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  • ISSN 1007-6336
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珠海市近岸海域水质状况与富营养化评价

郭康丽 龙超 党二莎 张立

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珠海市近岸海域水质状况与富营养化评价

    作者简介: 郭康丽(1992-),女,湖南郴州人,硕士,主要研究方向为海洋生态环境保护,E-mail:2542891417@qq.com;
    通讯作者: 张 立(1980-),女,博士研究生,主要研究方向为海洋环境生态系统修复及生态系统适应性管理,E-mail:lizhang@scsio.ac.cn
  • 基金项目: 中国科学院南海生态环境工程创新研究院自主部署项目(ISEE2019ZR03);广东省海洋经济发展(海洋六大产业)专项(粤自然资合[2020]064号);南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)人才团队引进重大专项(GML2019ZD0402)
  • 中图分类号: X824

Assessment of water quality and eutrophication in the coastal area of Zhuhai city

  • 摘要: 为了解珠海市近岸海域水质污染程度和富营养化状况,本研究于2017年11月(秋季)和2018年3月(春季)对该海域水质进行调查监测,并采用单因子质量指数法、有机污染指数法和富营养化指数法评价海水的富营养化水平。单因子质量指数评价结果显示,珠海市近岸海域整体水质状况极差,春、秋季劣四类海水的站位占比分别为90.28%、79.17%。春、秋季DIN超标率分别为94.00%、89.00%,DIP超标率分别为28.00%、78.00%,DIN和DIP是影响整体水质状况的主要原因。整个区域的DIN/DIP均高于Redfield值,处于磷限制状态。有机污染指数评价结果显示,秋季严重有机污染的站位占比为51.39%,春季为56.94%,春季污染覆盖面更广。富营养化指数评价结果显示,春、秋季重度富营养化的站位占比分别为30.56%、31.94%,严重富营养化占比分别为6.94%、25.00%,富营养化程度较高。富营养化指数与CODMn存在显著的正相关关系,与盐度呈显著负相关关系,这说明CODMn在一定程度上可以反映珠海市近岸海域的富营养化状况,盐度越高富营养化水平越低,间接证明富营养化主要是由陆源污染物引起的,并与径流量以及外海海流的物理混合过程有关。
  • 图 1  珠海市近岸海域水质调查站位

    Figure 1.  Distribution of water quality survey stations in the coastal waters of Zhuhai city

    图 2  珠海市近岸海域DIN与DIP单因子质量指数平面分布

    Figure 2.  The horizontal distribution of the single-factor mass index of inorganic nitrogen and active phosphate in the coastal waters of Zhuhai city

    图 3  珠海市近岸海域DIN/DIP变化

    Figure 3.  DIN/DIP changes in the coastal waters of Zhuhai city

    图 4  珠海市近岸海域有机污染指数平面分布

    Figure 4.  The horizontal distribution of the organic pollution index in the coastal waters of Zhuhai city

    图 5  珠海市近岸海域富营养化指数平面分布

    Figure 5.  Plane distribution of eutrophication assessment in the coastal waters of Zhuhai city

    表 1  单因子质量指数法分级标准

    Table 1.  Single factor quality index method grading standards

    Qi, j级别
    ≦0.5未污染
    0.5~1.0临界
    >1.0明显污染
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    表 2  调查范围水质执行标准

    Table 2.  Water quality implementation standards of the survey scope

    功能区调查站位海水水质标准要求
    农渔业区1、7、8、13、19、23、26、27、32、36、39、44一类标准
    海洋保护区2、3、71、75、79、83、88
    旅游休闲娱乐区66二类标准
    工业与城镇用海区12、18、30、34、35、38、42、49、51、54、55、81、82、87、92三类标准
    保留区5、6、10、11、25、29、31、41、43、46、47、48、52、56、60、59、62、63、64、67、69、70、73、74、77、78、84、85、89、91、93
    港口航运区15、16、17、21、22、58四类标准
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    表 3  有机污染指数(A)评价

    Table 3.  Evaluation of organic pollution index (A)

    A污染程度分级水质评价
    <00良好
    0<A≦11较好
    1<A≦22开始受到污染
    2<A≦33轻度污染
    3<A≦44中度污染
    >45严重污染
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    表 4  富营养化指数(E)评价分级标准

