海南磷枪石岛附近海域水环境分布特征.pdf

2023 年6 月June 2023第 47 卷第 3 期Vol.47，No.3热 带 农 业 工 程TROPICAL AGRICULTURAL ENCINEERING海南磷枪石岛附近海域水环境分布特征庞巧珠梁计林陈晓慧孙婆援谢海群（海南省海洋与渔业科学院海南海口 570125）摘要对2021年6月磷枪石岛附近海域水环境调查，用单项水质参数法、水体有机污染指数法和富营养化指数法评价海域海水质量。结果显示：2021年磷枪石岛海域海水pH、DO、COD、DIN、DIP、石油类均符合第一类海水质量标准，水质单因子标准指数、有机体污染指数、富营养化指数变化范围分别为0.030.99、-1.61-0.52和0.0010.005，区域海水质量优良，水体处于贫营养化状态，未出现超标站位和有机体污染的现象。与2011 年调查结果相比，本次调查海域海水悬浮物含量（SS）稍有下降，pH、DO、DIN、DIP基本持平。关键词磷枪石岛；环境质量；评价中图分类号X82The Distributed Characteristics of the Water Environment in the sea area Near thePhosphorus gun shi Island in HainanPANG Qiaozhu,LIANG Jilin,CHEN Xiaohui,SUN Poyuan,XIE Haiqun,(Academy of Ocean and Fisheries Sciences in Hainan,Haikou,Hainan 570125)AbstractBased on the investigation of the water environment in the sea area near the Phosphorus gun shiIsland in June 2021,this paper uses the parameter method of the single water quality,the index method ofthe organic water pollution,and the index method of eutrophication to evaluate the seawater quality in thissea area.The results indicate that the pH,DO,COD,DIN,DIP,and petroleum of the seawater inPhosphorus gun shi Island in 2021 all accord with the quality standard of the first class of seawater and thevariable range of the single factor standard index of the water quality,the polluted index of the organic andthe index of the eutrophication are 0.030.99,-1.61-0.52 and 0.0010.005 respectively,and the regionalsea water quality is excellent,the water body is in a depleted nutrient state,and there is no the phenomenonof the over-standard station and the organic pollution.We compared with the survey results in 2011;the pH,DO,DIN,and DIP of the seawater remained the same,while the suspended solids(SS)content in thesurveyed area slightly decreased.KeywordsPhosphorus gun Shi Island;environmental quality;evaluation海南磷枪石岛珊瑚礁自然保护区位于海南省儋州市西部沿海，保护区包括磷枪石岛（又名大铲礁）及其周围海域，面积131 hm2，主要保护珊瑚礁及其生态环境。磷枪石岛礁盘面积 3.3 km2，东西最大距离 4.41 km，南北最大距离 1.18 km，是北部湾和南海珊瑚礁的重要研究基地。本文基于2021年6月磷枪石岛附近海域水环境调查的结果，利用单因子评价指数，富营养化指数法和有机污染指数法对海域水质状况进行评价，以期为海域珊瑚礁生态系统保护提供基础数据。1材料与方法1.1采样时间和站位布设采样日期为2021年6月89日，调查站位22个（见图1），其中17、21和22号站位位于洋浦基金项目：海南省自然科学基金资助项目（No.321QN0960）。收稿日期：2023-03-15；投稿邮箱：；责任编辑：李永龙。作者简介：庞巧珠（1989），女，工程师，从事海洋生态环境调查与研究。通讯作者：谢海群（1989），女，工程师，从事海洋生态环境调查与研究。