海港水域海洋环境质量变化趋势分析

顾闻，高清军，贺敬怡，徐静，姬洪亮，武可新

（水路交通环境保护技术实验室天科院环境科技发展（天津）有限公司，天津 300456）

0 引言

伴随我国经济建设的快速发展，港口建设日新月异，目前世界十大港口中中国已占据七席，同时，随着美丽中国蓝色海湾建设目标的积极推进，对港口海洋环境保护治理的要求也越来越高[1]。由于港口建设会不可避免的对海洋环境造成影响，如何在建设港口满足国民经济发展需要的同时，降低对海洋环境的影响并保护和管理好港口海洋环境已成当务之急[2-3]。因此，加强海港水域海洋环境监测和发展趋势分析，已成为海港水域海洋环境保护的必要措施[4]。

本文以某海港水域为例，通过对基本水质和生态现状因素的研究与分析，进行环境质量趋势性分析，探究新时期海港海洋环境保护途径，为实现港口经济与生态的可持续发展提供科学依据。

1 海洋环境现状调查

1.1 海洋水质现状调查

根据2020 年国家海洋局海洋环境监测中心站统计结果显示，调查海域39 个站点海水中pH、石油类、汞、铜、镉、铬均能满足相应水质标准要求[5-6]。化学需氧量2 个站位超出海水水质评价标准，超标率5.13%，为最大超标倍数0.10 倍。无机氮在6 个站位中超标，超标率15.38%，为最大超标倍数0.13 倍。活性磷酸盐在2 个站位中超标，超标率5.13%，为最大超标倍数0.49 倍。重金属锌在12 个站位中超标，超标率30.77%。超标站位均执行海水水质一类标准，主要污染因子为无机氮和重金属锌。以上因子中氰化物、挥发酚、重金属镍等所有特征污染物因子均未检出。

1.2 海洋生态现状调查

2019 年调查海域20 个站位的叶绿素a 含量分析及统计结果：10 月调查海域叶绿素a 含量在0.833～2.43 μg/L 之间，平均值为 1.44 μg/L。共鉴定浮游植物18 属25 种，群落细胞丰度的平均值为38.8×104个/m3，群落多样性、均匀度和丰富度指数均在合理范围内波动。本次监测共获得浮游动物20 种，浮游幼虫7 类，合计种类27 个，群落优势种是强壮箭虫和中华哲水蚤，优势度分别为0.50 和0.18，群落个体密度平均值为127.3 个/m3，生物量平均值为53.6 mg/m3，群落多样性、均匀度和丰富度指数显示群落结构稳定。

2 海洋环境变化趋势分析

2.1 海洋水质变化趋势分析

2.1.1 化学需氧量（COD）变化趋势

由图1 可知2012—2020 年春季，调查海域COD 含量大体相当，COD 含量均满足一类海水水质标准的要求，调查海域秋季COD 含量变化均在一类海水水质标准范围之内。仅在2018 年9 月取样调查航次出现超一类标准，其他各调查航次均能满足一类海水水质标准的要求。但值得警惕的是，该区域COD 呈现逐年上升的趋势，表明该区域海水仍存在一定程度的污染，且在逐年加剧。

图1 COD 含量变化趋势Fig.1 Variation trend of COD content

2.1.2 无机氮变化趋势

调查海域无机氮含量变化趋势见图2，由图可知2012—2020 年春季调查，海域无机氮含量均值总体呈现为逐渐降低的趋势。无机氮均值最高值出现在2012 年5 月（0.295 mg/L），超一类水质标准但满足二类海水水质标准的要求。其余调查时间无机氮含量均满足一类海水水质标准的要求。

2011—2019 年秋季调查，海域无机氮含量均值总体呈现为逐渐降低的趋势。无机氮含量均值最大值出现在2011 年10 月（0.382 mg/L），满足三类海水水质标准，2013 年、2015 年、2018 年和2019 年无机氮含量均值满足二类海水水质标准的要求。分析结果表明：无机氮是该海域主要污染物之一，尤其2011 年10 月部分站位无机氮含量超出四类海水水质标准的要求，这是造成海域赤潮发生的主要影响因素[7]。

图2 无机氮含量变化趋势Fig.2 Variation trend of inorganic nitrogen content

2.1.3 活性磷酸盐变化趋势

调查海域活性磷酸盐含量变化趋势如图3 所示，由图可知2012—2020 年春季调查海域活性磷酸盐含量均值总体呈现为先降低再升高的趋势。活性磷酸盐均值最高值出现在2012 年5 月（0.03 mg/L），超一类水质标准但满足二类海水水质标准的要求；2014 年、2017 年、2018 年和 2020 年春季活性磷酸盐含量均满足一类海水水质标准的要求。2011—2019 年调查海域秋季活性磷酸盐含量均值变化趋势总体呈现为逐渐升高的趋势。活性磷酸盐含量均值最大值出现在2019 年10 月（0.013 6 mg/L），各航次活性磷酸盐含量均满足一类海水水质标准的要求。分析结果显示：活性磷酸盐同样也是该海域主要污染物之一，其中2012年5 月部分站位活性磷酸盐含量超出三类海水水质标准的要求。

