任保衛(wèi)

（福建省海洋環(huán)境與漁業(yè)資源監(jiān)測(cè)中心 福州 350003）

1 引言

羅源灣位于福建省東北部，北鄰寧德三沙灣，南隔黃岐半島與閩江口連接，是半封閉海灣，總面積179．56km2，可門口水道和北側(cè)航道水深均大于10m，最大水深達(dá)74m，灣內(nèi)自然條件優(yōu)越，灣內(nèi)淺海灘涂廣闊，漁業(yè)養(yǎng)殖豐富，是福建省重要的海水養(yǎng)殖和港口開發(fā)的海域［1－2］。1999年羅源灣被科技部批準(zhǔn)為 “全國(guó)科技興?！焙ＫB(yǎng)殖示范基地，現(xiàn)已建成網(wǎng)箱養(yǎng)魚、淺海吊養(yǎng)牡蠣、對(duì)蝦、鋸緣青蟹、梭子蟹、藻類、種苗培育、養(yǎng)鰻等生產(chǎn)基地；羅源灣港區(qū)作為福建省重要港口建設(shè)項(xiàng)目，2000年被省政府確定為福州港深水外港，2004年度確定為海峽西岸經(jīng)濟(jì)區(qū)主樞紐港，并且臨港工業(yè)多樣化，落地有山東魯能集團(tuán)、華東船廠、億鑫鋼鐵、德盛鎳業(yè)、宇星彩板、三金高速線材、田豐機(jī)械、源鑫建材、宇星彩板、時(shí)代包裝材料、藍(lán)之灣游艇等。

本研究根據(jù)2012年8月對(duì)羅源灣海域調(diào)查得到的水質(zhì)和表層沉積物資料，結(jié)合福州市海洋功能區(qū)劃和福建省海洋功能區(qū)劃，對(duì)該海域的環(huán)境質(zhì)量狀況進(jìn)行初步的分析與評(píng)價(jià)，并綜合分析水質(zhì)中富營(yíng)養(yǎng)程度和沉積物中重金屬的富集程度及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)。為羅源灣的海洋生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境保護(hù)規(guī)劃合理模具提供基礎(chǔ)資料，對(duì)羅源灣的進(jìn)一步開發(fā)建設(shè)與保護(hù)，改善海洋生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

2 采樣與方法

2．1 采樣及樣品處理

在調(diào)查海域內(nèi)設(shè)置了15 個(gè)水質(zhì)和8 個(gè)沉積物監(jiān)測(cè)站位 （圖1 和表1）。水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：pH 值、溶解氧、化學(xué)需氧量、活性磷酸鹽、無(wú)機(jī)氮、石油類、重金屬 （銅、鉛、鎘、汞）和砷；沉積物監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：石油類、六六六、滴滴涕、多氯聯(lián)苯、有機(jī)碳、硫化物、重金屬 （銅、鉛、鎘、汞）和砷。樣品的采集、貯存、運(yùn)輸和預(yù)處理及其實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的分析測(cè)定均按 《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》中規(guī)定的方法進(jìn)行。

圖1 監(jiān)測(cè)站位

表1 監(jiān)測(cè)站位

2．2 評(píng)價(jià)方法與標(biāo)準(zhǔn)

2．2．1 評(píng)價(jià)方法

本研究采用環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)常用的單項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)法［3］。一般以評(píng)價(jià)因子的直屬1．0 作為該因子是否對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染的分界線，小于0．5為未受沾污，介于0．5～1．0 之間為收到該因子沾污，大于1．0 表明該因子超過(guò)了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定值，已經(jīng)不能滿足該海區(qū)海洋功能區(qū)劃的要求［4］。

2．2．2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)福州市2006 年海洋功能區(qū)劃的要求，該海域的主要功能區(qū)劃有限養(yǎng)區(qū)、航道區(qū)、錨地區(qū)和港口區(qū)。另外根據(jù)2012年福建省海洋功能區(qū)劃的要求，該海域的主要功能區(qū)劃有農(nóng)漁業(yè)區(qū)和港口航運(yùn)區(qū)，站位11、站位13、站位14和站位15 采用 《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》 （GB3097－1997）三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其余站位水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用 《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；站位11和站位13的沉積物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用 《海洋沉積物質(zhì)量》 （GB18668－2002）二類標(biāo)準(zhǔn)，其余站位采用一類標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)果與討論

