2015年天津大港滨海湿地海洋特别保护区海水质量状况及富营养化状况分析

2024.01.26

王娟娟+李彤+张素青+王秀芹+王德兴+王宝峰+缴建华

摘要：2015年5月、8月、10月对天津大港滨海湿地海洋特别保护区的水质进行了连续监测。结果表明，该保护区无机氮和化学需氧量呈现自近岸向外海逐渐降低的趋势，盐度平面分布与此相反；通过研究区域和对照区域N/P和E值进行比较，发现研究区域N/P和E值均高于对照区域，说明海水受到了陆源径流带来的高含量的营养盐和有机物的物理稀释作用。天津大港滨海湿地海洋特别保护区海水的污染因子主要是无机氮，磷相对于氮来说是严重不足的。

关键词：滨海湿地；海水质量；富营养化

为保护和恢复天津近岸海洋生态环境与生物资源，天津市人民政府在《天津市海洋功能区划（2011-2020年）》中设立了大港滨海湿地海洋特别区，《规划》中明确提出该保护区具有重点保护滨海湿地、贝类资源及其栖息环境，恢复滩涂湿地生态环境和浅海生物多样性基因库，加强环境监测等职能。

大港滨海湿地海洋特别保护区位于天津市滨海新区大港近海区域，历史上贝类资源丰富。但随着近年来大型用海工程的开发建设以及陆源排污量的增加，该海域的海洋自然环境变化日趋加剧，由此引发的赤潮危害和对该区域冲淤环境的改变，不仅威胁着该区域的主要保护对象赖以生存的生境，而且也影响了该生态区生态功能的充分发挥。因此，了解大港滨海湿地海洋特别保护区海水化学要素的含量水平，科学地分析和评价该海域海水质量状况和富营养化水平，可为环境保护和制定增养殖措施提供智力支撑。

1材料与方法

1.1调查时间和区域

研究区域选择在天津大港滨海湿地海洋特别保护区，调查时间为2015年的5月、8月、10月。共设置监测站位14个（表1，图1）。其中，研究站位11个，对照站位3个。

表1天津大港滨海湿地海洋特别保护区站位采样点

EN研究

站位对照

站位SD01117°3400”38°3930”SD02117°3400”38°3730”SD11117°3900”38°3930”SD12117°4200”38°3930”SD13117°4500”38°3930”SD21117°3900”38°3830”SD22117°4200”38°4500”SD23117°4500”38°3900”SD31117°3900”38°3730”SD32117°4200”38°3800”SD33117°4500”38°3830”SDD1117°4800”38°3930”SDD2117°5100”38°3930”SDD3117°5400”38°3930”图1天津大港滨海湿地海洋特别保护区站位图

1.2水样的采集和分析

测定参数包括盐度、pH、溶解氧（DO）、无机氮（DIN）、活性磷酸盐（PO43--P）、石油类、化学需氧量（CODMn）、其中，无机氮（DIN）为氨氮（NH4+-N）、亚硝酸盐氮（NO2--N）及硝酸盐氮（NO3--N）之和。样品采集及分析方法均依据《海洋监测规范》（GB 17378.4-2007）执行。

2结果与讨论

2.1化学要素平面分布特征

2.1.1盐度2015年研究区域5月份盐度范围在29.805‰～31.318‰之间，平均值为30734‰。对照区域范围30.592‰～30.975‰之间，平均值为30.776‰。8月份盐度范围在30.399‰～31.050‰之间，平均值为30.857‰。对照区域范围30.489‰～30.583‰之间，平均值为30.532‰。10月份盐度范围在28.685‰～29.789‰之间，平均值为29.429‰。对照区域范围29.003‰～30.280‰之间，平均值为29482‰。本调查海域10月份盐度低于5月和8月。总体来说，盐度变化主要受气象条件和大陆迁流、陆地热效应以及海水流动的影响，具有较明显的季节性差异。