    Table 4.  Eutrophication index (E) evaluation and classification standard

    水质等级E
    贫营养E<1.0
    轻度富营养1.0≦E<2.0
    中度富营养2.0≦E<5.0
    重度富营养5.0≦E<15.0
    严重富营养E>15.0
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    表 5  2017年11月和2018年3月珠海市近岸海域水质单因子质量指数

    Table 5.  Single-factor quality index of water quality in the coastal waters of Zhuhai city in November 2017 and March 2018

    指标2017年11月2018年3月
    Qi, j范围Qi, j平均值超标站位数超标率/(%)Qi, j范围Qi, j平均值超标站位数超标率/(%)
    DIN 0.58~6.81 3.04 64 89.00 0.82~9.37 3.64 68 94.00
    DIP 0.51~2.70 1.30 56 78.00 0.18~2.33 0.81 20 28.00
    CODMn 0.023~1.07 0.43 3 4.00 0.04~1.41 0.34 2 3.00
    Pb 0~2.12 0.26 2 3.00 0.00~2.94 0.26 4 6.00
    pH 0~1.06 0.38 1 1.00 0.00~1.34 0.31 1 1.00
    石油类 0.024~1.34 0.39 3 4.00 0.00~0.86 0.26 0 0.00
    DO 0.061~0.92 0.36 0 0.00 0.11~0.74 0.33 0 0.00
    Cu 0.03~0.83 0.38 0 0.00 0.00~0.86 0.35 0 0.00
    Zn 0.012~0.82 0.35 0 0.00 0.00~0.89 0.27 0 0.00
    Cd 0.01~0.20 0.02 0 0.00 0.00~0.82 0.11 0 0.00
    Hg 0.00~0.66 0.20 0 0.00 0.00~0.66 0.11 0 0.00
    As 0.02~0.10 0.06 0 0.00 0.03~0.17 0.06 0 0.00
    Cr 0~0.16 0.05 0 0.00 0.00~0.05 0.01 0 0.00
    挥发酚 0.00~0.38 0.12 0 0.00 0.03~0.94 0.36 0 0.00
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    表 6  珠海市近岸海域近年来海水水质主要化学要素对比

    Table 6.  Comparison of main chemical elements of seawater quality in the coastal waters of Zhuhai city in recent years

    时间DIN/mg·L−1DIP/mg·L−1石油类/mg·L−1CODMn/mg·L−1Pb/μg·L−1参考文献
    2005年0.0132~3.530(0.936)0.0061~0.270(0.0084)0.009~0.211(/)0.09~4.62(1.40)0.01~6.52(1.45)[23]
    2010年0.303~1.624(0.974)0.0031~0.0299(0.0094)0.025~0.082(0.043)0.51~2.03(1.23)0.81~4.95(2.27)[24]
    2012年3月0.735~1.201(0.953)0.0032~0.018(0.0104)0.036~0.066(0.050)0.70~0.98(0.84)1.07~2.06(1.43)[25]
    2012年8月(0.85)(0.010)/(1.78)/[26]
    2012年11月(0.79)(0.024)/(1.10)/[26]
    2017年11月0.163~2.722(1.041)0.017~0.045(0.033)0.012~0.081(0.035)0.09~4.275(1.122)0~4.93(0.0988)本调查
    2018年3月0.328~2.734(1.215)0.0065~0.045(0.020)0.004~0.061(0.020)0.19~5.62(0.928)0~3.49(0.471)本调查
    注:“/”表示文献中无相应数据;“()”内数据表示平均值
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    表 7  富营养化指数与主要环境因子的相关关系

    Table 7.  Correlation between eutrophication index and main environmental factors

    时间盐度pHDOCODMnDINDIP石油类
    2017年11月−0.544**0.0350.2020.924**0.609**0.429**0.471**
    2018年3月−0.625**−0.1370.1020.661**0.602**0.416**0.074
    注:**表示显著相关(P<0.01)
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-05
  • 录用日期:  2021-04-25
  • 刊出日期:  2022-04-20

