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摘 要：根据2011～2016年葫芦岛市兴城邴家湾紫贻贝（Mytilus galloprovincialis）养殖水域水质调查资料，分析了该水域表层营养盐和富营养化现状，并根据季节性kendall检验方法对营养盐和富营养化在时间上的变化趋势进行了研究。结果表明：该养殖区溶氧充足，水体很少缺氧，水域未受到活性磷酸盐的污染。2012年部分水域受到COD的污染， 2011～2014年连续四年海水受到无机氮的污染。六年时间内5、7月水体基本未呈富营养化状态，8、10月水体呈富营养化状态。在时间上，DO、COD、活性磷酸盐无明显变化趋势，无机氮含量呈逐年显著下降趋势，富营养化状况呈逐年好转趋势。
关键词：紫贻贝（Mytilus galloprovincialis）养殖水域；营养盐；富营养化；变化趋势
中图分类号：S9
文献标识号：A
兴城邴家湾海水增养殖区是葫芦岛市最重要的紫贻贝（Mytilus galloprovincialis）养殖区之一，养殖历史悠久。养殖区面积约1 926.4公顷，养殖方式为粗放式养殖，养殖过程中基本不投饲，也不用药。养殖区水质的好坏，直接决定了养殖生产的成败。随着近年来陆源污染物的大量入海，海洋环境承受的压力越来越大，N、P含量不断增加，导致养殖区内赤潮现象时有发生。2011～2016年笔者对兴城邴家湾紫贻贝养殖水域水质进行了23次现场调查，初步掌握了该水域海水营养盐及富营养化现状，并根据调查结果，用季节性kendall检验原理[1]对营养盐和富营养化在时间上的变化趋势进行了分析。
1 材料和方法
1.1 调查材料和方法
调查于2011～2016年的5、7、8、10月进行。调查水域为葫芦岛市兴城邴家湾紫贻贝海水增养殖区，E 119°49′到53′，N 40°35′到39′范围内海域，均匀布设6个水质站位，分别采集表、底层水样。调查项目主要有水深，海水温度、盐度、透明度、pH、DO、COD、无机氮（NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N）、活性磷酸盐等。调查方法按照《海洋监测规范》[2]进行。
1.2 季节性kendall检验方法
1.2.1 季节性kendall检验法的原理
该检验方法的思路[1]是收集多年的监测数据，分别计算各月份（或季节）的统计量S及方差Var（S），再把各月份（或季节）的统计量相加，计算总统计量。如果季节数和年份数足够大，可通过总统计量与标准正态分布表之间的比较来进行显著性趋势检验。其原理是将历年相同月或季的水质资料进行比较，如果后面的值（时间上）高于前面的值记为“+”号，否则计为“-”号。如果“+”号的个数比“-”号的个数多，则可能为上升趋势；相反，如果“-”号的个数比“+”号的个数多，则为可能下降趋势。如果水质资料不存在上升或下降趋势，则“+”号和“-” 号的个数分别为50%。由于季节性Kendall 检验定义为水质资料在历年相同月份间的比较，避免了季节性的影响；同时，由于数据比较只考虑数据相对排列而不考虑其大小，故避免了常见的漏测值问题[1]。
1.2.2 季节性kendall检验法的数学模型
对于Mann-Kendall检验来说，零假设为随机变量与时间独立，且全年4个季度（或12个月）的监测要素数据具有相同的概率分布。设有n年P季度（或月）的监测要素序列X，见公式：
在双边的趋势检验中，对于给定的趋势检验显著性水平α，如果"Z|≥Z1-α/2， 则零假设（无变化趋势）是不可接受的，即时间序列存在明显的上升或下降趋势。当Z>0时，是上升趋势；当Z<0时，则是下降趋势。通常取显著性水平α为0.1和0.01，即Z的绝对值在大于等于1.28和2.32时，分别表示通过了置信度90%和99% 的显著性检验[3]。
2 结果与分析
2.1 DO
DO的监测结果与季节性Kendall检验结果见表1。从历年的监测结果来看，该养殖水域DO含量在5.17～12.35 mg/L 之间，其中2011～2014年DO含量在6 mg/L以上，符合《海水水质标准》[3]（GB 3097-1997）第一类标准，2015年和2016年DO含量在5 mg/L，符合《海水水质标准》第二类标准。该养殖水域溶氧充足，养殖生物很少缺氧。从季节性kendall检验结果来看，六年中DO的变化趋势为基本不变。
2.2 COD
