摘要：為全面系統(tǒng)掌握劉公島周邊海域海水質(zhì)量狀況，為水環(huán)境管理和科學合理用海提供數(shù)據(jù)支撐，本文根據(jù)劉公島周邊海域20站位監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用單因子污染指數(shù)法、有機污染指數(shù)法、營養(yǎng)化指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法進行了海水質(zhì)量評價。結(jié)果表明：劉公島周邊海域的pH、溶解氧（DO）、化學需氧量（COD）、無機氮、活性磷酸鹽的單因子污染指數(shù)均小于1，均符合海水一類水質(zhì)標準；有機污染指數(shù)A的范圍為-0.48～0.08，平均值為-0.26，整體水質(zhì)狀況良好；營養(yǎng)化指數(shù)E的范圍為0.02～0.10，平均值為0.04，均為貧營養(yǎng)化；表層重金屬綜合污染指數(shù)WQI的范圍為0.29～0.50，平均值為0.43，整體屬于清潔水平。

關(guān)鍵詞：海水質(zhì)量評價；周邊海域；劉公島；山東省威海市

中圖分類號：F124.5;P74" " " 文獻標識碼：A" " " " doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2024.12.001

引文格式：袁星芳，楊明爽，李恒猛，等.山東省威海市劉公島周邊海域海水質(zhì)量評價［J］.山東國土資源，2024，40（12）：1-7.YUAN Xingfang，YANG Mingshuang，LI Hengmeng， et al. Evaluation of Seawater quality in the Surrounding Waters of Liugong Island in Weihai City in Shandong Province［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（12）：1-7.

0引言

威海市北、東、南三面環(huán)海，海岸線總長986km，約占山東省海岸線總長的1/3，全國海岸線總長的1/18，岸線曲折，岬灣交錯，擁有各類岬角20余個、各類海灣30余個、大小島嶼104個，劉公島為威海市最大的島嶼，其周邊海灣威海灣是威海市航運、漁業(yè)發(fā)展的主要灣區(qū)，是威海市實現(xiàn)中心崛起、兩軸支撐、環(huán)海發(fā)展、一體化布局戰(zhàn)略的重要支撐。因此，保護好劉公島周邊海域生態(tài)環(huán)境對于戰(zhàn)略布局的實施和漁業(yè)資源的發(fā)展具有重要現(xiàn)實意義［1］。

近年來，隨著威海灣功能的進一步擴展，劉公島周邊海域生態(tài)環(huán)境越來越受到社會各界的關(guān)注，而海水質(zhì)量狀況是客觀反映劉公島周邊海域生態(tài)環(huán)境的重要指標［2］。因此，本文采用單因子污染指數(shù)法、有機污染指數(shù)法、營養(yǎng)化指數(shù)法和綜合污染指數(shù)法［3-19］，全面系統(tǒng)分析其海水質(zhì)量狀況，以期為劉公島周邊海域水環(huán)境管理和科學合理用海提供必要數(shù)據(jù)依據(jù)。

1樣品采集與測試方法

1.1樣品采集

為分析劉公島周邊海域海水質(zhì)量狀況，2022年5月在其周邊海域布設(shè)20站位進行海水樣品采集，具體位置分布見圖1。

1.2測試方法

根據(jù)《海水水質(zhì)標準（GB3097—1997）》［20］，對劉公島周邊海域海水進行分析測試，測試項目包括：嗅和味、懸浮物質(zhì)、pH、溶解氧（DO）、化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、無機氮、活性磷酸鹽、汞、鎘、鉛、六價鉻、砷、銅、鋅、鎳等。海水樣品采集［21］、貯存、運輸和預(yù)處理嚴格按照《海洋監(jiān)測規(guī)范（GB17378.4—2007）》、《海洋調(diào)查［22］規(guī)范（GB/T12763.4—2007）》的有關(guān)規(guī)定和要求執(zhí)行。

2海水質(zhì)量評價

2.1評價方法

本次采用單因子污染指數(shù)法、有機污染指數(shù)法和營養(yǎng)化指數(shù)法進行海水質(zhì)量評價，應(yīng)用綜合污染指數(shù)法進行重金屬污染綜合評價。