珠海市近岸海域水质状况与富营养化评价

    作者简介:郭康丽(1992-),女,湖南郴州人,硕士,主要研究方向为海洋生态环境保护,E-mail:2542891417@qq.com
    通讯作者: 张 立(1980-),女,博士研究生,主要研究方向为海洋环境生态系统修复及生态系统适应性管理,E-mail:lizhang@scsio.ac.cn
  • 1. 中国科学院南海海洋研究所 海洋环境检测中心,广东 广州 510301
  • 2. 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州),广东 广州 511458
  • 3. 中国科学院南海生态环境工程创新研究院,广东 广州 510301
  • 4. 广州南科海洋工程中心,广东 广州 510220
基金项目: 中国科学院南海生态环境工程创新研究院自主部署项目(ISEE2019ZR03);广东省海洋经济发展(海洋六大产业)专项(粤自然资合[2020]064号);南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)人才团队引进重大专项(GML2019ZD0402)

摘要: 为了解珠海市近岸海域水质污染程度和富营养化状况,本研究于2017年11月(秋季)和2018年3月(春季)对该海域水质进行调查监测,并采用单因子质量指数法、有机污染指数法和富营养化指数法评价海水的富营养化水平。单因子质量指数评价结果显示,珠海市近岸海域整体水质状况极差,春、秋季劣四类海水的站位占比分别为90.28%、79.17%。春、秋季DIN超标率分别为94.00%、89.00%,DIP超标率分别为28.00%、78.00%,DIN和DIP是影响整体水质状况的主要原因。整个区域的DIN/DIP均高于Redfield值,处于磷限制状态。有机污染指数评价结果显示,秋季严重有机污染的站位占比为51.39%,春季为56.94%,春季污染覆盖面更广。富营养化指数评价结果显示,春、秋季重度富营养化的站位占比分别为30.56%、31.94%,严重富营养化占比分别为6.94%、25.00%,富营养化程度较高。富营养化指数与CODMn存在显著的正相关关系,与盐度呈显著负相关关系,这说明CODMn在一定程度上可以反映珠海市近岸海域的富营养化状况,盐度越高富营养化水平越低,间接证明富营养化主要是由陆源污染物引起的,并与径流量以及外海海流的物理混合过程有关。

English Abstract

  • 珠海海岸线总长197 km,领海基线内海域面积约6135 km2[1],是珠江八大出海口五门(磨刀门、金星门、鸡啼门、崖门和虎跳门)汇流入海处[2]。近年来,随着珠海市近岸城市化发展和人口快速增长,通过珠江水系排入海洋的陆源污染物不断增加。另外,人们对海洋环境资源不合理地开发与利用给近岸海域环境尤其是水环境带来了新的问题,例如,海洋运输、捕捞、石油钻探和围填海等不断扩张,建设滨海工业区和滨海城区,船舶排污,海域倾废,等等,这些都直接影响珠海市近岸海域环境质量,导致近岸海水污染负荷不断加重[3]

    目前,相关学者对珠海市近岸海域的研究主要集中在浮游植物群落结构与环境特征[4-5]、淇澳岛水域环境因子特征[6]、横琴岛海域底栖生物生态特征[7]等方面,研究区域多集中在珠江口-广州海域[8-9]、珠江口-深圳海域[10]、珠江口淇澳岛、高栏岛等局部海域[6],而对珠海市近岸海域水质状况的整体评价鲜有报道。基于此,本研究于2017年11月和2018年3月在珠海市近岸海域进行水质调查,共布设72个站位,涵盖横琴岛、金湾区、高栏岛、大襟岛和荷苞岛等区域。利用单因子质量指数法、有机污染指数法和富营养化指数法分析海域环境因子污染状况,评价富营养化程度,以期为厘清该海域有机污染和富营养化状况等提供基础数据资料,同时为珠海市海洋生态环境保护提供有力的科学支撑。

    • 采样时间为2017年11月(秋季)和2018年3月(春季),在珠海市近岸海域布设72个站位,站位分布如图1所示。调查船只进入预定站位,使用GPS进行定位,测量水深。当水深<10 m时,采表、底层水样;当水深为10~50 m时,采表、中、底水样;其中,表层距表面0.1~1 m,中层距表面10 m,底层距海底2 m。样品的采集、分装、贮存、运输、预处理和编号记录均严格按照《海洋监测规范》(GB/T 17378.3-2007)[11]执行。

      图  1  珠海市近岸海域水质调查站位

      Figure 1.  Distribution of water quality survey stations in the coastal waters of Zhuhai city

