梁泰爾，萬(wàn) 莉，薛東梁，張金華，林 逸

(海南省海洋監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心，海南 ?？?570206)

陵水新村港位于海南省陵水縣新村鎮(zhèn)的東南部(18°23′～18°26′N、109°58′～110°03′E)，是個(gè)天然潟湖，港內(nèi)南北長(zhǎng)4 km，東西寬6 km，面積約22.3 km2。新村港口窄內(nèi)寬，口門處最窄約100 m，東西兩面被南灣半島環(huán)抱，風(fēng)平浪靜，避風(fēng)條件好，是一個(gè)得天獨(dú)厚的天然良港[1]。陵水新村港亦是一個(gè)完全被潮汐控制的近封閉狀天然潟湖灣，潟湖內(nèi)形成了海草床、紅樹林與珊瑚礁三大典型的海洋生態(tài)系統(tǒng)，屬極為罕見的高生產(chǎn)力海洋生態(tài)系統(tǒng)，具有保持海床穩(wěn)定、吸收二氧化碳、釋放氧氣、吸收有機(jī)營(yíng)養(yǎng)鹽、凈化水體等作用，是眾多海洋生物理想的棲息和繁殖地，具有極高的生態(tài)及經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2]。

2007年，海南省政府批準(zhǔn)建立了陵水新村和黎安港海草特別保護(hù)區(qū)，成為我國(guó)首個(gè)海草類型特別保護(hù)區(qū)，是目前海南省海草品種最多、成片面積最大、生長(zhǎng)最好的區(qū)域[3]。新村港亦是海南重要的海水養(yǎng)殖水域，港內(nèi)無(wú)大的淡水河流注入，常年水溫、鹽度適中，浮游生物豐富，主要養(yǎng)殖品種有麒麟菜、江籬菜、珍珠貝和經(jīng)濟(jì)魚類等[1]。然而，由于圍塘養(yǎng)殖、過(guò)度漁業(yè)、漁排增多、陸源污水等人為污染日益嚴(yán)重，新村港潟湖生態(tài)環(huán)境質(zhì)量逐日下降。潟湖內(nèi)紅樹林生長(zhǎng)面積逐年減少，目前僅存的紅樹林面積僅為20世紀(jì)80年代的20%左右[2]。海草種群的生長(zhǎng)、生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性也受到了嚴(yán)重威脅。有研究表明，2016年與2002年相比，陵水新村保護(hù)區(qū)海草床大型底棲動(dòng)物的豐度和生物量均顯著下降[3]。此外，由于養(yǎng)殖戶的生活污水、養(yǎng)殖廢水、剩余餌料直接排放入海，容易造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，在氣溫異常升高、水體交換不暢時(shí)，可能會(huì)引發(fā)赤潮，給養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)帶來(lái)重大的經(jīng)濟(jì)損失[1]。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，自2006年至2018年，新村港發(fā)生赤潮共計(jì)2次，分別發(fā)生在2006年7月[優(yōu)勢(shì)種為柏氏角管藻(Cerataulinabergonii)]和2014年6月[優(yōu)勢(shì)種為丹麥細(xì)柱藻(Leptocylindrusdanicus)、脆根管藻(Rhizosoleniafragilissima)][4]。

依據(jù)《海南省養(yǎng)殖水域?yàn)┩恳?guī)劃(2018—2030年)圖件》，陵水新村港區(qū)域被劃定為禁止養(yǎng)殖區(qū)[5]，進(jìn)一步提高和完善了對(duì)該海域水質(zhì)的目標(biāo)要求和整治措施。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)陵水新村的研究多集中在生態(tài)群落[2-3]和地形地質(zhì)[6-7]方面，較少有針對(duì)整體環(huán)境質(zhì)量的研究。本文依據(jù)海南省海洋監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心對(duì)陵水新村港海水增養(yǎng)殖區(qū)2011—2018年海水、沉積物、生物全方位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及海域動(dòng)態(tài)監(jiān)管遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，采用環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)(EQI)、富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)(E)對(duì)該區(qū)域水質(zhì)綜合環(huán)境質(zhì)量狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)；采用季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)法、Spearman相關(guān)系數(shù)法對(duì)水質(zhì)因子變化趨勢(shì)和相關(guān)性進(jìn)行定量分析，以期為陵水新村港生態(tài)環(huán)境保護(hù)及綜合治理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