2.1.1評價標準

國內(nèi)外目前使用的標準分為兩類：一類為海水天然背景值；一類為國家制定的海水質(zhì)量標準［5］。調(diào)查海域目前難以確定海水天然背景值，因而本次選用《海水水質(zhì)標準》（GB3097—1997）的一類標準作為評價標準。

2.1.2單因子污染指數(shù)法

單因子污染指數(shù)法計算公式（1）［3-6］為：

式中：Pi—某因子的污染指數(shù)；Ci—某因子的實測濃度；Cio—某因子的評價標準。

根據(jù)pH的特點，標準值為7.8～8.5，其評價模式為公式（2）—公式（4）：

式中：SpH—pH的污染指數(shù)，pH—本次的實測值；pHsu—pH標準的上限值；pHsd—pH標準的下限值。

溶解氧（DO）評價公式（5）為：

式中：DO—溶解氧的實測值（mg/L）；DOf—現(xiàn)場水溫計氯度條件下水中氧的飽和含量（mg/L）；DOs—溶解氧的評價標準值（mg/L）。

2.1.3有機污染指數(shù)法

有機污染指數(shù)法計算公式（6）［5，13］如下：

式中：CODi、DINi、DIPi、DOi分別為化學需氧量（COD）、無機氮、活性磷酸鹽及溶解氧（DO）的實測值；CODo、DINo、DIPo、DOo分別為化學需氧量（COD）、無機氮、活性磷酸鹽及溶解氧（DO）的海水水質(zhì)標準值。水質(zhì)有機污染程度分級見表1。

2.1.4營養(yǎng)化指數(shù)法

富營養(yǎng)化指數(shù)（E）［9-11］是衡量海水富營養(yǎng)化水平的重要因子見公式（7）：

式中：E為營養(yǎng)化指數(shù)；CCOD、CDIN、CDIP分別為海水中的化學需氧量、無機氮、活性磷酸鹽的含量（mg/L）。水質(zhì)營養(yǎng)化水平評價分級見表2。

2.1.5綜合污染指數(shù)法

目前，對于海域重金屬污染評價方法不盡相同，執(zhí)行標準也不盡統(tǒng)一。本文選用綜合污染指數(shù)法對海水水質(zhì)進行污染評價［5，12，15］，其計算公式（8～9）如下：

式中：Cif、Cis、Cin分別為某金屬i的單項指數(shù)、第i站位重金屬的實測值、一類重金屬含量的標準限制；n為參與評價的金屬元素總數(shù)，當Cif≤1時，表示海水中重金屬含量符合標準，當Cif＞1時，表示海水中重金屬含量超過標準限值；WQI為海水重金屬綜合污染指數(shù)，污染程度評價分級見表3。

2.2評價結(jié)果

2.2.1單因子污染結(jié)果

劉公島周邊海域主要污染因子評價結(jié)果見表4。

pH：變化范圍為8.13～8.20，呈上下波動之勢，基本保持穩(wěn)定，平均值為8.17，呈堿性，11、12、15站位最高，1、17站位最低。以海水一類水質(zhì)為評價標準，pH污染指數(shù)范圍為0.143～1.000，平均值為0.527，說明20站位pH均符合海水一類水質(zhì)標準。

溶解氧（DO）：變化范圍為9.180～10.400 mg/L，平均值為9.723 mg/L，8站位最高，19站位最低。以海水一類水質(zhì)為評價標準，溶解氧污染指數(shù)范圍為0.005～0.257，平均值為0.133，說明20站位溶解氧值均符合海水一類水質(zhì)標準。

化學需氧量（COD）：反映海水受還原物質(zhì)污染的程度，其值的高低直接反映海水質(zhì)量的好壞［23-26］。變化范圍為0.792～1.600 mg/L，平均值為1.196 mg/L，6站位最高，9站位最低。以海水一類水質(zhì)為評價標準，化學需氧量污染指數(shù)范圍為0.396～0.800，平均值為0.598，說明20站位化學需氧量值均符合海水一類水質(zhì)標準。

