吳金浩,李 強,宋廣軍,張玉鳳,王召會,宋 倫,王志松

(1.遼寧省海洋水產(chǎn)科學研究院,遼寧 大連 116023;2.遼寧省海洋環(huán)境監(jiān)測總站,遼寧 大連 116023)

遼東灣位于渤海北部,地理環(huán)境條件特殊,其周邊有大遼河、雙臺子河、大凌河、小凌河等多條河流流入,是我國重要的漁業(yè)水域,春夏季是毛蝦(Aceteschinensis)與海蜇(Rhopilemaesculenta)的產(chǎn)卵、棲息場所,夏秋季是藍點馬鮫(Scomberomorusniphonius)和三疣梭子蟹(Portunustrituberculatus)等的育肥場所,冬季又是斑海豹(Phocalargha)的產(chǎn)仔棲息場所,其周邊灘涂貝類資源豐富。近10 a來過度捕撈使得遼東灣漁業(yè)資源日漸衰退,另一方面,伴隨著遼東灣周邊海洋經(jīng)濟的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的不斷推進,大量陸源污染物通過江河、排污口以及地表徑流等方式進入遼東灣[1-2],對該海域漁業(yè)生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展十分不利。

遼東灣北部生態(tài)環(huán)境污染已經(jīng)成為當前制約漁業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題之一,充分認識該海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況顯得尤為重要。根據(jù)2011—2017年遼寧省海洋生態(tài)環(huán)境狀況公報顯示,遼東灣近岸海域污染仍十分明顯,且污染區(qū)域主要分布在遼東灣北部河口區(qū)[3]。眾多學者也分別從重金屬、石油類、富營養(yǎng)化以及生物多樣性指數(shù)等不同方面對遼東灣開展過生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價[4-7],但大多數(shù)停留在單一介質(zhì)的污染評價階段,從生物學角度進行綜合評價還沒有廣泛應用[8],此外,利用生物的多樣性指數(shù)對海洋水質(zhì)與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進行評價有時也會存在一定差異,在實際評價中單從一種指標或指數(shù)結(jié)果就輕易下定論往往導致不夠客觀、準確。近年來,世界各國越來越重視將物理、化學、生物各方面因子綜合起來評價海洋環(huán)境與生態(tài)狀況[9-12],由于缺乏統(tǒng)一的評價標準與等級劃分,這些方法也存在一定局限性,到目前為止尚未形成一套全面、系統(tǒng)、定量的評價方法。利用水質(zhì)化學指標、沉積物化學指標并結(jié)合幾種主要生物指標對遼東灣北部漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量開展綜合評價的研究更鮮有報道。因此,筆者基于2008—2017年連續(xù)10 a夏季遼東灣北部漁業(yè)水域海水、沉積物以及生物的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù),建立主成分分析評價指標權(quán)重模型,對該海域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況進行綜合評價,適時掌握生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化發(fā)展規(guī)律,以期為該海域漁業(yè)生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展與污染防治提供參考依據(jù)。

1 研究方法

1.1 調(diào)查與分析

2008—2017年連續(xù)10 a在每年8月份對遼東灣北部漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境指標進行監(jiān)測,共布設(shè)16個站位,覆蓋遼東灣北部大遼河口、雙臺子河口以及遼西錦州—葫蘆島等近岸海域,具體站位位置見圖1。

圖1 遼東灣北部監(jiān)測站位示意圖Fig.1 Bitmap of monitoring station in northern Liaodong Bay

監(jiān)測指標包括:無機氮(DIN)、活性磷酸鹽(PO43--P)、化學耗氧量(COD)、石油類、銅(Cu)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、汞(Hg)和砷(As)含量這10個海水指標,石油類、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg和As含量這7個海洋沉積物指標以及葉綠素a、浮游植物和浮游動物這3個海洋生物指標。采用有機玻璃采水器采集表層海水樣品,采用GB 17378.4—2007《海洋監(jiān)測規(guī)范》中規(guī)定的方法檢測海水中各項指標,其中硝酸鹽(NO3--N)含量采用鋅-鎘還原法,亞硝酸鹽(NO2--N)含量采用萘乙二胺分光光度法,氨氮(NH4+-N)含量采用次溴酸鹽氧化法,活性磷酸鹽(PO43--P)含量采用磷鉬藍分光光度法檢測,無機氮含量為NO3--N、NO2--N、NH4+-N含量之和。COD采用堿性高錳酸堿法,石油類采用紫外可見分光光度法,重金屬Cu、Pb、Zn和Cd采用原子吸收法,重金屬Hg和As采用原子熒光法檢測。采集的樣品于保溫箱內(nèi)低溫保存,當天采樣后立即運回實驗室進行分析。

