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文檔簡介
《河口海灣總氮、總磷水質評價指南(送審稿)》編制說明廣東省生態環境監測中心廣東海洋大學國家海洋環境監測中心自然資源部南海調查中心2025年4月《河口海灣總氮、總磷水質評價指南》編制說明1項目背景1.1任務來源河口海灣是陸海交匯的過渡帶,具有復雜的界面過程和高度動態的生態系統,承擔著物質循環、生物棲息地提供、污染緩沖等關鍵功能。廣東省河口海灣眾多,在長期陸源排放影響下,珠江口、湛江灣、汕頭港等近岸海域呈現富營養化狀態,局部海域無機氮、活性磷酸鹽水質長期非優良,河口海灣出現赤潮等生態災害,威脅著河口海灣生態系統穩定和可持續健康。近年來,國家和廣東省相繼提出實施近岸海域污染防治方案和重點海域綜合治理攻堅戰行動,貫徹“陸海統籌,以海定陸”的基本原則,明確沿海省(區、市)國控河流入海斷面水質基本消除劣V類,并研究入海河流總氮、總磷等污染物的排放控制約束性指標。然而,由于目前尚無河口海灣總氮、總磷水質評價標準,不但難以在水質改善指標上與陸源入海總氮和總磷污染物指標相銜接,而且也難以實現河口海域總氮、總磷水質指標的科學評價。因此,建立針對河口海灣總氮、總磷水質科學評價方法,開發適用于河口海灣總氮、總磷水質評價指南,滿足河口海灣水質評價銜接管理需求,提升河口海灣水質評價的科學性與精準性,對于滿足我省河口海灣及近岸海域總氮、總磷精準防控和科學治污具有重要意義。2023年12月,中共中央、國務院關于全面推進美麗中國建設的意見中提出“堅持陸海統籌、河海聯動,持續推進重點海域綜合治理”。2025年1月,在國務院辦公廳轉發生態環境部《關于建設美麗中國先行區的實施意見》的通知中提出“協同推進珠江三角洲河網區和珠江口近岸海域系統保護,共建美麗海灣”。因此,在“十四五”國家海洋生態環境保護規劃提出“加快推進重點海域綜合治理,構建流域-河口-近岸海域污染防治聯動機制,推進美麗海灣保護與建設”背景下,貫徹落實《中華人民共和國環境保護法》和《中華人民共和國海洋環境保護法》,推進近海水質標準的有效銜接和制定,直接關系到環境管理水平和生態環境治理能力現代化,深入開展陸海統籌污染防治攻堅戰,建設廣東綠美生態環境,滿足廣東省近海水質管理需求,破解廣東省水環境標準發展難點和挑戰。因此,《河口海灣總氮、總磷水質評價指南》列入2022年8月27日廣東省市場監督管理局批準下達2022年第一批廣東省地方標準值修訂計劃項目中(粵市監標準〔2022〕379號)。本標準由廣東省生態環境監測中心牽頭,廣東海洋大學、國家海洋環境監測中心和自然資源部南海調查技術中心共同參與研制。本標準為推薦性標準,研制周期為24個月。1.2工作過程1)工作基礎2010年,項目組主要成員主持了國家海洋局“海水中16種多環芳烴的測定‘氣相色譜-質譜法’”國家標準制定,獲得國家海洋局科技創新二等獎;此后,項目成員主持并參加了廣東省重點領域研發專項:珠江三角洲感潮河網區重點河段溶解氧影響機理研究(2020B1111350001),基于陸海統籌的海灣自凈能力與環境容量及入海污染管控技術研究—以湛江灣為例(2020B1111020004);海洋公益性行業科研專項:珠江口水環境在線監測集成技術在陸源污染物入海通量評估及總量控制中的應用示范(201305019);自然資源部海洋環境探測技術與應用重點實驗室開放基金:珠江口氮、磷營養鹽演變過程與水質分區評價研究(MESTA-2020-B014),其中包括推導營養物質水質基準值與水質評價內容工作。此外,研究單位參與了國家海洋局海洋公益性行業科研專項“近海海水質量基準/標準的研究與制定”(項目編號200805090)研究工作,對海水水質基準制定方法體系進行了深入研究。2020年—2023年,項目組主要成員開展了《秦皇島市海水水質標準》制定工作,其中包括總氮、總磷海水水質標準的制定。另外,本項目研究團隊成員主持或參與了多項海洋行業標準的制定工作,主要包括《海洋監測技術規程》(HY147-2013)、《海水增養殖區環境監測與評價技術規程》(試行)(海環字(〔2015〕32號)、《江河入海污染物總量監測與技術規程》(試行)(海環字〔2015〕29號)、《陸源入海排污口及鄰近海域環境監測與技術規程》(試行)(海環字〔2015〕29號)等。項目組成員在標準制定方面積累了豐富的研究經驗,為本項目的順利實施奠定了堅實的基礎。2)實施方案編制2022年9月,項目組采用歷史數據收集分析、文獻檢索、現場觀測調查等手段,收集廣東省河口海灣近海環境背景信息,初步對廣東省河口海灣不同評價水體進行了劃分。同時,收集了廣東省近海海水中總氮、總磷含量等海洋環境監測歷史數據。在此基礎上,梳理了國內外總氮、總磷相關水質基準/標準制定方法,篩選確定了適合廣東省河口海灣水質基準/標準的制定方法,并充分考慮廣東省沿海各地經濟社會發展現狀和不同水體功能需求,編制完成了項目開題報告初稿暨標準查新報告,2022年11月,廣東省生態環境監測中心組織項目參與單位進行了標準研發實施方案討論會,圍繞標準技術路線、研究進展與主要結果開展深入討論。3)開題報告論證本標準前期通過教育部科技查新系統,對項目開展的必要性、內容進行了查新,充分證實本項目研究的創新性、科學性與必要性。4)數據收集項目組通過各種方式充分收集了廣東省河口海灣水體鹽度及水體中總氮、總磷含量等海洋環境監測數據,數據來源為原國家海洋局海洋環境監測的業務化監測數據、廣東省相關部門監測數據、機構改革后生態環境部門組織的監測數據等。5)標準初稿及內部研討2022年11月~2023年8月,項目組利用篩選確定的水質基準值與標準的分析方法,對廣東省近岸海域歷史數據進行了統計分析,提出了總氮、總磷水質基準推薦值,初步形成了《河口海灣總氮、總磷水質評價指南》標準編制說明初稿。項目組成員對標準初稿進行了深入詳細的研討,并征求了內部專家的意見,根據研討及內部專家意見對標準初稿進行了更新完善。6)調研和座談會為深入了解海水水質監測與評價的相關單位對廣東省河口海灣總氮、總磷水質評價標準的需求及水質評價標準制定的有關意見和建議。2024年1月18日,廣東省生態環境監測中心采取線上和線下結合的形式,主持召開廣東省地方標準《河口海灣總氮、總磷水質評價指南(討論稿)》專家咨詢會。中山大學、中國環境科學研究院、廈門大學、生態環境部華南環境科學研究所、廣東省標準化研究院等單位的專家與編制組主要成員出席了會議。與會專家聽取了標準編制組關于標準制定情況匯報,審閱了相關資料,經質詢和討論,形成了會議紀要,項目團隊并對標準相關內容修改完善,形成了標準征求意見稿。2標準制定的必要性分析河口海灣位于陸海界面關鍵區,陸源營養物質輸入河口海灣的負荷增加是導致近海水質惡化的主要因素之一,對富營養化和有害藻華的產生有著重要影響。河口海灣水體總氮、總磷的分級標準是開展富營養化評估、預防、控制和管理的科學基礎(劉靜等,2017)。目前,美國、歐盟等國家已針對河口、海灣等近岸海域富營養化防治構建了水體營養物基準制定技術體系,并公布了相關營養物基準,為本國河口海灣富營養化控制和管理提供了重要科技支撐(USEPA,2001;Phillipsetal.,2018)。迄今,廣東省尚無河口海灣水體中總氮、總磷營養物標準技術規范性文件,尚未科學規范制定不同河口海灣水體中總氮、總磷水質分級標準。目前,我國已有的水質標準體系還不完善,現有的涉及營養物指標的標準有適用于淡水水域的《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)和適用于海水水域的《海水水質標準》(GB3097-1997),且《海水水質標準》無總氮、總磷評價標準。咸、淡水混合的河口海灣既不屬于淡水區域也不屬于海水區域,對其水質的評價既不能采用《地表水環境質量標準》,也不能采用《海水水質標準》,目前國內尚沒有適用于河口海灣總氮、總磷評價標準可供參考。同時,氮、磷是廣東省部分河口海灣主要水質非優良因子,氮、磷濃度過高會增加河口海灣赤潮暴發風險,因此迫切需要統籌推進陸海氮磷協同治理。