3．1 水質(zhì)現(xiàn)狀及評(píng)價(jià)

羅源灣海域水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2，水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)見表3。

監(jiān)測(cè)海區(qū)中pH 值、溶解氧、化學(xué)需氧量、石油類、重金屬和砷的變化幅度不大，活性磷酸鹽和無(wú)機(jī)氮變化幅度較大。根據(jù)單因子評(píng)價(jià)法，羅源灣水質(zhì)整體良好，部分站位存在污染物超標(biāo)，其中活性磷酸鹽有兩個(gè)站位超海洋功能區(qū)劃要求的二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；無(wú)機(jī)氮有兩個(gè)站位超二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；2號(hào)站位的石油類略超二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。其中1 號(hào)站位超標(biāo)主要原因是離岸近，受松山排污口等陸源影響較大。

表2 羅源灣海域水質(zhì)現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)結(jié)果 mg／L

表3 羅源灣海域水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)

3．2 沉積物現(xiàn)狀及評(píng)價(jià)

羅源灣海域表層沉積物現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)結(jié)果見表4，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)見表5。

表4 羅源灣海域沉積物現(xiàn)狀監(jiān)測(cè)結(jié)果

表5 羅源灣海域沉積物評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)

監(jiān)測(cè)海區(qū)各站位的表層沉積物中的污染物濃度變化幅度不大，除5 個(gè)站位的滴滴涕存在超標(biāo)外，其他污染物均符合海洋沉積物質(zhì)量一類標(biāo)準(zhǔn)，由于環(huán)保部已在2009 年5 月17日起已禁止在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)、流通、使用滴滴涕，引起沉積物超標(biāo)的原因與歷史沉積和沉積物的類型有關(guān)。

4 綜合分析

4．1 水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化程度分析

近岸富營(yíng)養(yǎng)化主要是由于營(yíng)養(yǎng)鹽類以及耗氧有機(jī)物的輸入量出現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡失調(diào)而引起的生態(tài)異?，F(xiàn)象，是發(fā)生赤潮的物質(zhì)基礎(chǔ)［5］。本研究選用富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)來(lái)衡量監(jiān)測(cè)海區(qū)水質(zhì)的富營(yíng)養(yǎng)化狀況，富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)（E）公式如下

式中：化學(xué)需氧量 （COD）、 （活性磷酸鹽）（DIP）和 （無(wú)機(jī)氮）（DIN）的單位均為mg／L；當(dāng)E≥1時(shí)即為富營(yíng)養(yǎng)化。監(jiān)測(cè)海區(qū)個(gè)展位的富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù) （E）見表6 和圖2。由表6 可見，各站的富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)在0．02～1．52 之間，有20%站位的富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)大于1，根據(jù)圖2 可見，羅源灣西部靠近連江馬鼻海域的富營(yíng)養(yǎng)化程度較高，而該海域主要是養(yǎng)殖區(qū)。

表6 監(jiān)測(cè)海域富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)

圖2 富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)

4．2 沉積物中重金屬的富集特征及潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析

根據(jù)研究表明，水體中重金屬不易降解，能迅速由水相轉(zhuǎn)入固定相 （懸浮物和沉積），最后進(jìn)入沉積物中。在水系中重金屬含量甚微，而且隨機(jī)性大，易受各種條件 （水力、排放）的影響。但沉積物中重金屬含量由于累積作用比相應(yīng)水相中的含量要高，且表現(xiàn)出一定的分布規(guī)律［5］。

本研究采用富集系數(shù)法來(lái)衡量監(jiān)測(cè)海區(qū)沉積物中各種重金屬指標(biāo)在沉積物環(huán)境中的富集程度。其計(jì)算公式如下：