在陵水新村港海水增養(yǎng)殖區(qū)海域共設(shè)置了6個(gè)監(jiān)測(cè)站位。自2011年至2018年，每年3月、5月、8月、10月分別開展水質(zhì)監(jiān)測(cè)1次，并于每年的8月份開展沉積物和海洋貝類監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)站位見圖1，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、頻率、時(shí)間和方法見表1。

本實(shí)驗(yàn)采用的貝類來(lái)源于陵水新村港海水增養(yǎng)殖區(qū)海域，種類為文蛤、簾蛤。采集的樣品量按照GB 17378.3—2007《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范第3部分：樣品采集、貯存與運(yùn)輸》(6.6.2 現(xiàn)場(chǎng)樣品采集)中的要求，將體質(zhì)量約1.5 kg、體長(zhǎng)大致相似的貝類，用封口聚乙烯袋裝好，置于便攜低溫冰箱中保存運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，并貯存在-18℃的冰箱柜中，待測(cè)。

表1 新村港海水增養(yǎng)殖區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)要素、頻率、時(shí)間和方法

1.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《海南省海洋功能區(qū)劃》(2011—2020年)，新村港海水增養(yǎng)殖區(qū)海水水質(zhì)評(píng)價(jià)執(zhí)行GB 3097—1997《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》第二類標(biāo)準(zhǔn)，沉積物質(zhì)量評(píng)價(jià)執(zhí)行GB 18668—2002《海洋沉積物質(zhì)量》第一類標(biāo)準(zhǔn)，生物質(zhì)量評(píng)價(jià)執(zhí)行GB 18421—2001《海洋生物質(zhì)量》第一類標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 評(píng)價(jià)方法

1.3.1 環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)(EQI)[8]

1)根據(jù)式(1)計(jì)算增養(yǎng)殖區(qū)超標(biāo)環(huán)境要素的比值：

F1=[NV′/NV]×100

(1)

2)根據(jù)式(2)計(jì)算各環(huán)境要素超標(biāo)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)的比值：

F2=[NT′/NT]×100

(2)

3)根據(jù)式(3)計(jì)算不符合環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定結(jié)果偏離標(biāo)準(zhǔn)的程度：

(3)

式中：F3為不符合環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定結(jié)果偏離標(biāo)準(zhǔn)的程度；Pi為第i個(gè)超標(biāo)測(cè)定值的污染指數(shù)值，其計(jì)算分為以下兩種情況：

當(dāng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為不得大于目標(biāo)值時(shí)，按式(4)計(jì)算：

Pi=(NMi/Msi)-1

(4)

式中：NMi為超標(biāo)要素的測(cè)定值；Msi為該超標(biāo)要素的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。

當(dāng)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為不得小于目標(biāo)值時(shí)，按式(5)計(jì)算：

Pi=(Msi/NMi)-1

(5)

4)根據(jù)式(6)計(jì)算海水增養(yǎng)殖區(qū)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)(EQI)：

(6)

EQI依據(jù)得分劃分質(zhì)量等級(jí)(表2)，并給予環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀能否滿足功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量需求的解釋性說(shuō)明，有利于以養(yǎng)殖區(qū)為單元的綜合評(píng)價(jià)。

表2 海水增養(yǎng)殖區(qū)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)劃分

1.3.2 富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)(E)[9]

(7)

