椒江位于浙江省台州市，是浙江省第三大河，台州市第一大水系。椒江口是典型的山溪性强潮河口，河口潮汐为不规则半日潮，是我国沿海潮差较大的地区之一，口门外为台州湾，湾外缘有头门、一江山、大陈诸岛。

近10 a来，台州地区工农业迅猛发展，城镇化及外来人口激增，工农业污水、乡镇生活污水产生的污染物特别是营养盐类和有机物质排海量迅速增加，同时椒江口外两岸新建多项大型涉海工程，给该海域的水环境质量带来一定的影响，主要表现为海水的富营养化。关于国内主要河口海域的氮、磷营养盐和富营养化水平已有一些研究报道^[1-4]，而对椒江口海域的研究仍主要限于单一水环境质量指标的评价分析^[5-7]，针对椒江口海域的富营养化状况的时空变化分析则鲜有报道。

为了研究椒江口海域富营养化现状和变化趋势，本文对2006~2014年春季椒江口海域水质监测资料进行了分析，从营养盐和富营养化的时空分布特征的角度探讨了椒江口海域水环境的状况，旨在为河口生态环境保护和修复、海洋环境可持续利用和开发提供科学依据。

1   材料与方法

1.1   调查采样

2006年、2011年和2014年在椒江口海域进行了水质环境调查，监测时间为每年的春季，调查站位见图 1。三次调查均设9个站位，范围基本覆盖椒江口海域，均在小潮时进行，均采表层水样，资料在时间和空间上有较强的可比性。监测项目包括DO、COD、DIN(包括NO₃-N、NO₂-N、NH₄-N)、DIP。样品采集、处理与分析测定按《海洋调查规范》和《海洋监测规范》中的相应要求进行。

图  1  采样站位

Fig.  1  Location of sampling stations

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1.2   评价方法

1.2.1   评价方法的选择

几十年来国内外许多学者致力于研究并提出了评价水体富营养化的几十种方法，当前我国近岸海域富营养化评价模型和方法主要以营养盐为主的第1代评价体系，即根据N、P、COD和叶绿素浓度计算富营养化指数的各种数学公式^[8-13]。国际上，以美国的“国家河口富营养化评价”(NEEA/ASSETS)^[14-15]和欧盟的“综合评价法”(OSPAR-COMPP)^[16-17]为代表的的第2代富营养化评价体系已经成为近岸海域富营养化评价的主流，但是由于资料缺陷和方法本身的局限等原因，对于我国河口和近岸海域尚不适用^[8]。

为使研究结果和我国其他海域具有可比性，本文采用国内常用的富营养指数法(E法)、有机污染指数法(A法)及潜在性富营养化评价方法，对椒江口海域的富营养化状况进行分析评价。

1.2.2   富营养指数法(E法)

目前广泛应用于中国近岸海域的富营养评价方法为富营养指数法^[11]，其计算公式为：

式中：COD，DIN，DIP分别为COD，DIN，DIP的实测值，其单位均为mg/L;E为富营养化指数，E>1表示海域水体已呈富营养化状态，E值越大，水体富营养化程度越严重。E≥1为富营养化，1≤E≤3为轻度富营养化，3＜E≤9为中度富营养化，E＞9为重度富营养化^[18]。

1.2.3   有机污染综合指数(A法)

有机污染综合指数法为单因子无量纲评价^[12]：

式中：A为有机污染综合指数；COD_i，DIN_i，DIP_i和DO_i为实测值；COD_a，DIN_a，DIP_a和DO_a为标准值。A＜1，水质较好；1≤A＜2水质开始受污染；2≤A＜3，水质属轻度污染；3≤A＜4，水质属中度污染；A≥4，水质属严重污染。结合浙江省海洋功能区划，椒江口海域综合评价标准取GB3097-1997海水水质标准的二类标准，分别为COD：3 mg/L，DIN：0.30 mg/L，DIP：0.030 mg/L，DO：5 mg/L。

1.2.4   潜在性富营养化评价方法

该方法是根据中国近岸海域的富营养化普遍受营养盐限制的特征，在潜在性富营养化的概念基拙上根据DIN和DIP的含量及N/P比值提出的一种新的富营养化分级标准及相应的评价模式^[13]，划分原则见表 1。

