曹妃甸近岸工程海域水環(huán)境質(zhì)量狀況與污染來源研究

鄭征++趙英杰

摘要：以曹妃甸近岸工程海域水環(huán)境質(zhì)量狀況為主要研究對(duì)象，采用多種插值方法研究分析了水體中無機(jī)氮、活性磷酸鹽、石油類、重金屬鉛和鋅的時(shí)空分布特征，掌握了工程海域水環(huán)境質(zhì)量狀況與分布。全面探討了海域污染來源，并采用相關(guān)性分析方法，研究了入海污染源與水環(huán)境質(zhì)量狀況間的相關(guān)關(guān)系，提出了環(huán)境管理的相關(guān)建議，以期為近岸海域環(huán)境管理與工程建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：曹妃甸；海域；水環(huán)境；污染來源

中圖分類號(hào)：X703

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2017）12009503

1引言

河北省唐山市曹妃甸區(qū)位于河北省東北部，唐山市東南部55 km，海岸線長(zhǎng)約80 km，海域面積約2000 km2。近年來我國(guó)沿海經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，唐山曹妃甸港區(qū)應(yīng)運(yùn)而生，環(huán)境生態(tài)問題也隨之而來。歷年來的《河北省海洋環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，曹妃甸海域水環(huán)境狀況不容樂觀：主要污染物為無機(jī)氮、活性磷酸鹽。因此研究并分析曹妃甸近岸工程海域水環(huán)境污染因子時(shí)空分布特征與環(huán)境質(zhì)量狀況以及海域污染來源，對(duì)于指導(dǎo)近岸海域開發(fā)與環(huán)境管理具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

污染物質(zhì)時(shí)空分布是其在研究區(qū)域平面分布特征的直觀反映，即采用一定的插值方法，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在觀測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行空間插值，并以等值線的形式予以呈現(xiàn)。目前的離散觀測(cè)數(shù)據(jù)的插值方法有反距離加權(quán)法、克里金法、最小曲率法、改進(jìn)的謝別德法、自然鄰點(diǎn)法、最近鄰點(diǎn)法、多元回歸法、徑向基函數(shù)法和移動(dòng)平均法等多種方法[1]。針對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)各自的特點(diǎn)，如數(shù)據(jù)量等，這些插值方法具有各自不同的應(yīng)用范圍。相關(guān)性分析是揭示系統(tǒng)內(nèi)各要素之間相互關(guān)系及系統(tǒng)演變規(guī)律的重要技術(shù)方法。目前相關(guān)性分析的方法較多，如SPSS軟件中的Pearson、Spearman和Kendall相關(guān)系數(shù)法等[2]，時(shí)間序列分析方法[3]以及基于小波變換的小波相關(guān)分析方法[4]等。

本研究中針對(duì)不同污染因子觀測(cè)數(shù)據(jù)量的多少，選擇采用相應(yīng)的插值方法，在空間尺度上進(jìn)行污染物質(zhì)平面分布的特性研究，掌握區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量狀況；全面分析曹妃甸海域污染來源，并采用SPSS相關(guān)性分析方法，研究入海污染源與主要水環(huán)境污染因子間的相關(guān)關(guān)系。

2水環(huán)境質(zhì)量狀況分析

筆者以2012年曹妃甸近岸海域環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)為依據(jù)，重點(diǎn)研究分析曹妃甸近岸工程海域水體中無機(jī)氮、活性磷酸鹽、石油類、重金屬鉛和鋅的時(shí)空分布。針對(duì)不同污染因子監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的稀疏程度，采用相應(yīng)的插值方法，在工程近區(qū)海域內(nèi)空間插值，獲得各污染因子的平面分布（圖1）。

從圖1中可以看出：無機(jī)氮達(dá)到三類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，活性磷酸鹽達(dá)到四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，石油類滿足一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，重金屬鉛達(dá)到二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，重金屬鋅則滿足一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。由上可知，工程近區(qū)氮、磷污染因子存在較為嚴(yán)重的超標(biāo)現(xiàn)象，重金屬鉛的污染水平也應(yīng)給予一定的重視。

3污染來源分析

海域污染物質(zhì)的來源分析是掌握海域污染現(xiàn)狀與成因的關(guān)鍵。海域污染物質(zhì)主要來源于以下幾個(gè)方面[5]：①陸源：包括點(diǎn)源（流入的江河和排污口等）和面源（農(nóng)業(yè)灌溉、大范圍強(qiáng)降水等）等；②海源：水產(chǎn)養(yǎng)殖、海上油氣開采、海上交通運(yùn)輸?shù)龋虎酆Ｓ驓v史本底污染狀況；④區(qū)際交換：鄰近海域間污染物質(zhì)的相互輸移；⑤大氣沉降[5]（因缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)資料、且污染相對(duì)較小，本文未開展相關(guān)分析）等。

3.1陸源

海域內(nèi)流入的江河和排污口等是其污染物質(zhì)的主要來源之一，本文收集灤河、小青龍河、陡河、宣惠河的污染物入海情況（圖2），并通過SPSS時(shí)間序列相關(guān)性分析方法，探討入海污染物質(zhì)總量與曹妃甸海域環(huán)境污染因子無機(jī)氮、活性磷酸鹽間的時(shí)間序列相關(guān)關(guān)系。