式中：COD為化學(xué)需氧量(mg/L)；DIP為活性磷酸鹽含量(mg/L)；DIN為無(wú)機(jī)氮含量(mg/L)。水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平分級(jí)見表3。

表3 水質(zhì)營(yíng)養(yǎng)水平評(píng)價(jià)分級(jí)

1.3.3 季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)法[10]

季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)是Mann-Kendall檢驗(yàn)[11-12]的一種推廣，1982年由Robert等[13]提出，并由Smith等[14]和Van等[15]作了進(jìn)一步修訂，可排除影響水質(zhì)的復(fù)雜因素和非正態(tài)分布等原因[16]。本研究選取8年數(shù)據(jù)進(jìn)行季節(jié)性Kendall檢驗(yàn)，能保證趨勢(shì)分析的可靠性。水質(zhì)變化趨勢(shì)的顯著性可根據(jù)顯著性水平α或|Z|確定(表4)。

水質(zhì)變化趨勢(shì)可以分為三類五級(jí)，三類分別為上升、下降和無(wú)趨勢(shì)，五級(jí)分別為高度顯著上升、顯著上升、無(wú)趨勢(shì)、顯著下降和高度顯著下降[9]。當(dāng)Z為正值時(shí)，趨勢(shì)為上升；當(dāng)Z為負(fù)值時(shí)，趨勢(shì)為下降。

表4 顯著性水平的確定

1.3.4 Spearman相關(guān)系數(shù)法

采用SPSS 21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)(EQI)變化趨勢(shì)

由圖2可見，2011—2018年新村港海水增養(yǎng)殖區(qū)環(huán)境質(zhì)量綜合狀況呈現(xiàn)穩(wěn)中有升的趨勢(shì)。8年來(lái)環(huán)境質(zhì)量等級(jí)均為優(yōu)良，能夠滿足功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量要求。其中2011年EQI值最低，此后數(shù)值趨于平穩(wěn)。從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析可知，水體污染因子超標(biāo)值主要集中在10月份，其原因可能與當(dāng)年9月底登陸海南的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“納沙”有關(guān)。在臺(tái)風(fēng)期間，海水通過(guò)狹窄的口門倒灌入潟湖，海洋的物質(zhì)隨著海水大量進(jìn)入，對(duì)新村潟湖的海洋環(huán)境造成較大擾動(dòng)[17]，致使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大波動(dòng)。

2.2 富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)(E)變化趨勢(shì)

由圖3可見，2011—2018年新村港海水增養(yǎng)殖區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)(E)呈波浪式變化。整體來(lái)看水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化狀況良好，其中有三年均處于貧營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，有三年處于中營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，2011年和2016年均處于富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)。其原因可能與2011年9月和 2016年10月分別登陸海南的兩個(gè)14級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的影響有關(guān)，這兩次臺(tái)風(fēng)對(duì)陵水都造成了重大影響，當(dāng)潟湖受到臺(tái)風(fēng)影響時(shí)，海水通過(guò)口門倒灌進(jìn)入潟湖，海洋物質(zhì)隨之進(jìn)入[17]，有機(jī)物短時(shí)間增加導(dǎo)致該區(qū)域海水富營(yíng)養(yǎng)化。

2.3 主要污染因子和變化趨勢(shì)

根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，取各污染因子歷年3、5、8、10月均值進(jìn)行季節(jié)性Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)，結(jié)果見表5。由表5結(jié)果可見，只有水溫為顯著水平，呈上升趨勢(shì)；COD、石油類、汞、砷、鉻為高度顯著水平，其中COD、石油類、砷呈上升趨勢(shì)，汞、鉻呈下降趨勢(shì)；其余9項(xiàng)指標(biāo)為非顯著水平，其中鹽度、pH、鎘、銅呈上升趨勢(shì)，溶解氧、DIN、DIP、糞大腸菌群、鉛等呈下降趨勢(shì)。

