秦皇島市近岸海域水質時空變化及相關性分析

摘要：本文結合2017—2022年秦皇島市近岸海域及入海河流的主要污染物監測數據，分析近岸海域化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、活性磷酸鹽、無機氮的濃度時空變化趨勢及其與入海河流輸入海域污染物總量的相關性。結果表明，秦皇島市近岸海域水質總體逐年好轉，與2017年相比，2022年近岸海域COD、活性磷酸鹽及無機氮濃度分別下降43.8%、56.2%和45.1%；冬春季水質明顯優于夏秋季；自山海關區往北戴河區方向，海域水質總體逐漸好轉；離海岸線垂直距離越遠，水質越好；污染因子COD、活性磷酸鹽及無機氮在河、海間具有強相關性，Spearman秩相關系數均不小于0.943，表明近岸海域水質主要受入海河流的影響，河流輸入是陸源污染入海的主要途徑。

關鍵詞：近岸海域；水質；時空變化；相關性

中圖分類號：X824 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）03-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.03.051

Abstract： Based on the monitoring data of major pollutants in the nearshore sea and incoming rivers of Qinhuangdao City from 2017 to 2022， this paper analyzes the spatiotemporal variation trends of Chemical Oxygen Demand （COD）， active phosphate， and inorganic nitrogen concentrations in the nearshore sea and their correlation with the total amount of pollutants in the incoming rivers. The results show that the overall water quality in the nearshore sea of Qinhuangdao City has improved year by year， compared with 2017， the concentrations of COD， active phosphate， and inorganic nitrogen in the nearshore sea in 2022 have decreased by 43.8%， 56.2%， and 45.1%， respectively; the water quality in winter and spring is significantly better than that in summer and autumn; from Shanhaiguan District to Beidaihe District， the overall water quality in the sea is gradually improving; the farther the vertical distance from the coastline， the better the water quality; the pollution factors such as COD， active phosphate， and inorganic nitrogen have a strong correlation between rivers and sea， with Spearman rank correlation coefficients not less than 0.943， indicating that the water quality in nearshore sea is mainly affected by rivers entering the sea， and river input is the main pathway for land-based pollution entering the sea.

Keywords： nearshore sea; water quality; spatiotemporal variation; correlation

近岸海域作為能量、物質交換的劇烈地帶，是海洋環境受人類活動影響的最敏感區域[1]。作為著名的旅游度假勝地，秦皇島市要保護好海洋生態環境，減少污染物陸源輸入。渤海灣是半封閉海灣[2]，其地理形態導致水交換不暢，水體自凈能力較差，污染物不易降解擴散。調查監測秦皇島市近岸海域及主要入海河流污染狀況，分析主要污染因子化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）、無機氮與磷酸鹽在河、海間的相關性，有助于尋求更加有效的治理措施，改善秦皇島市近岸海域水質和生態環境。

1 布點與監測

1.1 采樣點的布設

秦皇島市近岸海域布設9個監測點位，編號分別為HB01、HB02、HB03、HB04、HB05、HB06、HB07、HB08和HB09，近岸海域監測點位水功能區劃如表1所示。秦皇島市沿海地區主要分布6條直排入海河流，即石河、戴河、湯河、洋河、新開河和飲馬河。秦皇島市共有7個直排入海污染源，其中，工業源有3個（現已全部取締），綜合排口有4個，現基本沒有污水外排。

1.2 監測頻次與監測方法

根據《海洋監測規范 第4部分：海水分析》（GB 17378.4—2007），近岸海域每年2月（冬）、5月（春）、8月（夏）、10月（秋）各監測一次。另外，按照《水和廢水監測分析方法（第四版）》，入海河口每月監測一次。

2 結果與分析

2.1 近岸海域主要污染物年際變化趨勢

2017—2022年，秦皇島市近岸海域主要污染物年均監測數據如表2所示。結果顯示，近岸海域COD、活性磷酸鹽、無機氮年均濃度呈逐年下降趨勢。與2017年相比，2022年近岸海域COD、活性磷酸鹽及無機氮分別下降43.8%、56.2%和45.1%，海域水質明顯好轉，證明近幾年秦皇島市實施的海域綜合整治工程取得顯著效果。

