黄骅港及其邻近海域水质和营养盐分布特征

韩旭东，马海深，薛菲菲，谢 蓉，于徐华

(1.中海环境科技(上海)股份有限公司，上海 200135； 2.神华黄骅港务有限责任公司，河北 沧州 061113)

0 引 言

近年来，随着我国海洋经济的快速发展，赤潮、海水富营养化、重金属污染和海洋溢油等现象在近海频繁出现，海洋环境污染问题日益突出[1-3]。在此情况下，加强海水水质监测，了解海水水质的变化情况，及时有效地解决各种海洋环境污染问题，具有重要意义。

黄骅港位于河北省渤海湾西南岸，大口河河口外北侧区域，近年来随着其北侧临港产业的不断发展，加上南侧冀鲁交界处大口河陆源污染输入的影响，该港及其邻近海域的水质受到的压力不断增大[4-6]。本文通过对2018年10月和2019年4月在黄骅港及其邻近海域调查其水质状况所得数据进行分析，以无机氮、活性磷酸盐和CODMn作为表征因子评价该海域的水质状况，并给出这些因子的空间分布特征，为该海域的环境保护和资源开发提供参考。

图1 调查站位示意

1 材料和方法

1.1 站点设置

研究区域为黄骅港及其邻近海域，分别在秋季(2018年10月)和春季(2019年4月)对该区域进行水样采集。调查共设置35个采样点位，采集的水样全部带回实验室进行分析测定，调查站位设置见图1。

1.2 分析方法

根据《海洋功能区划》，调查站位中：S3、S11、S12、S13、S14、S15和S16站位位于海水水质第四类功能区，执行《海水水质标准》(GB 3097—1997)[8]中的四类标准；S19、S20、S21、S24、S28和S32站位位于海水水质第二类功能区，执行GB 3097—1997中的二类标准；其余站位位于海水水质第一类功能区，执行GB 3097—1997中的一类标准。

海水水质采用单因子指数法评价，标准指数的计算式为

Si,j=Ci,j/Csj

(1)

式(1)中：Si,j为第i站表征因子j的标准指数；Ci,j为第i站表征因子j的测量值；Csj为表征因子j的评价标准值。

营养盐分布特征采用地理信息系统(ArcGIS)中的克里金(Kriging)空间插值方法分析。克里金插值法在空间相关分析的基础上，利用相关范围内的采样点估计待插点的属性值，可在有限的区域内对区域化变量的取值进行无偏和最优估计。

2 结果与讨论

2.1 水质现状评价

该研究共进行2次海洋调查，结果如下：

1) 在秋季，无机氮的浓度范围为0.044～0.327 mg/L，平均值为0.196 mg/L；活性磷酸盐的浓度范围为0.002～0.007 mg/L，平均值为0.004 mg/L；CODMn的浓度范围为1.010～1.970 mg/L，平均值为1.240 mg/L。

2) 在春季，无机氮的浓度范围为0.084～0.241 mg/L，平均值为0.156 mg/L；活性磷酸盐的浓度范围为0.000 3～0.003 0 mg/L，平均值为0.001 0 mg/L；CODMn的浓度范围为1.060～2.660 mg/L，平均值为1.890 mg/L。

表1为春季与秋季营养盐浓度范围和平均值对比。

表1 春季与秋季营养盐浓度范围和平均值对比 mg/L

对研究区域的各项水质指标进行单因子分析，结果见表2。由表2可知：在秋季，无机氮共8个超标站位，超标比例为23%，超标站位全部集中在海水水质一类标准区域，活性磷酸盐和CODMn均无超标情况；在春季，CODMn有4个站位超标，超标比例为11%，超标站位全部集中在海水水质一类标准区域，无机氮和活性磷酸盐均无超标情况。从单因子指数评价结果来看，研究区域的水质受到一定程度的污染，污染物主要为无机氮和CODMn，受影响区域主要为海水水质一类标准区域。

表2 水质指标分析结果

2.2 表征因子空间分布情况

海洋中营养盐的分布是影响其初级生产力的重要因素之一。海水中的无机氮和活性磷酸盐是海洋生物繁殖和生长不可缺少的物质，二者的分布是海洋营养盐研究的重点[9-10]。CODMn通常用来指示水体受污染的程度，河流径流输入是海洋污染物的重要来源之一[11]。近年来，入海河流的水质状况日益受到关注[12-14]。本文选择无机氮、活性磷酸盐和CODMn等3个表征因子，采用ArcGIS统计分析模块中的克里金空间插值方法，对研究区域的无机氮、活性磷酸盐和CODMn等3个表征因子进行空间插值分析，并绘制空间分布图。

2.2.1 无机氮空间分布

在秋季，研究区域的无机氮浓度呈东南部海域高、西北部海域低的分布特征，其中在研究区域北部有一处低值区，取值范围为0.044～0.327 mg/L，平均值为0.196 mg/L；在春季，研究区域的无机氮浓度分布相对均匀，有4处浓度高值区，取值范围为0.084～0.241 mg/L，平均值为0.156 mg/L(见图2)。

2.2.2 活性磷酸盐空间分布

在秋季，研究区域的活性磷酸盐浓度呈西北部海域高、东南部海域低的分布特征，呈阶梯状逐渐下降，取值范围为0.002～0.007 mg/L，平均值为0.004 mg/L；在春季，活性磷酸盐浓度的分布无显著特征，研究区域南部有2处高值区，取值范围为0.000 3～0.003 0 mg/L，平均值为0.001 mg/L(见图3)。

图3 秋季和春季磷酸盐空间分布

2.2.3 CODMn空间分布

在秋季，研究区域CODMn的浓度呈黄骅港码头航道区域低、外部海域高的分布特征，码头航道区域和东侧海域存在2处低值区，整个研究区域CODMn浓度的取值范围为1.01～1.97 mg/L，平均值为1.24 mg/L；在春季，CODMn的浓度呈南部高、北部低的分布特征，在研究区域的南部有2处高值区，整个研究区域CODMn浓度的取值范围为1.06～2.66 mg/L，平均值为1.89 mg/L(见图4)。

图4 秋季和春季CODMn空间分布

3 结 语

1) 根据研究区域秋季和春季的海洋调查数据，采用单因子分析方法评价了海洋水质的现状。结果显示：研究区域的水质受到了一定程度的污染，污染物主要为无机氮和CODMn，受影响区主要为海水水质一类标准区。

2) 克里金空间插值结果显示：

(1) 在秋季，无机氮的浓度呈东南部海域高、西北部海域低的分布特征；活性磷酸盐的浓度呈西北部海域高、东南部海域低的分布特征；CODMn的浓度呈黄骅港码头航道区域低、外部海域高的分布特征。

(2) 在春季，无机氮浓度的分布相对均匀，在研究区域内出现4处浓度高值区;活性磷酸盐浓度在研究区域南部出现2处高值区；CODMn的浓度呈南部高、北部低的分布特征，在研究区域南部出现2处高值区。

3) 从营养盐的空间分布上看，无机氮和活性磷酸盐的空间分布不存在显著的关联性。

4) 从营养盐时间分布上看，研究区域无机氮和活性磷酸盐的浓度均呈现出秋季高于春季的特征，这可能是渤海湾底界面扩散、生物扰动和冷水团累积效应共同作用的结果，与赵晨英等[15]的研究结果一致。