然而,陸源輸入的總氮、總磷不僅包括無機氮和無機磷,也包括有機氮和有機磷,并在生物作用下轉化為無機氮、無機磷。因此,開展咸、淡水混合區總氮、總磷的水質標準制定研究尤其迫切。本研究聚焦廣東省河口海灣水質評價問題,以河口海灣區域水質自然特征和使用功能為依據,以構建河口海灣總氮、總磷水質評價指南為目標,形成河口海灣水質評價科學銜接的新范式,促進河口海灣水質分區評價,賦能陸海統籌水質差異化管理,提升河口海灣水環境質量,為廣東河口海灣水質評價和水污染陸海聯防聯控提供科學依據。因此,在國家十四五“加快推進重點海域綜合治理,構建流域-河口-近岸海域污染防治聯動機制,推進美麗海灣保護與建設”背景下,通過本標準“河口海灣總氮、總磷水質評價指南”實施,在廣東省河口海灣可形成基于總氮、總磷河口海灣水質分類評價指南,實現陸源入海污染物控制指標與海水水質要求相統一,科學評價河口海灣水質,降低河口海灣水質長期富營養化態勢,破解河口海灣中總氮、總磷水質分類評價問題,推進我省美麗河口海灣建設,促進海洋生態環境保護,實現海洋經濟高質量發展等具有重要的科學意義和技術應用價值3水質基準/標準國內外研究進展水質基準是指一定自然特征下,水質成分對特定保護對象不產生有害影響的最大可接受濃度水平或限度,是制定水質標準的科學依據。關于水體中污染物(或有害因素)容許含量的強制性管理限值或限度的水質標準是由國家(或地方政府)制訂,具有法律強制性。水質標準是環境規劃、環境管理的法律依據,體現了國家(或地區)的環境保護政策和要求(馮承蓮等,2012)。國外有關水質評價方法所參考的依據,主要基于水質評價標準,而水質評價標準主要是在水質基準值基礎上建立發展起來(Hardingetal.,2014)。各國的水質基準研究都是建立在各自的區域環境基礎上開展的,污染物在不同地區的環境行為和毒理學效應可能不同,因此水質基準也具有明顯的區域性(馮承蓮等,2012)。國際上,營養鹽水質基準值自上世紀90年代末就已開始。美國自本世紀初開始系統研究了河流、湖庫、河口和近岸海域及濕地營養物基準制定的理論方法(USEPA,2000,2001,2009;Evans‐Whiteetal.,2013),先后制定了河流、湖泊和水庫、河口、鄰近海域和濕地營養鹽基準值技術指南手冊(USEPA,2000,2001,2009),并開發出基于壓力—響應模型方法的營養物基準技術指南(USEPA,2010)。美國數值性營養物基準制定的方法主要有:頻數分布統計法(Frequencydistributionstatisticsmethod)、機械模型法(Mechanisticmodels)和壓力—響應模型法(Stressor-Responseapproaches)(USEPA,2000,2010),其中,頻數分布統計法和壓力—響應模型法(USEPA,2010)(表1)較為常用。參照狀態法制定營養物基準最重要是確定區域內的參照狀態,每種類型水體的本底值就是參照狀態,可以用它來作為比較的參照標準。歐洲從本世紀初為了控制近岸海域富營養化也對營養鹽基準值開展相關研究(Vollenwideretal,1998;Devlinetal,2007;Kadirietal,2014;Phillipsetal.,2018;Kressetal,2019;Poikāneetal,2019),主要使用了包括范圍長軸(RMA)回歸、多元普通最小二乘(OLS)回歸、邏輯回歸和最小化分類不匹配等方法。應用這些方法,為歐洲主要的淺水湖泊類型建立營養物(氮和磷)標準(楊福霞,2016;Poikāneetal,2019)。我國河口海灣營養物基準研究起步較晚,主要借鑒美國營養基準的制定方法進行研究(馮承蓮等,2012;Yangetal.,2019;王司玉等,2021;朱韻潔等,2021;Luoetal.,2022)。從2008年國家水體污染控制與治理重大科技專項“我國湖泊營養物基準和富營養化控制標準研究”開始,我國開展了制定湖泊營養物基準技術方法的研究,研究從全國的湖泊流域出發,以湖泊的營養物生態分區和營養物基準為目標(Huoetal.,2019)。霍守亮等詳細介紹了國外制定湖泊營養物基準的過程和技術方法(霍守亮等,2009)。孟偉等總結了河口區營養物基準的制定方法和建立參照狀態方法的四種情景(孟偉等,2008)。營養物基準的制定分為6個步驟(USEPA,1998,2001),具體步驟如下:(1)區域技術協作組織(Regionaltechnicalassistancegroup,RTAG)的建立,了解河口背景狀況,如水動力狀況、水體停留時間、流速、徑流量、營養鹽背景值及上游流域狀況等。(2)河口的分類,如區域河口分類以及河口內部分區(如基于鹽度和水深等)。(3)基準變量指標的選擇,通常選用原因變量(營養物指標TN和TP)和響應變量(生物學指標葉綠素(Chl-a)、透明度(SD)或藻類濁度和溶解氧(DO))作為基準變量。(4)數據庫(如歷史和現狀數據庫)的建設,并補充采樣調查和監測。(5)參照狀態的構建,根據參照狀態提出營養物基準值。(6)評價、解釋和校正基準值。RTAG專家評價、確定和解釋基準值,地方政府校正基準值。其中,步驟(2)和(5)是河口區營養物基準制定的核心過程。我國已有的水質標準體系還不完善,現有的涉及營養物指標的標準有適用于淡水水域的《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)和適用于海水水域的《海水水質標準》(GB3097-1997),但對于咸、淡水混合的河口海域區域尚沒有標準可參考。近年來,我國在遼河口、九龍江口和長江口近岸海域開展營養鹽基準值研究,主要通過參考狀態法、壓力-響應模型法和室內培養實驗方法,先后系統開展了氮磷營養鹽基準值的研究(胡瑩瑩等,2011;Yangetal.,2016;Yangetal.,2019),并針對近海DIN和DIP指標提出河口區水質基準值(黎明民等,2020)。然而,一方面由于河口過渡水體自然屬性差別,尤其是營養鹽水平不僅差異很大,且季節變化也不盡相同,因此會導致環境基準值不同(Yangetal,2019);另一方面,在方法上基于壓力—響應模型計算的環境基準值尚未考慮生態效應條件下現場河口區營養鹽和環境因子影響,有可能會導致環境基準值計算存在不確定性。因此,鑒于我省局部河口海灣(如珠江口、湛江灣、汕頭港等)水質污染嚴重,富營養化問題依然突出,迫切需要開展河口海灣氮、磷營養鹽水質標準相關研究,為珠江口及我省其他河口海灣水環境改善和管理提供科學依據。營養物水質標準制定的目的是為了保證水體水質健康和符合預定的用途,防止水體富營養化,有效控制或減少赤潮的發生,水質標準以水質基準為主要依據制定。在營養物水質標準的制定時,通常參考水質基準,結合目標區域的經濟技術發展現狀和實際管理需求,并考慮經濟性和可達性之后,按照海域的不同使用功能和保護目標進行分區、分類提出標準推薦值。對提出的標準推薦值開展專家咨詢,結合專家意見和目標區域的實際情況最終確定水質標準推薦值。目前,尚未有統一的從水質基準向水質標準的轉化方法。表1總氮、總磷水質基準制定方法應用方法研究區域文獻來源非參數拐點分析和貝葉斯拐點分析美國佛羅里達EvergladesQianSatel,2003.線性回歸和分類回歸樹美國紅河流域HaggardBEatel,2013.貝葉斯分析和馬爾可夫鏈蒙特卡爾方法美國湖泊和水庫LamonECatel,2008.單因素ANOVA檢驗英國塞文河口和索爾瓦河口Kadirietal.,2014線性回歸、模型推斷法過渡水域和近岸海域Kimetal.2020頻數分布統計法以色列地中海近岸水域Kressetal,2019范圍長軸(RMA)回歸、多元普通最小二乘(OLS)回歸、邏輯回歸最小化分類不匹配歐洲湖泊Poikāneetal,2019頻數分布統計法歐洲地表水Poikāneetal,2019多元回歸分析、模型推斷法地中海亞得里亞海Vollenwideretal,1998頻數分布統計法、非參數拐點分析法、室內模擬壓力響應關系法大遼河口王蕾等,2020.