威海市桑沟湾及周边海域水质监测与评价
收稿日期:20230423；修订日期:20230613;
编辑：王敏基金项目：山东省2019年度省级地质勘查项目，山东省威海市海洋牧场示范区海底沉积物地球化学调查(鲁勘字 2019 52号)
作者简介：韩忠(1988 )，男，山东即墨人，高级工程师，主要从事水文地质㊁海洋地质调查等研究工作;E m a i l :h a n z h o n g g
l @163.c o m *通讯作者：边雄飞(1986 )，男，河北定州人，工程师，主要从事基础地质调查㊁海洋地质调查等研究工作;E m a i l :478405273@q q
.c o m 韩忠1，边雄飞1*，宋其峰2，王恒1
(1.山东省第六地质矿产勘查院，山东省深部金矿探测大数据应用开发工程实验室，山东威海 264209;2.
昌乐县规划编制研究中心，山东昌乐 262400
)摘要：为研究威海市桑沟湾及周边海域水质情况，本文基于桑沟湾及邻近海域30个站位共采集了100个海
水样品，分析了研究区海水水质特征，并结合海洋功能区划，采用了单因子标准指数法和综合指数法对研究区海水水质状况做出了评价㊂研究结果表明：在100个海水样品中，海水良好级水样共有11件，占总数的11%；较好级水样共有89件，占总数的89%，总体上研究区域海水水质满足各功能区要求，适宜水产养殖活动，具备在此海域建设人工鱼礁的水质环境㊂
关键词：海洋牧场；海水水质；水质监测；水质评价；桑沟湾
中图分类号:X 55 文献标识码:A d o i :10.12128/j
.i s s n .16726979.2023.08.008引文格式：韩忠，边雄飞，宋其峰，等.威海市桑沟湾及周边海域水质监测与评价[J ].山东国土资源,2023,39(8):50
57.HA NZ h o n g ,B I A N X i o n g f e i ,S O N G Q i f e n g ,e t a l .M o n i t o r i n g a n dE v a l u a t i o no fW a t e rQ u a l i t y o f S a n g g o uB a y a n dS u r r o u n d i n g W a t e r s i n W e i h a i C i t y [J ].S h a n d o n g L
a n da n dR e s o u r c e s ,2023,39(8):5057.0 引言
海洋中蕴含着丰富的生物资源，这些生物资源已
逐渐成为人类获取食品和优质蛋白的 蓝粮仓
[1
]，在众多沿海国家和地区，海洋经济成为区域经济发展的重要支柱㊂随着捕捞业㊁养殖业的发展，出现了局部海水域环境恶化㊁渔业产品品质下降㊁养殖病害严重等问题
[23
]㊂与传统海水养殖相比，海洋牧场更加
重视海洋生态系统修复与生态环境保护，是实现海洋
环境保护与渔业资源养护的重要举措[
45
]㊂截至2021年,
中国国家级海洋牧场示范区已经有153个，其中，荣成市获批国家级海洋牧场12个[67]
,
省级海洋牧场17个;
规模㊁体量均居全国前列，实现年收入约30多亿元,
带动渔民增收6亿多元㊂桑沟湾是中国最东端㊁日出最早的海湾，位于威海
市荣成中东部，海水水质优良，海产丰富，湾内有我国北方最大规模的海上网箱养殖㊂注入桑沟湾的河流共十余条，主要河流有桑沟河㊁十里河㊁沽河和崖头河等,
年径流总量约为2ˑ108m
3
，约为湾内总海水体积的17%，年沙输入量为17.1ˑ104t
[89
]㊂桑沟湾海洋牧场先后被农业部授予 国家级海洋牧场 国家级休闲渔
业示范基地 水产健康养殖示范场 和 河鲀鱼协会副会长单位 等称号，具有显著的海洋牧场集聚性优势㊂提升现代化海洋牧场的建设质量需要加强环境监测和管理，必须重视海洋生态环境的保护，为渔业资源的持
续发展提供安全稳定的生态环境[
10
]㊂水质调查有利于了解海洋牧场海区的环境本底现状，有利于了解海洋功能区划执行现状以及与未来发展适应性，为海洋牧场建设和海洋生态保护提供科学依据㊂本研究基于荣成市桑沟湾及邻近海域30个站位共100个海水样品，分析了研究区海水水质特征，结合海洋功能区划对研究区海水水质状况做出评价㊂
