乳山湾及邻近海域化学需氧量的分布特征及影响因素

乳山湾及邻近海域化学需氧量的分布特征及影响因素
刘营;张学超;李晓敏;宋吉德;宋喜红;胡红智
【摘要】The profile characteristics of chemical oxygen demand (COD ) were studied based on the investigation data in Rushan Bay and adjacent area in spring (May) and autumn (October) of 2011 .The influencing factors and contribution of COD to eutrophication were also analyzed .The results showed that the distribution of COD was characterized by a decreasing tendency from the upper bay to the outside bay in spring and autumn .The concentration of COD was higher in spring than that in autumn .The content of COD in spring and autumn showed a negative correlation with temperature and salinity (P< 0 .01) ,while a positive correlation with level
of dissolved inorgainic nitrogen(DIN) (P< 0 .05) .The range of COD contribution to the eutrophication was from 39 .53% to 67 .18% ,COD as
an important factor contributing to eutrophication ,not the decisive factor .%根据2011年春季（5月）和秋季（10月）乳山湾及邻近海域调查资料，对海水
中的化学需氧量的时空分布特征进行研究，并分析了化学需氧量与环境因子之间的关系以及对区域富营养化的贡献率。

结果表明，乳山湾及邻近海域海水中的化学需氧量质量浓度春、秋季均表现为湾内高于湾外、近岸高于远岸的趋势，且春季化学需氧量平均质量浓度高于秋季。

乳山湾及邻近海域海水中的化学需氧量在春、秋季与温度、盐度均呈显著负相关关系（P＜0．01），与无机氮呈显著正相关关系（P ＜0．05）。

化学需氧量对富营养化的贡献值为39．53％～67．18％，化学需氧量是影响乳山湾及邻近海域富营养化的重要因素，但并非决定性因子。

【期刊名称】《水产科学》
【年(卷),期】2015(000)010
【总页数】5页(P657-661)
【关键词】化学需氧量;分布特征;影响因素;乳山湾
【作者】刘营;张学超;李晓敏;宋吉德;宋喜红;胡红智
【作者单位】威海市海洋环境监测中心，山东威海264209;威海市海洋环境监测中心，山东威海264209;威海市海洋环境监测中心，山东威海264209;威海市海洋环境监测中心，山东威海264209;威海市海洋环境监测中心，山东威海264209;威海市海洋环境监测中心，山东威海264209
【正文语种】中文
【中图分类】X824
随着沿海地区经济的快速发展，我国近岸海湾环境质量呈逐渐下降趋势，海水富营养化问题日益加重。

富营养化能改变原有的生态系统结构[1-2]，并可能导致赤潮的爆发[3-4]。

有机污染物作为海洋中一类重要的污染物质，是引起海水富营养化的重要因子之一，同时，它与赤潮之间也存在着密切联系[5]。

化学需氧量作为表征水体中有机污染物含量的指标，可以间接反映水体中有机污染程度，化学需氧量值越大，表明水体有机污染越严重[6]。

乳山湾位于山东半岛南部海域，分为东流区和西流区，拥有较为广阔的滩涂，湾内主要河流为乳山河，全长约为64 km，注入湾内西流区，湾内养殖业和工业均较为发达。

多位学者曾对乳山湾部分区域的营养状况和有机污染状况进行了评价[7-11]，而对于区域化学需氧量对富营养化贡献方面的研究较为缺乏。

本文以2011
年春、秋两季调查资料为基础，对乳山湾及邻近海域海水有机污染状况以及化学需氧量对富营养化的贡献进行了较为系统的分析，以期为区域环境保护以及海洋产业开发提供数据支持。

2011年春季(5月)和秋季(10月)对乳山湾及邻近海域进行了现场调查，共布设水质调查站位36个(图1)，分析项目包括pH、温度、盐度、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、活性磷酸盐、化学需氧量。

pH、温度、盐度用YSI多参数水质监测仪(美国YSI公司)现场测定，其余各项目分析方法均参照《海洋监测规范》[12]中规定方法进行分析。

使用营养指数法[13]对区域富营养化进行评价：
①EI=C1×C2×C3×106/4500
式中，EI为营养指数，C1为化学需氧量实测质量浓度(mg/L)， C2为无机氮实测质量浓度(mg/L)， C3为活性磷酸盐实测质量浓度(mg/L)。

