含量異常升高，分別達(dá)到1.68 mg/L和1.60 mg/L，是其他年份的2.3～ 4.3倍，且2011 年有3 個站位的含量超過第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，站位最高含量為2.31 mg/L。

DO平均含量符合第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。含量范圍6.43 mg/L～7.48 mg/L，其中最高出現(xiàn)在2011年，最低出現(xiàn)在2010 年。

2.1.2 DIN 含量分析 2010-2017 年該保護區(qū)海域8 月份水質(zhì)DIN 平均含量均超出第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并且全部超過第三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其中2010-2015 年超過第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。DIN 含量最高出現(xiàn)在2015 年，是第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的3.37倍，最低出現(xiàn)在2016 年，是第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的2 倍。各年度含量大小排序為：2015 年＞2012年＞2014 年＞2010 年＞2013 年＞2011 年＞2017 年＞2016 年。

從年際變化上分析，2010-2015 年，DIN 含量呈現(xiàn)波段性上升趨勢，但在2016 年和2017 年，DIN含量出現(xiàn)大幅下降。對2010-2017 年各站位的含量進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)總體上4#、5#、6#站位所在海域的DIN 含量普遍低于其他站位。

2.1.3 DIP 含量分析 該保護區(qū)海域DIP 含量2010年、2011 年、2016 年分別為0.011、0.006、0.006 mg/L，達(dá)到第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，2012-2015 年和2017 年，超過第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但符合第二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，2014 年含量最高，達(dá)到0.028 mg/L，是第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的1.87 倍。從站位分布上，該保護區(qū)海域DIP 含量具有明顯的穩(wěn)定性和均一性，但在年際變化上呈現(xiàn)波動狀態(tài)。

2.1.4 Chl-a 含量分析 該保護區(qū)海域Chl-a 含量在2010 年和2011 年較高，年均值分別達(dá)到23.6 μg/L和19.6 μg/L；從站位上看，除2010 年的12#站位含量為9.8 μg/L 外，其余站位含量均超過10 μg/L，最大含量高達(dá)35.1 μg/L。2012-2017 年平均含量在4.3～7.6 μg/L 之間，其中2016 年含量最低；從站位上看，除2014 年的8#站位和2016 年的1#站位含量超過10 μg/L 外，其余站位含量均小于10 μg/L。

從2010-2017 年的監(jiān)測結(jié)果分析，嵊泗馬鞍列島保護區(qū)海域的DIN 含量居高不下，營養(yǎng)物質(zhì)比較豐富，是該海域主要的潛在超標(biāo)污染因子，這與胡益峰等研究結(jié)果[1]一致，也與相關(guān)學(xué)者得出歷年來長江口及其鄰近海域DIN 含量不斷升高的研究結(jié)果[15-17]相吻合。長江沖淡水營養(yǎng)物質(zhì)的一部分在口門處向南或東南穿越杭州灣口和舟山群島海域一帶貼岸南下，或由長江口直接向東南方向擴展，輸入到東海海域，這應(yīng)是嵊泗馬鞍列島保護區(qū)海域營養(yǎng)物質(zhì)的主要來源，其他還有如錢塘江、甬江等河流直接輸入營養(yǎng)物質(zhì)的影響。