1 样品与方法
1.1 样品采集
山东省地质矿产勘查开发局第六地质大队于
㊃
05㊃第39卷第8期 山
东国土资源 2023年8月
2019年10月在研究区进行了30站位海水水质调查工作，根据不同水深，不同站位采样2~5层，共采
集海水样品100件(图1)，海水水质研究包括水深㊁温度㊁透明度㊁水㊁p H ㊁盐度㊁溶解氧㊁化学需氧量㊁氨氮㊁亚硝酸盐㊁硝酸盐㊁活性磷酸盐㊁汞㊁镉㊁铅㊁铬㊁砷㊁铜㊁锌㊁石油类㊁活性硅酸盐等21个水质要素，相关分析方法见表1㊂相关分析严格按照‘海洋调查规范“和‘海洋监测规范“的规定进行实验室分析，采用实验室自控平行样分析㊁现场密码样平行样分析㊁加标回收样分析等进行实验室内质量控制
㊂
1 水系;
2 等深线;
3 水质㊁
水文站位图1 海水水质研究范围和站位
1.2 评价方法与标准
桑沟湾及邻近海域水质评价采用单一要素评价的基础上进行综合指数评价㊂单一要素评价将各站点的水质测量数据与‘海水水质标准“(G B 3097-
1997
)中的标准数据进行比对，通过判断各项水质要素的达标情况筛选主要污染要素[
1112
]㊂基于选定的19项水质要素,
开展综合水质评价，建立综合评价指标体系，各指标权重利用层次分析法确定，最后根据指标赋值和加权求和计算桑沟湾及邻近海域的水质综合指数，以反映研究区域海水质量的整体情况
[13
]㊂
根据‘海水水质标准“(G B 3097-1997)
，根据海域的使用功能和保护目标，我国海水水质分为4类
(表2)[14]
，各类水质的适用范围如表3所示㊂
1.2.1 单因子标准指数法
标准指数按如下方法计算：设某水质要素一类㊁
二类㊁三类和四类标准的标准值分别为a ,b ,c ,d ，某测量站位该要素测量值为y ，设该站位该要素标准
指数的值为x [
15]
勾海峰㊂表1 海洋水质水文分析方法
序号检测项目检测方法检测标准号
01水深钢丝绳测深法G B /T12763.2-20074.802温度表层水温表法G B /T14914-20067
03透明度透明圆盘法G B /T12763.2-200710.2.104水水计目测法G B /T12763.2-200710.2.205p
H p
H 计法G B17378.4-20072606盐度实验室盐度计法G B /T12763.2-20076.2.307溶解氧碘量滴定法G B17378.4-20073108化学需氧量碱性高锰酸钾法G B17378.4-20073209
氨氮
次溴酸盐氧化法G B17378.4-200736.2
10亚硝酸盐亚硝酸盐萘乙二胺分光光度法G B17378.4-20073711硝酸盐锌镉还原法G B17378.4-200738.212活性磷酸盐
磷钼蓝分光光度法
G B17378.4-200739.113汞原子荧光法G B17378.4-20075.114镉无火焰原子吸收分光光度法G B17378.4-20078.115铅无火焰原子吸收分光光度法G B17378.4-20077.116铬无火焰原子吸收分光光度法G B17378.4-200710.117砷原子荧光法G B17378.4-200711.118铜无火焰原子吸收分光光度法G B17378.4-20076.119锌火焰原子吸收分光光度法G B17378.4-20079.120
石油类紫外分光光度法
G B17378.4-200713.221活性硅酸盐
硅钼蓝法G B17378.4-200717.2
表2 海水水质标准(G B 3097-1997
)要素一类二类三类四类p H 7.8~8.5
7.8~8.5
6.8~8.8
6.8~8.8
D O
>6>5>4>3C O D
ɤ2
ɤ3
ɤ4
ɤ5
无机氮ɤ0.20
ɤ0.30
ɤ0.40
ɤ0.50
活性磷酸盐ɤ0.015ɤ0.030ɤ0.030ɤ0.045石油类ɤ0.05
ɤ0.05
ɤ0.30
ɤ0.50
