胶州湾水域石油烃的分布及污染源

杨东方，孙培艳，陈 晨，白红妍，周 青

(1. 国家海洋局 北海环境监测中心，山东 青岛 266033； 2. 上海海洋大学 生命学院， 上海 201306；3. 浙江海洋学院 海科学院，浙江 舟山 316000)

在全球经济迅速发展的情况下，世界范围内的石油供求在不断增长，石油成为现代社会的主要能源。我国海洋石油勘探是从20世纪60年代开始的，1975年渤海第一座海上试验采油平台投产，揭开了我国海洋石油开发的序幕[1]。随着海洋石油勘探的开发不断加强、规模不断扩大，海上石油勘探、开发和炼制业的发展，交通运输与油船事故的发生，使大量的石油进入海洋[1-2]，给海洋环境造成了严重的污染。因此，了解近海的石油烃(Petroleum Hydro Carbon，PHC)污染程度和污染源，对保护海洋环境、维持生态可持续发展提供重要帮助。

本研究通过1980年胶州湾石油烃(PHC)的调查资料，探讨在胶州湾海域，石油烃(PHC)的来源、分布以及迁移过程，研究胶州湾水域PHC的质量浓度现状、分布特征和季节变化，为PHC污染环境的治理和修复提供理论依据。

1 调查水域、材料与方法

1.1 胶州湾自然环境

胶州湾是一个半封闭的深入内陆的天然海湾，地理位置为120°04′～120°23′ E，35°58′～36°18′ N之间，位于山东半岛南岸西部，为青岛市所包围，面积446 km2，平均水深仅7 m。湾东部和东北部沿岸是青岛市的工业密集区域。胶州湾洋河、大沽河等主要河流注入。在胶州湾的东部，有海泊河、李村河和娄山河，这三条河常年无自然径流，上游常年干涸，随着青岛市经济的迅速发展，中、下游已成为市区工业废水和生活污水的排污沟渠。带有工业及生活废水，汇入海区，给胶州湾带来大量的污染物。对胶州湾的环境影响比较大。

1.2 材料与方法

本研究所使用的1980-06,1980-07,1980-09,1980-10胶州湾水体石油烃的调查资料由国家海洋局北海环境监测中心提供。在胶州湾水域设9个站位取水样 (图1～2) ： H34，H35，H36，H37，H38，H39，H40，H41和H82。于1980-06,1980-07,1980-09,1980-10进行4次取样。10月期间还增设A,B,C,D共4个区域,一共增设了30个站位,分别是：A区A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7和A8共8个站位；B区B1，B2，B3，B4和B5共5个站位；C区C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7和C8共8个站位；D区D1，D2，D3，D4，D5，D6，D7，D8和D9共9个站位(图2)，根据水深取水样(>10 m时取表层和底层，<10 m时只取表层)，调查采样中用抛浮式无油玻璃采水器采集表层海水样品500 mL用于石油烃分析,样品采集后立即加入1∶3H2SO4溶液;调节样品至弱酸性(pH≈4),然后用0. 01 m3石油醚萃取2次,萃取液密封后在(5±2)℃条件下避光保存。在实验室中应用751 GD紫外分光光度计测定水样中油类质量浓度。这个方法与HYOD3.4-91《海洋监测规范》(1991)规定的方法是一致的[4]。

图1 胶州湾H点调查站位Fig.1 H surveying stations in the Jiaozhou Bay

图2 胶州湾A～D点调查站位Fig.2 A～D surveying stations in the Jiaozhou Bay

2 结 果

2.1 质量浓度大小

在胶州湾水体中，1980-06的PHC质量浓度范围为：0.019～0.141 mg/L。只有湾外的H34和H82站位的水域，PHC的质量浓度为0.019 mg/L，达到了国家一、二类海水水质标准(0.05 mg/L)。而在湾内的水域，PHC的质量浓度超过了0.10 mg/L，整个水域都达到了国家三类海水水质标准(0.30 mg/L)。