化学需氧量对富营养化贡献计算公式为[14]：
②EICOD/%=(lg100C1/ lg4500EI)×100%
式中，EICOD为富营养化贡献率，C1为化学需氧量实测质量浓度(mg/L)。

水平分布图采用Surfer10.0软件进行绘制，Pearson相关性分析数据采用
Spss13.0软件处理[15]。

乳山湾及邻近海域化学需氧量平面分布在春季和秋季均表现为湾内大于湾外、由近岸向远岸逐渐递减的趋势。

化学需氧量在季节分布上有显著差异，春季乳山湾及邻近海域化学需氧量平均质量浓度均高于秋季。

春季乳山湾内化学需氧量平均质量浓度为1.53 mg/L，湾口1.60 mg/L，湾外1.39 mg/L，平面分布表现为湾内大于湾外，由近岸向外海逐渐降低趋势，最高值出现在乳山湾东流区C8站位(表1)。

秋季乳山湾内化学需氧量平均质量浓度为1.40 mg/L，湾口1.03 mg/L，湾外1.01 mg/L。

平面分布与春季相似，也表现为由近岸向外海逐渐降低趋势，最高值
出现在乳山湾东流区D3站位(表1)。

使用单因子评价法[16]对乳山湾及邻近海域化学需氧量污染程度进行评价。

乳山湾及邻近海域海洋功能区主要包括海水养殖区、港口航运区、工业用海区等，其周边海域还存在大乳山国家级海洋公园以及乳山塔岛湾国家级海洋特别保护区，因此，本研究使用第一类海水水质标准作为评价依据[17]。

春季，乳山湾及邻近海域化学需氧量均符合第一类海水水质标准(2 mg/L)，秋季虽然化学需氧量平均质量浓度低于春季，但部分站位化学需氧量质量浓度超过了第一类海水水质标准，超标的站位主要集中在湾内东流区近岸的C8和D3站位。

表明乳山湾及邻近海域受到了化学需氧量的污染，但受污染程度较低，对海水养殖等产业影响较小。

使用营养指数法对乳山湾及邻近海域富营养化状况进行计算，其平面分布见图2。

春季乳山湾及邻近海域营养指数为0.28～4.68，平均值为1.23，秋季营养指数为0.28～17.35，平均值为5.60，无论是春季还是秋季，乳山湾及邻近海域均有部分站位营养指数超过了1，海水呈富营养化状态。

春季乳山湾内共有53.3%的站位营养指数超过了1，湾外18个监测站位仅有4个站位营养指数超过了1，秋季乳山湾内所有监测站位营养指数超过了1，湾外有44.4%的站位呈富营养化状态，表明乳山湾内富营养化程度较湾外高，且秋季富营养化程度高于春季。

春季乳山湾及邻近海域化学需氧量对富营养化的贡献值为52.50%～67.18%，平均值为59.97%。

秋季为39.53%～63.41%，平均值为50.63%(图3)。

乳山湾及邻近海域化学需氧量对富营养化的贡献处于中等偏上水平，春季和秋季化学需氧量对富营养化的贡献率呈现湾内低、湾外高的特点。

春季化学需氧量对富营养化的贡献均高于50%，秋季乳山湾化学需氧量对富营养化贡献大部分站位均高于40%。

使用Pearson指数对化学需氧量与水温、盐度、悬浮物、无机氮、活性磷酸盐等环境因子进行相关性分析，结果见表2。

结果显示，无论是在春季还是在秋季，海水中化学需氧量质量浓度与海水温度、盐度呈显著负相关关系(P < 0.01)，春季海
水中的化学需氧量与无机氮和活性磷酸盐呈显著正相关(P < 0.01)，但在秋季，化学需氧量仅与无机氮呈正相关关系(P< 0.05)。

这与崔毅等[18]研究结果一致。

化
学需氧量与海水pH、悬浮物相关性不显著(P > 0.05)。

在入海河口地区，化学需氧量通常与盐度有着明显的相关关系[19]，乳山湾及邻近海域海水中化学需氧量与盐度呈显著负相关，表明化学需氧量分布受到陆源入海输入和海水物理稀释作用的共同影响，乳山湾作为一狭长型结构的海湾，湾内有乳山河等大的河流入海，这对海水中的有机污染物、营养盐等要素的扩散具有显著影响，受入海径流和潮流周期影响[20-21]，乳山湾化学需氧量的分布体现出由湾内至湾
外逐渐降低的特征。