表5 污染因子季節(jié)性Kendall趨勢(shì)檢驗(yàn)結(jié)果

表6 2011—2018年污染因子超標(biāo)情況

2.4 Spearman相關(guān)分析評(píng)價(jià)結(jié)果

據(jù)表7可知，新村港水質(zhì)指標(biāo)間pH與鹽度呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；DIP與鹽度、pH呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；石油類與COD呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；糞大腸菌群與DIN呈顯著正相關(guān)關(guān)系；汞與COD呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，并與石油類呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；鎘與無(wú)機(jī)氮呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；砷與COD、石油類呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與汞存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；鉻與COD呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與石油類呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與汞呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。

3 討論

在已有的新村潟湖研究中對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間跨度、針對(duì)整體環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究較少，本文基于2011—2018年新村港海水增養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)、沉積物、生物指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算，以期為陵水新村潟湖生態(tài)環(huán)境保護(hù)及綜合治理提供指導(dǎo)和建議，為新村潟湖治理成效提供評(píng)價(jià)依據(jù)。

結(jié)合單因子污染指數(shù)、富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)(E)、環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)(EQI)分析結(jié)果來(lái)看，自2011年至2018年，新村港海水增養(yǎng)殖區(qū)環(huán)境質(zhì)量整體狀況優(yōu)良，能夠滿足養(yǎng)殖區(qū)功能需求，環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)(EQI)穩(wěn)中有升的趨勢(shì)，海域環(huán)境質(zhì)量狀況逐漸改善。調(diào)查期間，新村港海水增養(yǎng)殖區(qū)污染因子主要為糞大腸菌群、溶解氧、DIP、石油類，此外DIN、鉛、pH也有數(shù)次超標(biāo)。COD、石油類、砷含量呈高度顯著上升，DIP、DIN、糞大腸菌群呈非顯著下降。表明新村港養(yǎng)殖水域水體以有機(jī)污染為主[18]，其次為磷營(yíng)養(yǎng)鹽污染，此外重金屬污染中鉛出現(xiàn)了10次超標(biāo)且超標(biāo)倍數(shù)最高達(dá)2倍多，說(shuō)明重金屬鉛相比其他金屬元素污染更嚴(yán)重，與鞏慧敏等[19]研究結(jié)果一致，其主要來(lái)源于船舶航運(yùn)排污，而砷含量雖未超標(biāo)但呈現(xiàn)高度顯著上升趨勢(shì)，均需加以關(guān)注。此外，生物體和沉積物中的石油烴和農(nóng)殘(滴滴涕)在8年中有5～6年超標(biāo)，說(shuō)明周邊海鮮市場(chǎng)的海鮮藥物殘留問(wèn)題也需引起關(guān)注。

通過(guò)水質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析，結(jié)果顯示COD、石油類與砷呈顯著正相關(guān)，與汞、鉻呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明COD、石油類與砷有著共同的來(lái)源，與汞、鉻沒(méi)有共同來(lái)源，且砷與其他元素相關(guān)系數(shù)小，甚至呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明砷的來(lái)源與大多數(shù)金屬元素不同[19]。新村港周邊主要以網(wǎng)箱養(yǎng)殖和船舶運(yùn)輸為主，石油類和砷可能來(lái)源于船舶航運(yùn)排污，而汞、鉻可能來(lái)源于海水養(yǎng)殖投放的餌料、藥物[20]。周業(yè)和等[21]研究發(fā)現(xiàn)，在漁船停靠的碼頭附近，水體的有機(jī)物難以生化降解，而在網(wǎng)箱養(yǎng)殖水域易生化降解的有機(jī)物占據(jù)較大比例，這部分有機(jī)物可以通過(guò)水體的“自凈化”過(guò)程逐漸降解掉，因此水中難降解的有機(jī)物隨著時(shí)間的推移，積累的量也在逐漸增加。結(jié)合污染因子趨勢(shì)分析可知，COD、石油類與砷呈高度顯著上升，汞、鉻呈高度顯著下降，且糞大腸菌群、氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽均呈下降趨勢(shì)，表明新村港養(yǎng)殖區(qū)域由船舶航運(yùn)造成的污染加重，而由養(yǎng)殖造成的污染有所減輕。

