秦皇岛近岸海域水质状况调查与评价

2023.03.25

陈燕+李欣阳+张建乐

DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.05.006

摘要：根据2011年对秦皇岛近岸海域水质调查结果，应用单因子法、有机污染指数法和富营养化指数法对该海域海水的质量状况进行了评价与分析。结果表明，pH、DO、COD、PO43--P和DIN均存在不同程度的超标，其中pH、COD和PO43--P超标严重；调查海域春季海水状况好于夏季和秋季，由春季到秋季，调查海域受到有机污染的范围逐渐扩大，贫营养水平海水范围逐渐缩小，中营养和高营养水平海水范围逐渐扩大。

关键词：秦皇岛近岸；水质状况；评价

秦皇岛市位于河北省东北部，海岸线长1627 km，是首批全国沿海开发城市之一。区内海岸和近岸海域开发利用主要以港口、旅游和渔业为主。近年来,受陆源径流输入、工农业废水和城市生活污水排放及海水养殖排污的影响，秦皇岛海域海洋环境承受的压力也愈来愈大，海水水质下降、赤潮等环境问题严重影响了海岸带环境。河北省海域2010和2011年赤潮全部发生在秦皇岛海域，特别是自2009年开始秦皇岛海域每年6月下旬至9月初，秦皇岛海域均发生微微型藻类赤潮，造成大面积水色异常现象。本文根据2011年春季-秋季对秦皇岛近岸海域海水营养盐的调查结果，分析有机污染和富营养化的时空分布及原因，评价秦皇岛近岸的海水状况，为秦皇岛海洋环境保护和“北戴河海域环境综合整治”的开展提供理论依据。

1 调查区域与方法

1.1 监测站位和监测时间

2011年在秦皇岛海域共布设46个采样站（见图1)，分别于春季（5月）、夏季（8月）、秋季（10-11月）进行海水化学因子和海洋生物同步现场采样，并带回岸上实验室进行分析。

图1 监测站位分布

1.2 监测项目和方法

测定分析项目:pH、化学需氧量（COD）、溶解氧（DO）、亚硝酸盐(NO2--N)、硝酸盐(NO3--N)、铵盐(NH3--N)、活性磷酸盐(PO4--P)。样品的采集、保存和分析均按照国家标准《海洋监测规范》第4部分:海水分析(GB17378.4-2007)[1]有关规定执行。

1.3 评价方法与标准

本文采用单因子污染指数评价法[2]、有机污染指数法[3]和邹景忠[4]所用的营养状态指数法对调查海域水质进行评价。

1.3.1 单因子污染指数法海水水质评价采用单因子污染指数法进行评价，海水水质标准见表1，污染程度随实测浓度增大而加重。公式为：

Pi=CiCio

（1）

式中：Pi- 某污染因子的污染指数，即单因子污染指数；Ci-某污染因子的实测浓度；Cio-某污染因子的评价标准。

根据pH的特点，标准值为7.8～8.5，pH的评价模式如下：

SpH=pH-pHsmDS

（2）

其中：

pHsm=pHsu+pHsd2

DS=pHsu-pHsd2

（3）

式中：SpH-pH的污染指数；pH-本次调查实测值；pHsu-海水pH标准的上限值；pHsd-海水pH标准的下限值。

水中溶解氧采用下式计算：

Ii=DOf-DO/（DOf-DOs）…DODOs

Ii=10-9DO/DOs…DO＜DOs

DOf=468/（31.6+t）

（4）

式中：DOf-现场水温及氯度条件下，水样中氧的饱和含量（mg/L）；DOs-溶解氧标准值；DO-溶解氧的测定值。凡是单因子指数小于或等于1者，为该监测站水体没有遭受该要素的污染，大于1者为遭受污染，该值越大污染越重。