無機氮（DIN）：是海洋浮游植物生長繁殖所必需的營養(yǎng)鹽，若濃度過低，將降低海洋初級生產(chǎn)力；若濃度過高，將導(dǎo)致富營養(yǎng)化和赤潮發(fā)生，破壞海洋生態(tài)環(huán)境［26］。區(qū)內(nèi)無機氮變化范圍為0.0926～0.184 0 mg/L，平均值為0.1316 mg/L，4站位最高，3站位最低。以海水一類水質(zhì)為評價標準，無機氮污染指數(shù)范圍為0.463～0.920，平均值為0.658，說明20站位無機氮值均符合海水一類水質(zhì)標準。

活性磷酸鹽（DIP）：是海洋浮游植物繁殖和生長不可缺少的營養(yǎng)鹽，反映海水中有機物被利用的程度和生物新陳代謝的活動規(guī)律［27］。區(qū)內(nèi)活性磷酸鹽變化范圍為0.0007～0.0021 mg/L，平均值為0.0010 mg/L，2站位最高，5、8、10站位最低。以海水一類水質(zhì)為評價標準，活性磷酸鹽污染指數(shù)范圍為0.0473～0.1400，平均值為0.0689，說明20站位活性磷酸鹽值均符合海水一類水質(zhì)標準。

2.2.2有機污染狀況

劉公島周邊海域有機污染指數(shù)A的范圍為-0.48～0.08，平均值為-0.26，污染程度分級為1級，水質(zhì)良好（圖2）。A值＜0的站位分布較多，占取樣總數(shù)的90%，說明區(qū)內(nèi)大部分海域水質(zhì)良好。A值為0～1的站位零星分布，僅有4和18號，占取樣總數(shù)的10%，說明劉公島北部和劉公島養(yǎng)殖場南部的局部海域水質(zhì)較好，可能受周邊海水養(yǎng)殖影響。整體來說，劉公島周邊海域水質(zhì)狀況良好，未受有機物污染。

2.2.3營養(yǎng)化水平

營養(yǎng)化指數(shù)反映水體富營養(yǎng)化程度，若營養(yǎng)化指數(shù)過高，將導(dǎo)致富營養(yǎng)化，造成浮游生物過度繁殖，進而誘發(fā)赤潮［3-5］。劉公島周邊海域營養(yǎng)化指數(shù)E的范圍為0.02～0.10，平均值為0.04，營養(yǎng)化水平分級為1級，為貧營養(yǎng)化，說明劉公島周邊海域海水適合浮游生物繁育和生長（圖3）。整體呈現(xiàn)近岸向遠海營養(yǎng)化指數(shù)降低的趨勢，但局部海域受海水養(yǎng)殖影響，營養(yǎng)化指數(shù)略有增加。

2.2.4綜合污染程度

（1）重金屬含量分布特征。

含量分布特征：重金屬含量由大到小順序為鋅（Zn）＞銅（Cu）＞鎳（Ni）＞砷（As）＞鉻（Cr）＞鎘（Cd）＞鉛（Pb）＞汞（Hg）。且所有監(jiān)測站位中汞（Hg）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、銅（Cu）、砷（As）、鎘（Cd）、鉻（Cr）、鎳（Ni）含量均低于國家一類海水水質(zhì)標準限值，說明劉公島周邊海域海水水質(zhì)未受重金屬污染。

空間分布特征：汞、砷元素含量呈西高東低的趨勢，即由近岸向遠海濃度逐漸降低，說明其與近岸人類工程活動息息相關(guān)；鉛元素含量呈西北低東南高的趨勢，說明其可能與近海養(yǎng)殖以及船舶行駛相關(guān)；鋅、銅、鉻、鎳元素含量呈西南低東北高的趨勢，說明其可能與劉公島東北部海域養(yǎng)殖區(qū)分布有關(guān)；鎘元素含量呈西北高東南低的態(tài)勢，即由近岸向遠海濃度逐漸降低，說明其與近岸人類工程活動有關(guān)（圖4）。

（2）重金屬污染評價。

劉公島周邊海域海水表層重金屬綜合污染指數(shù)WQI值為0.29～0.50，平均值為0.43，WQI均小于1，污染程度分級為1級，說明劉公島周邊海域海水未受重金屬污染，整體屬于清潔水平（圖5）。