    • 样品分析测定参照《海洋调查规范》(GB/T 12763.4-2007)[12]与《海洋监测规范》(GB/T 17378.3-2007)[11]执行。采用WTW便携式分析仪和温盐深仪现场测定溶解氧(DO)、pH与盐度,采用碱性高锰酸钾法、次溴酸钠氧化法、镉柱还原法、萘乙二胺分光光度法、磷钼蓝分光光度法、紫外分光光度法、4-氨基安替比林分光光度法分别测定化学需氧量(CODMn)、铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、活性磷酸盐(DIP)、石油类、挥发酚的浓度,采用无火焰原子吸收分光光度法测定Cu、Pb、Cd、Zn、Cr的浓度,采用原子荧光法测定As、Hg的浓度。

    • (1)单因子质量指数[13],计算公式如下:

      式中:Ci, j为单项水质在j站位的实测浓度,单位为mg/L;Ci为该项海水水质标准值,单位为mg/L。运用该方法对pH、DO、CODMn、无机氮(DIN)、DIP、石油类、挥发酚、Cu、Pb、Cd、Zn、As、Hg、Cr共14项指标进行分级评价,其分级标准见表1。根据《广东省海洋环境功能区划(2011-2020)》[14],本调查区域主要为农渔业区、海洋保护区、旅游休闲娱乐区、工业与城镇用海区、保留区和港口航运区,所以海水水质评价标准参照《海水水质标准》(GB 3097-1997)[15],详情见表2

      Qi, j级别
      ≦0.5未污染
      0.5~1.0临界
      >1.0明显污染

      表 1  单因子质量指数法分级标准

      Table 1.  Single factor quality index method grading standards

      (2)有机污染指数[16],计算公式如下:

      式中:CODiDINiDIPiDOi分别为CODMn、DIN、DIP、DO的实测浓度(mg/L);CODsDINsDIPsDOs分别为上述指标的评价标准值,海水有机污染程度分级标准见表3

      (3)富营养化指数[17],计算公式如下:

      式中:COD、DINDIP分别为COD、DIN和DIP的实测浓度,单位为mg/L。根据《近岸海域环境监测规范》(HJ442-2008)[18],海水富营养化程度分级标准见表4

      功能区调查站位海水水质标准要求
      农渔业区1、7、8、13、19、23、26、27、32、36、39、44一类标准
      海洋保护区2、3、71、75、79、83、88
      旅游休闲娱乐区66二类标准
      工业与城镇用海区12、18、30、34、35、38、42、49、51、54、55、81、82、87、92三类标准
      保留区5、6、10、11、25、29、31、41、43、46、47、48、52、56、60、59、62、63、64、67、69、70、73、74、77、78、84、85、89、91、93
      港口航运区15、16、17、21、22、58四类标准

      表 2  调查范围水质执行标准

      Table 2.  Water quality implementation standards of the survey scope

      A污染程度分级水质评价
      <00良好
      0<A≦11较好
      1<A≦22开始受到污染
      2<A≦33轻度污染
      3<A≦44中度污染
      >45严重污染

      表 3  有机污染指数(A)评价

      Table 3.  Evaluation of organic pollution index (A)

      水质等级E
      贫营养E<1.0
      轻度富营养1.0≦E<2.0
      中度富营养2.0≦E<5.0
      重度富营养5.0≦E<15.0
      严重富营养E>15.0

      表 4  富营养化指数(E)评价分级标准

      Table 4.  Eutrophication index (E) evaluation and classification standard

    • 由于大部分监测站位水深<10 m,垂直混合程度高,所以取调查站位表层和底层水样的平均值用于评价。采用Surfer 15.0绘制单因子质量指数、有机污染指数与富营养化指数等值线图,运用Origin Lab(2019)绘制DIN/DIP柱状图,利用SPSS 22.0中的Pearson分析,对富营养化指数与主要环境因子的相关性进行分析。

    • 秋季,符合第一类、第二类海水水质标准的站位占比为2.78%,符合第三类海水水质标准的站位占比为6.94%,符合第四类海水水质标准的站位占比为8.33%,劣四类海水的站位占比为79.17%。春季,珠海海域海水不符合第一类、第二类海水水质标准,符合第三类海水水质标准的站位占比为4.17%,符合第四类海水水质标准的站位占比为5.56%,劣四类海水的站位占比为90.28%。结果表明,珠海市近岸海域整体水质状况极差。