海洋沉積物、生物取樣與水質(zhì)調(diào)查同步開展,采用抓斗式采泥器采集表層0～5 cm的沉積物樣品,采用GB 17378.5—2007中規(guī)定的方法檢測沉積物各項指標,石油類含量采用熒光分光光度法,重金屬Cu、Pb、Zn和Cd含量采用原子吸收法,重金屬Hg和As含量采用原子熒光法檢測。生物指標調(diào)查方法依照GB 17378.6—2007《海洋監(jiān)測規(guī)范》,葉綠素a含量采用熒光分光光度法檢測,浮游動物和浮游植物分別使用淺水Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型浮游生物網(wǎng)自底至表垂直拖取,采集到的浮游生物樣品用w=5%甲醛固定保存。樣品處理后分別使用雙目立體解剖鏡和光學顯微鏡進行種類鑒定和數(shù)量統(tǒng)計。

1.2 綜合評價方法構(gòu)建

1.2.1評價標準的選擇與質(zhì)量等級劃分

將生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價的指標分為2級,一級指標為海水水質(zhì)指標、海洋沉積物指標和生物指標;二級指標是分別對以上3種一級指標的細化,其中海水水質(zhì)選取的評價指標為DIN、PO43--P、COD、石油類、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg和As含量,海洋沉積物選取的評價指標為石油類、Cu、Pb、Zn、Cd、Hg和As含量,數(shù)據(jù)選用標準指數(shù)法進行無量綱化處理。

Xi=Ci/Ci0。

(1)

式(1)中，Xi為某污染因子無量綱化的指標值;Ci為某污染因子的實測值;Ci0為某污染因子的標準值。水質(zhì)指標采用海水水質(zhì)一類標準[13],沉積物指標采用海洋沉積物一類標準[14]。

生物選取的評價指標包括葉綠素a、浮游植物和浮游動物多樣性指數(shù)。葉綠素a含量的高低可作為判別水體富營養(yǎng)化程度的指標。一般認為,ρ(葉綠素a)為1～10 μg·L-1可作為富營養(yǎng)化的閾值[15],當ρ(葉綠素a)>10 μg·L-1時海水呈富營養(yǎng)化,4 μg·L-1<ρ(葉綠素a)≤10 μg·L-1時海水呈中營養(yǎng)化,ρ(葉綠素a)≤4 μg·L-1時海水呈貧營養(yǎng)化[16]。該研究將葉綠素a指數(shù)以1.0為評價標準進行無量綱化處理。

浮游生物多樣性指數(shù)也常用來評價污染程度[17-18],香農(nóng)-威納指數(shù)(H′)計算公式為

(2)

式(2)中,H′為多樣性指數(shù);Pi為第i種浮游生物的個體數(shù)與樣品中的總個數(shù)的比值;S為浮游生物的種類數(shù)。當H′<1 時表示水體為重污染;當H′=1～2時表示水體為重中污染;H′=>2～3時表示水體為輕中污染;當H′>3時表示水體為輕度污染至無污染[19-21]。

參照海水水質(zhì)標準分級值、沉積物質(zhì)量標準分級值及文獻[19-21]中有關(guān)生物指標污染等級劃分標準,結(jié)合遼東灣北部歷史調(diào)查資料,將海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價等級劃分為清潔、輕污染、中污染和重污染4個級別(表1)。

表1 遼東灣北部漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價等級劃分Table 1 Classification of comprehensive assessment grades of eco-environment quality of fishery waters in northern Liaodong Bay

1.2.2基于主成分分析的評價指標權(quán)重模型

采用主成分分析法對一、二級各監(jiān)測評價指標進行賦權(quán)。為保證水質(zhì)指標、沉積物指標和生物指標數(shù)據(jù)趨向與質(zhì)量等級的一致性,便于將生物指標與水質(zhì)和沉積物質(zhì)量綜合指數(shù)耦合,在指標權(quán)重模型建立和污染指數(shù)計算時將浮游動物和浮游植物多樣性指標均做取倒數(shù)處理。假設(shè)評價指標為X1,X2,…,Xp,采用SPSS 16.0軟件對進行過無量綱化處理的2008—2017年遼東灣的歷史樣本數(shù)據(jù)進行主成分分析,得到總方差解釋和因子荷載矩陣。根據(jù)累計方差貢獻率確定主成分F1,F2,…,Fm,各主成分對應的方差貢獻率分別為υ1,υ2,…,υm,對應的因子荷載系數(shù)矩陣為A=[aij]p×m,其中aij為指標Xi在主成分Fj上的荷載系數(shù)。綜合考慮方差貢獻率和因子荷載系數(shù),將矩陣A與向量V=(υ1,υ2,…,υm)τ相乘得到向量E=(ε1,ε2,…,εp)τ,即