表1 海水水质标准

项目第一类第二类第三类第四类

pH 7.8～8.5 7.8～8.5 6.8～8.8 6.8～8.8

DO＞/mg?L-1 6 5 4 3

COD≤/mg?L-1 2 3 4 5

无机氮≤/mg?L-1 0.20 0.30 0.40 0.50

无机磷≤/mg?L-1 0.015 0.030 0.030 0.045

1.3.2 水质有机污染指数法

评价公式为：

A=CODiCOD0+DINiDIN0+DIPiDIP0-DOiDO0

式中：A为有机污染指数；CODi、DINi、DIPi、DOi分别为COD、无机氮、活性磷酸盐（PO43-）及溶解氧的实测值；CODo、DINo、DIPo、DOo分别为COD、无机氮、活性磷酸盐及溶解氧的海水水质标准值。其污染程度分级见表2。

表2 水质有机污染状况分级

A值污染程度分级水质质量评价

＜0 1 良好

0～1 2 较好

1～2 3 开始受到污染

2～3 4 轻度污染

3～4 5 中度污染

＞4 6 严重污染

1.3.3 邹景忠等营养指数法

邹景忠关于海域富营养化公式为：

Ei=COD×DIN×PO3-44 500×106

（5）

式中：E-富营养化指数；COD-化学需氧量（mg/L）；DIN-无机氮含量（mg/L）；P3-4-活性磷酸盐含量（mg/L）。其营养水平分级见表3。

表3 水质营养水平评价分级

E值营养水平分级营养水平

0～0.5 1 贫营养

0.5～1.0 2 中营养

1.0～3.0 3 富营养

≥3.0 4 高富营养

2 结果与分析

2.1 监测要素含量与评价

秦皇岛近岸海域主要污染因子监测结果见表4，对各监测要素从海水水质标准的一级到四级逐级进行计算和评价，统计监测站位所占各级水质标准的比例，结果见表5。

表4 主要污染要素监测结果

监测项目5月表层 5月底层 8月表层 8月底层 10月表层 10月底层

DO/mg?L-1

COD/mg?L-1

PO43--P

/mg?L-1

DIN/mg?L-1

范围 7.78～8.38 7.87～8.36 7.16～8.99 8.13～8.70 7.52～8.34 8.02～8.35

平均值 8.20 8.22 8.34 8.32 8.22 8.23

范围 7.74～10.9 8.20～10.8 4.79～10.4 4.60～10.1 6.2～9.58 6.01～9.22

平均值 9.43 9.41 8.03 7.22 8.44 8.40

范围 1.12～1.72 1.16～1.68 1.08～4.36 1.00～2.60 1.00～1.76 0.800～1.84

平均值 1.43 1.38 1.77 1.45 1.38 1.34

范围 0.003 80

～0.034 8 0.004 07

～0.020 4 0.002 90

～0.143 0.003 48

～0.008 99 0.004 30

～0.023 6 0.004 30

～0.023 6

平均值 0.00836 0.006 88 0.010 5 0.005 40 0.012 2 0.012 4

范围 0.090 8

～0.203 0.096 4

～0.191 0.121

～0.256 0.125

～0.262 0.114

～0.202 0.117

～0.207

平均值 0.127 0.129 0.152 0.156 0.169 0.174

表5 水质评价结果分级统计表（%）

评价

项目海水水质标准分级

第一类第二类第三类第四类劣四类

pH 5月表层 97.8 2.2 0

5月底层 100 0 0

8月表层 80.4 17.4 2.2

8月底层 94.9 5.1 0

10月表层 97.3 2.7 0

10月底层 100 0 0

COD

PO43-

-P

DIN

5月表层 100 0 0 0 0

5月底层 100 0 0 0 0

8月表层 93.5 6.5 0 0 0

8月底层 84.6 10.3 5.1 0 0

10月表层 100 0 0 0 0

10月底层 100 0 0 0 0

5月表层 100 0 0 0 0

5月底层 100 0 0 0 0

8月表层 73.9 23.9 0 2.2 0

8月底层 92.3 7.7 0 0 0

10月表层 100 0 0 0 0

10月底层 100 0 0 0 0