頻數分布統計法遼河口蘇靜等,2016.頻數分布統計法遼河口近岸海域胡瑩瑩等,2011.頻數分布統計法、線性回歸法、非線性擬合法大遼河口楊福霞等,2011.統計分析法、模型推斷法、壓力響應模型法中國河流黃煒惠等,2021.4標準制定原則及依據4.1基本原則本標準編制遵照GB/T1.1-2020《標準化工作導則第1部分:標準化文件的結構和起草規則》的規定執行。本標準編制過程中嚴格遵循以下原則:1)符合性原則本標準以現有的國家、行業標準及國內外相關研究成果為基礎,重點針對廣東河口海灣水質富營養化問題而編制,符合廣東省現階段海洋生態環境保護的政策導向。2)協調性原則在編制過程中,凡現行的國家標準、行業標準等已有規定的,本標準力求與其保持一致。3)可行性原則本標準的制定立足廣東省當前社會經濟發展水平現狀,從而保障標準實施后可順利執行。4)屬地性原則本標準針對廣東河口海灣水域制定,因此本標準僅適用于廣東河口海灣水域水質評價。4.2制定依據為貫徹落實《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國水污染防治法》、《中華人民共和國海洋環境保護法》等法律法規,維護廣東河口海灣水域水質和良好的生態系統,滿足廣東省水環境管理需求,按照《中華人民共和國標準化法》、《廣東省標準化條例》等,廣東省生態環境監測中心聯合廣東海洋大學、國家海洋環境監測中心、國家海洋局南海調查技術中心組織開展了《河口海灣總氮、總磷水質評價指南》的制定工作。5主要研究過程5.1鹽度區劃分不同區域環境背景值和環境保護要求不同,采用同一標準進行環境評價時將導致“欠保護”或“過保護”的問題,因此河口海灣水質基準/標準制定的基礎前提之一就是需要對區域進行統一劃分。采用統一的分區標準使得在不同地理位置、不同近海系統進行富營養化程度之間的比較保持一致性,也便于得到同一區域不同分區富營養化程度的差異。本研究以廣東省近岸海域考核范圍界定評價范圍,適用于廣東省管轄入海河口海灣。鑒于從河流—河口/海灣—近海的連續變化水體中,鹽度是一個相對保守的物理量,因此本項目選擇評價區域所監測站位的鹽度值作為依據進行區域劃分,將廣東省河口海灣近岸海域劃分為4個鹽度區。各個水區為動態范圍,以監測站位實測時的鹽度確定水質評價標準。鹽度劃分主要參考生態環境部2023年發布的《海水、海洋沉積物和海洋生物質量評價技術規范》(HJ1300-2023)、原國家海洋局生態環境保護司印發《江河入海污染物總量監測與評估技術規程》(試行)(海環字201527號)和《海水質量狀況評價技術規程》(試行)(海環字201525號),基于廣東省入海河口海灣多年調查不同季節鹽度空間分布特征,將廣東省河口海灣近岸水體劃分為4個鹽度區,分別為感潮淡水區、混合區和海水區,其中混合區又分為低鹽混合水區和中鹽混合水區,分別推算各區總氮和總磷的環境基準,制定河口海灣總氮、總磷水質評價標準。具體劃分如下:——感潮淡水區(鹽度≤2);——低鹽混合水區(2<鹽度≤15);——中鹽混合水區(15<鹽度≤25);——海水區(25<鹽度)。圖1~圖3為不同季節廣東省近岸海域鹽度空間分布圖。從圖中可以看出,不同季節,受陸源輸入的影響,珠江口和部分河口海灣均出現鹽度小于25的區域。此種情況與本標準進行鹽度分區的目的一致,因此按鹽度為25進行混合水區和海水區劃分比較合理。圖1.廣東省近岸海域春季鹽度空間分布圖圖2.廣東省近岸海域夏季鹽度空間分布圖圖3.廣東省近岸海域秋季鹽度空間分布圖5.2水質基準和標準方法的選擇5.2.1水質基準制定基于統計分析法和壓力-響應模型法在營養物水質基準制定時均廣泛使用。因此,為充分體現總氮、總磷濃度與水體使用功能的關系,使水質基準值制定更加科學合理,本標準制定過程中在采用統計分析法-觀測點指標頻率分布統計法基礎上,進一步采用壓力-響應模型法,考慮營養物的生態效應,進而對水質基準值進行驗證。最后,結合頻率分布統計法和壓力-響應模型法確定廣東河口海灣水域總氮、總磷海水水質基準值(圖4)。圖4.河口海灣營養鹽基準值確定技術路線1)統計分析法統計分析法在營養物水質基準制定的過程中,建立參照狀態至關重要。所謂參照狀態,即每一水體類型的本底值,它可以作為比較的參照標準。參照狀態應為某水體或相似水體受到影響最小的接近自然狀態點位的監測數據的綜合表征結果。事實上,河口海灣水體基本上都受到了人類開發活動的一定程度的影響,我們很難得到這樣的自然本底值。因此,需要通過特定的方法建立參照狀態,提出推薦基準值。根據水體的污染現狀及變化趨勢判斷參照點是否存在、生態系統退化是否嚴重等情況,通常采用不同的方法來確定參照狀態,具體方法見表2。表2不同情況下確定參照狀態的方法狀況情況說明參照狀態確定方法情況1生態環境狀況完好參照點指標頻率分布統計法情況2生境部分退化,但存在參照水體參照點或觀測點指標頻率分布統計法情況3生境嚴重退化,不存在參照點回歸曲線法;歷史、現狀數據綜合分析法從表2中可以看出,在生態環境研究中,基準值的確定是基于區域內生境狀況的判斷,生境狀況通常分為完好、部分退化和嚴重退化三類。完好的生境中,營養物濃度較低,生態系統相對穩定,生物多樣性較高。較低的頻數分布百分比意味著選取的基準值處于較低水平,能夠反映生態系統在自然狀態下營養物的正常水平,部分退化的生境中,營養物濃度有所升高,生態系統受到一定程度的人為干擾。中等的頻數分布百分比反映了營養物濃度在生態系統受到一定干擾后的分布情況能夠較好地平衡生態系統保護與人類活動的影響。除生態環境嚴重退化的水區域外,其他生態環境狀況的區域一般選用參照點或觀測點頻率分布曲線法確定參照狀態,并據此設定相應的基準推薦值。由于廣東河口海灣水體中感潮淡水區、低鹽混合水區和中鹽混合水區局部水域受到人類活動的影響較大,難以找到較為科學的參照點,本研究采用觀測點指標頻率分布統計法確定推薦基準值,感潮淡水區、低鹽混合水區和中鹽混合水區受人類活動影響較大,應較嚴格控制其氮磷輸入。同時,綜合考慮總氮、總磷不同營養物質空間分布特征,結合總氮、總磷組成多年平均值,并考慮廣東省河口海灣無機氮、無機磷水質評價多年結果總體變化。因此,感潮淡水區、低鹽混合水區、中鹽混合水區的總氮和總磷均分別取頻率分布曲線的累積頻率為25%和50%的對應值作為參照狀態;海水區生態環境狀況相對完好,海水區的總氮和總磷均取頻率分布曲線的累積頻率為75%的對應值作為參照狀態,并作為頻率分布統計法總氮、總磷水質基準值。2)壓力-響應模型法壓力-響應模型中的非參數拐點法分析不需要對響應數據進行概率假設,主要是依據響應變量數據突然變化的程度來確定相對應的營養物閾值,因此本標準采用非參數拐點法制定總氮和總磷的海水水質基準。此方法中總氮和總磷為主要的壓力變量,葉綠素a作為重要的生態響應變量,建立總氮、總磷濃度與葉綠素a響應變量之間的關系。非參數拐點法的基本原理是環境變量的平均值和方差改變會引起生態系統的結構變化,當從多個點位取得的響應變量按照一定的環境梯度排列時,在壓力和響應變量之間建立的相應關系中會出現因變量統計屬性的閾值或突變點,將其分成平均值和/或方差差異最大的兩組的那個突變點即為拐點。拐點的識別主要采用偏差降低的方法來對環境閾值評價并進行非參數拐點分析。一組樣本的偏差是指單個樣本值與組內樣本平均值之間差異的平方和,可以表示為:(1)式中,D為偏差;n為樣本大小;μ為n個觀測量的均值。對于分類變量,偏差可以定義為:(2)式中,g為類別個數;為觀測量;為觀測變量在類別k中的個數。當響應變量分為兩個子組時,兩個子組的偏差之和總會小于或者等于總體偏差。每個可能的拐點都與偏差的減少量有關。(3)式中,D為整體數據,..,的偏差;為子組,..,的偏差;為子組,..,yn的偏差。拐點r是讓最大時對應的值:r=。此時拐點r對應的環境壓力變量r即為響應閾值。5.2.2水質標準制定本項目以總氮、總磷水質基準值為主要依據,結合目前廣東省經濟技術發展現狀和生態環境管理部門實際管理需求以及國內外相關標準推薦值現狀,參考其他相關標準確定標準推薦值原則,并考慮經濟性和可達性之后提出河口海灣水域四類功能區總氮、總磷水質標準推薦值。