曹妃甸近岸工程海域水環境質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境質量狀況為主要研究對象，采用多種插值方法研究分析了水體中無機氮、活性磷酸鹽、石油類、重金屬鉛和鋅的時空分布特征，掌握了工程海域水環境質量狀況與分布。全面探討了海域污染來源，并采用相關性分析方法，研究了入海污染源與水環境質量狀況間的相關關系，提出了環境管理的相關建議，以期為近岸海域環境管理與工程建設提供參考。

關鍵詞：曹妃甸；海域；水環境；污染來源

中圖分類號：X703

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）12009503

1引言

河北省唐山市曹妃甸區位于河北省東北部，唐山市東南部55 km，海岸線長約80 km，海域面積約2000 km2。近年來我國沿海經濟高速發展，唐山曹妃甸港區應運而生，環境生態問題也隨之而來。歷年來的《河北省海洋環境狀況公報》顯示，曹妃甸海域水環境狀況不容樂觀：主要污染物為無機氮、活性磷酸鹽。因此研究并分析曹妃甸近岸工程海域水環境污染因子時空分布特征與環境質量狀況以及海域污染來源，對于指導近岸海域開發與環境管理具有一定的現實意義。

污染物質時空分布是其在研究區域平面分布特征的直觀反映，即采用一定的插值方法，將監測數據在觀測區域范圍內進行空間插值，并以等值線的形式予以呈現。目前的離散觀測數據的插值方法有反距離加權法、克里金法、最小曲率法、改進的謝別德法、自然鄰點法、最近鄰點法、多元回歸法、徑向基函數法和移動平均法等多種方法[1]。針對觀測數據各自的特點，如數據量等，這些插值方法具有各自不同的應用范圍。相關性分析是揭示系統內各要素之間相互關系及系統演變規律的重要技術方法。目前相關性分析的方法較多，如SPSS軟件中的Pearson、Spearman和Kendall相關系數法等[2]，時間序列分析方法[3]以及基于小波變換的小波相關分析方法[4]等。

本研究中針對不同污染因子觀測數據量的多少，選擇采用相應的插值方法，在空間尺度上進行污染物質平面分布的特性研究，掌握區域水環境質量狀況；全面分析曹妃甸海域污染來源，并采用SPSS相關性分析方法，研究入海污染源與主要水環境污染因子間的相關關系。

2水環境質量狀況分析

筆者以2012年曹妃甸近岸海域環境質量監測為依據，重點研究分析曹妃甸近岸工程海域水體中無機氮、活性磷酸鹽、石油類、重金屬鉛和鋅的時空分布。針對不同污染因子監測數據的稀疏程度，采用相應的插值方法，在工程近區海域內空間插值，獲得各污染因子的平面分布（圖1）。

從圖1中可以看出：無機氮達到三類水質標準要求，活性磷酸鹽達到四類水質標準要求，石油類滿足一類水質標準要求，重金屬鉛達到二類水質標準要求，重金屬鋅則滿足一類水質標準要求。由上可知，工程近區氮、磷污染因子存在較為嚴重的超標現象，重金屬鉛的污染水平也應給予一定的重視。

3污染來源分析

海域污染物質的來源分析是掌握海域污染現狀與成因的關鍵。海域污染物質主要來源于以下幾個方面[5]：①陸源：包括點源（流入的江河和排污口等）和面源（農業灌溉、大范圍強降水等）等；②海源：水產養殖、海上油氣開采、海上交通運輸等；③海域歷史本底污染狀況；④區際交換：鄰近海域間污染物質的相互輸移；⑤大氣沉降[5]（因缺乏相關數據資料、且污染相對較小，本文未開展相關分析）等。

3.1陸源

海域內流入的江河和排污口等是其污染物質的主要來源之一，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時間序列相關性分析方法，探討入海污染物質總量與曹妃甸海域環境污染因子無機氮、活性磷酸鹽間的時間序列相關關系。

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、宣惠河的污染物入海總量呈遞增趨勢，特別是2012年入海污染物總量增量較大。除區域經濟發展因素外，2012年的污染物增量巨大的原因在于受強降雨的影響[6]，導致入海水量與污染物總量的增加。