      单因子质量指数评价结果显示,秋季,海水主要污染因子为DIN和DIP,其超标站位分别为64个、56个,超标率分别为89.00%、78.00%。春季,海水主要受DIN的污染,其超标站位为68个,超标率达94.00%,而DIP超标站位仅20个,超标率相较秋季下降到28.00%。春、秋季pH、CODMn、Pb和石油类超标率均未超过4.00%,重金属和挥发酚均未超标(表5)。DIN和DIP浓度超标大大提高了该海域劣四类海水水质的站位占比,是影响整体水质状况的主要原因。该调查结果与《2018年珠海市环境质量状况公报》的报道一致[19]

      指标2017年11月2018年3月
      Qi, j范围Qi, j平均值超标站位数超标率/(%)Qi, j范围Qi, j平均值超标站位数超标率/(%)
      DIN 0.58~6.81 3.04 64 89.00 0.82~9.37 3.64 68 94.00
      DIP 0.51~2.70 1.30 56 78.00 0.18~2.33 0.81 20 28.00
      CODMn 0.023~1.07 0.43 3 4.00 0.04~1.41 0.34 2 3.00
      Pb 0~2.12 0.26 2 3.00 0.00~2.94 0.26 4 6.00
      pH 0~1.06 0.38 1 1.00 0.00~1.34 0.31 1 1.00
      石油类 0.024~1.34 0.39 3 4.00 0.00~0.86 0.26 0 0.00
      DO 0.061~0.92 0.36 0 0.00 0.11~0.74 0.33 0 0.00
      Cu 0.03~0.83 0.38 0 0.00 0.00~0.86 0.35 0 0.00
      Zn 0.012~0.82 0.35 0 0.00 0.00~0.89 0.27 0 0.00
      Cd 0.01~0.20 0.02 0 0.00 0.00~0.82 0.11 0 0.00
      Hg 0.00~0.66 0.20 0 0.00 0.00~0.66 0.11 0 0.00
      As 0.02~0.10 0.06 0 0.00 0.03~0.17 0.06 0 0.00
      Cr 0~0.16 0.05 0 0.00 0.00~0.05 0.01 0 0.00
      挥发酚 0.00~0.38 0.12 0 0.00 0.03~0.94 0.36 0 0.00

      表 5  2017年11月和2018年3月珠海市近岸海域水质单因子质量指数

      Table 5.  Single-factor quality index of water quality in the coastal waters of Zhuhai city in November 2017 and March 2018

    • 选择DIN和DIP两个主要污染因子,结合表1分析其平面分布特征。结果显示,珠海市近岸海域春季的DIN污染覆盖面比秋季广,仅横琴岛外侧海域未受到污染,其他区域均受到明显污染(图2A图2B),这可能与春季珠海市近岸污染物排放量增加有关。《2018年珠海市水资源公报》显示,2018年全市废污水排放量为31675万吨,环比增长1816万吨,其中,DIN排放严重,且香洲区、金湾区和淇澳岛等是珠海市近年公布的水环境重点排污区域[19]。秋季的DIP污染程度整体上比春季严重,仅有高栏港口西侧、横琴岛外侧海域未受到污染,其他区域均受到明显污染(图2C图2D)。水体中DIP浓度升高的原因可能是秋季水温下降,海水中浮游植物密度下降,对营养盐的吸收率降低[20]

      图  2  珠海市近岸海域DIN与DIP单因子质量指数平面分布

      Figure 2.  The horizontal distribution of the single-factor mass index of inorganic nitrogen and active phosphate in the coastal waters of Zhuhai city

      综上,珠海市近岸海域DIN和DIP污染严重的主要原因可能与陆源污染物和工业废水的排放量增加有关。横琴岛外侧海域相对开阔,水体交换能力强,受污染影响则较小。2007年珠海市近岸海域水环境监测结果显示,远岸海水水质总体良好,近岸海水水质较差[1],与本文结果相似。