對提出的標準推薦值開展專家咨詢,結合專家意見最終確定廣東河口海灣水域總氮、總磷水質標準推薦值,編制《河口海灣總氮、總磷水質評價指南》。5.3水質基準值制定5.3.1數據來源本項目所收集的廣東河口海灣水域總氮、總磷水質監測數據主要來源于廣東河口海灣業務化監測數據2012-2022年以來的調查成果。廣東省河口海灣代表性監測站位(圖5)。共收集到不同代表性季節調查數據9634組。圖5.廣東省河口海灣監測站位5.3.2數據篩選可信的數據是使用標準方法采集到的數據,本項目從以下幾個方面對數據進行篩選:1)監測站點:具有明確的站點信息,包括緯度和經度等與地理位置有關的參考信息。2)監測指標與分析方法:對同一監測指標應采用國家標準分析方法。3)實驗室質量控制:符合實驗室質量控制要求的監測數據可全部采用。4)監測頻次:在一個自然年內春季、夏季、秋季至少監測一次。5)每組數據必須同時包括總氮、總磷和鹽度3個指標。根據以上條件對收集到的數據進行篩選,剔除不符合條件的數據,數據篩選之后為6811組(表3)。其中水體鹽度(小于等于2)的水域(感潮淡水區)總氮、總磷水質監測數據各收集到1531組;水體鹽度(大于2且小于等于15)的水域(低鹽混合水區)總氮、總磷水質監測數據各收集到975組;水體鹽度(大于15且小于等于25)的水域(中鹽混合水區)總氮、總磷水質監測數據各收集到1127組;水體鹽度(大于25)的水域(海水區)總氮、總磷水質監測數據各收集到3178組。表3數據來源統計表來源年份月份個數業務化監測2012年5、6、8、9、10、11、124932013年4、5、6、7、8、9、10、113872014年5、6、7、8、10、114682015年3、4、5、6、7、8、9、10、114282016年1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、125842017年1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、127982018年1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、129102019年1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、125982020年1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、123272021年3、4、5、6、7、8、9、10、11、128832022年1、2、4、5、6、7、8、9、10、11、12935合計68115.3.3統計分析法制定基準值對篩選后的總氮、總磷的監測數據進行統計分析,得到各參數的頻率分布狀況,具體見表4和圖6~圖13。綜合考慮總氮、總磷不同營養物質空間分布特征差別,考慮海水區總氮、總磷組成多年平均值,并結合廣東省河口海灣無機氮、無機磷水質總體優良率,感潮淡水區、低鹽混合水區、中鹽混合水區的總氮和總磷均分別取頻率分布曲線的累積頻率為25%和50%的對應值作為參照狀態,海水區的總氮和總磷均取頻率分布曲線的累積頻率為75%的對應值作為參照狀態,并作為頻率分布統計法總氮、總磷水質基準值。表4廣東河口海灣水體總氮、總磷指標頻率分布統計表單位:mg/L感潮淡水區(鹽度≤2)低鹽混合水區(2<鹽度≤15)中鹽混合水區(15<鹽度≤25)海水區(鹽度>25)總氮總磷總氮總磷總氮總磷總氮總磷累積頻率5%1.180.0300.640.0290.300.0150.100.008累積頻率10%1.380.0400.920.0350.370.0200.130.009累積頻率25%1.780.0611.410.0510.560.0340.180.014累積頻率50%2.220.0901.910.0700.900.0570.280.023累積頻率75%2.910.1452.430.1031.410.0920.450.038累積頻率85%3.390.1792.750.1261.730.1220.570.048累積頻率90%3.700.2013.040.1462.060.1430.690.061累積頻率95%4.150.2583.340.1752.770.1730.840.079累計頻率98%4.870.3433.560.2193.850.2171.090.099平均值2.250.0921.930.0710.900.0570.280.023中位值2.220.0901.910.0700.890.0550.280.023最大值5.810.5093.840.2805.330.2531.370.125最小值0.850.0160.030.0180.140.0080.050.003數量13381435897883110298927802539圖6.感潮淡水區總氮累積頻率圖7.感潮淡水區總磷累積頻率圖8.低鹽混合水區總氮累積頻率圖9.低鹽混合水區總磷累積頻率圖10.中鹽混合水區總氮累積頻率圖11.中鹽混合水區總磷累積頻率圖12.海水區總氮累積頻率圖13.海水區總磷累積頻率5.3.4壓力-響應模型法制定基準值應用R軟件中的CART模型(“rpart”包),分別建立葉綠素a(Chl-a)和總氮(TN)、總磷(TP)的壓力-響應關系模型,并識別TN和TP與響應變量Chl-a之間的關系,生成原始分類回歸樹,利用R語言軟件中的prune函數對其進行修剪,并分析驗證分類回歸樹中每個節點的CART結果,得出相應的TN、TP閾值點,其中感潮淡水區、低鹽混合水區、中鹽混合水區、海水區的2種壓力響應模型分別分裂4次、4次、4次、3次。表5、表6、表7、表8其相關信息,包含分裂節點、節點中樣本量大小以及離差平方和等信息。表5分類回歸樹模型及相關信息(感潮淡水區)節點分節點樣本數離差平方和分節點樣本數離差平方和根節點TN23675438.97TP23287998.631lg(TN)<0.55818940668.88lg(TP)<-1.3522023205.642lg(TN)≥0.5584732161.10lg(TP)≥-1.35221260933.413lg(TN)<0.249322111.44lg(TP)<-1.0258616910.944lg(TN)≥0.24915737702.08lg(TP)≥-1.02512643260.405lg(TN)<0.349356519.22lg(TP)<-1.0786015336.796lg(TN)≥0.34912230831.68lg(TP)≥-1.07826893.077lg(TN)<0.4997715208.52lg(TP)<-0.8427331276.948lg(TN)≥0.4994515119.51lg(TP)≥-0.8425311346.24表6分類回歸樹模型及相關信息(低鹽混合水區)節點分節點樣本數離差平方和分節點樣本數離差平方和根節點TN67346262.87TP65528719.111lg(TN)<0.51063239099.26lg(TP)<-1.04848113539.32lg(TN)≥0.510416439.45lg(TP)≥-1.04817414357.723lg(TN)<0.2142418712.37lg(TP)<-1.2701947292.974lg(TN)≥0.21439130175.55lg(TP)≥-1.2702875984.745lg(TN)<0.273839378.95lg(TP)<-1.011337067.986lg(TN)≥0.27330820640.07lg(TP)≥-1.0111417079.7357lg(TN)<0.3791633513.24lg(TP)<-0.8781062189.8858lg(TN)≥0.37914516933.32lg(TP)≥-0.878354643.09表7分類回歸樹模型及相關信息(中鹽混合水區)節點分節點樣本數離差平方和分節點樣本數離差平方和根節點TN82756993.43TP78041709.631lg(TN)<0.32975138999.50lg(TP)<-0.86364730855.282lg(TN)≥0.3297616576.28lg(TP)≥-0.86310310607.393lg(TN)<-0.35512512841.84lg(TP)<-1.4569910268.264lg(TN)≥-0.35562625657.54lg(TP)≥-1.45654820401.385lg(TN)<032lg(TP)<-1.2764208270.016lg(TN)≥0.1889811957.65lg(TP)≥-1.27612811960.567lg(TN)<0.234427297.52lg(TP)<-1.0662514886.848lg(TN)≥0.234564242.10lg(TP)≥-1.0661696941.55