海水水質(zhì)中的營養(yǎng)鹽水平對海洋初級生產(chǎn)力有決定性影響，DIN是海洋浮游植物生長的必要元素之一，海水水質(zhì)中DIN含量的多寡能促進或抑制生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)化，也能反映有機物被利用的程度和海洋生物新陳代謝的活動規(guī)律[18]。嵊泗馬鞍列島保護區(qū)海域豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，促進了該海域浮游生物大量生長和繁殖，這是該海域Chl-a含量高、赤潮頻繁發(fā)生的必要條件之一。統(tǒng)計顯示[19]，2010-2017 年期間，嵊泗馬鞍列島保護區(qū)所在海域共監(jiān)測到赤潮23 起，其中甲藻赤潮16 起（東海原甲藻12 起、米氏凱倫藻2 起、具刺膝溝藻2 起），硅藻赤潮（中肋骨條藻）6 起，甲藻-硅藻共生赤潮1 起。發(fā)生在8 月或鄰近期的赤潮共7 起，其中甲藻（東海原甲藻）赤潮4 起，硅藻（中肋骨條藻）2 起，甲藻-硅藻共生赤潮1 起。該保護區(qū)海域穩(wěn)定的DO含量、高含量的營養(yǎng)鹽物質(zhì)和豐富的浮游植物群落，使得該保護區(qū)海域成為主要的海水水產(chǎn)品養(yǎng)殖區(qū)域[20]。

2.2 水質(zhì)有機污染及分析

海水有機污染評價指數(shù)法利用COD、DO、DIN、DIP這4 個水質(zhì)指標(biāo)對海水質(zhì)量狀況進行評價，綜合考慮了海水的有機污染指標(biāo)和無機污染指標(biāo)，能較好反映海水水質(zhì)的整體污染狀況[21]。當(dāng)水體被大量有機物污染，由于有機物分解時需要消耗水體中的氧氣，使水體中溶解氧含量降低，故溶解氧含量也可作為評價水體是否受到有機物污染的間接指標(biāo)[22]。相關(guān)研究表明，赤潮頻繁發(fā)生與有機污染物負(fù)荷增加也有重要的關(guān)系[23]。

根據(jù)公式（1）及水質(zhì)調(diào)查結(jié)果，計算得到2010-2017 年馬鞍列島保護區(qū)海域的有機污染指數(shù)（A）值，見表3。

表3 水質(zhì)有機污染指數(shù)（A）、富營養(yǎng)化指數(shù)（E）和營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)（INQ）Table 3 The water organic pollution evaluation index (A),quality nutrition exponential(E) and state performance figures of nutrition(INQ)

可以看出，嵊泗馬鞍列島保護區(qū)海域水質(zhì)有機污染指數(shù)（A）值最低出現(xiàn)在2016 年，為1.51，最高出現(xiàn)在2014 年和2015 年，指數(shù)值達(dá)到4.10。在2016 年為開始受到污染狀態(tài)，2010、2011、2017年為輕度污染狀態(tài)，2013 年為中度污染狀態(tài)，2012、2014、2015 年為嚴(yán)重污染狀態(tài)。從年度分布上，2010年和2011 年、2016 年和2017 年水質(zhì)有機污染程度較輕，而2012-2015 年水質(zhì)有機污染程度較重。

2.3 水質(zhì)富營養(yǎng)化及分析

富營養(yǎng)化指數(shù)是用以表征海水水質(zhì)富營養(yǎng)化程度的指標(biāo)。海水富營養(yǎng)化會造成海洋浮游生物的大量繁殖，在適宜條件下會誘發(fā)赤潮，因此富營養(yǎng)化評價已成為沿海國家普遍關(guān)心的問題。嵊泗馬鞍列島保護區(qū)海域是浙江省赤潮高發(fā)海域，2010-2017 年發(fā)生赤潮23 起，因此對該海域進行富營養(yǎng)化評價具有重大意義。