铜ɤ0.005ɤ0.010ɤ0.050ɤ0.050铅ɤ0.001ɤ0.005ɤ0.010ɤ0.050锌ɤ0.020ɤ0.050ɤ0.10ɤ0.50镉ɤ0.001ɤ0.005ɤ0.010ɤ0.010总铬ɤ0.05ɤ0.10ɤ0.20ɤ0.50砷
ɤ0.020ɤ0.030ɤ0.050ɤ0.050汞ɤ0.00005
ɤ0.0002ɤ0.0002ɤ0.0005
单位:m g
/L ，除p H 外㊂如果y <a ，则x =y
/a ；如果a <y <b ，则x =(y -a )/(b -a )+1；如果b <y <c ，则x =(y -
b )/(
c -b )+2；如果c <y <
d ，则x =(y -c )/(d -c )+3；如果y >d ，则x =S Q R T ((y -
c )/(
d -c ))+3㊂㊃
15㊃
表3 海水水质适用范围(G B 3097-1997
)海水水质类别
适用范围
一类水产养殖区，海上自然保护区和珍惜濒危海洋生物保护区二类 水产养殖区,
海水浴场，人体直接接触海水的海上运动或娱乐区，以及与人类食用直接有关的工业用水区
三类一般工业用水区，滨海风景旅游区四类
海洋港口水域，海洋开发作业区
该标准指数在评价中的使用，按以下规则判断:
x ɤ1,
则该要素符合一类海水水质标准;1<x ɤ2时,
该要素符合二类海水水质标准;2<x ɤ3时,
该要素符合三类海水水质标准;3<x ɤ4时,
该要素符合四类海水水质标准㊂海水p H 有其特殊性,
评价标准是一范围值而不是确定的某一个数值[16
],p
H 的评价标准值为7.8~8.5,
计算公式为:I p H .i =
|C i -8.15|/(C 上-8.15)(1)式中:I p H .i 为p H 的标准指数;C 上为p H 评价标准上限值;C i 为p H 的实测值㊂
溶解氧标准指数计算公式如下:
S i D O
=|D O f -D O i |/(D O f -D O s ) D O i ȡD O s
10-9D O i /D O s D O i <D O s
{
(2
)式中:S i D O 为第
i 站溶解氧的标准指数;D O i 为第i 站溶解氧的测量值(m g /L );D O f 为与第i 站溶解氧样品相同温度㊁相同盐度条件下溶解氧的饱和浓
度值(m g
/L );D O s 为溶解氧的评价标准值(m g /L )㊂1.2.2 综合指数法
海水质量综合评价采用内梅罗指数法㊂内梅罗指数法是当前国内外进行水质综合指数计算最常用的方法之一，通过该方法可以对水质污染做出定性分析和定量评价㊂该方法为计权型多因子环境质量评级方法，具有兼顾极值或突出最大值的特点[17]
,
能够较全面地评价海域的水质状况㊂在单项组分评价的基础上，按式(3)和式(4)
计算内梅罗综合污染指数F ㊂
F =1n ðn
i =1
F i (3)F =
F 2+F 2
m a x
2
(4
)式中:F 为内梅罗综合评分值, F 为各单项组份标准指数F i 的平均值,F m a x 为单项组份评价分值F i 中的最大值,n 为项数㊂根据F 的值,
按以下标准(表4)划分海水质量级别㊂
表4 海水质量级别划分
级别优良良好
较好
较差
极差F
<0.60
0.80~<1.01.0~<2.62.6~<5
ȡ5
2 水质分析研究结果
研究区海域水深在5.2~41.1m 之间,
最深在28站位，最浅在5站位㊂水温在17.4~20.6ħ之间,
最高温度在30站位，最低温度是22站位㊂水在8~16之间，最高值在4站位，最低值在27㊁28站位㊂透明度在0.6~4.7之间，最高值在27站位，最低值在4㊁18站位㊂
2.1 p H 特征各站位海水中p H 介于8.03~8.12,
显碱性，标准指数介于0.086~0.343,19号站位第4层(取样深度19m )和20号站位第3层(取样深度10m )p
H 最大为8.12，对应标准指数最小值0.086,p H 最小值出现在2号站位第2层(取样深度5m )，对应标准指数最大值0.343，各层位标准指数分布如图2所示㊂
2.2 盐度特征
各站位海水中盐度介于28.9054~31.9512