化学需氧量与温度呈显著负相关，表明温度对化学需氧量含量有一定的控制作用，较高的温度会使海水中的有机污染物降解速率增加，从而降低了化学需氧量值。

化学需氧量与无机氮之间的相关性取决于水体环境条件，在还原性水体中，化学需氧量与无机氮通常表现为负相关，而在氧化性水体中，则表现为正相关[22]。

乳山湾海域化学需氧量与无机氮呈显著正相关，表明乳山湾海域为氧化性水体，有机质氧化分解后的氮化物会继续发生消化作用。

春季化学需氧量与活性磷酸盐也表现为正相关，说明化学需氧量与无机氮和活性磷酸盐的同源性，陆源入海排放是海水中化学需氧量和营养盐的重要来源，化学需氧量含量在一定程度上可以表征陆源入海营养盐的含量[14]。

乳山湾海域作为传统的海水养殖业聚集地，不仅接纳了沿岸工农业废水和生活污水，另一方面养殖过程中产生的氮、磷[23-24]也会对乳山湾富营养化程度产生显著影
响[9]。

本文研究表明，乳山湾及邻近海域秋季富营养化程度要高于春季，辛福言
等[9]对乳山湾东流区富营养化状况进行了分析，结果显示夏季乳山湾富营养化程
度高于春季，高凤祥[25]研究结果也表明8月份和10月份海水中的无机氮和化学需氧量质量浓度高于5月份。

夏、秋季处于乳山湾海域的丰水期，同时又是周边
海水养殖活动的密集期，此时来自陆上和海水养殖的污染物显著高于春季，使得夏、
秋季乳山湾富营养化程度高于春季。

与2002年相比，乳山湾及邻近海域春季和秋季多个站位达到了富营养化水平，海水富营养化程度总体上有所加重。

乳山湾及邻近海域化学需氧量对富营养化的平均贡献率为55.6 %，与其他海域相比，乳山湾及邻近海域化学需氧量对富营养化的贡献率高于渤海的25%[26]以及长江口的46.53%[27]，但低于东海赤潮高发区的82%[28]，与钦州湾海域(平均贡献率为50.3%)[29]相近。

海水富营养化程度主要通过化学需氧量、无机氮和活性磷酸盐的量来体现，春季乳山湾营养化指数基本未超过1，富营养化程度较低，此时化学需氧量对富营养化的贡献较高，超过了50%，而秋季随着乳山湾富营养化指数的升高，化学需氧量对富营养化的贡献降低，特别是乳山湾内化学需氧量对富营养化的贡献降至约40%，表明营养盐对富营养化的贡献要高于化学需氧量，富营养化程度加重时来自营养盐的贡献更为突出(图4)，乳山湾海域海水中的营养盐是引起区域富营养化的主要因素。

马绍赛等[30]曾对乳山湾8月份营养状况做了分析，表明无机氮对乳山湾的富营养化起主导作用，与本文结论一致，这也说明乳山湾及邻近海域富营养化结构近二十年来未发生大的变化。