1980-07的PHC质量浓度范围为：0.018～0.076 mg/L。水体中PHC的质量浓度明显减少，只有湾内的东北部近岸水域：站位H38，H39，H40和H41，这个水域海泊河、李村河、娄山河和大沽河的入海口以及他们之间的近岸水域。在这个水域，PHC的质量浓度大于0.05 mg/L，这个水域都达到了国家三类海水水质标准(0.30 mg/L)，可是这个水域PHC的质量浓度都小于0.10 mg/L。而在湾外、湾口和湾中心的水域，PHC的质量浓度小于0.05 mg/L，这个水域都达到了国家一、二类海水水质标准(0.05 mg/L)。

1980-09的PHC质量浓度范围为：0.046～0.09 mg/L。水体中PHC的质量浓度明显增加，除了H36和H38站位，整个水域都达到了国家三类海水水质标准(0.30 mg/L)。只有湾外的H36和H38站位的水域，PHC的质量浓度为0.046 mg/L，达到了国家一、二类海水水质标准(0.05 mg/L)，也接近国家三类海水水质标准(0.30 mg/L)。

1980-10的PHC质量浓度范围为：0.012～0.155 mg/L。大部分水域中PHC的质量浓度明显减少，达到了国家一、二类海水水质标准(0.05 mg/L)。小部分水域中PHC的质量浓度明显增加，达到了国家三类海水水质标准(0.30 mg/L)。这小部分水域是由C1，C3，C5，C8，D1和D2站位所组成，也是东部的近岸水域，即海泊河、李村河和娄山河的入海口水域及其他们之间的近岸水域。其中D1站位是海泊河的入海口水域，C1站位是李村河的入海口水域，C3站位是娄山河的入海口水域，在D1，C1和C3站位，PHC的质量浓度较高，分别为0.152，0.098和0.155 mg/L(表1)。

表1 胶州湾表层水质Table 1 The qualities of the surface water in the Jiaozhou Bay

2.2 表层水平分布

1980-06湾内水体中表层PHC的水平分布：在湾的东部，PHC的质量浓度大小由北向南方向递减，从湾北部的0.141 mg/L降低到湾口的0.125 mg/L，再一直降低到湾外的0.019 mg/L。在胶州湾的湾口水域，表层PHC的质量浓度的等值线几乎平行于与湾口两岸的联线，并且形成了一系列不同梯度的平行线，其质量浓度由湾内向湾外递减，其质量浓度从0.125 mg/L增加到0.045 mg/L(图3)。

1980-07表层PHC质量浓度的等值线(图4)，展示以站位H38，H39为中心，形成了一系列不同梯度的半个同心圆。湾的东部、东北部有相邻的海泊河、李村河和娄山河，以及湾的北部有相邻的娄山河和大沽河，在这四个河流的入海口之间的近岸水域，形成了PHC的高质量浓度区，这是以站位H38，H39为中心的，PHC质量浓度从中心高质量浓度0.076 mg/L 沿梯度降低。在湾口H35站位，有一个低质量浓度区域，其低质量浓度的中心值为0.018 mg/L。

图3 1980-06表层PHC的分布(mg·L-1)Fig.3 Distribution of PHC content in the surface water of theJiaozhou Bay in June 1980 (mg·L-1)

图4 1980-07表层PHC的分布(mg·L-1)Fig.4 Distribution of PHC content in the surface water of the Jiaozhou Bay in July 1980 (mg·L-1)

1980-09，湾的东北部有娄山河，这个河流的入海口之间的近岸水域，以站位H40为中心，形成了一系列不同梯度的半个同心圆。PHC的质量浓度大小由北向南方向递减，从湾东北部的0.09 mg/L降低到湾口的0.046 mg/L。由于湾的东北部质量浓度比较高，整个胶州湾水域都受到影响，比较高(图5)。

