杭州灣南岸近岸海域海水質(zhì)量2006—2015年變化特征

廖毛微，邵姝遙，張悅，金呂霞

(寧波大學(xué) 地理與空間信息技術(shù)系，浙江 寧波 315211)

海水水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)是根據(jù)各水質(zhì)指標(biāo)對(duì)海水的水質(zhì)等級(jí)進(jìn)行綜合評(píng)判，找出受評(píng)價(jià)海域的主要污染問題，從而為近岸海域環(huán)境管理與決策提供依據(jù)[1]。海水水質(zhì)評(píng)價(jià)方法包括單因子、綜合、灰色聚類和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。韓彬等[2]選取溫度、鹽度、pH、懸浮物(SS)、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)等指標(biāo)，運(yùn)用單因子污染指數(shù)和富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)評(píng)價(jià)膠州灣大沽河河口鄰近海域水質(zhì)；郭樹宏等[3]采用DO、COD、無機(jī)磷、無機(jī)氮、油類等指標(biāo)，運(yùn)用熵權(quán)法賦權(quán)和綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)泉州灣水質(zhì)；平仙隱等[4]應(yīng)用灰色聚類法評(píng)價(jià)長(zhǎng)江口及附近海域水質(zhì)，通過灰類白化權(quán)函數(shù)描述海水水質(zhì)分級(jí)界限，確定各參評(píng)指標(biāo)對(duì)不同等級(jí)的聚類權(quán)；周蓉蓉等[1]選取COD、石油類、活性磷酸鹽和無機(jī)氮指標(biāo)，運(yùn)用反向傳播(BP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法評(píng)價(jià)膠州灣東北部海域的海水水質(zhì)?？v觀相關(guān)研究，近岸海域水質(zhì)的主要衡量指標(biāo)包括DO、COD、石油類、無機(jī)氮、活性磷酸鹽、銅、鉛、鋅、鎘等，繼而采用單因素賦權(quán)求和刻畫總體變動(dòng)趨勢(shì)。本研究以杭州灣南岸近岸海域近10 a監(jiān)測(cè)典型點(diǎn)位的年度均值數(shù)據(jù)評(píng)判杭州灣南岸近岸海水質(zhì)量變化。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域及數(shù)據(jù)源

以杭州灣南岸的近岸海域?yàn)檠芯繀^(qū)域，選取如圖1所示的A、B、C三個(gè)點(diǎn)位，以識(shí)別離岸線不同距離的海水水質(zhì)變化情況。水質(zhì)指標(biāo)采用近10 a(2006—2015年)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)源自寧波海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站預(yù)處理的年度均值。

圖1 研究區(qū)及樣點(diǎn)位置

1.2 海水質(zhì)量評(píng)價(jià)

按《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3097—1997)，遴選DO、COD、石油類、無機(jī)氮、活性磷酸鹽、銅、鉛、鋅、鎘、鉻、總汞、砷等12項(xiàng)水質(zhì)評(píng)價(jià)因子。根據(jù)A、B、C采樣點(diǎn)近10 a的數(shù)據(jù)和杭州灣近岸海水水質(zhì)總體情況發(fā)現(xiàn)：1)無機(jī)氮和活性磷酸鹽是研究海域最主要的污染物；2)海域受到COD和Hg污染的影響較小，普遍符合一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；3)研究海域受到一定程度的鉛、鋅污染。據(jù)此，最終確定無機(jī)氮、活性磷酸鹽、化學(xué)需氧量、汞、鉛、鋅作為本研究的評(píng)價(jià)指標(biāo)(表1)。

研究區(qū)第q項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)指數(shù)(Wq)計(jì)算公式：

表1 近岸海域海水質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)

注：表中的水環(huán)境評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)歷年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3097—1997)，調(diào)整得到。

式中，Wqi為第i個(gè)站點(diǎn)第q項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)價(jià)指數(shù)，n為研究區(qū)站點(diǎn)數(shù)。