    • Redfield研究指出,浮游植物吸收利用营养物质最适宜的N/P为16[21],当N/P小于16时,浮游植物生长受到氮限制,当N/P大于16时,则受到磷限制。春、秋季的DIN/DIP变化范围分别为41.30~94.15、20.57~50.17,平均值分别为64.22和31.90。在珠海市近岸海域的不同区域,春季的DIN/DIP均高于秋季(图3),说明该海域主要受到潜在的磷限制,且春季磷限制程度更高。韦秋桂等调查发现,珠海市近岸海域无机氮浓度非常高,DIN/DIP远高于浮游植物体内的N/P(16∶1)[22],与本研究结果相似。珠海市近岸海域DIN/DIP严重失衡,可能影响生物群落组成,破坏海洋生态平衡。赤潮常发生在磷限制且富营养化的海域,因此,富营养化可能引起珠海海域赤潮暴发,进一步导致养殖区鱼、贝类死亡,造成经济损失。

      图  3  珠海市近岸海域DIN/DIP变化

      Figure 3.  DIN/DIP changes in the coastal waters of Zhuhai city

    • 对珠海市近岸海域近几年海水水质环境因子进行比较(表6),结果显示,2005—2018年,DIN浓度平均值均超过了第四类海水水质标准,处于劣四类水质;2012年之前,DIP浓度较低,符合第一类海水水质标准,2017年后,DIP浓度平均值符合第四类海水水质标准;石油类、CODMn、Pb基本未超标。上述分析说明,DIN是导致珠海市近岸海域水质处于劣四类的主要污染因子,其次是DIP。

      时间DIN/mg·L−1DIP/mg·L−1石油类/mg·L−1CODMn/mg·L−1Pb/μg·L−1参考文献
      2005年0.0132~3.530(0.936)0.0061~0.270(0.0084)0.009~0.211(/)0.09~4.62(1.40)0.01~6.52(1.45)[23]
      2010年0.303~1.624(0.974)0.0031~0.0299(0.0094)0.025~0.082(0.043)0.51~2.03(1.23)0.81~4.95(2.27)[24]
      2012年3月0.735~1.201(0.953)0.0032~0.018(0.0104)0.036~0.066(0.050)0.70~0.98(0.84)1.07~2.06(1.43)[25]
      2012年8月(0.85)(0.010)/(1.78)/[26]
      2012年11月(0.79)(0.024)/(1.10)/[26]
      2017年11月0.163~2.722(1.041)0.017~0.045(0.033)0.012~0.081(0.035)0.09~4.275(1.122)0~4.93(0.0988)本调查
      2018年3月0.328~2.734(1.215)0.0065~0.045(0.020)0.004~0.061(0.020)0.19~5.62(0.928)0~3.49(0.471)本调查
      注:“/”表示文献中无相应数据;“()”内数据表示平均值

      表 6  珠海市近岸海域近年来海水水质主要化学要素对比

      Table 6.  Comparison of main chemical elements of seawater quality in the coastal waters of Zhuhai city in recent years

    • 春、秋季的有机污染指数范围分别为1.48~10.73、1.07~9.01,平均值分别为4.47、4.42。秋季开始受到污染的站位占比为13.89%,春季为9.72%。秋季轻度污染的站位占比为15.28%,春季为18.06%。秋季中度污染的站位占比为19.44%,春季为15.28%。秋季严重污染的站位占比为51.39%,春季为56.94%。结果表明,珠海市近岸海域超过一半的区域处于严重有机污染状态,且春季污染覆盖面更广,其原因为:春季进入汛期,降雨导致河流径流量增加,陆源入海污染物浓度升高。

      从分布上看(图4),春、秋季有机污染指数分布特征基本一致,其中,淇澳岛至香洲区之间、鸡啼门和崖门水道湾顶的海水有机污染处于严重污染状况,横琴岛与荷苞岛附近海域有机物污染指数相对较低,处于开始受污染状况。这可能是由珠海市近岸大量的陆源污染物随着径流输入引起的。此外,淇澳岛、香洲区附近的养殖场、港口等输入的营养盐也可能造成有机污染严重。因此,未来应加强港口、旅游区和经济开发区的污染防治。

      图  4  珠海市近岸海域有机污染指数平面分布

      Figure 4.  The horizontal distribution of the organic pollution index in the coastal waters of Zhuhai city