1980-10，由C1、C3、C5、C8 、D1和D2站位所组成东部的近岸水域，这也是海泊河、李村河和娄山河的入海口水域及其他们之间的近岸水域，形成了PHC的高质量浓度区。其中D1站位是海泊河的入海口水域，C1站位是李村河的入海口水域，C3站位是娄山河的入海口水域，在D1，C1和C3站位，PHC的质量浓度较高，分别为0.152，0.098和0.155 mg/L。分别以D1，C1和C3站位中心，形成了一系列不同梯度的长条梯田形状，PHC质量浓度由近岸水域到湾中心沿梯度降低(图6)。这样，沿着海泊河、李村河和娄山河的河流方向，在胶州湾水体中PHC的值在递减，一直减到小于0.05 mg/L。于是，在胶州湾水体中，大部分水域中PHC的质量浓度非常低，形成了低值区域，其最低值为0.012 mg/L。

2.3 底层水平分布

底层PHC质量浓度的调查站位有H34，H35，H36，H37和H82。

1980-06，1980-07，1980-09，1980-10，在胶州湾的湾口水域，底层PHC质量浓度的等值线几乎平行于与湾口两岸的联线，并且形成了一系列不同梯度的平行线。1980-06，沿梯度其质量浓度由湾内向湾外递减，其质量浓度从0.147 mg/L减少到0.036 mg/L(图7)；1980-07，沿梯度其质量浓度由湾内向湾外递增，其质量浓度从0.033 mg/L增加到0.060 mg/L(图8)；1980-09，沿梯度其质量浓度由湾内向湾外递减，其质量浓度从0.102 mg/L减少到0.068 mg/L(图9)；1980-10，沿梯度其质量浓度由湾内向湾外递减，其质量浓度从0.065 mg/L减少到0.028 mg/L(图10)。

图5 1980-09表层PHC的分布(mg·L-1)Fig.5 Distribution of PHC content in the surface water of the Jiaozhou Bay in September 1980 (mg·L-1)

图6 1980-10表层PHC的分布(mg·L-1)Fig.6 Distribution of PHC content in the surface water of the Jiaozhou Bay in October 1980(mg·L-1)

2.4 垂直分布

1980-06，1980-07，1980-09，1980-10，在H34，H35，H36，H37和H82站位，得到了PHC在表、底层的质量浓度值。在1980-06，PHC的表层质量浓度为0.019～0.141 mg/L，其对应的底层为0.036～0.147 mg/L。在1980-07，PHC的表层质量浓度为0.018～0.047 mg/L；其对应的底层为0.033～0.060 mg/L。1980-09，PHC的表层质量浓度为0.046～0.056 mg/L；其对应的底层为0.068～0.102 mg/L。1980-10，PHC的表层质量浓度为0.012～0.030 mg/L；其对应的底层为0.028～0.065 mg/L。可见，胶州湾表层水体中，PHC的表层质量浓度高的对应其底层就高，反之亦然。

图7 1980-06底层PHC的分布(mg·L-1)Fig.7 Distribution of PHC content in the bottom water of theJiaozhou Bay in June 1980(mg·L-1)

图8 1980-07底层PHC的分布(mg·L-1)Fig.8 Distribution of PHC content in the bottom water of the Jiaozhou Bay in July 1980(mg·L-1)

图9 1980-09底层PHC的分布(mg·L-1)Fig.9 Distribution of PHC content in the bottom water of the Jiaozhou Bay in September 1980(mg·L-1)

图10 1980-10底层PHC的分布(mg·L-1)Fig.10 Distribution of PHC content in the bottom water of the Jiaozhou Bay in October 1980(mg·L-1)

1980-06，在表、底层的质量浓度之差范围为：-0.076～0.038 μg/L，只有一个站位H37是正值，其它站位都为负值。1980-07，在表、底层的质量浓度之差范围为：-0.031～-0.002 μg/L，所有站位都为负值。1980-09，在表、底层的质量浓度之差范围为：-0.056～-0.012 μg/L，所有站位都为负值。1980-10，在表、底层的质量浓度之差范围为：-0.053～0.002 μg/L，只有一个站位H82是正值，其它站位都为负值。因此，PHC的表、底层质量浓度都相近，PHC在表层的质量浓度几乎都大于底层的，表层PHC的变化范围小于底层的变化范围。