5月表层 91.3 6.5 0 2.2 0

5月底层 92.9 7.1 0 0 0

8月表层 95.7 0 0 0 4.3

8月底层 100 0 0 0 0

10月表层 63.2 36.8 0 0 0

10月底层 71.4 28.6 0 0 0

5月表层 97.8 2.2 0 0 0

5月底层 100 0 0 0 0

8月表层 97.8 2.2 0 0 0

8月底层 97.4 2.6 0 0 0

10月表层 97.4 2.6 0 0 0

10月底层 88.6 11.4 0 0 0

2.1.1 pH 由表4可以看出，调查期间表层海水pH变化范围为7.16～8.99，平均值为8.25，底层海水pH变化范围为8.02～8.70，平均值为8.26。夏季调查海域水质pH值高于春季和秋季，与夏季增温和强烈的光合作用，上层海水中二氧化碳含量和氢离子浓度下降，pH值上升有一定关系。

以一、二类海水水质标准评价，调查期间表层海水pH单因子污染指数变化范围为0.00～283，平均值为0.42，底层pH的单因子污染指数变化范围为0.00～1.57，平均值为0.32。监测期内80.4%以上站位的海水pH值符合一类海水水质标准，夏季2.2%表层海水超过三、四类海水水质标准，其它超标站位海水pH符合三、四类海水水质标准。

2.1.2 DO 由表4可以看出，调查期间表层海水DO变化范围为4.79～10.9 mg/L，平均值为8.65 mg/L，底层海水DO变化范围为4.60～108 mg/L，平均值为8.37 mg/L，底层海水DO值略低于表层。夏季调查海域水质DO低于春季和秋季，这与8月海水水温较高，氧的溶解度下降的大环境有一定关系。

以一类海水水质标准评价，调查期间表层海水DO单因子污染指数变化范围为0.00～1.55，平均值为0.36，底层DO的单因子污染指数变化范围为0.02～1.58，平均值为0.42。

调查海域春季和秋季所有站位的表、底层海水DO均符合一类海水水质标准，夏季84.6%以上的海水DO符合一类海水水质标准，5.1%的底层海水DO超过二类海水水质标准，满足三类海水水质标准，其它超标站位海水DO均符合二类海水水质标准。

2.1.3 COD 由表4可以看出，调查期间表层海水COD变化范围为1.00～4.36 mg/L，平均值为1.54 mg/L，底层海水COD变化范围为0.800～2.60 mg/L，平均值为1.39。夏季调查海域海水中COD值高于春季和秋季，表层海水COD值略高于底层海水。

以一类海水水质标准评价，调查期间表层海水COD单因子污染指数变化范围为0.50～218，平均值为0.77，底层COD的单因子污染指数变化范围为0.40～1.30，平均值为0.70。调查海域春季和秋季所有站位的表、底层海水COD均符合一类海水水质标准，夏季73.9%以上的海水COD符合一类海水水质标准，2.2%的表层海水COD超过三类海水水质标准，满足四类海水水质标准，其它超标站位海水COD均符合二类海水水质标准。

2.1.4 PO43--P 由表4可以看出，调查期间表层水质PO43--P的变化范围为0.002 90～0143 mg/L，平均值为0.010 2 mg/L，底层水质PO43--P的变化范围为0.003 48～0.023 6 mg/L，平均值为0.008 06 mg/L，春季到秋季调查海域PO43--P含量小幅度升高。

以一类海水水质标准评价，调查期间表层海水PO43--P单因子染指数变化范围为0.19～953，平均值为0.68，底层PO43--P的单因子污染指数变化范围为0.23～1.57，平均值为0.54。监测期内63.2%以上站位的海水PO43--P含量符合一类海水水质标准。春季2.2%的表层海水PO43--P含量超过三类海水水质标准，满足四类海水水质标准，其它超标站位的表、底层海水PO43--P均符合二类海水水质标准；夏季4.3%表层海水PO43--P含量超过四类海水水质标准，其它超标站位的表层海水均符合二类海水水质标准；秋季超标站位海水PO43--P含量均符合二类海水水质标准。

2.1.5 DIN 无机氮是海水中硝酸盐氮、氨氮和亚硝酸盐氮的总合，与磷酸盐同属于营养盐。由表4可以看出，调查期间表层水质DIN的变化范围为0.090 8～0.256 mg/L，平均值为0.148 mg/L，底层水质DIN的变化范围为0.096 4～0.262 mg/L，平均值为0.152 mg/L。