2015年盐度平面分布趋势见图2。由此看出，5月份在调查区域中部有一个低值区，盐度等值线向外辐射，逐渐递增。8月份盐度从沿岸向外海方向呈逐渐降低的趋势。10月份盐度变化趋势与5月份相似，向外海方向逐渐升高。总体来说，由于受陆地径流影响较大，盐度从沿岸向外海方向呈升高趋势。

图22015年盐度平面分布趋势图 2.1.2pH2015年5月份研究区域pH范围在7.93～8.14，平均值8.04。对照区域范围8.00～8.05，平均值8.02。8月份研究区域pH范围在7.90～8.12，平均值8.02。对照区域范围8.08～8.11，平均值8.10。10月份研究区域pH范围在8.14～8.22，平均值8.19。对照区域范围8.12～8.14，平均值8.13。pH的变动受降水和陆地径流等因素的影响比较小，能够维持在一个相对稳定的状态。

2015年平面分布趋势见图3。由此看出，5月份pH从西部海岸向对照区域方向呈先升高后降低的趋势。8月份pH在调查区域中部有一个低值区，而后向周围辐射增加。10月份从调查区域向对照区域呈降低趋势。

图32015年pH值平面分布趋势图

2.1.3溶解氧（DO）2015年5月份研究区域溶解氧含量范围在7.28～8.85 mg/L，平均值832 mg/L。对照区域范围6.61～7.75 mg/L，平均值7.44 mg/L。8月份研究区域溶解氧含量范围在5.57～8.80 mg/L，平均值6.84 mg/L。对照区域范围7.39～8.35 mg/L，平均值7.87 mg/L。10月份研究区域溶解氧含量范围在6.06～8.52 mg/L，平均值7.85 mg/L。对照区域范围7.38～8.05 mg/L，平均值7.34 mg/L。

2015年溶解氧含量平面分布趋势见图4。由此看出，2015年5月从沿岸方向向对照区域溶解氧呈逐渐降低的变化趋势。8月份溶解氧从研究区向对照区呈先降低后升高的变化趋势，研究区域溶解氧最高。10月份溶解氧自北向南逐渐升高。

图42015年溶解氧平面分布图

2.1.4无机氮（DIN）2015年5月份研究区域无机氮含量范围在0.360～0.648 mg/L，平均值0.541 mg/L。对照区域范围0.368～0.415 mg/L，平均值0.386 mg/L。8月份研究区域无机氮含量范围在0.418～0.829 mg/L，平均值0.584 mg/L。对照区域范围0.383～0.481 mg/L，平均值0.433 mg/L。10月份研究区域无机氮含量范围在0.287～0.462 mg/L，平均值0.373 mg/L。对照区域范围0.253～0.320 mg/L，平均值0292 mg/L。无机氮平均值在7月份丰水期明显较高，这反映了地表径流对无机氮含量的影响，也可能是农田灌溉随雨水入海造成无机氮含量较高。

2015年无机氮含量平面分布趋势见图5。由此看出，2015年从沿岸方向向对照区域无机氮变化趋势整体呈降低的趋势，对照区域无机氮最低。由此也可以看出，陆源径流是该海域无机氮的主要来源。

图52015年无机氮平面分布趋势图

图62015年活性磷酸盐平面分布图

2.1.5活性磷酸盐（PO43--P）活性磷酸盐是浮游植物生长不可或缺的营养元素之一，在浮游植物的代谢过程中发挥着重要作用。本调查结果表明，活性磷酸盐均在一个较低的水平波动。2015年5月份研究区域活性磷酸盐含量范围在0.004～0.009 mg/L，平均值0.004 45 mg/L。对照区域范围0.004～0.010 mg/L，平均值0.006 mg/L。2015年5月份和10月份研究区域活性磷酸盐含量均未检出。