研究區(qū)水環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(W)的計(jì)算公式：

式中m為研究區(qū)評(píng)價(jià)指標(biāo)總數(shù)。

2 結(jié)果與分析

如表2所示，杭州灣南岸近岸海域無機(jī)氮是工程海域主要污染物之一，整個(gè)海域歷年均符合劣四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。除2010年整個(gè)海域無機(jī)氮濃度突然升高(4.014 mg·L-1)外，其余年份整體呈波動(dòng)變化。從空間分布來看，整體上呈現(xiàn)由杭州灣灣底向?yàn)晨谥鸩竭f減的趨勢(shì)，A點(diǎn)無機(jī)氮濃度介于B點(diǎn)和C點(diǎn)之間。從時(shí)間上看，A點(diǎn)的歷年變化趨勢(shì)與整個(gè)海域趨勢(shì)一致?；钚粤姿猁}整體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，其中，除2007年個(gè)別站位符合一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)外，其余年份最低值在二、三類至劣四類之間變化，最高值均符合劣四類，平均值除2007年符合四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)外，其余年份均符合劣四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。A點(diǎn)活性磷酸鹽濃度的變化趨勢(shì)總體上與整個(gè)海域一致，但上升趨勢(shì)要略高于海區(qū)均值。A點(diǎn)和B點(diǎn)的活性磷酸鹽含量在多數(shù)年份要高于C點(diǎn)和區(qū)域均值。近岸海域受到COD的污染較小，普遍符合一類海水水質(zhì)，整體上呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)。其中，2012年最大值符合二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，2006、2010和2015年的最大值符合三類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，除2010年外，其余年份的平均值均符合一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

表2 杭州灣南岸近岸海域無機(jī)氮、活性磷酸鹽、COD年度均值 mg·L-1

如表3所示：1)近岸海域受重金屬汞的污染較小，整個(gè)海域均符合一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。其中，自2010年開始有一個(gè)明顯上升的趨勢(shì)，其均值在0.020～0.025 μg·L-1之間波動(dòng)變化。2)研究區(qū)近岸海域受到一定程度的鉛污染，2006—2010年研究區(qū)鉛濃度呈上升趨勢(shì)，之后呈下降趨勢(shì)。其中，除2012和2015年外，其余年份最大值符合二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，在2010年前，整個(gè)海域均值在一類水質(zhì)限定線附近變化，2010年后符合一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。3)近岸海域受到一定程度的重金屬鋅的污染，但整體上看，自2010年起呈下降趨勢(shì)，其中，2010年整個(gè)研究區(qū)符合二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，2015年整個(gè)研究區(qū)符合一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

折算研究區(qū)各年份水環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(表4)。2006—2010年綜合指數(shù)波動(dòng)下降，至2010年到達(dá)最低值，之后逐步上升。整體上看，圍填海對(duì)海域水質(zhì)環(huán)境存在較重的影響，2013年后逐步有改善的趨勢(shì)。

表3 杭州灣南岸近岸海域汞、鉛、鋅的年度均值 μg·L-1

表4 杭州灣南岸近岸海域海水環(huán)境綜合評(píng)價(jià)指數(shù)

3 小結(jié)

以杭州灣南岸較為典型的近岸海域?yàn)槔?，?duì)海水質(zhì)量變化進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1)無機(jī)氮和活性磷酸鹽是杭州灣南岸附近海域最主要的污染物；2)杭州灣南岸附近海域受COD污染的影響較小，普遍符合一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但整體上呈波動(dòng)上升的趨勢(shì)；3)杭州灣南岸附近海域受一定程度的重金屬鉛污染，但自2010年起污染減弱?？傮w來看，杭州灣南岸陸域人類活動(dòng)對(duì)海域水質(zhì)環(huán)境存在一定的影響，2006—2010年間影響較重，2013年后有逐步改善的趨勢(shì)。