    • 春、秋季的富营养化指数范围分别为0.37~66.04、0.66~68.92,平均值分别为6.14、10.89。秋季贫营养化的站位占比为8.33%,春季为23.61%;秋季轻度富营养化的站位占比为15.28%,春季为18.06%;秋季中度富营养化的站位占比为19.44%,春季为30.56%;秋季重度富营养化、严重富营养化的站位占比分别为31.94%、25.00%,春季分别为30.56%、6.94%。结果表明,珠海市近岸海域秋季富营养化水平高于春季,与秋季DIP污染程度整体上要比春季严重的结果相似(图2C图2D),其原因为:秋季水温下降,海水中浮游植物密度下降,对营养盐的吸收率降低[20]

      从分布上看(图5),春、秋季的富营养化指数分布特征不同。春季,严重富营养化的区域主要分布在鸡啼门和崖门水道湾顶,中度或轻度富营养化的区域主要分布在淇澳岛海域;秋季,严重富营养化的区域主要分布在淇澳岛、香洲区及横琴岛海域。结合图2可知,春季,金湾区附近水体呈现高DIN低DIP的状态,因此,造成金湾区富营养化的原因可能与附近的养殖场投放含高氮的饲料有关。秋季,淇澳岛呈严重富营养化状态,这可能与沿岸工业、航运船舶和渔船捕捞等排放废水中的主要污染物DIN有关。

      图  5  珠海市近岸海域富营养化指数平面分布

      Figure 5.  Plane distribution of eutrophication assessment in the coastal waters of Zhuhai city

    • 富营养化指数平面分布特征是各种水环境因子综合作用的结果。为了探讨珠海市近岸海域富营养化指数平面分布的主要影响因素,对盐度、pH、DO、CODMn、DIN、DIP、石油类与其相关性进行分析(表7)。结果显示,春、秋季的富营养化指数与CODMn、DIN、DIP、DO、石油类均呈正相关关系,其中,CODMn的相关性最高,春、秋季R值分别为0.661(P<0.01)、0.924(P<0.01),其次是DIN和DIP。由此可见,CODMn在一定程度上可以反映该海域的富营养化程度,CODMn越高则富营养化程度越高。秋季富营养化指数受CODMn的影响程度高,这可能与水体中浮游植物死亡分解产生溶解有机物导致水体中CODMn偏高有关。近岸海域污染物有3种输入方式:陆源输入、大气扩散与沉降、生物固定[27]。春、秋季的富营养化指数与盐度有较显著的负相关关系,R值分别为−0.625(P<0.01)、−0.544(P<0.01),说明盐度越高富营养化程度越低,间接证明富营养化主要是由陆源污染物引起,并与径流量以及外海海流的物理混合过程有关,这与高学鲁等的研究结果一致[27]

      时间盐度pHDOCODMnDINDIP石油类
      2017年11月−0.544**0.0350.2020.924**0.609**0.429**0.471**
      2018年3月−0.625**−0.1370.1020.661**0.602**0.416**0.074
      注:**表示显著相关(P<0.01)

      表 7  富营养化指数与主要环境因子的相关关系

      Table 7.  Correlation between eutrophication index and main environmental factors

    • (1)2017年11月和2018年3月,珠海市近岸海域整体水质状况极差,DIN和DIP浓度超标是影响整体水质状况的主要原因。

      (2)珠海市近岸海域的DIN/DIP均高于Redfield比值(16∶1),处于磷限制状态。

      (3)有机污染指数评价结果显示,珠海市近岸海域处于严重有机污染状态。春、秋季有机污染指数分布特征相似,其中,淇澳岛至香洲区之间、鸡啼门和崖门水道湾顶的海水有机污染处于严重污染状况,横琴岛与荷苞岛附近海域处于开始受污染状况。

      (4)富营养化指数评价结果显示,珠海市近岸海域富营养化程度较高,且秋季高于春季。春、秋季富营养化指数分布特征不同。春季,严重富营养化的区域主要分布在鸡啼门和崖门水道湾顶,中度或轻度富营养化的区域主要分布在淇澳岛海域。秋季,严重富营养化的区域主要分布在淇澳岛、香洲区及横琴岛海域。

      (5)富营养化指数与CODMn存在显著的正相关关系,与盐度呈显著负相关关系,这说明CODMn在一定程度上可以反映珠海近岸海域的富营养化程度,盐度越高富营养化程度越低,富营养化与径流量以及外海环流的物理混合过程有关。

参考文献 (27)

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