2.5 季节分布

1980-06，1980-07，1980-09，1980-10，H34，H35，H36，H37和H82站位都有表层PHC质量浓度的调查。

1980-06，在胶州湾水体中，PHC的质量浓度范围为：0.019～0.141 mg/L。在湾内的水域，PHC的质量浓度超过了0.10 mg/L。

1980-07，在胶州湾水体中，PHC的质量浓度范围为：0.018～0.076 mg/L。在海泊河、李村河、娄山河和大沽河的入海口以及他们之间的近岸水域，PHC的质量浓度大于0.05 mg/L。

1980-09，在胶州湾水体中，PHC的质量浓度范围为：0.046～0.09 mg/L。水体中PHC的质量浓度明显增加，在湾内的水域，PHC的质量浓度几乎大于0.05 mg/L。

1980-10，在胶州湾水体中，PHC的质量浓度范围为：0.012～0.155 mg/L。大部分水域中PHC的质量浓度明显减少，只有海泊河、李村河和娄山河的入海口水域及其他们之间的近岸水域，PHC的质量浓度大于0.98 mg/L。

这表明在胶州湾水体中PHC表层质量浓度在1980-06，1980-07，1980-09，1980-10变化不显著，没有明显的季节变化。同样，在胶州湾水体中PHC底层质量浓度也没有明显的季节变化。

3 讨 论

3.1 水质

1980-06，胶州湾水体中，在整个湾内的水域，PHC的质量浓度达到了三类海水水质标准。1980-07，在海泊河、李村河、娄山河和大沽河的入海口以及他们之间的近岸水域，PHC的质量浓度达到了三类海水水质标准，在湾内的其它水域，PHC的质量浓度达到了二类海水水质标准。1980-09，在整个湾内的水域，PHC的质量浓度达到了三类海水水质标准。1980-10，在海泊河、李村河和娄山河的入海口水域及其他们之间的近岸水域，PHC的质量浓度达到了三类海水水质标准，在湾内的其它水域，PHC的质量浓度达到了二类海水水质标准。

3.2 污染源

1980-06，在整个湾内的水域，PHC的质量浓度比较高，在湾的东部，PHC的质量浓度大小由北向南方向递减。1980-07，在海泊河、李村河、娄山河和大沽河的入海口以及他们之间的近岸水域，形成了PHC的高质量浓度区，PHC质量浓度从中心高质量浓度沿梯度降低。1980-09，在湾的东北部，娄山河的入海口之间的近岸水域，形成了一系列不同梯度的半个同心圆，PHC的质量浓度大小由北向南方向递减，1980-10，海泊河、李村河和娄山河的入海口水域及其他们之间的近岸水域，形成了PHC的高质量浓度区，形成了一系列不同梯度的长条梯田形状，PHC质量浓度由近岸水域到湾中心沿梯度降低。因此，在空间尺度上，海泊河、李村河、娄山河和大沽河都为胶州湾水域提供了大量的高质量浓度PHC，使得在海泊河、李村河、娄山河和大沽河的入海口以及他们之间的近岸水域，形成了PHC的高质量浓度区，PHC的质量浓度从中心高质量浓度沿梯度降低。另外，在时间尺度上，在1980-06，1980-09，海泊河、李村河、娄山河和大沽河已经为胶州湾水域提供了大量的高质量浓度PHC，使得整个湾内的水域中，PHC的质量浓度比较高。在1980-07，1980-10，海泊河、李村河、娄山河和大沽河刚刚开始为胶州湾水域提供大量的高质量浓度PHC，使得海泊河、李村河和娄山河的入海口水域及其他们之间的近岸水域，形成了PHC的高质量浓度区，而在胶州湾的其它水域，PHC的质量浓度比较低。这表明胶州湾东部和东北部的海泊河、李村河和娄山河，还有北部的大沽河，都是胶州湾PHC质量浓度的主要来源，河流输送的PHC质量浓度在时间上没有固定的变化。