-1492023 年6 月第 47 卷 第 3 期热带农业工程港港口航运区，818和20号站位位于大产礁保留区，19号站位位于观音角南华港保留区，调查范围为 109 01 58.19 E 109 11 13.732 E，19 40 47.20 N 19 42 46.567 N。本次调查仅采集表层水样，样品的采集、贮存与运输参照海洋监测规范（GB/T17378.3-2007）1执行。图1调查站位1.2调查指标与样品分析调查项目包括水温、透明度、pH、盐度、溶解氧、化学需氧量（COD）、无机磷、无机氮（硝酸盐NO3-N、亚硝酸盐NO2-N、铵盐NH3-N）和石油类。采集表层水样，海水样品分析依据海洋调查规范 第四部分（GB/T12763.4）2和 海洋监测规范 第四部分（GB/T17378.4）3进行。1.3水质评价1.3.1单因子质量评价指数4根据检测结果，采用环境影响评价技术导则-地表水环境（HJ2.3-2018）5附录D中的水质指数法对海水要素COD、DIN、DIP、DO、pH进行评价。其中 COD、DIN 和 DIP 评价指数计算公式见（1），溶解氧（DO）和pH值的标准指数计算分别见（2）和（3）。式中Si，j、SDO，j、SpH，j分别为 i因子、溶解氧、pH值的评价指数，Ci，j和Cs，j分别为i因子实测值和标准值，DOj、DOs和DOf分别为溶解氧的实测值、评价标准值和饱和值，DOf=（491-2.65S）/（33.5+T），S和T分别代表盐度和水温（），pHj为pH值实测值，pHsd和pHsu分别为评价标准中pH值的下限和上限值。除pH为无量纲外，其余要素单位均为mg/L，当单因子评价指数大于1时，表明水质超出海洋功能区划管理标准要求。Si，j=Ci，j/Cs，iSi，j=Ci，jCs，i（1）SDO，j=DOsDOjDOj DOfSDO，j=|DOf-DOjDOf-DOsDOj DOf（2）SDO，j=DOs/DOjDOj DOfSDO，j=|DOf-DOj|DOf-DOsDOj DOfSpH，j=7.0-pHj7.0-pHsdpHj 7.0SpH，j=pHj-7.0pHsu-7.0pHj 7.0（3）SpH，j=7.0-pHj7.0-pHsdpHj 7.0SpH，j=pHj-7.0pHsu-7.0pHj 7.01.3.2有机污染指数6-8A=ICODSCOD+IDINSDIN+IDIPSDIP-IDOSDO式中A 为有机体污染指数，ICOD、IDIN、IDIP、IDO分子分别为化学需氧量、无机氮、无机磷和溶解氧的测定值，分母分别为各项监测指标的评价标准值。根据海南海洋功能区划管理要求，17、21和22号站位执行三类海水水质，820号站位执行第一类海水水质标准。当A0时，水质良好，A介于01（包含1）之间时，水质较好，A介于12（包含2）之间时，水体开始受到污染，A介于23（包含3）之间时，水体受到轻度污染，A介于34（包含 4）之间时，水体受到中度污染，A4时，水体污染严重。1.3.3富营养化指数7-8E=COD DIN DIP 1064 500式中：E为富营养化指数，COD、DIN和DIP分别为化学需氧量、无机氮和无机磷的测定值，单位为 mg/L。根据 海水质量状况评价技术规程9，将海水富营养化程度等级分为：贫营养化水平（E1.0）、轻度富营养化水平（1E3）、中度富营养化水平（3E9）、重度富营养化水平（E9.0）4个等级。2调查结果与评价2.1水质要素平面分布特征2.1.1水温和盐度各站位表层水温差异不大，测值介于 30.9-150庞巧珠等海南磷枪石岛附近海域水环境分布特征32.4，均值为31.8。本次调查海域表层水温较高，与夏季气温较高影响有关。各站位表层海水 盐 度 测 值 范 围 为 32.65133.007，均 值 为32.906，最大值位于6号站位；西南面的华南港保留区海水盐度相对较高，洋浦鼻附近海域略低。2.1.2透明度和悬浮物调查海域海水透明度测值范围为1.618.5 m，均值为8.5 m，其中14号站清澈见底。本次调查除1和2号站位透明度稍低外，其余站位透明度较高。各站位悬浮物含量差异显著，测定范围为 3.4739.80 mg/L，均值为13.44 mg/L；13号位值最大，值21号站位最小。平面分布以南面排浦港至东北面洋浦鼻相对较高，磷枪石岛以西较低。2.1.3pH值本次监测海水 pH值较高，各站位差异不大，测值范围为 8.018.11，均值为 8.04，最大值位于14号站，最小值在18号站位，均符合第一类海水水质标准（7.88.5）。表层海水 pH 值整体呈现近岸稍高于远海。2.1.4溶解氧本次监测海水 DO 含量较高，变化范围为6.067.77 mg/L，平均值为 6.62 mg/L，最大、最小值分别出现在磷枪石岛附近海域的14号站位和华南港保留区的19号站位，符合第一类海水水质标准（6 mg/L）。表层海水DO含量以中部的磷枪石岛至洋浦鼻相对较高，华南港保留区及海花岛附近海域较低，其余区域分布均匀。2.1.5化学需氧量调查海域 COD 含量较低，测值范围为 0.170.64 mg/L，均值为0.35 mg/L，最大值位于19号站位，其次是 1、3 号站位，测值分别为 0.062、0.060mg/L，均符合第一类海水水质标准（2.0mg/L）。海水COD平面分布为海花岛、洋浦鼻及华南港周边海域相对较高，北部的港口航运区和磷枪石岛海域较低。2.1.6无机氮各站位水无机氮含量范围为（0.0070.026）mg/L，平均值为0.014 mg/L，平面分布为东部和西北部的港口航运区相对较高，西南面的观音角保留区较低，最大值出现在17号站位，符合第一类海水水质标准要求（0.2 mg/L）。