【相关文献】
[1] Telesh I V,Alimov A F,Golubkov S M,et al. Response of aquatic communities to anthropogenic stress:a comparative study of Neva Bay and the eastern Gulf of
Finland[J].Hydrobiologia,1999(393):95-105.
[2] Capriulo G M, Smith G, Troy R,et al. The planktonic food web structure of a temperate zone estuary, and its alteration due to eutrophication[J].Hydrobiologia, 2002,475(1):263-333.
[3] Riegman R,Noordeloos A M,Cadee G.Phaeocystis blooms and eutrophication of the continental coastal zones of the North Sea[J]. Marine Biology,1992,112(3):479-484.
[4] Margalef R. Red tides and ciguatera as successful ways in the evolution and survival of an admirable old phylum[G]//Reguera B,Blanco J,Fernandez M L.Harmful Algae. Vigo, Spain:Proceedin gs of the Ⅷ International Conference on Harmful Algae,1997:3-7.
[5] 王颢,石晓勇,张传松,等.2004年春季东海赤潮高发区COD分布及其与赤潮关系的初步研究[J].海洋科学,2008,32(12):82-86.
[6] Kawabe M,Kawabe M.Factors determining chemical oxygen demand in Tokyo
Bay[J].Journal of Oceanography,1997(53):443-453.
[7] 马绍赛,赵俊,周诗赉,等.乳山湾水化学环境[J].海洋水产研究,1996,17(1):63-70.
[8] 马绍赛,崔毅,辛福言,等.乳山湾东流区营养状况时、空变化及其评价[J].海洋水产研
究,1997,18(2)：20-24.
[9] 辛福言,陈碧娟,曲克明,等.乳山湾表层海水COD与氮、磷营养盐的分布及营养状况[J].海洋水产研究,2004,25(5):52-56.
[10] 吴鹏,孙耀,徐林梅,等.乳山湾东流区滩涂贝类养殖环境中自身污染现状分析[J].海洋水产研
究,2007,28(1):87-94.
[11] 陈晨,李琪,慕翠敏,等.乳山牡蛎养殖海域水质状况季节分析与评价[J].海洋湖沼通
报,2013(1):38-44.
[12] 国家质量技术监督局.GB17378-2007 海洋监测规范[S].北京:中国标准出版社,2007.
[13] 冈市友利.浅海的污染与赤潮的发生,内湾赤潮的发生机制[R].东京:日本水产资源保护协会，1972.
[14] 李磊,王云龙,蒋玟,等.春、夏季长江口邻近海域COD分布特征、影响因素及对富营养化的贡
献[J].海洋通报,2012,31(3):329-335.
[15] 卢纹岱.SPSS统计分析[M].北京:电子工业出版社,2003:294-296.
[16] 周爱国，蔡鹤生．地质环境质量评价理论与应用[M].武汉:中国地质大学出版社，1998：70-83.
[17] 国家环境保护局．GB3097-1997海水水质标准[S].北京:中国标准出版社,1998.
[18] 崔毅,马绍赛.乳山湾东流区水体有机物与氮、磷营养盐及盐度的关系[J].海洋水产研究，1997，18(2)：68-71.
[19] 杨福霞,简慧敏,田琳,等.大辽河口COD与DO的分布特征及其影响因素[J].环境科学，2014,35(10):3748-3754.
[20] 孙永根,吴建政,朱龙海,等.乳山湾泥沙运移趋势及蚀淤分析[J].海洋地质动态,2007,23(4):26-31.
[21] 冉祥滨,臧佳业,韦钦胜,等.乳山湾口及其邻近海域溶解氧分布特征及影响因素研究[J]．海洋学报,2011,33(4):173-180.
[22] 杨美兰，林钦，黄洪辉，等．珠江口水域化学耗氧量(COD)的分布特征[J]．海洋通报，2005，24(4)：22-26.
[23] 王迪迪，孙耀，石晓勇，等．乳山湾东流区沉积物中不同形态磷的分布特征[J]．生态学报，2008，28(5)：2417-2423.
[24] 王迪迪，孙耀，石晓勇，等．乳山湾东流区沉积物中不同形态氮的分布特征[J]．海洋环境科学，2009，28(6)：639-642.
[25] 高凤祥．乳山湾浮游植物群落结构与太平洋牡蛎性成熟的研究[D]．青岛：中国海洋大学，2006.
[26] 郭全，王修林，韩秀荣，等．渤海海区COD分布及对海水富营养化贡献分析[J]．海洋科学，
2005，29(9)：71-75.
[27] 李磊，王云龙，蒋玫，等．春、夏季长江口邻近海域COD分布特征、影响因素及对富营养化的贡献[J]．海洋通报，2012，31(3)：329-335.
[28] 张传松，王修林，石晓勇，等．东海赤潮高发区 COD和石油烃分布特征及其与赤潮发生关系的初步研究[J]．应用生态学报，2003，14(7)：1093-1096.
[29] 杨斌，钟秋平，鲁栋梁，等．钦州湾海域COD时空分布及对富营养化贡献分析[J]．海洋科学，2014，38(3)：20-25.
[30] 马绍赛，周诗赉，赵俊，等．乳山湾8月份大潮汛期营养状况分析[J]．应用生态学报，1996，7(2)：221-223.。