表8分類回歸樹模型及相關信息(海水區)節點分節點樣本數離差平方和分節點樣本數離差平方和根節點TN208557657.25TP190550927.721lg(TN)<-0.89821822720.01lg(TP)<-1.208172826444.142lg(TN)≥-0.898186734372.67lg(TP)≥-1.20817721973.923lg(TN)<-0.487100514234.24lg(TP)<-1.7906125273.354lg(TN)≥-0.48786219868.38lg(TP)≥-1.790111620729.425lg(TN)<-0.3872523684.14lg(TP)<-1.49468315890.686lg(TN)≥-0.38761016151.55lg(TP)≥-1.4944334765.175.3.5水質基準值(1)統計分析法結果根據統計分析法研究結果,感潮淡水區、低鹽混合水區、中鹽混合水區的總氮和總磷均分別取頻率分布曲線的累積頻率為25%和50%的對應值作為參照狀態,海水區的總氮和總磷均取頻率分布曲線的累積頻率為75%的對應值作為參照狀態,并作為頻率分布統計法總氮、總磷水質基準值。水體鹽度(小于等于2)的海域(感潮淡水區)總氮、總磷的推薦基準值分別為1.78mg/L和0.090mg/L;水體鹽度(大于2且小于等于15)的海域(低鹽混合水區)總氮、總磷的推薦基準值分別為1.41mg/L和0.070mg/L;水體鹽度(大于15且小于等于25)的海域(中鹽混合水區)總氮、總磷的推薦基準值分別為0.56mg/L和0.057mg/L;水體鹽度(大于25)的海域(海水區)總氮、總磷的推薦基準值分別為0.45mg/L和0.038mg/L。(2)壓力-響應模型法結果根據壓力-響應模型非參數拐點法中公式(1)計算結果,可得到感潮淡水區ΔD的次大點分別為lg(TN)=0.249,lg(TP)=-1.025,即可能的閾值點分別為1.77mg/L和0.094mg/L;低鹽混合水區ΔD的次大點分別為lg(TN)=0.214,lg(TP)=-1.270,即可能的閾值點分別為1.64mg/L和0.054mg/L;中鹽混合水區ΔD的次大點分別為lg(TN)=-0.355,lg(TP)=-1.456,即可能的閾值點分別為0.44mg/L和0.035mg/L;海水區ΔD的次大點分別為lg(TN)=-0.487,lg(TP)=-1.494,即可能的閾值點分別為0.33mg/L和0.032mg/L(表9)。根據以上壓力-響應模型法計算結果,感潮淡水區總氮、總磷的推薦基準值分別為1.77mg/L和0.094mg/L;低鹽混合水區總氮、總磷的推薦基準值分別為1.64mg/L和0.054mg/L;中鹽混合水區總氮、總磷的推薦基準值分別為0.44mg/L和0.035mg/L;海水區總氮、總磷的推薦基準值分別為0.33mg/L和0.032mg/L(表9)。表9統計分析法與壓力-響應模型法計算的基準值對比水體分區統計分析法壓力-響應模型法總氮總磷總氮總磷感潮淡水區(鹽度≤2)1.780.0901.770.094低鹽混合水區(2<鹽度≤15)1.410.0701.640.054中鹽混合水區(15<鹽度≤25)0.560.0570.440.035海水區(25<鹽度)0.450.0380.330.0323)水質推薦基準值統計分析法和壓力-響應模型法研究結果顯示,不同方法計算出的水質基準有所差別,本項目采用兩種方法計算的總氮、總磷水質推薦基準值的平均值,并根據總氮、總磷計算值進行數字修約取整,作為廣東河口海灣水域總氮、總磷的水質基準值,具體如表10所示。表10廣東河口海灣水域總氮、總磷推薦基準值單位:mg/L區域總氮總磷感潮淡水區(鹽度≤2)1.800.10低鹽混合水區(2<鹽度≤15)1.500.06中鹽混合水區(15<鹽度≤25)0.500.05海水區(25<鹽度)0.400.045.4水質標準推薦值制定本標準屬于地方標準,適用于廣東省管轄河口海灣總氮、總磷水質評價。為保障與現行國家現行標準規定的銜接性,本標準水質評價分類依據國家海水水質標準《GB3097海水水質標準》,按照海域的不同使用功能和保護目標,將廣東省河口海灣劃分為四個水區分別制定總氮、總磷的水質標準,即:第一類適用于海洋漁業水域,海上自然保護區和珍稀瀕危海洋生物保護區。第二類適用于水產養殖區,海水浴場,人體直接接觸海水的海上運動或娛樂區,以及與人類食用直接有關的工業用水區。第三類適用于一般工業用水區,濱海風景旅游區。第四類適用于海洋港口水域,海洋開發作業區。對于適用于第一類海洋功能區總氮、總磷的水質標準推薦值,由于涉及到海上自然保護區和珍稀瀕危海洋生物保護區等特殊需要保護的區域,所以海水水質標準需較為嚴格。《GB3097海水水質標準》和《GB3838地表水環境質量標準》對于自然保護區等需要特殊保護的區域都規定了相對嚴格的水質要求,因此參考廣東省河口海灣水質基準值進行制定。感潮淡水區總氮、總磷的標準推薦值分別為1.80mg/L和0.10mg/L;低鹽混合水區總氮、總磷的標準推薦值分別為1.50mg/L和0.06mg/L;中鹽混合水區總氮、總磷的標準推薦值分別為0.50mg/L和0.05mg/L;海水區總氮、總磷的標準推薦值分別為0.40mg/L和0.04mg/L(表11)。對于適用于第二類海洋功能區總氮、總磷的水質標準推薦值,考慮到標準的可達性、經濟因素以及水產養殖區養殖生物餌料需要大量營養鹽,因此總氮、總磷的標準推薦值適當放寬。《GB3097海水水質標準》和《GB3838地表水環境質量標準》中涉及到漁業水域的營養鹽水質標準均明顯高于自然保護區。本標準感潮淡水區、低鹽混合水區和中鹽混合水區的總氮和總磷均分別取指標頻率分布曲線的累積頻率為50%和75%的對應值作為參照狀態,海水區的總氮和總磷分別取指標頻率分布曲線的累積頻率為85%和90%的對應值作為參照狀態。感潮淡水區總氮、總磷的標準推薦值分別為2.20mg/L和0.15mg/L;低鹽混合水區總氮、總磷的標準推薦值分別為1.90mg/L和0.10mg/L;中鹽混合水區總氮、總磷的標準推薦值分別為0.90mg/L和0.09mg/L;海水區總氮、總磷的標準推薦值分別為0.60mg/L和0.06mg/L。第三類和第四類包括一般工業用水區,濱海風景旅游區及海洋港口水域,海洋開發作業區。由于營養鹽指標對此第三、四類海洋功能區使用功能和保護目標的影響相對較小,同時考慮到標準的可達性、經濟因素,營養鹽標準推薦值應更為寬松。類似營養物水質標準分類的情況,在《GB3097海水水質標準》和《GB3838地表水環境質量標準》中均有體現。同時,本研究結合不同水區氮磷營養物分布特征差異,感潮淡水區、低鹽混合水區和中鹽混合水區的第三類總氮和總磷標準推薦值均分別取指標頻率分布曲線的累積頻率為75%和85%的對應值作為參照狀態。海水區的總氮和總磷均取指標頻率分布曲線的累積頻率為95%的對應值作為參照狀態。