3結(jié)論

（1）劉公島周邊海域的pH、溶解氧（DO）、化學需氧量（COD）、無機氮、活性磷酸鹽的單因子污染指數(shù)均小于1，符合海水一類水質(zhì)標準。

（2）劉公島周邊海域的有機污染指數(shù)A的范圍為-0.48～0.08，平均值為-0.26，污染程度分級為1級，說明劉公島周邊海域水質(zhì)狀況良好，未受有機物污染。

（3）劉公島周邊海域的營養(yǎng)化指數(shù)E的范圍為0.02～0.10，平均值為0.04，均為貧營養(yǎng)化，說明劉公島周邊海域海水適合浮游生物繁育和生長。

（4）劉公島周邊海域海水表層重金屬綜合污染指數(shù)WQI的范圍為0.29～0.50，平均值為0.43，WQI均小于1，說明劉公島周邊海域海水未受重金屬污染，整體屬于清潔水平。

（5）為保護劉公島周邊海域生態(tài)環(huán)境，建議加強陸域污水管網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè)，實施嚴格的陸源排放總量控制，禁止各類污水肆意排放入海，優(yōu)化沿岸海域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，規(guī)范沿岸居民行為。加快建設(shè)海洋環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)，逐步實現(xiàn)近岸海域環(huán)境質(zhì)量的實時監(jiān)控和在線預(yù)警。劉公島周邊海域養(yǎng)殖區(qū)分布較密集，建議優(yōu)化網(wǎng)箱養(yǎng)殖模式，減少對周邊海域生態(tài)環(huán)境的破壞。

參考文獻：

［1］陳慧文，陳錦輝，吳建輝，等.基于空間插值法的長江口海水質(zhì)量評價［J］.安徽農(nóng)學通報，2020，26（6）：77-82.

［2］李鵬山，林國堯，謝跟蹤，等.?？跒辰逗Ｓ蛩|(zhì)狀況分析與評價［J］.海南示范大學學報（自然科學版），2010，23（1）：108-114.

［3］丁超.海水養(yǎng)殖對海王九島海域環(huán)境質(zhì)量影響的研究［J］.海洋湖沼通報，2023，45（3）：124-130.

［4］顧莉，華祖林，樹錦，等.江蘇近海水域水環(huán)境質(zhì)量狀況評價［J］.河海大學學報（自然科學版），2012，40（5）：498-502.

［5］李萍，莫海連，郭釗.2016年北部灣近岸海域海水環(huán)境質(zhì)量評價［J］.海洋湖沼通報，2019（1）：54-64.

［6］李振華，徐開達，周永東，等.中街山列島海域環(huán)境質(zhì)量季節(jié)變化與評價［J］.浙江海洋大學學報（自然科學版），2022，41（5）：395-399.

［7］龐巧珠，程嬌因，邢孔敏，等.白馬井漁港近岸海域海水水質(zhì)狀況評價［J］.熱帶農(nóng)業(yè)科學，2018，38（4）：99-104.

［8］吳振，宋委.東營近海海域地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評價［J］.山東國土資源，2020，36（1）：57-65.

［9］黨二莎，唐俊逸，周連寧，等.珠江口近岸海域水質(zhì)狀況評價及富營養(yǎng)化分析［J］.大連海洋大學學報，2019，34（4）：580-587.

［10］謝群，施玉珍，張際標，等.珠江口海域春季富營養(yǎng)化現(xiàn)狀與影響分析［J］.應(yīng)用海洋學學報，2017，36（3）：356-364.

［11］徐冠球，譚曉璇，屠建波，等.天津大神堂牡蠣礁保護區(qū)海域海水水質(zhì)變化趨勢分析與評價［J］.熱帶農(nóng)業(yè)科學，2022，41（4）：554-562.

［12］許觀嫦，徐頌軍，宋焱，等.深圳紅樹林自然保護區(qū)海水重金屬質(zhì)量評價［J］.華南師范大學學報（自然科學版），2015，47（1）：101-108.