采用SPSS時間序列相關分析方法，分析入海污染物質總量與曹妃甸海域環境污染因子無機氮、活性磷酸鹽間的時間序列相關關系，其結果均達0.8以上。結表明：曹妃甸海域無機氮、活性磷酸鹽污染因子與入海污染物質總量間呈較高的相關性，區域污染主要受控于入海污染源。

3.2海源

隨著經濟的高度發展和人民物質需求的逐步提高，我國近岸海域水產養殖業蓬勃發展。海水養殖中餌料的投放、水產品代謝等也會產生大量的營養物質，也是近岸海域水環境質量下降的一個重要因素之一。2011年河北省對省內昌黎新開口養殖區、樂亭灤河口養殖區、黃驊李家堡養殖區的水質、沉積物、底棲生物環境和養殖生物質量等內容進行了監測，盡管監測的養殖區與曹妃甸海域距離相對較遠，但水產養殖一直以來也是海域營養物質的一個重要來源，應加強管理與控制。

3.3其他

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

渤海灣乃至整個渤海海域歷來為我國污染較為嚴重的區域，因此從區際交換的角度，很難理清海域間的相互影響關系，其更多的應體現于環境管理的區域聯防聯控制度建設。4區域環境管理建議

（1）結合“十三五”規劃和“水十條”等國家相關規定，以陸源為重點，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，嚴格實施入海污染源排海總量控制與污染物削減。

（2）建立有效的區域聯動機制。目前我國近岸海域氮磷超標和水質富營養化現象較為嚴重，且已成為全局性的突出環境問題，僅靠個別地區開展入海污染源減排工作可能收效不大，因此建立有效的區域聯動機制，通過區域間聯動與協調，是實現海域水環境質量不斷改善的一個重要手段。

（3）面源是陸源的主要組成部分，是近岸海域無機氮污染物質的主要來源，是導致近岸海域富營養化的主要原因之一[7]。推進農業和農村的生態建設，發展生態農業，改善村鎮環境質量等是防治面源污染的主要手段。

（4）盡管相對于城市生活污水的氮、磷排放量，海水

收稿日期：20170426

作者簡介：包躍宇（1982—），女，工程師，主要從事環境監測工作。

[HT][CDH01248*4/5]

養殖排污影響總體較小，但其對海域水環境的影響更為直接，因此應科學規劃近岸海域水產養殖、確定區域養殖容量；調整并優化養殖結構，合理使用餌料和藥物；大力推行養殖清潔生產，加強養殖海域生態環境管理。

5結語

筆者以曹妃甸近岸工程海域水環境質量狀況為主要研究對象，采用多種插值方法，研究分析了水體中無機氮、活性磷酸鹽、石油類、重金屬鉛和鋅的時空分布特征；全面分析海域污染來源，并采用相關性分析方法，研究了入海污染源與水環境質量狀況間的相關關系；最終給出了環境管理的相關建議，研究對加強近岸海域工程建設的論證與管理工作，保證近岸海域水環境生態質量向好發展，推動海洋生態文明建設，具有重要的研究價值與實際意義。

參考文獻：

[1]

陳歡歡，李星，丁文秀. Surfer 8.0等值線繪制中的十二種插值方法[J]. 工程地球物理學報，2007，4（1）：52～57.

[2]孫逸敏. 利用SPSS軟件分析變量間的相關性[J]. 新疆教育學院學報，2007，23（2）：120～123.

[3]BOX George E P，Jenkins Gwilym M. 時間序列分析預測與控制[M]. 北京：中國統計出版社，1997.

[4]桑燕芳，王棟，吳吉春，等. 水文時間序列小波互相關分析方法[J]. 水利學報，2010，41（11）：1272～1279.

[5]王修林，李克強. 渤海主要化學污染物海洋環境容量[M]. 北京：科學出版社，2006.

[6]孫建華，趙思雄，傅慎明，等. 2012年7月21日北京特大暴雨的多尺度特征[J]. 大氣科學，2013，37（3）：705～718.

[7]張永勝. 浙江省象山港入海污染物總量控制規劃研究[D]. 青島：中國海洋大學，2004.