(3)

(4)

(5)

將各站位無量綱化的二級指標值代入式(5),即可求得該站位一級指標的污染指數(shù)值。對3類指標分別進行主成分分析,分別求得污染指數(shù),再綜合進行下一步的主成分分析,確定水質(zhì)、沉積物和生物一級指標的權(quán)系數(shù),算出對應站位的綜合污染指數(shù)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評價指標的權(quán)重系數(shù)

按照1.2.2節(jié)中主成分分析步驟,依據(jù)式(3)～(5)分別計算2008—2017年度海水水質(zhì)、沉積物以及生物等二級指標的權(quán)重系數(shù)w,進而得到各站位一級指標的污染指數(shù),再對各站位一級指標污染指數(shù)進行主成分分析,得到一級指標的權(quán)重系數(shù)w和各監(jiān)測站位綜合污染指數(shù)。權(quán)重系數(shù)w計算結(jié)果列于表2。

表2 遼東灣北部漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價指標權(quán)重系數(shù)Table 2 Weight coefficients of comprehensive assessment index for eco-environment quality of fishery waters in northern Liaodong Bay

基于該研究方法生物一級指標權(quán)重系數(shù)最高為0.419,其次沉積物為0.359,水質(zhì)的一級指標權(quán)重系數(shù)最低為0.222;水質(zhì)的二級指標權(quán)重系數(shù)表現(xiàn)為活性磷酸鹽>無機氮>銅>砷>化學需氧量>鉛>鎘>石油類>汞>鋅,營養(yǎng)鹽類明顯高于其他類別;沉積物的二級指標中油類的權(quán)重系數(shù)(0.022)明顯小于其他重金屬類,而生物的二級指標中葉綠素a和浮游植物的權(quán)重系數(shù)相差不大,但明顯小于浮游動物的權(quán)重系數(shù)0.692。

2.2 生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價分級的確定

確定綜合污染指數(shù)分級標準臨界值對于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價至關(guān)重要。按照表1中有關(guān)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價等級的劃分要求,將水質(zhì)、沉積物1、2、3類標準臨界值進行無量綱化處理,浮游生物多樣性指數(shù)取對應分級臨界值倒數(shù),再結(jié)合1.2.2節(jié)所述的權(quán)重模型和2.1節(jié)計算得到的水質(zhì)、沉積物和生物一級、二級指標的權(quán)重系數(shù)w,即可求得每個質(zhì)量等級的綜合污染指數(shù)分級標準值。通過計算分別確定清潔、輕污染、中污染和重污染4個級別綜合污染指數(shù)F的區(qū)間范圍:當F≤0.772時,為清潔;當1.875≥F>0.772時,為輕污染;當4.050≥F>1.875時,為中污染;當F>4.050時,為重污染?？梢?綜合污染指數(shù)分級標準臨界值是動態(tài)變化的,其與研究區(qū)域監(jiān)測指標的選取、監(jiān)測數(shù)據(jù)量以及污染等級劃分的標準均有關(guān)系,因此,采用相同的研究方法進行分級確定臨界值可能會得到不同的結(jié)果[22]。

2.3 遼東灣北部漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合污染指數(shù)

分別計算遼東灣2008—2017年各站位生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合污染指數(shù)值并進行質(zhì)量等級判定(表3)。結(jié)果表明:生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合污染指數(shù)F的變化范圍為0.508～3.114,F最小值出現(xiàn)在2009年的錦州近岸海域11號站位,F最大值出現(xiàn)在2011年大遼河口的2號站位,F平均值為1.035,所有站位15.6%的F值表現(xiàn)為清潔等級,80.6%的F值表現(xiàn)為輕污染等級,3.8%的F值表現(xiàn)為中污染等級,未出現(xiàn)重污染等級。由此可見,10 a內(nèi)遼東灣絕大部分站位生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價等級表現(xiàn)為輕污染。