COD的监测结果与季节性Kendall检验结果见表2。监测结果表明，该海域COD含量在0.11～3.93 mg/L之间， 2011、 2013、2014和2015年连续三年COD含量均小于3 mg/L，符合《海水水质标准》第二类标准。2012年8月COD值较高，有57%水域COD含量超过了3 mg/L，超过了《海水水质标准》第二类标准，最高值达到了3.93 mg/L。表明2012年8月该养殖水域受到了有机污染，对紫贻贝养殖产生了一定的影响。从季节性kendall检验结果来看，六年来COD的变化趋势为基本不变。
2.3 活性磷酸盐
活性磷酸盐主要来源于陆源污染，如化肥等含磷物质随径流入海。活性磷酸盐的监测结果与季节性Kendall检验结果见表3。该养殖水域活性磷酸盐含量在0.000 980～0.020 3 mg/L之间。2012、2014、2015、2016年活性磷酸盐含量均小于0.015 mg/L，符合《海水水质标准》第一类标准。2011年和2013年有个别站位活性磷酸盐含量大于0.015 mg/L，但均小于0.030 mg/L，符合《海水水質标准》第二类标准。监测结果表明该养殖水域水质中活性磷酸盐的含量适合进行紫贻贝的养殖。季节性kendall检验结果表明，六年来活性磷酸盐的变化趋势为基本不变。
2.4 无机氮
无机氮的监测结果与季节性kendall检验结果见表4。从监测结果来看，该养殖水域无机氮含量在0.045 8～1.20 mg/L之间。其中，2011～2014年间，无机氮年平均含量大于0.030 mg/L，超出《海水水质标准》第二类标准，该养殖水域受到了无机氮的污染。在时间分布上，5、7月无机氮基本不超标，超标多出现在8月和10月。无机氮的来源主要受陆源污染和养殖活动本身影响，兴城紫贻贝养殖水域离岸较近，受陆源污染较为严重，而且8、10月降水较多，大量无机氮随径流入海，增加了海水中无机氮的浓度；同时8月和10月紫贻贝生长旺盛，新陈代谢快，产生大量含N废物，加之紫贻贝养殖多在近海和水流较为平缓的内湾，海水水交换差，容易造成无机氮大量富集，使海水中无机氮含量升高。与前几年相比，2015年和2016年无机氮总体含量较低，全年平均含量分别为0.189 mg/L和0.118mg/L，符合《海水水质标准》第一类标准，水质未受到无机氮的污染。从季节性kendall检验结果来看，六年来无机氮含量呈显著下降趋势，表明该养殖水域无机氮含量正逐年降低，水质状况趋于好转。
2.5 富营养化状况
海水富营养化是引发赤潮的物质基础和首要条件，因此及时掌握海水富营养化状况对养殖紫贻贝具有重要的意义。富营养化状况用富营养化指数（E）[4]评价。计算公式：
海水富营养化等级划分标准[4]见表5。
六年中共监测了23次，富营养化指数计算结果及季节性kendall检验结果见表6。从表中可见，富营养化指数有70%小于1，水体未呈富营养化状态，多集中于5、7月份，水质较好，适宜紫贻贝生长；富营养化指数有30%大于1，水体处于富营养化状态，多集中于8、10月份，其中2012年8月份富营养化程度较高，达到中度富营养化，其余时段富营养化等级为轻度富营养化。水体呈富营养化状态，容易引发赤潮，不利于紫贻贝的生长，养殖过程中应密切关注水质变化，采取相应措施，防止赤潮的发生。从季节性kendall检验结果来看，富营养化状况呈下降趋势，表明该养殖水域水质正逐年有所好转。
3 结论
2011-2016年的兴城市紫贻贝养殖水域监测结果和季节性kendall检验结果表明：该养殖区溶氧充足，水体很少缺氧，未受到活性磷酸盐的污染。2012年部分水域受到COD的污染， 2011～2014年连续四年海水受到无机氮的污染。六年时间内5、7月水体基本未呈富营养化状态，8、10月水体成富营养化状态。在时间上，海水中DO、COD、活性磷酸盐含量无明显变化趋势，无机氮含量呈逐年显著下降趋势，海水富营养化状况呈逐年好转趋势。
参考文献：
[1] 彭文启，张祥伟. 现代水环境质量评价理论与方法[M]. 北京：化学工业出版社，2005：151-159
[2] 国家海洋局.GB 17378.4.海洋监测规范（海水分析）[S].中国标准出版社：国家质量技术监督局，1998-06-22
[3] 国家环境保护局和国家海洋局.GB 3097-1997.海水水质标准[S].中国环境科学出版社：国家环境保护局；国家技术监督局，1997-12-03
[4] 海水質量状况评价技术规程（试行）[S].北京：国家海洋局生态环境保护司，2015