表  1  潜在性富营养化评价模式营养级的划分原则

Tab.  1  The principles on classification of nutrient levels with the potential eutrophication assessment model

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2   结果与讨论

2.1   营养盐时空变化特征

历年春季椒江口海域表层海水DIN和DIP含量调查结果见表 2，可以看出，春季椒江口海域表层DIN和DIP均劣于四类海水水质标准^[19](DIN>0.5 mg/L，DIP>0.045 mg/L)，这与历年浙江省海洋环境质量公报^[20-22]的结论是一致的。

表  2  DIN、DIP、E值、A值、N/P统计结果

Tab.  2  Statistics results of DIN、DIP、E value、A value and N/P

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从时间上看，近10 a来春季椒江口海域表层海水的DIN、DIP浓度平均值在3个调查年份均呈先上升后下降的趋势，近10 a总体呈小幅下降趋势。2006年、2011年、2014年DIN的浓度平均值分别为1.764 mg/L、2.162 mg/L、1.639 mg/L，DIP的浓度平均值分别为0.101 mg/L、0.139 mg/L、0.089 mg/L。DIN浓度均值2011年较2006年上升了22.6%，2014年较2016年下降7.1%；DIP浓度均值2011年较2006年上升了38.3%，2014年较2016年下降12.0%。

从空间上看，历年春季椒江口海域表层海水的DIN、DIP平面分布均呈由河口向远海、自西向东逐渐递减的趋势，梯度分布明显(图 2)。

图  2  历年表层海水无机氮、活性磷酸盐质量浓度的平面分布

Fig.  2  Horizontal distributions of DIN and DIP in surface seawater of past years

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2.2   富营养化状况分析

根据历年调查的E值的统计结果(表 2)，椒江口海域历年春季水体E值均远大于1，2006年E值范围在17.02~200.24，均值为78.74，2011年E值范围在60.41~153.62，均值为110.05，2014年E值范围在12.19~109.22，均值为37.81，表明春季该海域水质全部呈重度富营养化(E>9)，富营养化程度呈先加重后减轻的趋势，近10 a总体呈下降趋势。

根据历年调查的A值的统计结果(表 2)，2006年A值范围在4.20~14.54，均值为8.29，2011年A值范围在8.93~13.39，均值为11.13，2014年A值范围在4.83~11.55，均值为7.25。由此看出，近10 a来椒江口海域水质均已是严重污染状态(A>4)，历年富营养化程度也呈先加重后减轻的趋势，近10 a总体也呈下降趋势。

采用潜在性富营养化法评价，由表 2数据可以看出，椒江口海域历年春季大部分调查站位的N/P均介于8~30之间，DIN>0.3，DIP>0.045，营养级均为Ⅲ级(富营养)；2014年有部分站位N/P介于30~60之间，DIN>0.3，营养级为Ⅴ_P级(磷中等限制潜在性富营养)。由此说明该海域春季水体的富营养化程度较高，这与指数法的评价结果吻合。

历年E值和A值的空间分布特征与DIN和DIP相似，均呈现明显的河口区特点，均为从河口到外海、由西向东逐渐降低，且梯度分布特征更为明显，表明该海域富营养化程度空间分布也呈由外海及河口而递增的特征(图 3)。

图  3  历年E值、A值的平面分布

Fig.  3  Horizontal distributions of E value and A value in past years

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以上分析表明，近10 a来，该海域春季水体中营养盐超标、富营养化程度较高且由河口及外海呈明显的阶梯状分布，其成因是多方面的，以下通过入海径流、用海工程影响等方面加以分析。

2.3   成因分析

2.3.1   入海径流的影响

近岸海域水质主要是受陆源污染影响，由于椒江流域面积广，径流入海之前汇集了沿途椒江、临海地区地表河网所接纳的各类工业废水、城镇生活污水以及富含营养物质的农业面源污水，使得富含氮、磷营养盐的水体进入沿岸海域，从而造成河口海域的营养盐含量较高，导致富营养化程度高。入海径流的影响使椒江口海域呈现明显的陆源性污染特征：即越靠近河口海域污染程度越高，污染物浓度由河口向外海随距离的增加不断稀释降低。