［13］陽丹，陳應(yīng)華，吳常文.中街山列島及其鄰近海域海水質(zhì)量評價［J］.浙江海洋學院學報（自然科學版），2012，31（1）：49-53.

［14］張廣帥，閆吉順，吳婷婷，等.遼東灣近岸海域開發(fā)利用對海水環(huán)境質(zhì)量的影響［J］.海洋環(huán)境科學，2021，40（6）：947-954.

［15］韓忠，邊熊飛，宋其峰，等.威海市桑溝灣及周邊海域水質(zhì)監(jiān)測與評價［J］.山東國土資源，2023，39（8）：50-57.

［16］喬慶偉，梁東，丁喜蓮，等.基于生態(tài)系統(tǒng)評價的山東省國土空間生態(tài)修復(fù)重點區(qū)域識別［J］.山東國土資源，2022，38（11）：45-51.

［17］范海梅，李丙瑞，徐韌，等.基于綜合指數(shù)法的長江口及其鄰近海域水質(zhì)環(huán)境綜合評價［J］.海洋學研究，2011，29（3）：169-175.

［18］張朋朋，胡蕾，王小丹，等.長島北四島海洋牧場海域環(huán)境適宜性分析［J］.山東國土資源，2022，38（5）：54-62.

［19］HJ442.3-2020.近岸海域環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國標準出版社，2021.

［20］GB3097-1997.海水水質(zhì)標準［S］.北京：中國標準出版社，1997.

［21］GB17378-2007.海洋監(jiān)測規(guī)范［S］.北京：中國標準出版社，2007.

［22］GB/T12763.4-2007.海洋調(diào)查規(guī)范［S］.北京：中國標準出版社，2007.

［23］國家環(huán)保局，水和廢水監(jiān)測分析方法編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法［M］.北京：中國環(huán)境科學出版社，1989.

［24］彭云輝，陳玲娣.珠江口水體有機物與鹽度和氮、磷營養(yǎng)鹽的關(guān)系［J］.海洋通報，1993，12（5）：33-37.

［25］蔡清海.附件南部海島周圍海域的化學耗氧量分布［J］.海洋通報，1998，17（5）：40-45.

［26］劉煒，李奶姜，李婕.福寧灣水質(zhì)狀況及其水體富營養(yǎng)化的初步探討［J］.海洋通報，2008，27（1）：111-115.

［27］王瓊，黃海平，徐國鋒.岱山海域水質(zhì)狀況及潛在性營養(yǎng)化程度評價［J］.海洋湖沼通報，2007（4）：104-108.

Abstract：In order to comprehensively and systematically learn present conditon of the seawater quality in the surrounding waters of Liugong Island， and provide data support for water environment management and scientific and rational use of the sea， by using single factor pollution index method， organic pollution index method， eutrophication index method， and comprehensive pollution index method， seawater quality has been evaluated based on monitoring data from 20 stations in the surrounding waters of Liugong Island. It is "showed that the single factor pollution indices of pH， dissolved oxygen （DO）， chemical oxygen demand （COD）， inorganic nitrogen， and active phosphate in the surrounding waters of Liugong Island are all less than 1. It can meet the first-class seawater quality standards. The range of organic pollution index A is -"0.48～0.08， the average value is -"0.26. The overall water quality is good. The range of nutritional index E is 0.02～0.10， the average value is 0.04， and all are malnutrition. The comprehensive pollution index （WQI） of surface heavy metals ranges from 0.29 to 0.50， the average value is 0.43， and is in an overall clean level.

Key words：Seawater quality assessment；surrounding sea area；Liugong Island; Weihai city in Shandong province

收稿日期：20240103；修訂日期：20240117；編輯：曹麗麗

基金項目：山東省地質(zhì)勘查項目，山東省自然資源廳，山東省威海市劉公島及周邊海域綜合地質(zhì)調(diào)查，魯勘字〔2021〕54號

作者簡介：袁星芳（1990—），女，山西大同人，高級工程師，主要從事水工環(huán)地質(zhì)工作；E-mail：lywhyxf@163.com

*通訊作者：楊明爽（1974—），男，山東煙臺人，研究員，主要從事水工環(huán)地質(zhì)工作；E-mail：1396590274@qq.com