2.1.6石油类（oil）2015年5月份研究区域石油类含量范围在0.0331～0.185 mg/L，平均值0.065 mg/L。对照区域范围0.0283～0.0358 mg/L，平均值0.0325 mg/L。8月份研究区域石油类含量范围在0.0218～0.0645 mg/L，平均值0.0390 mg/L。对照区域范围0.0202～0.0421 mg/L，平均值0.0280 mg/L。10月份研究区域石油类含量范围在0.0170～0.0282 mg/L，平均值0.0202 mg/L。对照区域范围0.0203～00304 mg/L，平均值0.0249 mg/L。

2015年石油类含量平面分布趋势见图7。由此看出，5月份石油类从调查区域向对照区域呈逐渐降低的趋势。8月份整个监测区域中部有一个高值区，而后向周围辐射逐渐降低。10月份石油类从调查区域向对照区域逐渐升高。

图72015年石油类平面分布图

2.1.7化学需氧量（CODMn）化学需氧量是衡量水体受有机物污染的重要指标。2015年5月份研究区域化学需氧量含量范围在1.50～3.39 mg/L，平均值2.12 mg/L。对照区域范围1.72～1.93 mg/L，平均值1.82 mg/L。8月份研究区域化学需氧量含量范围在0.72～2.06 mg/L，平均值1.44 mg/L。对照区域范围1.77～1.85 mg/L，平均值1.81 mg/L。10月份研究区域化学需氧量含量范围在1.34～2.44 mg/L，平均值2.04 mg/L。对照区域范围1.26～1.52 mg/L，平均值1.35 mg/L。

2015年化学需氧量平面分布趋势见图8。由此看出，化学需氧量呈现从调查区域向对照区逐渐降低的趋势。

图82015年化学需氧量平面分布图

2.2化学因子超标情况

从整个监测水域来讲，2015年研究区域和对照区域pH和活性磷酸盐均优于海水一类标准值；无机氮均超出海水一类标准值（0.2 mg/L）；2015年5月石油类研究区域超标率为54.5%，8月份研究区域超标率为36.4%，10月份研究区域石油类均低于海水一类标准（0.05 mg/L），对照区域石油类均未超出海水一类标准值；研究区域化学需氧量5、8、10月份均超出海水一类标准值，超标率分别为63.6%、9.09%、54.5%，对照区域均未超出海水一类标准值（2 mg/L）；溶解氧除8月份研究区域有3个站位劣于海水一类标准值（〉6 mg/L）外，5月份和10月份研究区域以及5、8、10月份对照区域溶解氧均优于海水一类标准值。

2.3营养盐结构和类型分析

N/P为氮、磷两元素对水体富营养化的重要指标。一般海水中N/P比值为16∶1。这个比值称为Redfield比值。海水中浮游植物一般按照Redfield比值[1]摄取营养盐，偏高或偏低可以使环境中某一过剩的营养盐不能被浮游植物所利用或者浮游植物的生长受到相对低含量营养盐的限制，因而不能对富营养化有实质性贡献。基于以上原因，本报告采用郭卫东等[2]提出的富营养化评价模式对研究区域进行评价（见表2）。其中E值是以邹景忠[3]所拟定的标准，即CODMn的质量浓度为1～3 mg/L，无机氮的质量浓度为0.2～0.3 mg/ L，活性磷酸盐的质量浓度为0.045 mg/ L为富营养化的阈值，得到的营养状态指数式：