3.3 陆地迁移过程

胶州湾东部和东北部沿岸是青岛市的工业密集区域和生活居住区，工业废水和生活污水排放比较多。在胶州湾东部和东北部沿岸有三条河：海泊河、李村河和娄山河，这三条河基本上承担着工业废水及生活污水向胶州湾排污的功能，给胶州湾带来大量的具有PHC的污染物[5]。在胶州湾北部沿岸有大沽河，靠近大沽河的北部沿岸，没有工业密集区域和生活居住区，工业废水和生活污水排放相对比较少，给胶州湾带来少量的具有PHC的污染物。因此，胶州湾水域的高质量浓度PHC是由胶州湾周边河流输送的，胶州湾周边河流主要有东部和东北部的海泊河、李村河和娄山河，还有北部的大沽河。

3.4 水域迁移过程

PHC的质量浓度从河口经过胶州湾，进行迁移到湾外，展示了PHC的水域迁移过程。海泊河、李村河和娄山河的入海口在胶州湾的东部和东北部水域，为湾的东北部近岸水域提供了河流的输送，沿着河流的输送方向展示了PHC的质量浓度形成了梯度的变化：从大到小呈下降趋势。

PHC的水域迁移过程：PHC进入表层海水，会受到海水的稀释，会被微生物的分解。进一步，PHC吸附在固体颗粒物上沉积，吸附与沉淀作用可使海洋中的PHC进入沉积物[6]。从春季1980-05开始，海洋生物大量繁殖，数量迅速增加，到夏季的1980-08，形成了高峰值[7]，由于浮游生物的繁殖活动，悬浮颗粒物表面形成胶体，此时的吸附力最强，吸附了大量的PHC，大量的PHC随着悬浮颗粒物迅速沉降到海底。同时，微生物对PHC的大量分解。这样，造成了表层PHC的质量浓度迅速下降。

1980-10的表层PHC水平分布，在海泊河、李村河和娄山河的入海口水域及其他们之间的近岸水域，形成了PHC的高质量浓度区，而在胶州湾的其它大部分水域：湾中心、湾口和湾外，PHC的质量浓度比较低。这展示了河流对PHC的大量输送和表层PHC质量浓度的迅速下降。另一方面，1980-06，PHC在整个湾内水域的高质量浓度，到1980-07，在胶州湾的其它大部分水域，PHC质量浓度变的比较低。这说明了PHC表层质量浓度的迅速下降，

PHC的表、底层质量浓度都相近，水体的垂直断面分布均匀。而且，在胶州湾的表层水体中，胶州湾表层水体中，PHC的表层质量浓度高的对应其底层就高，反之亦然。这充分揭示了PHC表层质量浓度迅速下降的过程及结果。

3.5 河流输送

在胶州湾水体中，PHC表层质量浓度在1980-06，1980-07，1980-09，1980-10，变化不显著，没有明显的季节变化。同样，在胶州湾水体中PHC底层质量浓度也没有明显的季节变化。胶州湾水体中，PHC质量浓度完全依赖于河流对PHC的大量输送，这与胶州湾的入湾河流输送六六六(HCH)的结果是一致的[8-11]。将河流输送PHC质量浓度的强度分为四个阶段：第一阶段，出现了PHC的高质量浓度区。在1980-10，海泊河、李村河、娄山河刚刚开始为胶州湾水域提供大量的高质量浓度PHC，使得海泊河、李村河和娄山河的入海口水域及其他们之间的近岸水域，形成了PHC的高质量浓度区，而在胶州湾的其它大部分水域：湾中心、湾口和湾外，PHC的质量浓度比较低。第二阶段，PHC的高质量浓度区进一步扩展。在1980-07，湾的东部、东北部有相邻的海泊河、李村河和娄山河，以及湾的北部有相邻的娄山河和大沽河，在这四个河流的入海口之间的近岸水域，形成了PHC的高质量浓度区。而在胶州湾的其它部分水域：湾中心、湾口和湾外，PHC的质量浓度比较低。第三阶段，PHC的高质量浓度区已经扩展到整个胶州湾水域。在1980-09，整个胶州湾水域都受到PHC的影响，PHC质量浓度比较高，在PHC质量浓度相对比较低的湾口水域，PHC质量浓度都达到了0.046 mg/L。第四阶段，整个胶州湾水域都成为PHC的高质量浓度区，而且，PHC的质量浓度进一步提高。在1980-06，整个胶州湾水域都成为PHC的高质量浓度区，PHC质量浓度更高，在PHC质量浓度相对比较低的湾口水域，PHC质量浓度都达到了0.125 mg/L。这4个阶段展示了河流输送PHC质量浓度的强度变化过程。由于河流输送PHC质量浓度强度变化比较快，在胶州湾的水域内展示了PHC的表、底层质量浓度都相近，PHC在表层的质量浓度几乎都大于底层的。

