大沽排污河入海口及其鄰近海域水污染狀況分析

王 娜，劉國山，李文雯，吳 寧，孟一耕，谷德賢

（天津市水產研究所，天津 300221）

大沽排污河入海口及其鄰近海域水污染狀況分析

王 娜，劉國山，李文雯，吳 寧，孟一耕，谷德賢

（天津市水產研究所，天津 300221）

通過對2014—2016年大沽排污河入海口及其鄰近海域水環境的連續監測，分析了入海口及其鄰近海域的水污染狀況，結果顯示：水環境呈現逐年改善的趨勢；大沽排污河入海口主要受化學需氧量和五日生化需氧量的影響，化學需氧量3月開始逐漸上升至7月達到最高值，而后逐漸降低；鄰近海域主要受到無機氮的影響。水環境的變化規律與陸地農田、工廠、生活污水等排放量密切相關，同時它們也是一個復雜的污染綜合體，受到來自不同污染源、各類污染因子的影響。

大沽排污河；鄰近海域；單因子污染指數；污染分擔率；綜合污染指數

天津是華北地區眾多河流入海的必經之地，不僅承接了天津的工業、農業廢水及生活污水，還接納了來自北京、河北等地區的大部分污水。天津海岸線有幾十個入海污染源對海域有一定的影響，按排放類型可分為市政排污口、入海河口、直排口和混排口。在眾多污染源中，北塘口和大沽排污口的入海污染物總量最多，其附近的海域污染程度也較高[1]。

大沽排污河是本市西南部地區重要的排水河道，全長80.5 km，包括上游排污河、排咸河、先鋒排污河及大沽排污河主河道[2]。主河道除接納市區、沿途郊區鄉鎮的部分污水、雨水、農田瀝水外，主要承接天津市中心城區西南部生活和工業污水，對天津市的污水排放起著至關重要的作用。

海洋和陸地的相互作用已漸漸成為全球環境變化研究的重點[3]，陸地對海洋影響的中心問題主要是入海河流的污染物情況和水質狀況，而且已經受到了廣泛的關注[4-5]。筆者根據2014—2016年大沽排污河入海口及其鄰近海域的環境監測數據，分析其水污染特征，旨在探索天津入海排污口的主要水污染因子、變化趨勢及主要污染問題，以便更好地貫徹執行國家“水十條”方針，為更好地環境保護提供決策支持。

1 材料與方法

1.1 監測時間與站位

2014—2016年，每年3、5、7、8、10、11月于大沽排污河流入渤海灣的最后一個閘口上游處設置1個站位進行水質環境監測；同時，每年的5、8月對大沽排污河鄰近海域呈扇形布設8個站位進行水質環境監測，調查站位如圖1所示。

圖1 調查站位

1.2 監測環境因子與檢測規范

大沽排污河入海口水質監測環境因子為化學需氧量COD、氨氮、總磷、懸浮物、五日生化需氧量BOD5、石油類、鎘、汞、鉛、砷、六價鉻；鄰近海域水質監測環境因子為化學需氧量、五日生化需氧量、懸浮物、無機氮、活性磷酸鹽、石油類、汞、鎘、六價鉻、鉛、砷。樣品的采集、保存、檢測參照《海洋監測規范》（GB/T17378-2007）[6]、《海洋調查規范》（GB/T12763-2007）[7]、《水質氨氮的測定納氏試劑分光光度法》（HJ 535-2009）[8]、《水質總磷的測定鉬酸銨分光光度法》（GB11893-1989）[9]、《飲用天然礦泉水檢驗方法》（GB/T 8538-2008）[10]、《水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法》（GB11914-1989）[11]、《水質銅、鋅、鉛、鎘的測定原子吸收分光光度法》（GB/T7475-1987）[12]、《水質揮發酚的測定4-氨基安替比林分光光度法》（HJ 503-2009）[13]等有關規范執行。

1.3 分析評價方法

1.3.1 污染指數

污染指數包括單因子污染指數和綜合污染指數[14]。

單因子污染指數的計算公式為：

式中：Ci為污染物的平均濃度（mg/L）；Si為污染物的標準值（mg/L）。

綜合污染指數的計算公式為：

式中：n為參與評價的污染物數；Pi為某種污染物的污染指數。

1.3.2 污染分擔率

污染分擔率表示第i種污染物在諸污染物中的污染分擔情況，其計算公式為[14]：

1.3.3 評價標準

水質評價時要依據不同的水質標準來判別水質的類別。筆者選取《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）[15]規定的二類標準評價大沽排污河入海口水質環境；選取《海水水質標準》（GB 3097-1997）[16]的第二類標準評價大沽排污河鄰近海域的水質環境。