以一类海水水质标准评价，调查期间表层海水DIN单因子染指数变化范围为0.45～1.28，平均值为0.74，底层DIN的单因子污染指数变化范围为0.48～1.31，平均值为0.76。监测期内886%以上站位的海水DIN含量符合一类海水水质标准。春季表层海水超标站位的DIN符合二类海水水质标准，底层海水DIN含量全部符合一类海水水质标准；夏季和秋季超标站位表、底层海水DIN含量均符合二类海水水质标准。

2.2 水质状况评价

2.2.1 有机污染状况评价调查海域覆盖整个秦皇岛海域，根据《河北省海洋功能区划》（2011-2020年），调查海域的中南部大部分海域属于农渔业区，属于一类海洋功能区；昌黎县海域分布有黄金海岸海域保护区和滦河口海洋保护区，属于一类海洋功能区；秦皇岛沿岸线的近岸海域分布山海关休闲娱乐区、秦皇岛东山旅游休闲娱乐和北戴河旅游休闲娱乐区，属于二类海洋功能区；山海关港、沙河口港和秦皇岛港港口航运区位于经济技术开发区、山海关区、秦皇岛区的海域，属于四类海洋功能区。监测站位大部分位于一、二类海洋功能区范围，因此评价标准采用《中华人民共和国海水水质标准》（GB3097-1997）中的第一类海水标准。有机污染指数计算结果见表6，调查期间表层海水有机污染指数A的变化范围为-0.36～10.51，平均值为0.76；底层海水有机污染指数变化范围为-0.33～1.69，平均值为0.62，底层海水有机污染程度低于表层海水。

根据表1对各站位表层海水污染程度分级后评价水质质量，得出调查海域表层海水有机污染状况见图2～4，由图可以看出，调查海域表层海水大部分处于较好状况，中部和南部的远岸海水状况好于近岸海域，春季海水状况好于夏季和秋季，由春季到秋季，开始受到有机污染的区域逐渐所扩大。受到有机污染的区域主要集中在石河口至汤河口、戴河口至新开口扇贝养殖区的近岸海域，主要位于旅游娱乐区和港口航运区，春季和秋季海水质量满足所在功能区海水水质要求，夏季由于活性磷酸盐含量超过四类海水水质标准，导致该海域出现小范围的污染严重区域，已超过所在功能区的海水水质要求。

2.2.2 富营养化程度评价富营养化指数是表征水体富营养化程度的指标，富营养化会造成浮游生物的过度繁殖，诱发赤潮[5]～[7]。从表6可以看出，调查期间表层海水富营养化指数E的变化范围为0.12～10.73，平均值为0.58；底层海水有机污染指数变化范围为0.11～1.40，平均值为041，底层海水富营养化程度低于表层海水。

根据各站位富营养化水平得出调查海区表层海水富营养化状况见图5～7，从图中可以看出，表层海水大部分处于贫营养和中营养水平，春季海水富营养化水平低于夏季和秋季，由春季到秋季，贫营养水平海水范围逐渐缩小，中营养和高营养水平海水范围逐渐扩大。富营养化严重的区域主要集中在石河口至汤河口、洋河口至新开口扇贝养殖区的近岸海域，主要位于旅游娱乐区和港口航运区，与受到有机污染的区域基本一致，春季和秋季在该海域形成了小范围的高营养区域，夏季形成两个由近岸向外海富营养化水平由高富营养-高营养-中营养-贫营养逐渐降低的区域。

