如东滩涂养殖区位于江苏省东南部,长江三角洲北翼,拥有106 km的海岸线,6. 93万hm2的潮间带滩涂,良好的自然地理优势使紫菜产业成为当地传统产业、优势产业[1]。近年来,随着海岸带经济和养殖业的快速发展,大量的陆源入海污染物、过度的捕捞养殖以及涉渔工程等不利因素的影响,导致了增养殖区的环境发生了很大变化,贝类死亡和紫菜烂菜减产等现象时有发生,给当地渔业经济造成巨大损失[2- 5]。因此,客观、准确地进行增养殖区内水环境质量评价已成为改善、治理养殖区污染问题的重要措施之一。本研究对2016年如东紫菜增养殖区的水环境调查结果进行了分析评价,旨在掌握当地水环境现状及其变化趋势,为水产养殖健康可持续发展及海洋环境保护提供基础资料。
2016年在如东紫菜增养殖区共布设7个采样站位,分别于3月、4月、5月和10月对水环境各项目进行采样监测,监测项目的采样和处理方法均依据《海洋调查规范》[6]和《海水增养殖区监测技术规程》[7]进行。
水质监测项目为:p H、盐度、水温、化学需氧量(COD),溶解氧(DO)、无机氮(NO2- N、NO3- N N H 4- N)、活性磷酸盐(PO4- P)、石油类、总汞、砷、铜、铅、镉共计15项,分析方法按照《海洋监测规范》[8]进行。
本研究采用单因子污染指数法和综合评价指数法相结合的方法,对紫菜养殖区海水进行综合评价;采用有机污染评价指数法和富营养状况综合指数法,对海水的有机污染状况和富营养水平进行评价。
根据海水增养殖区监测技术规程,海水增养殖区水质评价采用一类海水水质标准。单因子污染指数法是一种较为简单的评价方法,计算公式为:
P i= Ci/S i
式中:P i为单项污染指数;Ci为单项实测值;Si为单项评价标准值。
综合污染指数法计算公式:
P= 1/nఒP i
式中:n为污染指标总数。
水环境营养化状况评价采用有机污染指数(A 值)和海水营养化指数(E值)评价相结合的
方法[10]。
有机污染指数采用下列公式计算:
A= COD i/COD s+ DIN i/DIN s+(PO4- P)i/(PO4 - P)s- DO i/DO s
式中:A为有机污染指数;COD i、DIN i、(PO4- P)i、DO i为实测值; COD s、DIN s、(PO4- P)s、DO s为相应因子的标准值,本研究采用第一类海水水质标准(mg·L- 1)。有机污染指数A< 1,水质清洁;A 为1~ 2,水质开始受到污染;A为2~ 3,水质属轻污染;A为3~ 4,水质属中污染;A> 4,水质属重污染。
富营养化状态采用富营养化指数法进行评价,采用下列公式计算:
E= C C OD×C DIN×C PO4- P×106/4500
式中:E为海水营养化指数; C COD、C DIN、C PO4- P分别为COD、DIN、PO4- P的实测浓度(mg·L- 1);一般当E≥1可视为富营养化,E< 1视为贫营养化,E值越大富营养化程度越高。
对如东紫菜增养殖区水质各项监测要素分别求平均值,结果及其波动范围值如表1所示。
水质各要素的监测结果显示,2016年全年水温平均值为21. 4℃, p H均值为7. 93,盐度均值30. 61。一般来说,水温不超过20℃、p H在7. 8~ 8. 5之间比较适合紫菜生长,盐度会间接影响生物的生物代谢和渗透压等,因此盐度不能过高或过低,需要保持稳定[11- 13]。近3年来,如东紫菜增养殖区水温逐渐升高,盐度变化较明显,p H保持相对稳定,基本都处在适合紫菜生长的范围内。
单项因子污染评价以《海水水质标准》[14]中的一类水质标准为单项指标标准值,将各监测因子代入2. 1的公式中对海水主要污染因子进行评价,计算结果见表2。结果表明,如东紫菜增养殖区水质的主要污染因子单项污染指数范围为0. 04~ - 1. 53,综合评价指数为0. 45,总体水质清洁。主要污染物为:活性磷酸盐、溶解氧、无机氮、石油类、化学需养量,从各种污染因子的污染情况来看,活性磷酸盐污染情况处于中度污染水平,单项污染指数变化范围为1. 00~ 1. 93,均值达到1. 53,是影响紫菜增养殖区海水质量的主要环境因子;溶解氧是影响增养殖区海水质量仅次于活性磷酸盐的因子,其单项污染指数变化范围为0. 75~ 1. 02,均值为0. 83,属于轻度污染;无机氮也是影响养殖区海水质量的因素之一,其单项污染指数变化范围为0. 33~ 0. 98,均值为0. 54,属于较清洁。
2016年如东紫菜增养殖区的总汞、砷、铜、铅、镉的均值分别为0. 031μg/L、0. 882μg/ L、1. 140μg/ L、0. 261μg/L、0.103μg/L,各重金属的单项质量指数变化范围为0. 04~ 0. 26,综合评价指数为0. 16,均符合一类海水水质标准。
根据3年监测数据比较,如东紫菜增养殖区溶解氧、化学需氧量变化较小,石油类含量逐年升高,增幅为85. 7%,无机氮含量逐年下降,降幅为77. 8%,活性磷酸盐含量则有增有减,2015年超出二类海水标准;砷含量逐年增加,增幅为9. 98%;铅含量有所下降,降幅为77. 5%;铜、镉含量则有增有减,总体变化为下降趋势。
将3年来的监测数据分别代入2. 2计算公式,得出A值、E值计算结果(表3)。
结果表明,2016年如东紫菜增养殖区有机污染指数平均值为1. 19,表示水质开始受到污染;富营养化指数E值为0. 36,表明海水质量良好,未出现富营养化。
分析3年数据,如东紫菜增养殖区水质有机污染指数A值均在1~ 2之间,水质开始受到污染,但趋势向好;富营养化指数2015年出现富营养化,其余两年均小于1,表明水质总体呈良好状态。
(1)如东紫菜增养殖区有适合紫菜生长的水温、稳定的盐度和p H值,虽然近3年均有所变化,但仍有利于紫菜养殖;化学需氧量、溶解氧、无机氮、石油类均符合一类海水水质标准,且年际变化较小,不会对海水养殖产生较大影响。
(2)重金属含量均符合一类海水水质标准,但石油类、砷含量正逐年增加,海水中活性磷酸盐含量超出一类海水标准,有机污染指数表明水质开始受到污染状态,应引起重视。
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