從圖2的2008～2012年河北省主要河流入海污染物總量可以看出，近5年來河北省主要河流灤河、小青龍河、陡河、宣惠河的污染物入?？偭砍蔬f增趨勢(shì)，特別是2012年入海污染物總量增量較大。除區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素外，2012年的污染物增量巨大的原因在于受強(qiáng)降雨的影響[6]，導(dǎo)致入海水量與污染物總量的增加。

采用SPSS時(shí)間序列相關(guān)分析方法，分析入海污染物質(zhì)總量與曹妃甸海域環(huán)境污染因子無機(jī)氮、活性磷酸鹽間的時(shí)間序列相關(guān)關(guān)系，其結(jié)果均達(dá)0.8以上。結(jié)表明：曹妃甸海域無機(jī)氮、活性磷酸鹽污染因子與入海污染物質(zhì)總量間呈較高的相關(guān)性，區(qū)域污染主要受控于入海污染源。

3.2海源

隨著經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展和人民物質(zhì)需求的逐步提高，我國(guó)近岸海域水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)蓬勃發(fā)展。海水養(yǎng)殖中餌料的投放、水產(chǎn)品代謝等也會(huì)產(chǎn)生大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，也是近岸海域水環(huán)境質(zhì)量下降的一個(gè)重要因素之一。2011年河北省對(duì)省內(nèi)昌黎新開口養(yǎng)殖區(qū)、樂亭灤河口養(yǎng)殖區(qū)、黃驊李家堡養(yǎng)殖區(qū)的水質(zhì)、沉積物、底棲生物環(huán)境和養(yǎng)殖生物質(zhì)量等內(nèi)容進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，盡管監(jiān)測(cè)的養(yǎng)殖區(qū)與曹妃甸海域距離相對(duì)較遠(yuǎn)，但水產(chǎn)養(yǎng)殖一直以來也是海域營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的一個(gè)重要來源，應(yīng)加強(qiáng)管理與控制。

3.3其他

海域歷史污染狀況是解析海域現(xiàn)狀污染來源與成因的重要手段之一，渤海各時(shí)期（1980年、20世紀(jì)90年代初期、20世紀(jì)90年代中期、21世紀(jì)初期）的污染物質(zhì)分布顯示[5]：曹妃甸及其鄰近海域歷來為污染物質(zhì)的聚集區(qū)和高值區(qū)，其為陸源排污和近岸水域環(huán)境動(dòng)力因素所致。

渤海灣乃至整個(gè)渤海海域歷來為我國(guó)污染較為嚴(yán)重的區(qū)域，因此從區(qū)際交換的角度，很難理清海域間的相互影響關(guān)系，其更多的應(yīng)體現(xiàn)于環(huán)境管理的區(qū)域聯(lián)防聯(lián)控制度建設(shè)。4區(qū)域環(huán)境管理建議

（1）結(jié)合“十三五”規(guī)劃和“水十條”等國(guó)家相關(guān)規(guī)定，以陸源為重點(diǎn)，特別是以大量的入海江河以及排污口等易于控制的入海污染源為首要目標(biāo)，嚴(yán)格實(shí)施入海污染源排?？偭靠刂婆c污染物削減。

（2）建立有效的區(qū)域聯(lián)動(dòng)機(jī)制。目前我國(guó)近岸海域氮磷超標(biāo)和水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，且已成為全局性的突出環(huán)境問題，僅靠個(gè)別地區(qū)開展入海污染源減排工作可能收效不大，因此建立有效的區(qū)域聯(lián)動(dòng)機(jī)制，通過區(qū)域間聯(lián)動(dòng)與協(xié)調(diào)，是實(shí)現(xiàn)海域水環(huán)境質(zhì)量不斷改善的一個(gè)重要手段。

（3）面源是陸源的主要組成部分，是近岸海域無機(jī)氮污染物質(zhì)的主要來源，是導(dǎo)致近岸海域富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一[7]。推進(jìn)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村的生態(tài)建設(shè)，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，改善村鎮(zhèn)環(huán)境質(zhì)量等是防治面源污染的主要手段。

（4）盡管相對(duì)于城市生活污水的氮、磷排放量，海水

收稿日期：20170426

作者簡(jiǎn)介：包躍宇（1982—），女，工程師，主要從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。

[HT][CDH01248*4/5]

養(yǎng)殖排污影響總體較小，但其對(duì)海域水環(huán)境的影響更為直接，因此應(yīng)科學(xué)規(guī)劃近岸海域水產(chǎn)養(yǎng)殖、確定區(qū)域養(yǎng)殖容量；調(diào)整并優(yōu)化養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)，合理使用餌料和藥物；大力推行養(yǎng)殖清潔生產(chǎn)，加強(qiáng)養(yǎng)殖海域生態(tài)環(huán)境管理。

5結(jié)語

筆者以曹妃甸近岸工程海域水環(huán)境質(zhì)量狀況為主要研究對(duì)象，采用多種插值方法，研究分析了水體中無機(jī)氮、活性磷酸鹽、石油類、重金屬鉛和鋅的時(shí)空分布特征；全面分析海域污染來源，并采用相關(guān)性分析方法，研究了入海污染源與水環(huán)境質(zhì)量狀況間的相關(guān)關(guān)系；最終給出了環(huán)境管理的相關(guān)建議，研究對(duì)加強(qiáng)近岸海域工程建設(shè)的論證與管理工作，保證近岸海域水環(huán)境生態(tài)質(zhì)量向好發(fā)展，推動(dòng)海洋生態(tài)文明建設(shè)，具有重要的研究?jī)r(jià)值與實(shí)際意義。

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