图3 活性磷酸盐含量变化趋势Fig.3 Variation trend of active phosphate content

2.1.4 石油类变化趋势

调查海域石油类含量变化趋势见图4，由图可知2012—2020 年春季调查海域石油类含量均值总体呈现为逐渐降低的趋势。均值最高值出现在2012 年5 月（0.039 mg/L），石油类含量均满足一类海水水质标准的要求。2013—2019 年秋季调查海域石油类含量大体相当，无明显波动，4 个调查航次石油类含量均满足一类海水水质标准要求。

图4 石油类含量变化趋势Fig.4 Variation trend of petroleum content

2.1.5 锌（Zn）含量变化趋势

调查海域锌含量变化趋势如图5 所示，由图可知2012—2020 年调查海域春季锌含量均值总体呈现为先升高后降低的趋势，2012 年5 月、2018年5 月和2020 年5 月锌含量满足一类海水水质标准的要求，2014 年和2017 年锌含量升高，最大值（39.8 μg/L）出现在 2017 年 4 月，但能满足二类水质标准的要求。

图5 锌含量变化趋势Fig.5 Variation trend of zinc content

2011—2019 年秋季调查海域锌含量均值总体呈现为先升高后降低的趋势，锌含量均值最大值（25.2 μg/L）出现在2013 年11 月，超出了一类海水水质标准，但能满足二类水质标准的要求；其他调查航次锌含量均值满足一类水质标准的要求。

2.2 海洋生态变化趋势分析

2.2.1 浮游植物变化趋势

调查海域浮游植物多样性指数变化趋势如图6 所示，由图可知近年来浮游植物种类整体呈上升趋势。调查取样分析显示硅藻占绝对优势，其次是甲藻。星脐圆筛藻作为优势种在4 个航次中有出现，其次是刚毛根管藻在3 个航次中出现，夜光藻、辐射圆筛藻、丹麦细柱藻在2 个航次中出现。

春季浮游植物的生境质量为“差”水平；夏季浮游植物生境质量为“差—一般”水平；秋季浮游植物生境质量为“一般”水平[8]。总体而言，调查海域的生物多样性指数秋季＞夏季＞春季。

图6 浮游植物生物多样性指数变化趋势Fig.6 Variation trend of phytoplankton biodiversity index

2.2.2 浮游动物变化趋势

调查海域浮游动物多样性指数变化趋势如图7 所示，由图可知春季3 个航次的浮游动物多样性指数呈逐渐下降的趋势，浮游动物的生境质量由2012 年的“一般”水平下降为2017 年的“差”水平；夏季5 个航次浮游动物多样性指数呈现为下降的趋势，除2017 年以外，其他航次均值介于2~3 之间，生境质量为“一般”水平；秋季4 个航次浮游动物多样性指数整体呈现为先下降后升高的趋势，2011 年秋季介于2~3 之间，生境质量为“一般”水平，2013 年、2015 年和2019 年秋季浮游动物生境质量为“差”水平。

图7 浮游动物生物多样性指数变化趋势Fig.7 Variation trend of zooplankton biodiversity index

总体而言，调查海域的浮游动物多样性指数夏季略高于春季和秋季。各航次浮游动物种类组成以桡足类和腔肠动物为主。强壮箭虫、小拟哲水蚤在多个航次出现，其他优势种偶见于各航次。

2.2.3 底栖动物变化趋势

调查海域底栖动物多样性指数变化趋势如图8 所示，由图可知春季各航次生物多样性指数均值呈现为逐渐升高的趋势；夏季各航次生物多样性指数均值呈现为先降低后升高再降低的趋势，生物多样性指数均值最高值2017 年，均值最低值出现在2012 年；秋季底栖动物生物多样性指数呈现为逐渐升高的趋势。调查取样分析显示，底栖动物以环节动物、软体动物和节肢动物为主。不倒翁虫作为优势种出现航次较多（6 个航次），其次是日本倍棘蛇尾和彩虹明樱蛤（3 个航次），其他优势种偶见于各航次。

图8 底栖动物生物多样性指数变化趋势Fig.8 Variation trend of biodiversity index of zoobenthos

3 结论与建议

该海域水体无机氮和活性磷酸盐污染较为严重，表现为水体富营养化，有引起水体微生物、浮游生物和藻类大量繁殖、海洋生态平衡破坏等风险，需要引起海洋环境水体保护的重视；有机物含量正常，COD 浓度基本满足一类海水水质标准的要求，暂不属于主要污染物质；石油类、铜等含量基本符合一类水体水质的标准要求；海域中金属锌的浓度呈现升高趋势，且其浓度仅能满足二类水质标准。从海洋生态环境来看，形势不容乐观，生物生存环境维持“一般”条件，生物多样性指数增长缓慢，海洋生物生存环境仍需改善，环境污染压力尚未得到有效缓解。

针对该港海洋环境质量现状与趋势性分析结果，提出以下海洋环境保护建议：该港海洋环境中无机氮与活性磷酸盐超标，建议加强该港海洋环境周围污水排放管理，严格控制排放量和排放标准，所有入海量（包括新建港口设施）都应满足排放标准与要求；制定相关政策对外来船只的压载水排放进行监管，保护当地海洋生态；对该港海洋环境进行及时检测监控，方便及时调整治理措施，做到因地制宜，有针对有目标的监督监控更能起到缓解污染的作用；开展污染治理跟踪检测，对处理方法和手段的有效性及时反馈，为持续改善海洋环境治理工作提供技术支持。