2010-2017 年嵊泗馬鞍列島保護區海域水質調查與評價

蔣 紅，胡益峰

（1.國家海洋局東海分局舟山海洋工作站，浙江 舟山 316100；2.舟山市海洋環境監測預報中心，浙江 舟山 316100）

嵊泗馬鞍列島海洋特別保護區位于長江口外東南、泗礁島東北部、舟山群島的最北端，處于舟山漁場中心位置，共有島嶼135 個，主要島嶼有嵊山、枸杞、花鳥、壁下和綠華山等，保護區總面積549 km2，其中海域面積530 km2。保護區設有珍稀瀕危生物保護區、經濟魚類資源保護區、厚殼貽貝和羊棲菜種質資源保護區、石斑魚資源保護區、人工魚礁增殖放流區、抗風浪深水網箱養殖區等10個功能分區[1]。根據近年來業務化監測結果顯示，馬鞍列島保護區海域海水富營養化嚴重、赤潮頻繁發生[2-3]，生態系統穩定性受到一定程度威脅。目前，關于馬鞍列島保護區海域海洋生物資源方面的研究報道[4-7]已較多，但對于保護區海域的水質現狀評價方面[1]鮮有報道。

本研究根據2010-2017 年嵊泗馬鞍列島海洋特別保護區業務化監測資料，應用水質有機污染指數、富營養化指數和營養狀態質量指數對保護區海域的水質有機污染、海水富營養化狀況等進行分析評價，為科學評估保護區的建設成效、合理開發利用并保護海洋資源提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 采樣站位與樣品采集

在嵊泗馬鞍列島保護區海域共布設12 個水質監測站位（圖1），分別于2010-2017 年夏季進行監測采樣，樣品采集層次、貯存及運輸嚴格按照GB 17378.3-2007[8]要求執行，其中水深10～ 25 m，采集表、底層樣品，水深25～ 50 m，采集表層、10 m層、底層樣品，葉綠素a只采集表層樣品。

1.2 分析與評價方法

水質樣品的分析測試按照GB 17378.4-2007[9]進行，其中葉綠素a（Chl-a）按照GB 17378.7-2007[10]進行?；瘜W需氧量（COD）、溶解氧（DO）、無機磷（DIP）、Chl-a分別采用堿性高錳酸鉀法、碘量法、磷鉬藍分光光度法、分光光度法進行測定；無機氮（DIN）為亞硝酸鹽、硝酸鹽、氨氮三者之和，分別采用萘乙二胺分光光度法、鋅-鎘還原法、次溴酸鹽氧化法測定。

圖1 采樣站位Fig.1 Sampling stations

采用有機污染指數（A）[11]、富營養指數（E）[12]和營養狀態質量指數（INQ）[13]等3 種評價方法對海水水質進行有機污染狀況和富營養化水平評價。

有機污染指數法：

富營養指數法：

營養狀態質量指數法：

式中，ρCOD、ρDIN、ρDIP、ρDO、ρChl-a為實測值，濃度單位為mg/L，其中ρChl-a為μg/L；馬鞍列島保護區海域水質以第一類海水水質標準[14]進行評價，其中ρCODs取2 mg/L，ρDOs取6 mg/L，ρDIPs取0.015 mg/L，ρDINs取0.20 mg/L，ρ(Chl-a)s取5 μg/L。

2 結果與討論

2.1 水質監測要素含量情況及分析

2010-2017 年馬鞍列島保護區海域海水的COD、DO、DIN、DIP、Chl-a等評價因子的監測結果見表2。

表1 有機污染、富營養水平評價分級Table 1 Classification of organism and eutrophication level assessment

表2 2010-2017 年水質調查結果Table 2 Survey date of seawater from 2010 to 2017

2.1.1 COD 和DO 含量分析 2010-2017 年該保護區海域8 月份水質COD 平均含量符合第一類海水水質標準。2010 年、2013-2017 年間含量相對較低，介于0.37～ 0.71 mg/L 之間，其中2013 年含量最低；但2011 年和2012 年含量異常升高，分別達到1.68 mg/L和1.60 mg/L，是其他年份的2.3～ 4.3倍，且2011 年有3 個站位的含量超過第一類海水水質標準，站位最高含量為2.31 mg/L。