2.2 近岸海域主要污染物年內變化特征

秦皇島市近岸海域每年開展4次水質監測，每季節各一次，結果如表3所示。近岸海域水質有明顯的周期性變化，冬春季水質優于夏秋季[3]，COD夏季最高，活性磷酸鹽及無機氮秋季濃度最高。夏秋季是旅游旺季，游人增多，沙灘垃圾劇增[4]，增加海域及海岸的污染負荷；夏秋季雨水偏多，入海河流徑流量大，入海污染物氮、磷及有機物總量增加，從而影響近岸海域水質。進一步減少農藥和化肥使用，防止農業面源污染，減輕夏秋季雨水對海域的污染是關鍵。

2.3 順海岸線海域水質空間分布特征

自山海關區往北戴河區方向，秦皇島市近岸海域水質總體逐漸好轉，如表4所示。山海關區邊界周邊海域既是秦皇島市主要入海河流河口集中區，又是秦皇島市直排入海污染源排口集中區，導致海域監測點位HB01、HB02、HB03、HB04和HB05水質比其他監測點位差，各主要污染物濃度偏高，與前者相比，北戴河區臨近水域監測點位HB07、HB08和HB09水質較好。

2.4 垂直海岸線方向水質空間分布特征

從垂直海岸線方向來看，近岸海域水質由近及遠明顯好轉，離海岸線垂直距離越遠，水質越好。環境功能區外環境質量監測點HB07離海岸線垂直距離最遠，水質最好，說明人類活動及入海河流陸源污染物主要影響臨近海岸線區域，隨著離海岸線距離越遠，其對海域水質的影響逐漸減弱。

2.5 主要污染物在河、海間的相關性分析

如表5所示，統計2017—2022年秦皇島市入海河流氨氮、COD、總磷年入海通量，結合2017—2022年

近岸海域COD、活性磷酸鹽、無機氮年均濃度，進行Spearman秩相關性分析。河流氨氮年入海量與海域無機氮年均濃度的秩相關系數Rs為0.943；河流COD年入海量與海域COD年均濃度的秩相關系數Rs為0.971；河流總磷年入海量與海域活性磷酸鹽年均濃度的秩相關系數Rs為0.986。查Spearman秩相關系數檢驗臨界表，當秩相關系數不小于0.943時，置信度為99%，認定兩變量相關，證明秦皇島市近岸海域水質主要受入海河流影響，入海河流是陸源污染物入海的主要途徑。

3 結論

秦皇島市近岸海域主要污染物COD、活性磷酸鹽、無機氮的濃度呈逐年下降趨勢，與2017年相比，2022年COD及無機氮濃度至少下降40%，活性磷酸鹽至少下降50%，水質明顯好轉；夏秋季水質劣于冬春季；自山海關區至北戴河區，順海岸線方向，海域水質總體逐漸好轉；沿垂直海岸線方向，離海岸線越遠，水質越好；污染因子COD、活性磷酸鹽及無機氮在河、海間具有強相關性，近岸海域水質主要受入海河流的影響，河流輸入是陸源污染入海的主要途徑，入海河流對近岸海域水質乃至生態系統影響顯著[5]。近年來，秦皇島市實施近岸海域環境綜合整治工程，初見成效，主要河流污染物入海總量逐年減少，近岸海域水質顯著好轉。為進一步改善近岸海域生態環境，秦皇島市要采取更加嚴格的措施控制入海河流氮、磷和有機物的入海總量，加強河流污染綜合治理，全面開展以沿海防護林、海岸線綠化工程為重點的城市森林建設，倡導生態養殖，并減少農藥和化肥使用，防止農業面源污染，減輕夏秋季雨水對海域的污染，持續提升近岸海域水質。

參考文獻

1 駱永明.中國海岸帶可持續發展中的生態環境問題與海岸科學發展[J].中國科學院院刊，2016（10）：1133-1142.

2 郭 玲，孫玫玲，王雪嬌，等.渤海灣與陸地降水特征差異的統計分析[J].氣候變化研究快報，2019（6）：835-844.

3 陳 燕，李欣陽，張建樂.秦皇島近岸海域水質狀況調查與評價[J].河北漁業，2014（5）：15-22.

4 葉瑋嶸.近岸沙灘污染狀況及治理對策研究[J].機電技術，2016（2）：156-160.

5 孫玉娟，田建立，韓麗君，等.2011—2016年河北省主要入海河流水質及污染狀況分析[J].河北工業科技，2018（5）：348-353.

收稿日期：2024-01-16

作者簡介：郭玲（1982—），女，河北秦皇島人，高級工程師。研究方向：環境監測。