感潮淡水區、低鹽混合水區和中鹽混合水區的第四類總氮和總磷標準推薦值分別取指標頻率分布曲線的累積頻率為85%和90%的對應值作為參照狀態,海水區的總氮和總磷均取指標頻率分布曲線的累積頻率為98%的對應值作為參照狀態。第三類海洋功能區總氮、總磷標準推薦值具體如下:感潮淡水區總氮、總磷的標準推薦值分別為2.90mg/L和0.18mg/L;低鹽混合水區總氮、總磷的標準推薦值分別為2.40mg/L和0.13mg/L;中鹽混合水區總氮、總磷的標準推薦值分別為1.40mg/L和0.12mg/L;海水區總氮、總磷的標準推薦值分別為0.80mg/L和0.08mg/L。第四類海洋功能區總氮、總磷標準推薦值具體如下:感潮淡水區總氮、總磷的標準推薦值分別為3.40mg/L和0.20mg/L;低鹽混合水區總氮、總磷的標準推薦值分別為2.80mg/L和0.15mg/L;中鹽混合水區總氮、總磷的標準推薦值分別為1.70mg/L和0.14mg/L;海水區總氮、總磷的標準推薦值分別為1.10mg/L和0.10mg/L。表11廣東河口海灣總氮、總磷標準推薦值單位:mg/L區域項目第一類第二類第三類第四類感潮淡水區(鹽度≤2)總氮≤1.802.202.903.40總磷≤0.100.150.180.20低鹽混合水區(2<鹽度≤15)總氮≤1.501.902.402.80總磷≤0.060.100.130.15中鹽混合水區(15<鹽度≤25)總氮≤0.500.901.401.70總磷≤0.050.090.120.14海水區(25<鹽度)總氮≤0.400.600.801.10總磷≤0.040.060.080.105.5與國內外水質基準的比較在總氮、總磷海水或河口區水質基準方面我國開展了部分研究工作,并提出了不同區域總氮、總磷的基準值(表12)。國際上對于海水中總氮、總磷的研究也主要集中于水質基準方面。歐盟部分成員國針對河口至海水的過渡區及近岸海域提出了總氮、總磷的水質基準(SalasHerreroetal.,2019);美國部分州在環保局統一的指導文件下制定了營養物質的海水水質基準,其中夏威夷制定的水質基準涵蓋范圍較為全面,對本區域各類海水水體制定了不同的水質基準,水質指標中也包括總氮、總磷(表13)。對于營養物質而言,其背景濃度往往具有明顯的區域特征,營養物質海水水質基準的制定是以研究區域歷史數據為基礎的,因此相應的海水營養物質水質基準也具有較強區域性。從本項目研究結果可以看出,廣東河口海灣中感潮淡水區的總氮、總磷水質基準值與國內、歐美國家的過渡水體和近海海域相比處于較高水平,與長江口基準值較為接近;低鹽混合水區的總氮、總磷水質基準值與國內其他海域相比處于中等水平,但高于歐美等發達國家近海區;中鹽混合水區的總氮、總磷水質基準值與國內其他海域相比處于較低水平,總氮、總磷基準值均高于美國夏威夷河口和近海,總氮水質基準值低于歐洲波羅的海和地中海過渡水體基準值;對于海水區,總氮、總磷水質基準值與國內其他海域相比處于較低水平,與歐洲波羅的海、地中海近海水體較為接近,高于美國夏威夷近岸河口區。表12我國總氮、總磷水質基準單位:mg/L區域總氮總磷來源珠江口近岸淡水區0.900.039Zhangetal.,2022珠江口近岸混合區0.890.028珠江口近岸海水區0.220.020遼河口1.110.037蘇靜等,2016大遼河口1.540.041楊福霞,2015長江口1.56-1.870.060-0.072Yangatel.,2019小清河口0.230.059王司玉等,2021江蘇近岸海域(混合區)0.950.074江蘇省生態環境廳,2023江蘇近岸海域(海水區)0.410.042廣東河口海灣(感潮淡水區)1.800.10本項目研究結果廣東河口海灣(低鹽混合水區)1.500.06廣東河口海灣(中鹽混合水區)0.500.05廣東河口海灣(海水區)0.400.04表13與國際總氮、總磷水質基準比較單位:mg/L區域總氮總磷來源歐洲過渡水體波羅的海0.94-1.230.081-0.150SalasHerreroetal.,2019地中海0.69-1.040.015-0.090近海波羅的海0.26-0.400.016-0.033地中海——0.011-0.016美國夏威夷近岸0.150.020USEPA,2009河口區0.200.025廣東河口海灣感潮淡水區1.800.10本項目研究結果低鹽混合水區1.500.06中鹽混合水區0.500.05海水區0.400.045.6與地表水和海水水質標準的比較根據《地表水環境質量標準》(GB3838-2002),在總氮、總磷的海水水質標準方面,地表水水質標準針對淡水(湖、庫)制定了總氮的水質標準,針對淡水(地表水、湖、庫)制定了總磷的水質標準,并進行了分類(表14)。同時,根據《海水水質標準》(GB3097-1997),對海水中無機氮、活性磷酸鹽(無機磷)進行了分類(表15)。本標準提出的針對自然保護區、珍稀水生生物的總氮第一類海水水質標準推薦限值均高于地表水水質標準(Ⅰ類)針對湖庫制定的標準值,中鹽混合水區與地表水水質標準(II類)針對湖庫制定的標準值一致,而海水區標準推薦值介于地表水水質標準針對湖庫制定的(Ⅰ類和Ⅱ類)標準值之間;對于其他各類功能區,本標準提出的在感潮淡水區、低鹽混合水區和中鹽混合水區宜參考的總氮水質標準推薦值高于地表水水質(湖、庫)標準(Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類),而海水區則低于地表水水質標準(湖、庫)標準(Ⅲ類、Ⅳ類)。對比海水水質標準無機氮推薦限值,本標準提出的各類功能區標準推薦值均高于海水水質(無機氮)標準(一類、二類、三類、四類)。本標準四個水區宜參考的總磷水質標準推薦值(I類)介于地表水水質標準針對地表水制定的一類和二類標準值之間,本標準海水區總磷二類、三類、四類水質類別均不超過地表水Ⅱ類,本標準四類標準與湖、庫水質四類標準一致。與海水水質標準無機磷相比,本標準海水區總磷I類水處于海水活性磷酸鹽水質標準的(二類、三類)和四類之間,體現了與海水水質標準的銜接性。因此,通過綜合對比分析,本標準總體上具有與地表水水質標準和海水水質標準關于總氮、總磷水質標準的銜接性。表14與地表水總氮、總磷水質標準限值對比表單位:mg/L指標一類二類三類四類五類總氮(湖、庫)≤0.20.51.01.52.0總氮≤(本研究)感潮淡水區1.802.202.903.40-低鹽混合水區1.501.902.402.80-中鹽混合水區0.500.901.401.70-海水區0.400.600.801.10-總磷≤地表水0.020.10.20.30.4湖、庫0.010.0250.050.10.2總磷≤(本研究)感潮淡水區0.100.150.180.20-低鹽混合水區0.060.100.130.15-中鹽混合水區0.050.090.120.14-海水區0.040.060.080.10-表15與海水無機氮、活性磷酸鹽水質標準限值對比表單位:mg/L指標一類二類三類四類無機氮≤0.200.300.400.50總氮≤(本研究)感潮淡水區1.802.202.903.40低鹽混合水區1.501.902.402.80中鹽混合水區0.500.901.401.70海水區0.400.600.801.10活性磷酸鹽≤0.0150.0300.045總磷≤(本研究)感潮淡水區0.100.150.180.20低鹽混合水區0.060.100.130.15中鹽混合水區0.050.090.120.14海水區0.040.060.080.105.7標準驗證及水質評價項目組利用廣東省管轄入海河口海灣2021-2023年監測數據對本標準規定的總氮、總磷標準推薦值進行了驗證與評價,利用《GB3097海水水質標準》對同期無機氮和無機磷超標情況進行了水質對比評價分析。表16、表17和表18表明,近3年不同形態氮磷在一類水質區域超標率均較高。無機氮在超標率總體上明顯超過總氮,且超標率明顯高于不同形態磷。無機氮總體來說在感潮淡水區、低鹽混合水區、中鹽混合水區超標率均較高,與對應水質類別的總氮的超標率相比差別明顯。