据浙江省海洋环境质量公报^[20-22](表 3)，由椒江携带入海的主要污染物为COD_Cr和营养盐，这些污染物的入海直接影响椒江口海域水环境质量的变化。其中，2014年相较2006年、2014年相较2011年的COD_Cr、营养盐及入海污染物总量均呈下降趋势，这与本文分析的营养盐及富营养化的历年变化趋势基本一致，表明两者之间关系较为密切，陆源污染是该海域水环境质量变化的主要影响因素之一。而2011年相较2006年入海污染物量也呈下降趋势，这与与本文分析结果不同，分析其原因主要是受到周边大型围涂工程的影响。

表  3  椒江主要污染物入海量

Tab.  3  Quality of the pollution flowed into the sea

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2.3.2   大型围涂工程的影响

台州湾椒江口外两岸围涂工程众多，仅2006年以来就新建了5项大型工程，其中南岸台州浅滩就实施了十一塘、三山北涂、三山涂等三项大型围涂工程，北岸主要包括南洋涂、北洋涂围涂。2006年以来椒江口各大型工程具体情况列于表 4，具体位置见图 1。河口属于生态系统脆弱区域，大规模的围填海工程使海岸线发生变化，海岸水动力系统和环境容量发生急剧变化，河口湿地面积萎缩，湿地功能减退，河口湿地生态系统被严重破坏，大大减弱了海洋的环境承载力，导致海水水质恶化^[23-24]。

表  4  2006年以来椒江口周边大型围涂工程

Tab.  4  Sea reclamation engineering around Jiaojiang estuary since 2006

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2006年前椒江口海域尚未建设围涂工程，海域面积相对宽阔，海域水环境容量较大，水体自净能力较好，而2006年~2011年期间，大规模沿海岸线开发和围涂造地造成了海岸湿地生态系统退化，海水自净能力减弱，海域水环境容量变小，这可能是导致虽然2006年的入海污染物量比2011年大，但2011年海水富营养状况相较2006年反而更为严重的主要原因。

2.3.3   其他影响因素分析

除了受陆源污染及围涂工程的影响外，海水养殖、海洋交通运输等海源污染也是局部海域污染的一个重要来源。海水养殖规模的增大以及投放过量的饵料都会致局部海域水质恶化和富营养化程度增加。椒江口海域的滩涂在围涂工程实施前的主要开发利用方式是海水养殖，2011年之后各大围涂工程陆续完工，部分海水养殖场所被迫退出，海水养殖的空间缩小，由此带来的海水养殖污染也相应减少，这可能也是2011年后海水富营养化程度有所降低的原因之一。此外，近10 a来，椒江口周边港口码头和海洋交通发展迅速，地处椒江口的海门港区属台州老港，其码头及港口作业区基本沿椒江河口两岸分布，大量船只进出港区或候潮锚泊，直接或间接地排放生活污水，在一定程度上也影响了该海域水体的营养盐浓度和富营养化程度。

3   结论

(1) 椒江口海域2006年、2011年、2014年3个调查年度春季表层DIN和DIP均劣于四类海水水质标准。近10 a来，DIN、DIP浓度呈先上升后下降的趋势，总体呈小幅下降趋势。

(2) 富营养指数法(E法)评价结果表明，春季椒江口海域各调查站位E值均大于9，水质全部呈重度富营养化。有机污染综合指数(A法)评价结果表明，历年所有调查站位A值均大于4，该海域水体均已是严重污染状态。潜在性富营养化法评价结果表明，近10 a来春季椒江口海域大部分水体的营养级均为Ⅲ级(富营养)，2014年部分海域属Ⅴ_P级(磷中等限制潜在性富营养)。从时间上看，近10 a来该海域富营养化程度呈先加重后减轻的趋势，总体呈下降趋势。

(3) 从空间上看，椒江口海域表层海水的DIN、DIP以及E值、A值平面分布均呈现明显的河口区特点，即由河口向外海逐渐递减的阶梯状分布。

(4) 入海径流携带的污染物、周边大型用海工程是影响椒江口海域水体中营养盐浓度和富营养化程度时空分布特征的主要因素。