摘要：根据 2017.10—2018.4年海龟湾近岸海域的水质监测结果,采用水质单因子质量指数评价法、有机污染指数法和富营养化水平法对海龟湾近岸海域水质污染状况进行分析评价,并采用秩相关系数法对该海域近 5a 水质状况进行趋势分析。结果表明:海龟湾近岸海域主要污染物浓度较低, 单因子指数值较小;该海域近 5a 有机污染指数值较小,水质良好;该海域近 5a 中均处于贫营养化水平,富营养化程度较低;趋势分析显示该海域水质呈逐年上升趋势,但不显著。
关键词：海龟湾;海水水质状况;趋势
1 调查区域与方法
1.1 监测站位和监测时间
海龟湾近岸海域共设 7 个常年定点监测站位。每年 8 月前后对各站位进行监测 1次。
1.2 监测项目和监测方法
调查项目包括:溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、无机氮(DIN)及活性磷酸盐(DIP) 等。水质监测方法参照《海洋监测规范》[ 2] 。
1.3 海水水质评价方法
这里分别采用水质单因子污染指数评价法[ 3] 对海域环境质量状况进行分析评价, 有机污染指数法[ 4] 对该海域有机污染状况进行分析评价,富营养化水平评价法[ 5] 对该海域营养状况进行分析评价。
2 海水水质分析与评价
2.1 主要污染因子监测评价结果及分析
2017.10—2018.4 年海龟湾近岸海域主要污染因子监测结果和单因子指数评价结果见表 1。
(1)化学需氧量化学需氧量(COD)是评价水体质量的重要指标,反映了水中受还原性物质污染的程度,即水样中可氧化的有机质氧化时所需要的氧量。因此, COD 值可作为有机物相对含量的指标,其值的高低直接反映了水体质量的好坏,了解水样中可氧化的有机物含量也极为重要 。
表1 主要污染因子监测评价结果
Table 1 Monitoring and evaluation results of main pollution factor
2.2 有机污染状况评价
海龟湾近岸海域近 5a 海水水质有机污染状况如表2所示,该海域有机污染指数 A 值分别为:0.067、-0.407、0.215、-0 .526 和-0.431 。评价结果显示, 该海域有机污染指数 A 值介于 0～ 1 之间,污染程度等级为 2 级,海域有机污染状况较轻,海域水环境质量较好。有机污染指数 A 值均小于 1,污染程度等级为 1 级,海域水环境质量良好。
表 2 研究区海水有机污染状况
Table 2 Organic pollution of sea water in study area
2.3 富营养化程度评价
(1)氮磷比(N/P 值)
水域 N/P 的比值是水域现存氮、磷营养状态的具体反映。 Redfield[ 6 ] 指出海水中平均 N/P 原子比是 15 ∶1,与浮游生物体内元素组成的 N/P 值大致接近,即浮游植物生长时 N 和 P 以 15 ∶1 的比例被消耗。这 2 种元素中高于此值为磷限制,低于此值为氮限制[6 ] 。从表 3可以看出:海龟湾近岸海域, 仅 2018.4 年 N/P 值比较接近于 15,浮游植物的生长不存在磷限制或氮限制,在一定的水文气象条件下存在爆发赤潮的潜在威胁。2017.10—2018.3 N/P 值均<15, N 缺乏。
(2)富营养化水平分析
富营养化会造成浮游生物的过度繁殖, 诱发赤潮。富营养化指数是表征水体富营养化程度的指标。从表 3可以看出, 2017.10—2018.4 海龟湾近岸海域富营养化水平指数 E 值在近 5a 均介于 0 ～ 0.5 之间,分别为:0.018、0 .020、0.014、0.006 和 0 .009。营养化水平均处于贫营养状态,富营养化水平较低。
表 3 海龟湾近岸海域富营养化水平
Table 3 Eutrophication levels of coastal waters in Turtle Bay
3 水环境质量状况变化分析总结
3.1 月际变化
2017.10—2018.4 年海龟湾近岸海域水质单因子质量评价、有机污染状况评价及富营养化评价年际变化见图 1、图 2和图 3。
图1 主要污染因子 S 值月际变化
Fig.1 Interannual variability of the main pollution factor S
图 2 有机污染指数月际变化
Fig.2 Interannual variability of the organic Pollution Index
图 3 富营养化指数月际变化
Fig .3 Interannual variability of the eutrophication index