本次调查海域无机氮含量较低，组成为氨氮稍高于亚硝盐氮和硝酸盐。2.1.7无机磷本次调查海花岛附近海域无机磷含量较低，且空间分布均匀，测值范围为0.0010.003 mg/L，平均值为 0.002 mg/L，均符合第一类海水水质标准限值（0.015 mg/L）。2.1.8石油类各站位表层海水石油类含量范围为 0.009 0.026 mg/L，均值为 0.015 mg/L，平面分布自东向西呈递减趋势，近岸高远海低，最大值位于 1号岛附近的 2 号站位，符合第一类海水标准值（0.05 mg/L）。2.2水质评价2.2.1水质单因子评价结果调查海域海水水质优良，海水呈弱碱性，各站位水温、盐度和透明度相对较高，悬浮物含量差异显著，最大值（39.80 mg/L）约为最小值（3.47 mg/L）的 11倍，分别位于 13和 21号站位，溶解氧、化学需氧量、无机氮、无机磷和石油类含量均符合第一类海水质量标准。由表1水质指数统计结果可知，本次调查水质指数均小于1.0，满足海洋功能区划管理对海域水质的要求。表1水质单因子质量评价指数结果评价结果最大值最小值平均值pH0.740.570.65DO0.990.030.74COD0.320.040.14DIN0.130.030.06DIP0.200.030.10石油类0.440.030.192.2.2有机体污染评价结果本次调查磷枪石岛附近海域有机体污染物评价指数A值范围为-1.61-0.52，均值为-1.04，最大值位于19号站位，最小值在1号站位，空间分布规律明显，观音角南华港保留区大产礁保留区洋浦港港口航运区，三个区域有机体污染物评价指数均小于0，均值分别为-0.52、-1.48和-0.76，调查海域海水未出现有机体污染现象（图2）。图2各站位有机污染物评价指数统计-1512023 年6 月第 47 卷 第 3 期热带农业工程2.2.3富营养化评价结果本次调查磷枪石岛海域海水富营养化指数较低，E 值统计结果介于 0.0010.005 之间，最大值位于2站位，其次是 1、16和17号站位，洋浦港港口航运区、大产礁保留区及观音角南华港保留区富营养化指数基本保持同一水平，均值分别为 0.002、0.002、0.001，远小于 1.0，海水处于贫营养化水平（图3）。图3各站位富营养化评价指数统计3历史数据对比分析2011年调查海域海水呈弱碱性（表2），无机氮、无机磷含量均较低，分布较为均匀，符合第一类海水质量标准，水中悬浮物含量和氧的溶解度相对较高，但仍满足海洋功能区划对水质的要求。对比现状调查结果可知，各站位海水 pH 年度变化不大，均值基本持平，符合第一类海水质量标准，海水悬浮物含量 2011 年航次稍高，且各站位间波动浮动较小，空间分布均匀，无机氮和无机磷含量较低，整体上 2021 年航次均低于2011 年，但也远低于第一类海水质量标准限值。可见，近年来磷枪石岛附近海域海水水质保持优良水平。表22011和2021年磷枪石岛附近海域水质监测数据统计年度2011年2021年范围均值范围均值pH8.008.118.068.018.118.04DO/（mg L-1）6.037.456.586.067.776.62悬浮物/（mg L-1）11.628.316.43.639.814.2DIN/（mg L-1）0.0140.0470.0210.0070.0260.014DIP/（mg L-1）0.0020.0100.0060.0010.0030.0024结论分析磷枪石岛海域海水表层水温、透明度、pH、盐度、DO、COD、DIP、DIN和石油类的分布特征，并使用单因子指数法、有机污染指数法和富营养化指数法评价海域水质。结果表明，2021年航次海南磷枪石岛附近海域水质优良，海水呈弱碱性，各站位 DO、COD、DIN、DIP和石油类含量均符合第一类海水质量标准，满足海洋功能区化管理要求，海域处于贫营养化水平，水体未出有机体污染现象。与2011年航次相比，两个航次 DO、pH、DIN、DIP 均值水平差异不大，悬浮物水平2021年稍低。可见近年来海南磷枪石岛附近海域海水水质保持较好。这与磷枪石岛所处的地理位置密不可分。磷枪石岛地处中国海南海花岛西部约 5.8 km处，四面邻海，离陆地约 4海里，是一个无人岛，人迹罕至，未被污染。参考文献1 GB 17378.32007，海洋监测规范 第3部分：样品采集、贮存与运输S.北京：中国标准出版社，2007.2 GB/T 12763.42007，海洋调查规范 第 4部分：海水化学要 素调查S.北京：中国标准出版社，2007.3 GB 17378.42007，海洋监测规范 第4部分：海水分析S.北京：中国标准出版社，2007.4周爱国，蔡鹤生.地质环境质量评价理论与应用M.武汉：中国地质大学出版社，1998.5HJ2.3-2018，环境影响评价技术导则地表水环境S.北京：中国标准出版社，2018.6杨新梅，陈志宏，焦亦平，等.大连湾海水环境质量状况分析J.海洋环境科学，2001，20（4）：18-20.7邹景忠，董丽萍，秦保平.渤海湾富营养化与赤潮问题的初步探讨 J.海洋环境科学，1983，2（2）：41-54.8于子江，崔文林，杨建强.青岛奥运帆船赛区及邻近海域海水环境质量分析与评价 J.城市环境与城市生态，2004，17（3）：25-26.9 HJ 4422008，近岸海域环境监测规范 S.北京：中国标准出版社，2008.-152