P S U ，最大值出现在23号站位第1层(
海表层)，最小值出现在8号站位第2层㊂年平均盐度表层为31.76P S U ，底层为31.77P S U ,
表层和底层盐度基本相同，且全年的平均盐度平面分布趋势大体一致㊂
受沽河水流入的影响，位于沽河口外的22站位盐度偏小㊂
2.3 悬浮体含量特征
各站位海水中悬浮物介于3.60~39.0m g
/L ，最大值出现在2号站位第5层，最小值出现在20号站位第1层㊂
2.4 溶解氧含量特征
各站位海水中溶解氧浓度介于7.02~8.30m g /L ，最大值出现在29号站位第1层，最小值出现在25号站位第4层㊂
㊃
25㊃
a 海表层;
b 5m 深度;
c 10m 深度;
d 19m 深度
图2 不同海水层位p H 标准指数
2.5 海水中化合物成分特征
研究区海水中化学需氧量浓度介于0.320~
1.44m g
/L ，最大值出现在9号站位第3层及13站位的第2层，最小值出现在4号站位第4层；活性磷
酸盐：各站位海水中活性磷酸盐浓度介于0.00214~0.0141m g
/L ，最大值出现在12号站位第3层，最小值出现在1号站位第1层；各站位海水中无机
氮浓度介于0.0452~0.172m g /L ，最大值出现在8号站位第3层，最小值出现在26号站位第1层;
各站位海水中石油类物质浓度介于0.0258~0.0696
m g
/L ，最大值出现在16号站位第1层，最小值出现在4号站位第1层；各站位海水中硅酸盐浓度介于
0.0180~0.336m g
/L ，最大值出现在6号站位第3层，最小值出现在24号站位第1层㊂2.6 海水中化学元素分布特征
各站位海水中铜浓度介于0.000559~0.00601
m g
/L ，最大值出现在25号站位第2层，最小值出现在8号站位第3层；各站位海水中锌浓度介于
0.0000619~0.0257m g
/L ，最大值出现在8号站位第3层，最小值出现在17号站位第2层及13号站位第4层；各站位海水中铬浓度介于0.000178~
0.0416m g /L ，最大值出现在3号站位第2层，最小值出现在9号站位的第3层；各站位海水中汞浓度
介于0.00000582~0.000137m g
/L ，最大值出现在5号站位第4层,
最小值出现在2号站位第1层；各站位海水中镉浓度介于0.0000730~0.00221
m g
/L ，最大值出现在30号站位第1层，最小值出现在25号站位第1层；各站位海水中铅浓度介于0.000587~0.00464m g
/L ，最大值出现在20号站位第2层，最小值出现在10号站位第4层;
各站位海水中砷浓度介于0.00147~0.00414m g /L ，最大值出现在18号站位第2层，最小值出现在5号站位第4层㊂
3 水质现状分析研究与评价
3.1 单一要素分析
(1)从要素种类上看，区域海水水质p H ㊁
溶解氧㊁无机氮㊁活性磷酸盐㊁化学需氧量以及铬㊁砷全部符合第一类海水水质标准㊂主要污染物为石
油类㊁铜㊁铅㊁锌㊁镉和汞㊂主要污染物的浓度分布如图3所示㊂石油类高值区集中在桑沟湾海域的西部沿岸近海和中部，该区域主要为港口区和航道区，低值区覆盖其他大部分海域，高值区较为集中，低值区较分散；铜元素的高值区出现在研究区中南部，低值区分
㊃
35㊃
布在研究区海域的西部㊁西北部，东部和东北部海域，高值区和低值区较集中；铅元素高值区覆盖海域的中部和西部，范围较大，整体向东部有递减的趋势，低值区主要分布在沿岸的近海地区，较为分散；锌元素高值区主要集中在研究区的中部海域，总体
分布形势为NW S E 方向，低值区分散在北部和南部，较为分散；镉元素高值区主要分布在南部，整体向南发展趋势，低值区覆盖其他大部分区域；汞元素高值区主要分布中部和南部，覆盖研究区海域大部分海域，整体向南发展，低值区仅分布在北部
㊂
a 石油类;
b 铜;
c 铅;
d 锌;
e 镉;f
汞图3 研究区表层海水主要污染物分布图
㊃
45㊃
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