無機磷超標率總體上略高于總磷。從分區的角度看感潮淡水區、低鹽混合水區、中鹽混合水區中無機氮的不同類別水質超標率高于總氮,無機磷的超標率高于總磷。海水區無機氮、無機磷水質總體優良率最高,海水區的不同形態的氮、磷分別在四種水質類別中的超標率變化趨勢相似。從管理角度方面來看,本標準適應于廣東省管轄入海河口海灣,不適用于地表水水質評價。同時,本標準建立在廣東省河口海灣鹽度分區基礎上,結合河口海灣過渡水體的動態變化與生態響應特征,有助于實現廣東省管轄入海河口海灣水質差異化分類評價與管控;從科學角度來看,本標準的是在廣東省河口海灣歷年監測數據的基礎上制定,符合廣東省河口海灣環境質量現狀。綜上所述,鑒于本標準為推薦性地方標準,標準綜合考慮了廣東省河口海灣總氮、總磷濃度實際變化與生態響應特征,具有合理性和可操作性。表162021年營養物質超標率(%)全部水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類44493640二類27411619三類1335919四類83068感潮淡水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類701004489二類431001156三類2397056四類1397022低鹽混合水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類861005088二類51991659三類1598859四類1196634中鹽混合水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類83904964二類59822334三類29741834四類16591113海水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類26263025二類1316147三類8977四類4452表172022年營養物質超標率(%)全部水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類50653532二類28571212三類1449712四類74455感潮淡水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類701003090二類50991040三類2299040四類1498010低鹽混合水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類72986464二類55961433三類30921133四類1489813中鹽混合水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類71834836二類27751419三類1360819四類64669海水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類23312321二類1017114三類7964四類3641表182023年營養物質超標率(%)全部水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類32402625二類1733912三類727412四類22224感潮淡水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類9010010100二類701001090三類30100090四類10100020低鹽混合水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類631005479二類44991948三類18991048四類596718中鹽混合水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類66774942二類31681921三類1054521四類64038海水區水質類別總氮無機氮總磷無機磷一類18211611二類91353三類4833四類15216標準主要技術內容6.1標準結構框架標準主要包括以下內容:1范圍2規范性引用文件3總氮和總磷水質評價標準4監測方法5實施與監督6.2范圍本指南文件規定了河口海灣中總氮和總磷的評價標準。本文件適用于廣東省管轄入海河口海灣。6.3規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中,注日期的引用文件,僅該日期對應的版本適用于本文件。不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB3097海水水質標準GB/T12763.4海洋調查規范第4部分:海水化學要素調查GB17378.4海洋監測規范第4部分:海水分析HY/T147.1海洋監測技術規程第1部分:海水HJ442.3近岸海域環境監測技術規范第3部分:近岸海域水質監測HJ1300—2023海水、海洋沉積物和海洋生物質量評價技術規范6.4術語和定義本文對感潮淡水區、低鹽混合水區、中鹽混合水區、海水區、總氮、總磷進行了定義,具體定義如下:6.4.1感潮淡水區tidalfreshwaterarea受陸源淡水輸入的影響最大,水體鹽度小于等于2的水域。6.4.2低鹽混合水區lowbrackishmixedwaterarea受陸源淡水輸入的影響較大,水體鹽度大于2且小于等于15的水域。6.4.3中鹽混合水區moderatelybrackishmixedwaterarea受陸源淡水輸入的影響較小,水體鹽度大于15且小于等于25的水域。6.4.4海水區seawaterarea受陸源淡水輸入的影響最小,水體鹽度大于25的水域。6.4.5總氮totalnitrogen水體中溶解態和顆粒態的有機氮和無機氮化合物的總和。6.4.6總磷totalphosphorus水體中溶解態和顆粒態的有機磷和無機磷化合物的總和。6.5總氮和總磷水質標準6.5.1河口海灣水質分類河口海灣水質分類的標準宜按GB3097中的相關規定執行。依據《GB3097海水水質標準》,水質分為四類:第一類適用于海洋漁業水域,海上自然保護區和珍稀瀕危海洋生物保護區。第二類適用于水產養殖區,海水浴場,人體直接接觸海水的海上運動或娛樂區,以及與人類食用直接有關的工業用水區。第三類適用于一般工業用水區,濱海風景旅游區。第四類適用于海洋港口水域,海洋開發作業區。6.5.2總氮和總磷水質標準推薦值不同區域總氮和總磷水質標準推薦值,宜符合表21的規定。表19總氮和總磷水質標準推薦值單位:mg/L區域項目第一類第二類第三類第四類感潮淡水區(鹽度≤2)總氮≤1.802.202.903.40總磷≤0.100.150.180.20低鹽混合水區(2<鹽度≤15)總氮≤1.501.902.402.80總磷≤0.060.100.130.15中鹽混合水區(15<鹽度≤25)總氮≤0.500.901.401.70總磷≤0.050.090.120.14海水區(25<鹽度)總氮≤0.400.600.801.10總磷≤0.040.060.080.106.6監測方法總氮和總磷的分析方法宜按照現行的國家標準或行業標準進行,主要包括GB/T12763.2海洋調查規范第2部分:海洋水文觀測;GB/T12763.4海洋調查規范第4部分:海水化學要素調查;GB17378.4海洋監測規范第4部分:海水分析;HY/T147.1海洋監測技術規程第1部分:海水。總氮和總磷具體的分析方法如表22所示。總氮和總磷摩爾濃度與質量濃度之間的換算分別依據氮、磷的摩爾質量進行。表20總氮和總磷水質分析方法單位:mg/L序號項目分析方法檢出限或檢測下限引用標準1總氮過硫酸鉀氧化法0.053(檢測下限)GB17378.4GB/T12763.4流動分析法0.020(檢出限)HY/T147.1氣相分子吸收光譜法0.05(檢出限)HJ199-20232總磷過硫酸鉀氧化法0.002(檢測下限)GB17378.4GB/T12763.4流動分析法0.010(檢出限)HY/T147.13鹽度鹽度計法——GB17378.4溫鹽深儀(CTD)法——GB/T12763.2溫鹽深剖面儀法——HY147.6-20136.7實施與監督本標準由廣東省各級環境保護行政主管部門負責監督實施。