5 结 语

在胶州湾水体中，PHC的质量浓度达到了三类海水水质标准的水域有：在1980-06，1980-09，在整个湾内的水域；在1980-07，在海泊河、李村河、娄山河和大沽河的入海口以及他们之间的近岸水域；在1980-10，在海泊河、李村河和娄山河的入海口水域及其他们之间的近岸水域。除了上述水域外，在湾内的其它水域，PHC的质量浓度达到了二类海水水质标准。在空间和时间尺度上表明，胶州湾东部和东北部的海泊河、李村河和娄山河，还有北部的大沽河，都是胶州湾PHC污染的主要来源。

通过PHC的陆地迁移过程，展示了胶州湾水域的PHC质量浓度是由胶州湾周边河流输送的，胶州湾周边河流主要有东部和东北部的海泊河、李村河和娄山河，还有北部的大沽河，给胶州湾提供了大量的高质量浓度PHC，这其中大沽河与其它三条河流相比，提供质量浓度PHC相对比较少。这样，从湾的东部、东北部和北部近岸水域到湾的其他水域包括湾中心、湾口和湾外都展示了PHC的质量浓度从大到小的下降趋势。

通过PHC的水域迁移过程，展示了PHC的表、底层质量浓度都相近，水体的垂直断面分布均匀。而且，在胶州湾的表层水体中，胶州湾表层水体中，PHC的表层质量浓度高的对应其底层就高，反之亦然。这充分揭示了PHC表层质量浓度迅速下降的过程及结果。PHC的表层质量浓度迅速下降是由于微生物对PHC的大量分解和大量的PHC随着悬浮颗粒物迅速沉降到海底。1980-10的表层PHC水平分布和1980-06-07的表层PHC质量浓度变化，都说明了河流对PHC的大量输送和表层PHC质量浓度的迅速下降。

在胶州湾水体中，PHC表层质量浓度在1980-06，1980-07，1980-09，1980-10变化不显著，没有明显的季节变化。同样，在胶州湾水体中PHC底层质量浓度也没有明显的季节变化。胶州湾水体中，PHC质量浓度完全依赖于河流对PHC的大量输送。作者将河流输送的强度分为四个阶段：第一阶段，出现了PHC的高质量浓度区。第二阶段，PHC的高质量浓度区进一步扩展。第三阶段，PHC的高质量浓度区已经扩展到整个胶州湾水域。第四阶段，整个胶州湾水域都成为PHC的高质量浓度区，而且，PHC的质量浓度进一步提高。这四个阶段展示了河流输送PHC质量浓度的强度变化过程。由于河流输送PHC质量浓度强度变化比较快，在胶州湾的水域内展示了PHC的表、底层质量浓度都相近，PHC在表层的质量浓度几乎都大于底层。

胶州湾水域中的PHC质量浓度主要来源于河流的输送，这是由于工业废水和生活污水的排放。因此，加强对工业废水和生活污水的处理，减少含有PHC的污染物排放，就会使河流、海湾减少PHC的污染。

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