2 結果與分析

2.1 大沽排污河入海口

2.1.1 主要污染物單因子污染指數年變化

2014—2016年大沽排污河入海口各監測水質指標的單因子污染指數及污染分擔率見表1及圖2。監測結果表明：化學需氧量和五日生化需氧量在3 a中均超標，為主要超標污染因子。其中，化學需氧量單因子污染指數及污染分擔率最高，并表現出逐年下降的趨勢；五日生化需氧量單因子污染指數呈現出先增高后降低的趨勢，2015年最嚴重；總磷污染分擔率為第三位，呈現出2015年略增高、2016年明顯下降的趨勢；氨氮單因子污染指數2015年最低，呈現出先降低后增加的趨勢；懸浮物單因子污染指數呈現出逐年增加的趨勢；石油類單因子污染指數逐年降低；鎘、汞、鉛、砷、六價鉻單因子污染指數低，比較穩定。

表1 2014-2016年大沽排污河入海口水質單因子污染指數及污染分擔率

圖2 2014-2016年大沽排污河入海口主要污染物單因子污染指數的年變化

2.1.2 主要污染物單因子污染指數的月變化

平均計算2014—2016年每月化學需氧量、總磷和五日生化需氧量單因子污染指數，如圖3所示。其中，化學需氧量單因子污染指數由3月開始逐漸增高，7月達到最高，然后逐漸下降；五日生化需氧量單因子污染指數呈先降低后增加的趨勢，8月最低；總磷單因子污染指數變化不大，11月最高。

圖3 2014-2016年大沽排污河入海口主要污染物單因子污染指數的月變化

2.1.3 綜合污染指數變化

通過單因子污染指數的計算結果，將大沽排污河入海口的綜合污染指數分為非重金屬的污染指數PNM和重金屬污染指數PM。由圖4可以看出，非重金屬指數的變化與綜合污染指數的變化趨勢相同。綜合污染指數2014年7、11月最高，呈波浪趨勢變化；2015年先降低，10月最高，然后再降低；2016年5月最高，然后呈現出逐步降低的趨勢。3 a18個航次的監測中，2015年10月污染最嚴重。對比2014—2016年，全年綜合污染指數2016年最低，為0.493；其次為2014年，為0.633；2015年最高，為0.746。

圖4 2014-2016年大沽排污河入海口綜合污染指數的變化

2.2 大沽排污河入海口鄰近海域

2.2.1 主要污染物單因子污染指數的年變化

由表2和圖5可以看出，大沽排污河鄰近海域的主要污染因子有無機氮、石油類、懸浮物、活性磷酸鹽。其中，無機氮為大沽排污河鄰近海域的最主要污染因子，3 a調查其污染指數均超過海水水質標準的第二類標準，其單因子污染指數2015年最高，污染分擔率呈現逐年下降的趨勢；懸浮物單因子污染指數2014、2015年超標，單因子污染指數和污染分擔率呈現逐年下降的趨勢；石油類單因子污染指數2014年超標，后逐年下降，其污染分擔率2014年最高，2015、2016年污染分擔率相同。活性磷酸鹽單因子污染指數和污染分擔率均呈現先增加后降低的趨勢。

表2 2014-2016年大沽排污河入海口鄰近海域主要污染物單因子污染指數及污染分擔率

圖5 2014-2016年大沽排污河入海口鄰近海域主要污染物單因子污染指數及污染分擔率的變化

2.2.2 主要污染物單因子污染指數的月變化

平均計算2014—2016年每月監測石油類、活性磷酸鹽、無機氮、懸浮物的單因子污染指數，其變化如圖6所示。其中，無機氮單因子污染指數2014、2015年5月、8月變化不大，2016年5月不超標、8月超標最嚴重；懸浮物單因子污染指數5月低，8月高；活性磷酸鹽單因子污染指數2014年變化不大，其它年份5月低、8月高；石油類單因子污染指數2014、2015年5月低、8月高，2016年5月高、8月低。

圖6 2014-2016年大沽排污河入海口鄰近海域主要污染物單因子污染指數月變化

2.2.3 綜合污染指數變化

2014—2016年大沽排污河入海口鄰近海域的綜合污染指數變化，如圖7所示。由圖7可以看出，綜合污染指數呈現出逐年下降的趨勢，2016年最低，為0.555；其次為2015年，為0.584；2014年最高，為0.828。

圖7 2014-2016年大沽排污河入海口鄰近海域綜合污染指數變化

3 討論

3.1 入海口的污染分析

大沽排污河入海口受重金屬污染的程度較小，主要受到有機物的污染。其綜合污染指數呈現降低趨勢，可能與近年來水務、環保等相關部門對大沽排污河的河道清理、污水治理及排污量的控制有關，使得水質狀況逐年好轉。