DO平均含量符合第一類海水水質標準。含量范圍6.43 mg/L～7.48 mg/L，其中最高出現在2011年，最低出現在2010 年。

2.1.2 DIN 含量分析 2010-2017 年該保護區海域8 月份水質DIN 平均含量均超出第一類海水水質標準，并且全部超過第三類海水水質標準，其中2010-2015 年超過第四類海水水質標準。DIN 含量最高出現在2015 年，是第一類海水水質標準的3.37倍，最低出現在2016 年，是第一類海水水質標準的2 倍。各年度含量大小排序為：2015 年＞2012年＞2014 年＞2010 年＞2013 年＞2011 年＞2017 年＞2016 年。

從年際變化上分析，2010-2015 年，DIN 含量呈現波段性上升趨勢，但在2016 年和2017 年，DIN含量出現大幅下降。對2010-2017 年各站位的含量進行統計分析，發現總體上4#、5#、6#站位所在海域的DIN 含量普遍低于其他站位。

2.1.3 DIP 含量分析 該保護區海域DIP 含量2010年、2011 年、2016 年分別為0.011、0.006、0.006 mg/L，達到第一類海水水質標準，2012-2015 年和2017 年，超過第一類海水水質標準，但符合第二類海水水質標準，2014 年含量最高，達到0.028 mg/L，是第一類海水水質標準的1.87 倍。從站位分布上，該保護區海域DIP 含量具有明顯的穩定性和均一性，但在年際變化上呈現波動狀態。

2.1.4 Chl-a 含量分析 該保護區海域Chl-a 含量在2010 年和2011 年較高，年均值分別達到23.6 μg/L和19.6 μg/L；從站位上看，除2010 年的12#站位含量為9.8 μg/L 外，其余站位含量均超過10 μg/L，最大含量高達35.1 μg/L。2012-2017 年平均含量在4.3～7.6 μg/L 之間，其中2016 年含量最低；從站位上看，除2014 年的8#站位和2016 年的1#站位含量超過10 μg/L 外，其余站位含量均小于10 μg/L。

從2010-2017 年的監測結果分析，嵊泗馬鞍列島保護區海域的DIN 含量居高不下，營養物質比較豐富，是該海域主要的潛在超標污染因子，這與胡益峰等研究結果[1]一致，也與相關學者得出歷年來長江口及其鄰近海域DIN 含量不斷升高的研究結果[15-17]相吻合。長江沖淡水營養物質的一部分在口門處向南或東南穿越杭州灣口和舟山群島海域一帶貼岸南下，或由長江口直接向東南方向擴展，輸入到東海海域，這應是嵊泗馬鞍列島保護區海域營養物質的主要來源，其他還有如錢塘江、甬江等河流直接輸入營養物質的影響。

海水水質中的營養鹽水平對海洋初級生產力有決定性影響，DIN是海洋浮游植物生長的必要元素之一，海水水質中DIN含量的多寡能促進或抑制生態系統中物質能量的轉化，也能反映有機物被利用的程度和海洋生物新陳代謝的活動規律[18]。嵊泗馬鞍列島保護區海域豐富的營養物質，促進了該海域浮游生物大量生長和繁殖，這是該海域Chl-a含量高、赤潮頻繁發生的必要條件之一。統計顯示[19]，2010-2017 年期間，嵊泗馬鞍列島保護區所在海域共監測到赤潮23 起，其中甲藻赤潮16 起（東海原甲藻12 起、米氏凱倫藻2 起、具刺膝溝藻2 起），硅藻赤潮（中肋骨條藻）6 起，甲藻-硅藻共生赤潮1 起。發生在8 月或鄰近期的赤潮共7 起，其中甲藻（東海原甲藻）赤潮4 起，硅藻（中肋骨條藻）2 起，甲藻-硅藻共生赤潮1 起。該保護區海域穩定的DO含量、高含量的營養鹽物質和豐富的浮游植物群落，使得該保護區海域成為主要的海水水產品養殖區域[20]。

2.2 水質有機污染及分析

海水有機污染評價指數法利用COD、DO、DIN、DIP這4 個水質指標對海水質量狀況進行評價，綜合考慮了海水的有機污染指標和無機污染指標，能較好反映海水水質的整體污染狀況[21]。當水體被大量有機物污染，由于有機物分解時需要消耗水體中的氧氣，使水體中溶解氧含量降低，故溶解氧含量也可作為評價水體是否受到有機物污染的間接指標[22]。相關研究表明，赤潮頻繁發生與有機污染物負荷增加也有重要的關系[23]。

根據公式（1）及水質調查結果，計算得到2010-2017 年馬鞍列島保護區海域的有機污染指數（A）值，見表3。

表3 水質有機污染指數（A）、富營養化指數（E）和營養狀態質量指數（INQ）Table 3 The water organic pollution evaluation index (A),quality nutrition exponential(E) and state performance figures of nutrition(INQ)