3 討論

3.1 基于主成分分析法的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價與其他評價方法的比較

主成分分析方法是多元統(tǒng)計分析的重要手段,在環(huán)境質(zhì)量評價中已被廣泛應用[23-25],其基本思想是利用降維的思路,把多個反映研究對象各方面信息、具有相關(guān)性的指標利用數(shù)學正交變換的方法轉(zhuǎn)變成幾個不相關(guān)的新變量,且新的指標體系僅用較少的新變量即可反映原指標的大部分信息。目前,國內(nèi)關(guān)于近岸海域生態(tài)質(zhì)量狀況綜合評價的研究主要包括內(nèi)梅羅指數(shù)法、加和平均計算法、有機污染法、富營養(yǎng)化水平評價法以及重金屬污染評價法等[26-27],這些方法均是基于不同的介質(zhì)進行綜合評價,單獨側(cè)重海水或海洋沉積物,且均未考慮浮游生物多樣性、葉綠素a等生物指標的影響;內(nèi)梅羅指數(shù)法過分強調(diào)極值的作用,加和平均計算法容易掩蓋個別超標因子的影響,而有機污染法、富營養(yǎng)化水平評價法以及重金屬污染評價法僅是某些污染要素的綜合體現(xiàn);主成分分析法的指標權(quán)重系數(shù)是基于全部監(jiān)測評價指標數(shù)據(jù)分析而得到的內(nèi)在結(jié)構(gòu)關(guān)系,比較客觀,能夠有效消除不相關(guān)指標的影響,從而有針對性地定量評價,通過對水質(zhì)、沉積物和生物一、二級指標分別進行主成分分析,避免了因二級指標數(shù)量不等造成水質(zhì)指標實際權(quán)數(shù)過大的問題,能夠較客觀、真實地反映研究海域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況。

基于主成分分析的綜合評價結(jié)果與采用上述其他方法的評價結(jié)果比較見表4。

表3 2008—2017年遼東灣北部漁業(yè)水域各站位生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合污染指數(shù)Table 3 Comprehensive pollution index of eco-environmental quality of monitoring stations in northern Liaodong Bay from 2008 to 2017

表4 該研究與其他綜合評價方法的評價結(jié)果比較[4，26]Table 4 Comparison of evaluation results between this study and other comprehensive evaluation methods

采用不同評價方法得出的評價結(jié)果不同,加和平均計算法與內(nèi)梅羅法得到的評價結(jié)果顯示遼東灣北部海域污染較為嚴重,有機污染法和富營養(yǎng)評價法顯示該海域受氮、磷污染較為嚴重,且這幾種方法各年度污染指數(shù)或判定等級波動較大。該研究的評價綜合了海水水質(zhì)、海洋沉積物與生物指標,評價更全面,且各年度污染指數(shù)變化具有連續(xù)性,更能夠真實、客觀地反映研究海域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況。

3.2 遼東灣北部生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合污染指數(shù)分布特征

基于主成分分析法,2008—2017年遼東灣北部各調(diào)查站位生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合污染指數(shù)年平均值散點分布見圖2。1～16號站位綜合污染指數(shù)年平均值范圍為0.900～1.277,平均值為1.035。整體來看,遼東灣北部生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級為輕污染,其中綜合污染指數(shù)較高的區(qū)域主要集中在大遼河口4號站位、遼東灣東北部營口近岸2號站位、錦州灣灣口12號站位以及錦州市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)近岸11號站位;而雙臺子河口兩側(cè)近岸各站位綜合污染指數(shù)較低,研究區(qū)域整體呈現(xiàn)東西兩側(cè)污染高,中部低,南部外海略高,北部河口略低的特點。當前,遼東灣北部生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況與萊州灣、珠江口等區(qū)域類似,明顯好于長江口等污染較重的區(qū)域[22,28]。