图1表明,海龟湾近岸海域近 5a 总氮和COD 的单因子指数值较小,变化趋势比较稳定,变化幅度不大;该海域溶解氧和总磷的单因子指数值变化幅度较大, DO 在 2017.10—2017.12年, 2018.1—2018.2 年趋于上升, 2017.12— 2018.1 年, 2018.2 —2018.4年趋于下降;该海域TIP 单因子指数值在 2017.10—2018.1 年变化幅度较大,先是趋于下降,后又有所上升,自2017.12年后,基本呈下降趋势。
图2表明,2017.10—2018.4 年海龟湾近岸海域有机污染指数 A 值近 5a 均较小, A 值在2017.10—2017.12 年, 2018.1—2018.2 年呈下降趋势; 在 2017.12—2018.1 年, 2018.2 —2018.4 年时间段呈上升趋势。
图3表明,海龟湾近岸海域富营养化指数 E 值在 2017.10—2017.12 年出现上升趋势;2017.12—2018.2 年又趋于比较明显的下降;
2018.2—2018.4 年又出现上升趋势。该海域有机污染水平和富营养化水平总体上均呈下降趋势,并且有机污染状况和富营养化状况的变化趋势一致。
3.2 变化趋势分析
衡量环境污染变化趋势在统计上有无显著性,一种常用的方法是 Daniel 趋势检验, 它使用了 spearman 秩相关系数,称为秩相关系数法[ 7] 。使用这种方法要具备足够的数据,一般至少应采用 4 个周期的数据。给出时间周期 y1 ,…, yn ,和它们的相应值 x (即监测的年均值 c1 ,…, cn),从小到大排列后, 统计检验用的秩相关系数按下式计算:
式中, n:时间周期数;di :变量 xi 和变量 y i 的差值;xi :周期 1 到周期 n ,按浓度值从小到大排列顺序的排列序数;yi :按时间顺序排列的序数。
将计算出的秩相关系数 rs 的绝对值同 spearman 秩相关系数统计表(见表 4)中的临界值 wp 进行比较,如果 rs >wp ,表示变化趋势有显著意义,如果 rs是负值,表明在评价时段内,有关统计变量指标变化呈下降趋势,如果 rs为正值,表明在评价时段内,有关统计变量指标变化呈上升趋势,或加重趋势。
如果 rs ≤wp ,表明变化趋势没有显著意义,说明在评价时段内,有关统计变量指标变化平稳,或稳定。
表 4 秩相关系数 rs的临界值(wp)
Table 4 Critical value of correlation coefficient rs
2017.10—2018.4 年海龟湾近岸海域有机污染指数 A 值和富营养化指数 E 值序列见表5。
将海龟湾近岸海域 2017.10—2018.4 年 A 值和 E 值进行计算,得出有机污染指数和富营养化指数秩相关系数 rs 并与临界值进行比较,结果如表5所示。
表5 近 5a 研究区 A 值和 E值序列
Table 5 Sequence of value A and value E the past 5years in study area
表 6 秩相关系数 rs评价结果
Table 6 Evaluation results of correlation coefficient rs
从表 6可以看出,海龟湾近岸海域有机污染指数值和富营养化指数值均呈不显著下降趋势。从而得出该海域水质逐年好转,富
营养化水平趋于不显著下降趋势。
4 结论
对海龟湾近岸海域的监测结果分析表明,该海域水体中 COD 、DIN 、 DIP 及 DO 各年平均浓度基本稳定在第 I 类海水水质标准内,各年单因子污染指数值均小于 1。
该海域 2017.10 年有机污染指数介于 0 ～ 1 之间,有机污染程度较低,水质状况较好;2017.12 年至 2018.4 年 A 值小于 0,环境质量状况良好。
该海域仅 2018.4 年 N/P 值接近 15,偏离不大;2018.10—2018.2 年 N/P 值均小于 15,N 缺乏,表现为低氮高磷状态。该海域富营养化水平指数 E 值在近 5a 均介于 0 ～ 0.5 之间, 营养化水平均处于贫营养状态,富营养化水平较低。
通过秩相关系数法对该海域水体污染趋势的分析显示,该海域有机污染指数值和富营养化指数值均呈不显著下降趋势,海域水质总体上呈不显著上升趋势。
参考文献
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论文作者:1林日锦,2赵光旭,1王少锋,1夏中荣
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/10/1
标签：海域论文; 海龟论文; 指数论文; 评价论文; 水质论文; 状况论文; 因子论文; 《基层建设》2018年第26期论文;