大沽排污河入海口主要污染因子為化學需氧量和五日生化需氧量。化學需氧量是反映有機物污染相對含量的一個綜合指標[17]。大沽排污河每年3月因為排入河道的水量小，化學需氧量含量低；隨著雨季的到來，大量有機污染物排入河道，同時水溫升高，也促使底泥的有機物釋放，導致化學需氧量含量7月達到最高；伴隨水量的減少和水溫的降低，化學需氧量逐漸降低，因此化學需氧量呈現出3月開始升高至7月達到最高值而后逐漸降低的趨勢。五日生化需氧量是在一定條件下微生物分解水環境中可氧化物質的過程中消耗溶解氧的量，它易受溫度、酸堿性以及菌種等因素的影響[18]。在實際測定中，由于不同時期水體變化較大，化學需氧量和五日生化需氧量的氧化率也不同，二者相關性不明顯[19]。大沽排污口五日生化需氧量的監測值時高時低，沒有明顯的規律性，可能與相關化工企業的污水排污時間及排放量有關，有待進一步分析。

3.2 鄰近海域的環境分析

鄰近海域的綜合污染指數表明，其水質條件逐年變好，這與天津加強海洋、陸地等的環境治理密切相關，也與入海口的監測結果一致。鄰近海域受無機氮污染最大[20]，這與天津海域的調查結果一致。無機氮2014與2015年基本持平，2016年春季明顯好轉，到8月急劇升高，這可能與2016年8月天津出現特大暴雨天氣有關，大量的陸源污水急劇排入海域，導致無機氮急劇升高。懸浮物表現出每年5月低8月高的規律，基本與入海凈流量的變化相符，5月凈流量小，8月凈流量大，排入鄰近海域的物質變多，導致鄰近海域懸浮物增加。活性磷酸鹽的單因子污染指數基本處于低水平狀態。石油類的污染指數表現出逐年減小的趨勢，這與近年來海上船舶、石油平臺的嚴格管理密切相關。

3.3 綜合分析

綜合分析大沽排污河入海口及其鄰近海域，發現其水環境呈現逐年改善的趨勢。大沽排污河入海口主要受化學需氧量的影響，鄰近海域主要受無機氮的影響。入海口化學需氧量與鄰近海域無機氮的變化規律均與陸地農田、工廠、生活污水等排放量密切相關。其它指標呈現出無規律的變化，這也說明入海排污口及鄰近海域是一個復雜的污染綜合體，受到來自不同污染源、各類污染因子的影響。

[1]章元，孔令輝.渤海海域環境現狀及保護對策[J].環境科學研究，2000，13（2）：23-27.

[2]李振川，薛楊，張悅，等.天津大沽排污河治理工程與綜合效益[J].城市道橋與防洪，2010（7）：64-65.

[3]盂憲偉，劉焱光，王湘芹.河流入海物質通量對海、陸環境變化的響應[J].海洋科學進展，2005，23（4）：391—397.

[4]Zhou J L.Fluxes of organic contaminants from the river catch?ment into through and out of the Humber Estuary，UK[J].Ma?rine Pollution Bulletin，1998，37（3—7）：330-342.

[5]Grimvall A.Time scales of nutrient losses from land tosea——a european perspective[J].Ecological Engineering，2000，14（4）：363— 371.

[6]GB/T17378-2007，海洋監測規范[S].

[7]GB/T12763-2007，海洋調查規范[S].

[8]HJ 535-2009，水質氨氮的測定納氏試劑分光光度法[S].

[9]GB11893-1989，水質總磷的測定鉬酸銨分光光度法[S].

[10]GB/T 8538-2008，飲用天然礦泉水檢驗方法[S].

[11]GB11914-1989，水質化學需氧量的測定重鉻酸鹽法[S].

[12]GB/T7475-1987，水質銅、鋅、鉛、鎘的測定原子吸收分光光度法[S].

[13]HJ 503-2009，水質揮發酚的測定4-氨基安替比林分光光度法[S].

[14]馬興，胡萬里，邵德智，等.海河塘沽段水污染指數變化及其原因分析[J].水資源與水工程學報，2008，19（1）：69-76.

[15]GB8978-1996，污水綜合排放標準[S].

[16]GB 3097-1997，海水水質標準[S].

[17]王立柱，隋強，謝強，等.濟南市機動車排放因子的確定[J].交通環保，2002，23（2）：18—20．

[18]王潔，張凱，許肖云，等.涪江流域遂寧段COD與BOD的相關性探討[J]，綠色科技，2016（10）：74-76.

[19]喬曉平，李娜娜.特定水體中CODmn與BOD5相關性研究[J].污染防治技術，2014，27（1）：36-39.

[20]崔健，張秋豐，牛福新，等.淺談天津近岸海域環境質量現狀及管理措施建議[J].海洋開發與管理，2013（5）：65-68.

X824

A

1004-7328（2017）05-0016-04

10.3969/j.issn.1004-7328.2017.05.006

2017—05—18

天津市水產局青年科技創新項目（J2016-04青）

王娜（1981—），女，工程師，主要從事漁業資源研究工作。