圖中數(shù)據(jù)為各站點綜合污染指數(shù)年平均值。

3.3 遼東灣北部漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合污染指數(shù)年度變化

基于主成分分析法,遼東灣北部漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合污染指數(shù)年度變化見圖3,其變化范圍為0.755～1.585,平均值為1.035。2011年該區(qū)域綜合污染指數(shù)最高,質(zhì)量等級表現(xiàn)為輕污染；2016年最低,質(zhì)量等級表現(xiàn)為清潔。2008年遼東灣1、6、7號站位的綜合污染指數(shù)小于0.772,質(zhì)量等級表現(xiàn)為清潔,其余站位均為輕污染;2009年質(zhì)量等級為清潔的站位擴大到4個,分別為1、8、11和12號,但綜合污染指數(shù)較2008年略有增加,并且出現(xiàn)1個中污染的站位(5號);2010年各站位綜合污染指數(shù)又進一步增大,全部站位均表現(xiàn)為輕污染,而2011年研究區(qū)域綜合污染指數(shù)達到最高,其中有4個站位質(zhì)量等級表現(xiàn)為中污染,其余站位也均表現(xiàn)為輕污染。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,該年度遼東灣海水中活性磷酸鹽、重金屬Pb、沉積物中Cu、Zn、Cd以及葉綠素a等指標含量明顯高于其他年份;自2012年起該區(qū)域綜合污染指數(shù)開始大幅下降,2013年與2012年相差不大,均表現(xiàn)為輕污染。

圖3 遼東灣北部漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合污染指數(shù)年度變化曲線Fig.3 Annual change of integrated pollution index of fishery waters in northern Liaodong Bay

2014—2016年研究區(qū)域綜合污染指數(shù)逐年下降,質(zhì)量等級為清潔的站位逐年增加,2016年56.3%的站位質(zhì)量等級為清潔,2017年遼東灣北部生態(tài)環(huán)境質(zhì)量又有所變差,僅3個站位表現(xiàn)為清潔,整個區(qū)域表現(xiàn)為輕污染。連續(xù)10 a遼東灣160個站次的評價結(jié)果顯示,15.0%的站次表現(xiàn)為清潔,81.2%的站次表現(xiàn)為輕污染,3.8%的站次表現(xiàn)為中污染,遼東灣漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況仍然不容樂觀。近10 a來,遼東灣北部僅2016年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級表現(xiàn)為清潔,絕大多數(shù)年份表現(xiàn)為輕度污染。整體來看,遼東灣北部生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合污染指數(shù)總體保持穩(wěn)定,但呈現(xiàn)略有好轉(zhuǎn)、逐年改善的趨勢,這與2011—2017年遼寧省海洋環(huán)境狀況公報的結(jié)論基本一致[3],同時也彰顯了2012年以來遼寧省政府加大對遼東灣北部大遼河流域污染治理投入的重要成果[29]。

3.4 遼東灣北部漁業(yè)水域不同區(qū)域污染差異及主要污染因子貢獻

由圖2可知,遼東灣北部不同區(qū)域綜合污染指數(shù)存在明顯差異,分別將各站位連續(xù)10 a的水質(zhì)、沉積物、生物等一級指標對應的污染指數(shù)取平均值,采用統(tǒng)計軟件SPSS 16.0進行聚類分析,結(jié)果表明遼東灣北部16個站位可分為第4類,1和4號站位可歸為第1類,5～10號站位可歸為第2類,11和12號站位可歸為第3類,其余站位可歸為第4類(圖4)。

圖4 遼東灣站位聚類樹形圖Fig.4 Cluster tree diagram of stations in Liaodong Bay

不同聚類區(qū)域綜合污染指數(shù)各不相同,其污染也具有各自特點。水質(zhì)、沉積物以及生物指標對綜合污染指數(shù)的貢獻率見表5。第1類區(qū)域1和4號站位位于大遼河口附近,而大遼河是遼東灣污染物主要輸入河流,其廢水廢物的攜帶量也位居全省河流之首,主要污染物包括COD、無機氮、無機磷等[30],富營養(yǎng)化嚴重,赤潮發(fā)生幾率較高[31]。10 a監(jiān)測數(shù)據(jù)表明,該區(qū)域ρ(葉綠素a)平均值為8.15 μg·L-1,在4個區(qū)域中最大,浮游生物多樣性指數(shù)也較高。生物指標對于綜合污染指數(shù)的貢獻率在4類區(qū)域中最大,為66.9%;沉積物的貢獻率最小,為15.8%。第2類區(qū)域的站位主要位于雙臺子河口至錦州方向,綜合污染指數(shù)偏低,但該區(qū)域受河流輸入影響,海水中無機氮含量偏高,水質(zhì)指標的污染貢獻率為25.9%,明顯高于其他3類區(qū)域,但河口區(qū)海淡水混合作用較強,泥沙懸浮物含量較高,不太適宜葉綠素a、浮游生物生長,因此其生物指標的污染貢獻率在4類區(qū)域中最小。第3類區(qū)域的2個站位位于遼西葫蘆島、錦州近岸區(qū)域,緊鄰錦州灣,該區(qū)域受葫蘆島鋅廠排污以及五里河沿岸匯集數(shù)家工廠排污影響,其環(huán)境特征為沉積物中重金屬污染嚴重[32-34],調(diào)查數(shù)據(jù)也表明沉積物中重金屬Zn、Cd、Hg等含量普遍偏高,導致沉積物指標對綜合污染指數(shù)的貢獻率為24.3%,明顯高于其他3類區(qū)域。第4類區(qū)域分布范圍更廣,水質(zhì)、沉積物、生物指標污染貢獻率介于其他3類之間,1、13、14、15和16號站位遠離河口和近岸,水質(zhì)、沉積物污染較輕,但營養(yǎng)鹽較為豐富,葉綠素a、浮游植物、浮游動物等適宜繁殖生長,因此,生物指標對綜合污染指數(shù)的貢獻較高。