E=COD（mg/L）×DIN（mg/L）×PO43-（mg/L）×1064500

当E≥1时，表示水体呈富营养化状态。E值越大，富营养化程度越高。表2潜在富营养化评价表

海区等级营养级无机氮/mg·L-1活性磷酸盐/mg·L-1N/P（mol/mol）Ⅰ贫营养<0.2<0.0308～30Ⅱ中度营养0.2～0.30.030～0.0458～30Ⅲ富营养>0.3>0.0458～30ⅣP磷限制中度营养0.2～0.3->30ⅤP磷中等限制潜在性富营养>0.3-30～60ⅥP磷限制潜在性富营养>0.3->60ⅣN氮限制中度营养-0.030～0.045<8ⅤN氮中等限制潜在性富营养->0.0454～8ⅥN氮限制潜在性富营养->0.045<4N/P结果表明，2015年大港滨海湿地海洋特别保护区海域水质全年总体呈现为磷限制潜在性富营养状态。Redfield[1]研究表明，浮游植物对氮、磷营养盐是按16∶1的原子个数比进行吸收的。但过剩的N和P实际不能被浮游植物所利用，从而具有潜在性危害。E值结果表明，除2015年研究站位有轻微的富营养化状态外，其余站位均未表现出富营养化状态。调查海域N/P范围在142～323之间（见表3），研究区域N/P和E值均高于对照区域，说明海水受到了陆源径流带来的高含量的营养盐和有机物的物理稀释作用，主要源头为此处两条入海河流青静黄排水渠和子牙新河。表3天津大港滨海湿地海洋特别保护区海水富营养化水平评价

时间区域无机氮活性磷酸盐化学需氧量N/PE值2015年5月2015年8月2015年10月研究0.5410.0042.122691.133对照0.3860.0061.821420.934研究0.5840.0041.443230.746对照0.4330.0041.812400.695研究0.3730.0042.042060.676对照0.2920.0041.351620.350由表4看出，整个调查海域N/P均较高，主要原因是无机氮含量较高，相对过量，而活性磷酸盐相对紧缺，在较低水平波动，为此海域浮游植物生长的限制因子。渤海湾海域水质富营养化状况受活性磷酸盐影响较大，对活性磷酸盐的浓度变化也极为敏感。因此，活性磷酸盐一旦浓度升高达到一定值，使N/P接近16∶1，则极容易诱发浮游植物大量繁殖，从而使海区出现真正意义上的富营养化现象，甚至引发赤潮。表4天津海域水质N/P数据

2015年监测

站位无机

氮/mg

·L-1活性磷

酸盐/

mg·L-1N/P富营养化类型SD110.5280.005 67206磷限制潜在性富营养SD210.4970.004275磷限制潜在性富营养SD310.4540.004251磷限制潜在性富营养SD320.4930.004273磷限制潜在性富营养SD220.6230.004345磷限制潜在性富营养SD120.5900.004327磷限制潜在性富营养SD130.4700.004260磷限制潜在性富营养SD230.4630.004256磷限制潜在性富营养SD330.4110.004228磷限制潜在性富营养SD010.4740.004262磷限制潜在性富营养SD020.4850.004268磷限制潜在性富营养平均值0.4990.004268磷限制潜在性富营养SDD10.3670.004203磷限制潜在性富营养SDD20.3530.006130磷限制潜在性富营养SDD30.3900.004216磷限制潜在性富营养平均值0.3700.004183磷限制潜在性富营养3结论

研究表明，无机氮、化学需氧量从沿岸方向向对照区域整体呈降低的趋势，盐度平面分布恰恰相反。

研究区域N/P和E值均高于对照区域，说明海水受到了陆源径流带来的高含量的营养盐和有机物的物理稀释作用。

天津大港滨海湿地海洋特别保护区海水的污染因子主要是无机氮。磷相对于氮来说是严重不足的。

项目区位于天津市与河北省海域交界处，项目区内有本市所辖的两条河流青静黄排水渠和子牙新河穿境入海，项目区南界紧邻河北省北排污河，项目区的生态环境受陆源排水的影响较大，使得无机氮、化学需氧量含量较高。控制入海污染源是控制水体富营养化的关键。

参考文献：

[1] Redfield AC， Ketchum BH， Richards FA. The influence of organisms on the composition of sea water[J]. In：Hill， MN（ed）， The sea. London：Wiley Interscience， 1963：26-77

[2] 郭卫东，章小明，杨逸萍，胡明辉.中国近岸海域潜在性富营养化程度的评价[J].台湾海峡. 1998，17（1）：64-70

[3] 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）： 41-55