表7 新村港水質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)分析

根據(jù)《海南省近岸海域遙感監(jiān)測(cè)圖集(2014—2018年)》[22]統(tǒng)計(jì)顯示，陵水縣用海類型主要包含漁業(yè)用海、交通運(yùn)輸用海和旅游娛樂(lè)用海三大類，其中漁業(yè)用海面積呈現(xiàn)大幅縮小趨勢(shì)。隨著《海南省養(yǎng)殖水域?yàn)┩恳?guī)劃(2018—2030年)》的實(shí)施，陵水新村港被劃定為禁養(yǎng)殖區(qū)，隨著養(yǎng)殖漁排的清退，由養(yǎng)殖帶來(lái)的污染風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)進(jìn)一步減少。值得注意的是，自2012年以來(lái)，陵水新村中心漁港建設(shè)項(xiàng)目竣工驗(yàn)收后該漁港可接納1 000艘漁船進(jìn)港停泊避、裝卸和交易，年漁獲卸港量為8×104t[23]；此外港內(nèi)還新增了一些旅游項(xiàng)目用海，由此造成的石油類和重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)進(jìn)一步加劇。

4 結(jié)論與建議

1)2011—2018年，新村港海水增養(yǎng)殖區(qū)水質(zhì)整體狀況優(yōu)良，能夠滿足養(yǎng)殖區(qū)功能需求。

2)新村港增養(yǎng)殖區(qū)海域水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化狀況良好，自2011年后整體處于貧營(yíng)養(yǎng)和中營(yíng)養(yǎng)水平，僅在2016年變?yōu)楦粻I(yíng)養(yǎng)，主要受氣候影響顯著。

3)水體污染以有機(jī)污染為主，其次為磷營(yíng)養(yǎng)鹽污染，同時(shí)對(duì)重金屬鉛、砷污染也需加以關(guān)注，還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注周邊港口市場(chǎng)海鮮藥物殘留問(wèn)題，定期開展檢驗(yàn)檢測(cè)。

4)船舶航運(yùn)污染加重，養(yǎng)殖污染有所減輕，關(guān)注船舶航運(yùn)排污帶來(lái)的石油類和鉛污染問(wèn)題。于此，為保護(hù)和改善陵水新村港海水增養(yǎng)殖區(qū)生態(tài)環(huán)境，協(xié)調(diào)海洋經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的共同發(fā)展，提出建議如下：1)依據(jù)《陵水黎族自治縣養(yǎng)殖水域?yàn)┩恳?guī)劃(2018—2030年)》，嚴(yán)格推進(jìn)禁養(yǎng)區(qū)養(yǎng)殖場(chǎng)清退和漁排整治工作。2)加快漁業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。引導(dǎo)漁業(yè)往岸上走，大力發(fā)展工廠化養(yǎng)殖；往深海走，發(fā)展深海網(wǎng)箱養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)；往休閑漁業(yè)走，創(chuàng)新發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)[24]。3)堅(jiān)持陸海統(tǒng)籌、綠色發(fā)展。合理規(guī)劃布局陸?？臻g、資源配置；提升涉海企業(yè)海洋科技創(chuàng)新能力，著力推廣綠色產(chǎn)業(yè)模式；重點(diǎn)應(yīng)加強(qiáng)入海污染物的控制，嚴(yán)格控制陸源輸入的有機(jī)物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的入海通量。4)充分考慮區(qū)域自然稟賦，因地制宜開展保護(hù)修復(fù)[25]，例如海草床、珊瑚礁、紅樹林，利用生物修復(fù)手段有效防止海水富營(yíng)養(yǎng)化等問(wèn)題的發(fā)生。