式中：Cif為表層沉積物重金屬i的富集系數(shù)；Cis為表層沉積物重金屬i濃度的實(shí)測(cè)值；Cin為重金屬i的參考值，及背景值（選用國(guó)際上常用的工業(yè)化以前沉積物中重金屬的全球背景值），各因子富集系數(shù)見表7，其中鉛的富集程度相對(duì)較大，其富集系數(shù)大于1。監(jiān)測(cè)海區(qū)金屬元素的平均富集程度由大到小依次為鉛、砷、銅、鎘、汞。

根據(jù)瑞典科學(xué)家Hakanson［6］提出的潛在生態(tài)位還系數(shù)法綜合分析監(jiān)測(cè)海區(qū)沉積物中重金屬潛在的風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)，其計(jì)算公式如下，

式中：Cif為重金屬i的富集系數(shù)；Tir為重金屬i的毒性系數(shù)，Eir為重金屬i的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)RI為某監(jiān)測(cè)站位所有重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的總和，潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)與污染程度的關(guān)系見表8［4］。

各站位的重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)見表9。從表9 中可以看出，各金屬因子的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)及各站位的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均小于其輕微生態(tài)危害的劃分標(biāo)準(zhǔn)值，表明羅源灣沉積物重金屬的潛在生態(tài)危害輕微，與2009年的監(jiān)測(cè)結(jié)果相同［7］，沉積物中重金屬危害程度沒有加深。各金屬元素潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)由大到小依次為：汞、砷、鉛、鎘、銅；風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)平均為28．43，其中2 號(hào)站位最大，11 號(hào)站位最小。

表7 重金屬的參照值、毒性系數(shù)、富集系數(shù)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)

表8 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)和風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)與污染程度的關(guān)系

表9 羅源灣沉積物中重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù) （Eir）和風(fēng)險(xiǎn)指數(shù) （RI）

5 結(jié)論

（1）監(jiān)測(cè)海區(qū)水質(zhì)中溶解氧、化學(xué)需氧量、pH 值、銅、鉛、鎘、汞、砷等環(huán)境因子均符合相應(yīng)功能區(qū)的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；活性磷酸鹽和無(wú)機(jī)氮有兩個(gè)站位超標(biāo)，1個(gè)站位的石油類超標(biāo)。

（2）監(jiān)測(cè)海區(qū)沉積物中重金屬 （銅、鉛、鎘、汞、砷）、有機(jī)碳、油類、有機(jī)碳、硫化物、六六六、多氯聯(lián)苯均符合海洋沉積物標(biāo)準(zhǔn)，有5個(gè)站位的滴滴涕超標(biāo)。

（3）從水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化程度分析來(lái)看，羅源灣各站的富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)在0．02～1．52 之間，有20%站位的富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)大于1，西部靠近連江馬鼻的養(yǎng)殖區(qū)海域的富營(yíng)養(yǎng)化程度較高。

（4）監(jiān)測(cè)海區(qū)沉積物中鉛的富集程度相對(duì)較大，另外根據(jù)潛在生態(tài)危害分析，監(jiān)測(cè)海區(qū)沉積物重金屬的潛在生態(tài)危害輕微。

［1］吳品煌．羅源灣海洋環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與分析［J］．海洋開發(fā)與管理，2009，26（3）：40－42．

［2］蔡清海，杜琦，錢小明．福建羅源灣海洋生態(tài)環(huán)境研究［J］．湖州師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，28（2）：46－53．

［3］國(guó)家環(huán)境保護(hù)局．環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則［M］．北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1993．

［4］余文翎，王峰，李妙聰．大港灣海域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)與分析［J］．海洋開發(fā)與管理，2010，27（7）：33－38．

［5］李鐵軍，郭遠(yuǎn)明，賈怡然，等．三門灣海域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評(píng)價(jià)與分析［J］．海洋湖沼通報(bào)，2011（3）：123－128．

［6］HAKANSON L．An ecological risk index for aquatic pollution control：a sedimentological approach［J］．Water Research，1980，14：975－1001．

［7］陳火榮．羅源灣表層沉積物中間數(shù)分布及其潛在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［J］．福建水產(chǎn)，2011，33（1）：45－49．