表6 调查海域水质评价结果

5月表层 5月底层 8月表层 8月底层 10月表层 10月底层

有机污染范围 -0.36～2.02 -0.33～1.35 0.11～10.51 0.21～1.38 0.15～1.61 0.26～1.69

指数A 平均值 0.34 0.23 1.01 0.66 0.94 0.97

富营养化范围 0.12～1.32 0.11～0.97 0.13～10.73 0.11～0.55 0.19～1.24 0.19～1.40

指数E 平均值 0.34 0.28 0.77 0.28 0.64 0.66

图2 2011年5月表层海水状况

图3 2011年8月表层海水状况

图4 2011年10月表层海水状况

图5 2011年5月表层海水富营养化状况

图6 2011年8月表层海水富营养化状况

图7 2011年10月表层海水富营养化状况

3 结论与建议

对秦皇岛近岸海域2011年5-8月的监测结果分析表明，调查海域表、底层海水pH、DO、COD、PO43--P、DIN均存在超过一类海水水质标准的站位，大部分站位符合二类海水水质标准。pH、COD和PO43--P超标严重，均存在超过三类海水水质标准站位。调查海域春季海水状况好于夏季和秋季，由春季到秋季，受到有机污染的区域逐渐扩大，贫营养水平海水范围逐渐缩小，中营养和高营养水平海水范围逐渐扩大；COD和PO43--P超标严重是严重污染和高富营养化区域形成的主要原因。受到污染和富营养化的区域主要位于旅游娱乐区和港口航运区的近岸海域，这些区域也是陆源入海排污和船舶、海上设施的倾废排污等能够直接影响到的区域，根据《2011年秦皇岛市海洋环境公报》[8]，秦皇岛入海排污口超标污染物主要为总磷、COD、悬浮物等，应实施严格的陆地污染源排放总量控制，加强对排污口上游沿岸污染源的治理和监督，在污染严重的河口区域开始综合整治工程。同时，严格港口与船舶倾废排污的控制，防止船舶生活污水、固体弃物入海。

参考文献：

[1] 海洋监测规范[S]. 北京：中国标准出版社，2007[2] 第二次全国海洋污染基线调查领导小组办公室.第二次全国海洋污染基线调查技术规程[Z].北京:海洋出版社, 1997

[3] 贾晓平,林钦,甘居利,等.红海湾水产养殖示范区水质综合评价[J].湛江海洋大学学报,2002, 22(4):37-43

[4] 邹景忠，董丽萍，秦保平.渤海湾富营养化和赤潮问题的初步探讨[J].海洋环境科学,1983，2（2）：41-54

[5] PAERL H W．Connecting atmospheric nitrogen deposition to coastal eutrophication[J]．Environmental Science and Technolo-gy，2002，36(15):323-326

[6] CHO C H．Mariculture and eutrophication in Jinhae Bay，Korea[J]．Marine Pollution Bulletin，1991，23:275-279

[7] 郝建华,霍文毅,俞志明.胶州湾增殖海营状况与潮形成的初研究[J].海洋科学，2000，24（4）：37-40

[8] 秦皇岛市海洋局.2011年秦皇岛市海洋环境公报[R].秦皇岛：秦皇岛市海洋局，2012

Current condition and assessment of inshore water quality in Qinhuangdao

CHEN Yan1,2, LI Xin

--------------------------------------------------------------------------------

yang1,2 ,ZHANG Jian

--------------------------------------------------------------------------------

le1,2

（1.Qinhuangdao Marine Environmental Monitoring Central Station, SOA, Hebei Qinhuangdao 066002 China;

2.Marine Environmental Monitoring Center of Hebei province, Hebei Qinhuangdao 066002 China)

Abstract：Based on the monitoring results of water quality in Qinhuangdao Inshore in 2011, single factor method, index of organic pollution method and eutrophication level method were used to analyze and evaluate the water quality of coastal water. The results show that: the concentrations of pH、DO、COD、PO43--P and DIN exceed the standard to varying degrees, the degrees of pollution of pH、COD and PO43--P were aggravated; the water quality in spring is better than that in summer and autumn, from summer to autumn, the scope of the organic pollution is gradually expanding, the scope of oligotrophic water is gradually narrowing, the scope of middle eutrophication and high eutrophication are gradually expanding.