根據(jù)公式（2）、公式（3）以及水質(zhì)調(diào)查結(jié)果，計算得到嵊泗馬鞍列島保護區(qū)海域水質(zhì)富營養(yǎng)化指數(shù)（E）值和營養(yǎng)狀態(tài)質(zhì)量指數(shù)（INQ）值，見表3?？梢钥闯觯瑫r使用E值和INQ值進行水質(zhì)營養(yǎng)水平評價，雖具有一定差別，但總體評價結(jié)果具有較好的一致性，呈現(xiàn)為富營養(yǎng)化。其中INQ值評價結(jié)果顯示馬鞍列島保護區(qū)海域水質(zhì)均呈現(xiàn)富營養(yǎng)化，INQ值最大出現(xiàn)在2010 年，達(dá)到8.59，是富營養(yǎng)水平級別的2.86 倍，最小出現(xiàn)在2016 年，為3.59，且有2 個站位（4#和6#）的INQ值小于3，分別為2.56 和2.73，屬于中營養(yǎng)水平級別。E值評價結(jié)果顯示，馬鞍列島保護區(qū)海域水質(zhì)營養(yǎng)水平呈現(xiàn)不規(guī)則波動變化，在2011、2012、2014 年和2015 年為富營養(yǎng)化水平，其中2012 年達(dá)到高富營養(yǎng)水平，2010、2013 年和2017 年為中營養(yǎng)水平，2016 年營養(yǎng)級別最低，為貧營養(yǎng)水平。分析E值公式中的變量COD、DIN、DIP可以看出，2012 年3 項變量均達(dá)到高值，故E值達(dá)到峰值，而2014、2015 年為DIN和DIP高值，2011 年為COD高值，分別是富營養(yǎng)水平的主要貢獻因子，但在2016 年，變量DIN和DIP均為最低值，使得該海域水質(zhì)營養(yǎng)水平降低為貧營養(yǎng)。

嵊泗馬鞍列島保護區(qū)所在的東海海域被徐韌等[24]稱作赤潮多發(fā)區(qū)，但發(fā)生赤潮的前提條件是海域水質(zhì)達(dá)到富營養(yǎng)化[25-27]。而富營養(yǎng)化的基礎(chǔ)物質(zhì)營養(yǎng)鹽最主要的來源為長江等大江大河沖淡水的輸入。一些能影響到該保護區(qū)海域的水團[28-31]，也對馬鞍列島保護區(qū)海域水質(zhì)富營養(yǎng)化起貢獻作用。含有高營養(yǎng)鹽的臺灣暖流、蘇北射陽河等入海河流形成的沿岸水，均能穩(wěn)定的到達(dá)馬鞍列島保護區(qū)海域。還有工農(nóng)業(yè)排污、濱海旅游、海水養(yǎng)殖、船舶航行等人類生產(chǎn)生活排放入海的營養(yǎng)物質(zhì)。此外，海底沉積物中氮、磷等物質(zhì)的溶解釋放、大氣的濕沉降入海，也可以引起保護區(qū)海域營養(yǎng)物質(zhì)增加。

3 結(jié)論

（1）2010-2017 年嵊泗馬鞍列島保護區(qū)海域水質(zhì)COD和DO含量符合第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。DIN含量超過第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，并且在2010-2015年超過第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，含量最高出現(xiàn)在2015年；DIP含量在2010 年、2011 年和2016 年符合第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其余年份均超過第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但符合第二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；因赤潮發(fā)生的影響，Chl-a含量在2010、2011 年明顯偏高，分別為23.6 μg/L、19.6 μg/L，2012-2017 年含量范圍在4.3～ 7.6 μg/L。

（2）該保護區(qū)海域DIN含量偏高，主要受長江等大江大河陸源沖淡水?dāng)y帶大量營養(yǎng)物質(zhì)入海、并在該保護區(qū)所處海域匯聚累積影響，加上外部具有高營養(yǎng)鹽的水團流經(jīng)保護區(qū)海域等因素共同作用，導(dǎo)致該海域水質(zhì)富營養(yǎng)化嚴(yán)重，赤潮頻繁發(fā)生，成為“赤潮高發(fā)區(qū)”。

（3）該海域水質(zhì)有機污染狀況呈現(xiàn)年度波動狀態(tài)。2012-2015 年水質(zhì)有機污染狀況達(dá)到中度污染及以上，有3 年達(dá)到嚴(yán)重污染級別，A值最大為2014 年和2015 年的4.10。2010、2011 年和2017年為輕度污染級別。2016 年A值為1.51，污染級別最低。