2013年钦州湾水质自动监测研究

作者：张毅

  2013年期间，利用广西近岸海域水质自动监测网络成功对广西近岸海域疑似赤潮的水质异常情况进行预警预报共12次，为环保部门及时采取应对和防范措施提供了有利条件。本文根据2013年在钦州湾获取的水质自动监测数据，分析了水质变化趋势，探讨水质异常情况频繁发生的时间及原因，并对水质超标情况进行了统计和评价，为环境管理提供技术支持。

1  材料与方法

1.1  采样站位

  利用广西近岸海域水质自动监测的海上自动监测站，主机均为YSI6600型多参数水质测定仪（美国），已通过国家质量技术监督局认证。在钦州湾共布设3个点位（编号为GX04、GX05和GX06），其中GX04和GX05站位分别位于钦江河口和茅岭江河口附近，GX06位于钦州港内，自动监测站具体布设点位见图1。

1.2  分析项目

  自动监测站主要监测表层(1.0 m)水质状况，依据《海水水质标准》(GB 3097-1997)，选择自动站主机YSI6600多参数水质测定仪的自动监测数据pH、溶解氧（DO，每30 min测定一组数据）以及活性磷酸盐（每4h测定一组数据）进行分析和评价，同步监测水温、盐度和叶绿素浓度（每30 min测定一组数据）。监测数据有严格的质量控制，监测期间定期对仪器进行清洗维护、校对和比对，以保证监测数据的可靠性。所选择指标的具体评价标准见表1。

1.3  数据处理

  调查海区各环境因子的相互关系采用Pearson相关性分析，均值差异性分析采用配对数据f检验，P<0.05为显著差异，所有统计分析均在软件SPSS 17.0下进行。

2  结果与讨论

2.1  pH值

  研究表明浮游植物生长的最优水体的pH值为6.30-10.00，2013年钦州湾3个站点pH月均值范围为7.53—8.21，表明海水pH适合浮游植物生长。pH值月变化趋势见图2。从图2可以看出，GX04和GX05站位海域海水pH值呈现明显的月变化特征，表现为从1月份开始逐渐降低，到7、8月达到最低值，之后开始回升，其中GX04（5、7、8、9、11、12月）和GX05（7、8、11月）站位海域海水pH值低于一、二类水质标准下限(pH=7.8)。而GX06站位海域没有明显的月变化特征，最低值和最高值相差仅为0.25，最高值出现在1月和4月，最低值出现在8月，月均值均达到一类水质标准。

  pH值季节变化趋势见图3。从图3可以看出，3个站位海域海水pH值均表现为春、冬季大于夏、秋两季，其中GX04和GX05站位季节变化比较明显，夏季pH值最低，春、冬季节pH值最高，秋季次之。GX04站位海域pH值在春、冬两季达到一类水质要求，夏、秋两季降到三类水质标准。GX05站位海域除了夏季为三类水质，其他三季均为一类水质标准。GX06站位海域全年均为一类水质。

  海水pH值是海洋生态系统的关键因子，即使细微的变化也将会对海洋化学造成深刻的影响。大气CO2浓度、海水温度以及降雨量均会对pH造成影响。不同地理环境下影响海水pH值变化的主要因素也有所不同，例如在南海北部海水pH与海水水温呈现一定的负相关，而在浙江南部海域的pH与光合作用的相关性则更加明显。将监测因子之间做相关性分析，发现在GX04和GX05号站位海水pH和盐度呈现极显著负相关（P<O.Ol），GX06站位海水pH和盐度也呈显著性负相关(P<0.05)。由于GX04和GX05站位海域均位于河口附近，夏季为丰水期，径流人海通量比其他季节都大，另外夏、秋季节降雨频次以及降雨量较大，降水作用也会引起人海淡水径流量及其携带的污染物增加，从而降低了海水的pH。另外，GX06号站位位于钦州港内，受港内船只、人类排放物的混合污染源影响较大，受河流输入的影响相对减弱，所以海水pH季节变化相对较小。

2.2  溶解氧

  2013年钦州湾3个站点溶解氧月均值范围为5.72-9.47 mg/L，溶解氧月均值变化趋势见图4。3个站位海域海水溶解氧呈现明显的周年变化特征，表现为从1月份开始逐渐降低，到8、9月达到最低值，之后开始回升，其中GX05(8、9月)和GX06(9月)站位海域海水溶解氧低于一类水质标准下限，其余均达到一类水质标准。溶解氧季节变化趋势见图5，3个站点也有明显的季节变化，表现为夏季最低，冬季最高，春季和秋季大致相当。3个站位溶解氧季均值均达到一类水质标准。

  海水中的溶解氧主要来源于海气界面氧的溶解以及水中浮游植物的光合作用，而耗氧过程则主要是通过水生生物的呼吸作用和有机物质的降解过程。溶解氧含量是衡量水质的重要指标之一，它可以直接反应生物的生长状况和水体的污染程度。将各站点海水水温与溶解氧做相关性分析，发现两者呈极显著负相关(P<0.01)。所以钦州湾海水溶解氧含量主要取决于它在水中的溶解度，钦州湾属于亚热带季风气候，夏季水温较高，有时可达30℃以上，溶解氧的饱和度降低，造成海水的溶解氧浓度降低。生物活动包括浮游生物的呼吸耗氧和浮游植物的光合作用等，也是影响溶解氧含量的一个重要因素，而叶绿素a是反映水体初级生产者（浮游植物）生物量的重要指标，因此这里通过分析溶解氧与叶绿素a的相关性来讨论生物活动对溶解氧分布的影响。将溶解氧与叶绿素a做相关性分析，发现两者呈现显著负相关（P<0.05）。叶绿素高，表明浮游植物生长旺盛，可以释放出大量氧气，研究发现，赤潮发生时，海水中的溶解氧、pH和叶绿素存在同步升高的现象，然而从溶解氧的年际变化来看，溶解氧和叶绿素呈显著的负相关，这很可能是因为浮游植物在高温夏季大量生长而在低温冬季生物量低的周年变化特征有关，也可能是浮游植物在生长繁殖过程中降解有机质和消耗氧气量大于释放氧气量的缘故。另外在河口附近，由径流携带而来的营养物质在促使浮游植物大量繁殖的同时，消亡过程大于生长过程。所以钦州湾海水中的溶解氧含量主要取决于水温的变化，其次与浮游植物消耗以及海水中有机质的分解有关。