Key words：Qinhuangdao inshore; water quality; assessment

（收稿日期：2014-02-27；修回日期：2014-03-06）

表6 调查海域水质评价结果

5月表层 5月底层 8月表层 8月底层 10月表层 10月底层

有机污染范围 -0.36～2.02 -0.33～1.35 0.11～10.51 0.21～1.38 0.15～1.61 0.26～1.69

指数A 平均值 0.34 0.23 1.01 0.66 0.94 0.97

富营养化范围 0.12～1.32 0.11～0.97 0.13～10.73 0.11～0.55 0.19～1.24 0.19～1.40

指数E 平均值 0.34 0.28 0.77 0.28 0.64 0.66

图2 2011年5月表层海水状况

图3 2011年8月表层海水状况

图4 2011年10月表层海水状况

图5 2011年5月表层海水富营养化状况

图6 2011年8月表层海水富营养化状况

图7 2011年10月表层海水富营养化状况

3 结论与建议

参考文献：

[3] 贾晓平,林钦,甘居利,等.红海湾水产养殖示范区水质综合评价[J].湛江海洋大学学报,2002, 22(4):37-43

[4] 邹景忠，董丽萍，秦保平.渤海湾富营养化和赤潮问题的初步探讨[J].海洋环境科学,1983，2（2）：41-54

[5] PAERL H W．Connecting atmospheric nitrogen deposition to coastal eutrophication[J]．Environmental Science and Technolo-gy，2002，36(15):323-326

[6] CHO C H．Mariculture and eutrophication in Jinhae Bay，Korea[J]．Marine Pollution Bulletin，1991，23:275-279

[7] 郝建华,霍文毅,俞志明.胶州湾增殖海营状况与潮形成的初研究[J].海洋科学，2000，24（4）：37-40

[8] 秦皇岛市海洋局.2011年秦皇岛市海洋环境公报[R].秦皇岛：秦皇岛市海洋局，2012

Current condition and assessment of inshore water quality in Qinhuangdao

CHEN Yan1,2, LI Xin

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yang1,2 ,ZHANG Jian

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le1,2

（1.Qinhuangdao Marine Environmental Monitoring Central Station, SOA, Hebei Qinhuangdao 066002 China;

2.Marine Environmental Monitoring Center of Hebei province, Hebei Qinhuangdao 066002 China)

Key words：Qinhuangdao inshore; water quality; assessment

（收稿日期：2014-02-27；修回日期：2014-03-06）

表6 调查海域水质评价结果

5月表层 5月底层 8月表层 8月底层 10月表层 10月底层

有机污染范围 -0.36～2.02 -0.33～1.35 0.11～10.51 0.21～1.38 0.15～1.61 0.26～1.69

指数A 平均值 0.34 0.23 1.01 0.66 0.94 0.97

富营养化范围 0.12～1.32 0.11～0.97 0.13～10.73 0.11～0.55 0.19～1.24 0.19～1.40

指数E 平均值 0.34 0.28 0.77 0.28 0.64 0.66

图2 2011年5月表层海水状况

图3 2011年8月表层海水状况

图4 2011年10月表层海水状况

图5 2011年5月表层海水富营养化状况

图6 2011年8月表层海水富营养化状况

图7 2011年10月表层海水富营养化状况

3 结论与建议

参考文献：

[3] 贾晓平,林钦,甘居利,等.红海湾水产养殖示范区水质综合评价[J].湛江海洋大学学报,2002, 22(4):37-43

[4] 邹景忠，董丽萍，秦保平.渤海湾富营养化和赤潮问题的初步探讨[J].海洋环境科学,1983，2（2）：41-54

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[8] 秦皇岛市海洋局.2011年秦皇岛市海洋环境公报[R].秦皇岛：秦皇岛市海洋局，2012

Current condition and assessment of inshore water quality in Qinhuangdao

CHEN Yan1,2, LI Xin

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yang1,2 ,ZHANG Jian

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le1,2

（1.Qinhuangdao Marine Environmental Monitoring Central Station, SOA, Hebei Qinhuangdao 066002 China;

2.Marine Environmental Monitoring Center of Hebei province, Hebei Qinhuangdao 066002 China)

Key words：Qinhuangdao inshore; water quality; assessment

（收稿日期：2014-02-27；修回日期：2014-03-06）