表5 遼東灣北部漁業(yè)水域不同區(qū)域一級指標污染貢獻率Table 5 Pollution contribution rate of the first level indicators in different regions of northern Liaodong Bay

從年度變化上看,2008—2017年水質(zhì)指標年污染貢獻率在9.8%～32.7%之間,沉積物指標年污染貢獻率在13.6%～22.4%之間,生物指標年污染貢獻率在48.3%～70.2%之間,沉積物指標年污染貢獻率比較穩(wěn)定,波動較小,而水質(zhì)、生物指標更容易受到陸源污染輸入等影響,年污染貢獻率波動幅度更大。

整體來看,遼東灣北部漁業(yè)水域主要受生物指標影響,其污染貢獻率平均為60.9%,水質(zhì)和沉積物指標貢獻率相差不大,分別為19.5%和19.7%;進一步分析得出,二級指標中污染貢獻率高于3%的指標為葉綠素a(42.1%)、浮游動物(13.4%)、海水無機氮(13.3%)、沉積物Cd(5.6%)、沉積物Cu(5.0%)、沉積物Zn(3.4%)、海水活性磷酸鹽(3.4%)。盡管近幾年遼寧省政府不斷加大遼河治理與環(huán)境保護的力度,遼東灣北部污染得到了較大幅度的改善,但水質(zhì)中營養(yǎng)鹽、沉積物重金屬Cd、Cu、Zn、葉綠素a以及浮游動物含量等指標仍為遼東灣北部漁業(yè)水域主要污染指標,還需進一步重點關(guān)注。

4 結(jié)論

(1)通過對2008—2017年遼東灣北部漁業(yè)水域水質(zhì)、沉積物以及生物等監(jiān)測結(jié)果的分析,采用主成分分析法對各監(jiān)測評價指標進行賦權(quán),綜合評價該漁業(yè)水域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況。該研究方法相對于其他方法評價更全面,各年度污染指數(shù)變化具有連續(xù)性,能夠真實、客觀地反映遼東灣北部的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況。研究結(jié)果表明,遼東灣北部漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合評價等級處于輕污染,并呈現(xiàn)東西兩側(cè)污染高,中部低,南部外海略高,北部河口略低的特點。

(2)近10 a來,研究區(qū)域僅2016年生態(tài)環(huán)境質(zhì)量等級處于清潔,其他年份表現(xiàn)為輕污染,2011年的綜合污染指數(shù)最高,遼東灣北部生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合污染指數(shù)總體保持穩(wěn)定,并呈現(xiàn)略有好轉(zhuǎn)、逐年改善的趨勢。

(3)遼東灣北部漁業(yè)水域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合污染指數(shù)存在區(qū)域差異,聚類分析表明,研究區(qū)域可分為4類并呈現(xiàn)各自不同特點:第1類區(qū)域生物指標污染貢獻率相對最高,第2類區(qū)域集中在雙臺子河口,水質(zhì)污染明顯,第3類區(qū)域沉積物重金屬污染特征顯著,第4類區(qū)域分布范圍更廣,污染程度介于其他3類之間。遼東灣北部主要受生物指標影響,其污染貢獻率為60.9%,水質(zhì)和沉積物指標貢獻率相差不大;水質(zhì)中營養(yǎng)鹽、沉積物重金屬Cd、Cu、Zn、葉綠素a以及浮游動物含量等指標為遼東灣的主要污染指標,污染貢獻率較大,需重點關(guān)注。