可以看出，嵊泗馬鞍列島保護區海域水質有機污染指數（A）值最低出現在2016 年，為1.51，最高出現在2014 年和2015 年，指數值達到4.10。在2016 年為開始受到污染狀態，2010、2011、2017年為輕度污染狀態，2013 年為中度污染狀態，2012、2014、2015 年為嚴重污染狀態。從年度分布上，2010年和2011 年、2016 年和2017 年水質有機污染程度較輕，而2012-2015 年水質有機污染程度較重。

2.3 水質富營養化及分析

富營養化指數是用以表征海水水質富營養化程度的指標。海水富營養化會造成海洋浮游生物的大量繁殖，在適宜條件下會誘發赤潮，因此富營養化評價已成為沿海國家普遍關心的問題。嵊泗馬鞍列島保護區海域是浙江省赤潮高發海域，2010-2017 年發生赤潮23 起，因此對該海域進行富營養化評價具有重大意義。

根據公式（2）、公式（3）以及水質調查結果，計算得到嵊泗馬鞍列島保護區海域水質富營養化指數（E）值和營養狀態質量指數（INQ）值，見表3?？梢钥闯?，同時使用E值和INQ值進行水質營養水平評價，雖具有一定差別，但總體評價結果具有較好的一致性，呈現為富營養化。其中INQ值評價結果顯示馬鞍列島保護區海域水質均呈現富營養化，INQ值最大出現在2010 年，達到8.59，是富營養水平級別的2.86 倍，最小出現在2016 年，為3.59，且有2 個站位（4#和6#）的INQ值小于3，分別為2.56 和2.73，屬于中營養水平級別。E值評價結果顯示，馬鞍列島保護區海域水質營養水平呈現不規則波動變化，在2011、2012、2014 年和2015 年為富營養化水平，其中2012 年達到高富營養水平，2010、2013 年和2017 年為中營養水平，2016 年營養級別最低，為貧營養水平。分析E值公式中的變量COD、DIN、DIP可以看出，2012 年3 項變量均達到高值，故E值達到峰值，而2014、2015 年為DIN和DIP高值，2011 年為COD高值，分別是富營養水平的主要貢獻因子，但在2016 年，變量DIN和DIP均為最低值，使得該海域水質營養水平降低為貧營養。

嵊泗馬鞍列島保護區所在的東海海域被徐韌等[24]稱作赤潮多發區，但發生赤潮的前提條件是海域水質達到富營養化[25-27]。而富營養化的基礎物質營養鹽最主要的來源為長江等大江大河沖淡水的輸入。一些能影響到該保護區海域的水團[28-31]，也對馬鞍列島保護區海域水質富營養化起貢獻作用。含有高營養鹽的臺灣暖流、蘇北射陽河等入海河流形成的沿岸水，均能穩定的到達馬鞍列島保護區海域。還有工農業排污、濱海旅游、海水養殖、船舶航行等人類生產生活排放入海的營養物質。此外，海底沉積物中氮、磷等物質的溶解釋放、大氣的濕沉降入海，也可以引起保護區海域營養物質增加。

3 結論

（1）2010-2017 年嵊泗馬鞍列島保護區海域水質COD和DO含量符合第一類海水水質標準。DIN含量超過第一類海水水質標準，并且在2010-2015年超過第四類海水水質標準，含量最高出現在2015年；DIP含量在2010 年、2011 年和2016 年符合第一類海水水質標準，其余年份均超過第一類海水水質標準，但符合第二類海水水質標準；因赤潮發生的影響，Chl-a含量在2010、2011 年明顯偏高，分別為23.6 μg/L、19.6 μg/L，2012-2017 年含量范圍在4.3～ 7.6 μg/L。

（2）該保護區海域DIN含量偏高，主要受長江等大江大河陸源沖淡水攜帶大量營養物質入海、并在該保護區所處海域匯聚累積影響，加上外部具有高營養鹽的水團流經保護區海域等因素共同作用，導致該海域水質富營養化嚴重，赤潮頻繁發生，成為“赤潮高發區”。

（3）該海域水質有機污染狀況呈現年度波動狀態。2012-2015 年水質有機污染狀況達到中度污染及以上，有3 年達到嚴重污染級別，A值最大為2014 年和2015 年的4.10。2010、2011 年和2017年為輕度污染級別。2016 年A值為1.51，污染級別最低。