2.3  活性磷酸盐（以磷计）

2013年钦州湾GX04和GX06站位活性磷酸盐( 以磷计)月均值范围为0.002 3-0.027 9 mg/L，月均值变化趋势见图6。2个站点磷酸盐在各月份之间的变化明显，GX04站位海域在8月达到最高值，7月值最低，其中3、4、8、9、10月月均值达到二类标准，其余月份均满足一类水质要求；GX06站位海域在1月达到最高值，7月值最低，12个月份均满足一类水质要求。活性磷酸盐季节变化趋势见图7。GX04站位季均值表现为春季>夏季>秋季>冬季，而GX06站位季均值表现为冬季>秋季>春季>夏季。2个站位海域活性磷酸盐季均值均达到一类水质要求。

  对某一自然海域，营养盐的输入主要有3种方式，大气沉降、水平输送和垂直混合，营养盐是否受河流或大气沉降的影响可以用盐度的相互关系进行评价。由相关性分析可知，活性磷酸盐与盐度呈现显著性负相关(P<0.05)，表明海水中的活性磷酸盐主要以河流输送为主，另外位于河口附近的GX04站位海水的磷酸盐远大于钦州港的GX06站位，也说明了河流输送的影响。

2.4  短期水质异常情况分析

  藻类生长与水体中的多种环境因子密切相关，如营养盐、光照强度、水温、pH和DO等。有研究表明，在富营养化水体中，pH、DO与叶绿素存在相关性，通过对pH、DO与藻类数量的实时监测，可以对水华或赤潮进行预测和预警。根据廉州湾赤潮自动监测结果分析，李天深等提出当自动站溶解氧数据大于8 mg/L，叶绿素数据大于10μg/L，且两者呈现同步升高趋势时，可大致判定为赤潮发生的前兆。应密切关注数据变化动向，及时作出应急预案。

  在2013年4月18-23日以及5月31日-6月3日，钦州湾出现海水水质异常情况，GX06号自动监测站pH、溶解氧及叶绿素的监测值分别出现不同程度的同步升高现象，部分时段pH超三类水质，溶解氧明显过饱和。经过现场监测和调查，发现水质异常是由浮游植物大量增殖所引起，其中5月31日-6月3日浮游植物优势种为中肋骨条藻（4.5x105个1L），未达到赤潮阈值。受前期降雨量增加的影响，人海淡水径流量及其携带的污染物增加，加上气温升高和光照增强等综合因素的影响，浮游植物大量增殖，海水pH、溶解氧和叶绿素明显增高的异常现象。随着海水中营养盐的消耗，浮游植物逐渐消亡，pH、溶解氧和叶绿素浓度趋于正常。

  因此，海水自动站如同环保工作者的“千里眼”，能够随时关注水质动向。然而“千里眼”也不是万能的，它所监测因子有限，当发现水质有异常情况时，应立即到现场进行监测，分析水质异常原因，及时做出对策。

3  结论

  pH呈现出明显的季节变化特征，主要表现为春、冬季大于夏、秋两季。G204站位（春季和冬季）、GX05站位（春、秋和冬季）、GX06站位(全年)pH值达到一类水质要求，GX04站位（夏季和秋季）、GX05站位（夏季）海域pH值降到三类水质标准。

  溶解氧呈现出明显的季节变化特征，表现为夏季最低，冬季最高，春季和秋季大致相当。3个站位溶解氧季均值均达到一类水质标准。钦州湾海水中的溶解氧含量主要取决于水温的变化，其次与浮游植物消耗以及海水中有机质的分解有关。

GX04站位季均值表现为春季>夏季>秋季>冬季，而GX06站位季均值表现为冬季>秋季>春季>夏季。2个站位海域活性磷酸盐季均值均达到一类水质要求。活性磷酸盐与盐度呈显著性负相关，表明海水中的活性磷酸盐主要以河流输送为主。

4摘  要：根据2013年钦州湾的水质自动监测数据结果，对其水质变化趋势进行了分析，并对其水质超标情况进行了统计和评价。结果表明：pH月均值范围为7.53-8.21，呈现出明显的季节变化，主要表现为春、冬两季高于夏、秋两季。海水pH值和盐度相关性明显，表明盐度受河流输入影响较大。溶解氧(DO)月均值范围为5.72-9.47 mg/L，呈现出明显的季节变化特征，表现为夏季最低，冬季最高，春、秋季大致相当。溶解氧季均值均达到一类水质标准。其中GX04和GX06站位活性磷酸盐(DIP)月均值范嗣为0.002 3-0.027 9 mg/L，GX04站位季均值表现为春季>夏季>秋季>冬季，而GX06站位季均值表现为冬季>秋季>春季>夏季。GX04和GX06站位活性磷酸盐季均值均达到一类水质要求。活性磷酸盐与盐度呈显著性负相关(P<0 05)，表明海水中的活性磷酸盐主要以河流输送为主。