本標準頒布后,新頒布或新修訂的國家海水水質標準嚴于本標準的水質項目,執行新頒布或新修訂的國家海水水質標準。7標準起草人及分工7.1編制單位標準負責起草單位:廣東省生態環境監測中心(省監測中心)標準參加起草單位:廣東海洋大學(廣東海大)、國家海洋環境監測中心(國家海洋中心)、自然資源部南海調查中心(南海調查中心)7.2主要起草人及任務分工葉四化(省監測中心):標準起草負責人,負責組織、協調和標準方法的制定、標準條文的編寫和修改等工作;張鵬(廣東海大):主要起草人之一,負責標準方法的試驗驗證、數據處理,標準條文的編寫、修改等工作;楊玉敏(省監測中心):主要起草人之一,負責標準方法的標準條文的編寫、修改等工作;張雪容(省監測中心):主要起草人之一,負責標準方法的標準條文的編寫、修改等工作;李勇(省監測中心):主要起草人之一,承擔標準條文的編寫、修改,試驗驗證和校核等工作;張際標(廣東海大):主要起草人之一,承擔標準條文的編寫、修改,試驗驗證和校核等工作;張軍曉(南海調查中心):主要起草人之一,負責標準方法的試驗驗證、標準條文的編寫、修改等工作;林智濤(省監測中心):主要起草人之一,承擔標準條文的編寫、修改,試驗驗證和校核等工作;宗虎民(國家海洋中心):主要起草人之一,負責標準方法的試驗驗證、標準條文的編寫、修改等工作;林忠勝(國家海洋中心):主要起草人之一,承擔標準條文的編寫、修改,試驗驗證和校核等工作;王迪(南海調查中心):主要起草人之一,承擔標準條文的編寫、修改,試驗驗證和校核等工作;柯盛(廣東海大):參與標準條文的編寫、修改工作;陳海堅(省監測中心):參與標準條文的編寫、修改工作;陳際雨(南海調查中心):參與標準條文的編寫、修改工作;馬偉成(省監測中心):參與標準條文的編寫、修改工作;梁皓瑞(南海調查中心):參與標準條文的編寫、修改工作;梁家模(省監測中心):參與標準條文的編寫、修改工作;趙利容(廣東海大):參與標準條文的編寫、修改工作;黃澤強(省監測中心):參與標準條文的編寫、修改工作;何嘉鏵(南海調查中心):參與標準條文的編寫、修改工作;梁宇釗(南海調查中心):參與標準條文的編寫、修改工作;8與相關法律法規和國家標準的關系總氮、總磷水質指標是國家海洋環境質量標準中未作規定的項目。本標準為適用于廣東省管轄海域河口海灣總氮、總磷水質評價的地方推薦性標準,為《海水水質標準》(GB3097-1997)和《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)在廣東省轄區內的有益補充,是落實2023年新修訂的《中華人民共和國海洋環境保護法》重要舉措,有助于實施陸海統籌、區域聯動的海洋環境監督管理制度,加強規劃、標準、監測等監督管理制度的銜接協調。本標準與現行的法律法規及相關標準無相悖之處。9實施本標準的環境效益分析本標準制定有助于厘清陸源入海總氮、總磷減排對河口海灣水質(總氮、總磷)改善動態變化趨勢,為管理部門科學制定陸海統籌的總氮、總磷減排效果評估提供決策支撐。在2023年新修訂的《中華人民共和國海洋環境保護法》鼓勵開展海洋環境基準研究背景下,擬定的《河口海灣總氮、總磷水質評價指南》標準值,充分考慮了河口海灣過渡水體的動態變化與生態響應特征,受陸源淡水輸入影響大的感潮淡水區和混合水區較為寬松,在自然狀態的海水區水域相對適宜。在水質評價指標上與地表水總氮和總磷指標相銜接統一,滿足我省河口海灣及近岸海域總氮、總磷精準防控和治污的要求。因此,本標準的實施對提升廣東省河口海灣水質評價與管理現代化具有重要意義。10標準實施建議1)本標準由廣東省各級環境保護行政主管部門負責監督實施。本標準頒布后,新頒布或新修訂的國家海水水質標準嚴于本標準的水質項目,執行新頒布或新修訂的國家海水水質標準。2)為保證該標準的順利實施,標準發布后應及時組織標準的宣貫活動。3)建議該標準作為廣東省海洋監測部門及地方政府監管部門的推薦性行業標準,并在今后的工作中貫徹實施并在進一步實踐的基礎上修訂。11參考文獻馮承蓮,吳豐昌,趙曉麗,李會仙,常紅.水質基準研究與進展[J].中國科學:地球科學,2012,42(05):646-656.GB3838-2002地表水環境質量標準[S].GB3097-1997海水水質標準[S].國家海洋局.江河入海污染物總量監測與評估技術規程(試行).2015.國家海洋局.海水質量狀況評價技術規程(試行).2015.海水、海洋沉積物和海洋生物質量評價技術規范[S].2023.黃煒惠,馬春子,何卓識,張含笑,霍守亮.河流營養物基準制定方法研究進展[J].環境工程技術學報,2021,11(01):129-134.霍守亮,陳奇,席北斗,郭旭昌,陳艷卿,劉鴻亮.湖泊營養物基準的制定方法研究進展[J].生態環境學報,2009,18(2):743-748.胡瑩瑩,王菊英,張志鋒,宗虎民,陳淑梅.遼河口近岸海域水體營養物推薦基準值的制定方法[J].中國環境科學,2011,31(06):996-1000.江蘇省生態環境廳.江蘇省海域海水水質評價標準總氮和總磷[S].2023.黎明民,龐碧劍,藍文陸,付家想.河口混合區劃定及營養鹽標準限值構建[J].中國環境監測,2020,36(03):74-82.劉靜,劉錄三,鄭丙輝.入海河口區水環境管理問題與對策[J].環境科學研究,2017,30(05):645-653.孟偉,王麗婧,鄭丙輝,雷坤.河口區營養物基準制定方法[J].生態學報,2008(10):5133-5140.蘇靜,楊福霞,蘇榮國,姚慶禎.遼河口營養物質基準值的制定方法[J].中國海洋大學學報,2016,46(9):78-84.王蕾,單陽陽,邊均翠,李正炎.大遼河口營養物基準推導方法[J].海洋科學,2020,44(12):1-13.王司玉,隋修國,李正炎.小清河口氮磷營養物基準制定[J].中國海洋大學學報(自然科學版),2021,51(07):131-140.楊福霞.大遼河口營養物質基準值的制定方法及其影響因素研究[D].中國海洋大學,2015.朱韻潔,朱曉艷,林英姿,許秋瑾,雷坤.遼東灣營養鹽基準值的研究與確定[J].環境工程技術學報,2021,11(06):1131-1136.Evans‐White,M.A.,Haggard,B.E.,Scott,J.T.AreviewofstreamnutrientcriteriadevelopmentintheUnitedStates[J].Journalofenvironmentalquality,2013,42(4),1002-1014.Devlin,M.,Painting,S.,Best,M.Settingnutrientthresholdstosupportanecologicalassessmentbasedonnutrientenrichment,potentialprimaryproductionandundesirabledisturbance[J].MarinePollutionBulletin,2007,55(1–6),65–73Haggard,B.E.,Scott,J.T.,Longing,S.D.Sestonicchlorophyll-ashowshierarchicalstructureandthresholdswithnutrientsacrosstheRedRiverBasin,USA[J].JournalofEnvironmentalQuality,2013,42:437-445.Harding,L.W.,Batiuk,R.A.,Fisher,T.R.,Gallegos,C.L.,Malo
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