天津疏浚物海洋倾倒区海水水质现状评价

崔 健，张秋丰，牛福新，王 彬，靳卫华，李 玲

（国家海洋局天津海洋环境监测中心站 天津市 300457）

天津疏浚物海洋倾倒区（原天津港临时海洋倾倒区C 区）于2003年4月投入使用，2010年调整为正式倾倒区，为天津市目前唯一在用的正式倾倒区。天津疏浚物海洋倾倒区以118°04′25″E、38°59′06″N 为中心坐标，半径1.0 km 的圆形海域，年倾倒量控制在300 万m3以内[1]。

天津港建成和开港以来，为满足港口的正常使用和港口发展建设的需要，航道需要进行疏浚工作，大量的疏浚物随之倾入海洋倾倒区，倾倒区海洋环境受到了较大的影响。按照国家海洋局相关管理规定及《倾倒区监测技术规程》[2]的要求，我国在用的正式倾倒区要开展海洋环境影响跟踪监测，以便及时获取倾倒物在倾倒海域的输移、扩散等状况，了解倾倒活动对周边环境带来的影响及产生的生态环境影响及生物效应。

本文采用2011年天津疏浚物海洋倾倒区水质监测数据，利用单因子指数法及模糊综合评价方法对监测结果进行评价，得出评价结论，以期对海洋倾倒区的合理规划利用及海洋环境保护提供基础数据参考。

1 调查与分析

1.1 调查站位布设

根据天津疏浚物海洋倾倒区的面积及年倾倒量，2011年在倾倒区开展了3 次海水取样、化验工作，分别于2011年6月中旬、10月初、11月底实施，每次采集9 个站位的表层海水样品，选取COD、石油类、Hg、Pb、Cd 5 项指标为评价因子，应用单因子指数法及模糊综合评价法对倾倒区海水水质现状进行评价。

图1 采样站位图

1.2 分析方法

分析方法严格依据《海洋监测规范第4 部分：海水分析》（GB17378.4-2007）[3]执行，采用碱性高锰酸钾法分析样品中COD 含量，采用紫外分光光度法分析样品中石油类含量，采用原子荧光法分析样品中Hg 的含量，采用无火焰原子吸收分光光度法分析样品中Pb 与Cd 的含量。

2 评价方法

表1 2011年天津疏浚物海洋倾倒区水质监测结果平均值单位：mg/L

2.1 单因子指数法

水质项目采用单因子指数法进行评价，污染程度随实测浓度的增加而加重[4]，具体公式为：

式中：Pi——第i 项污染物的污染指数；

Ci——第i 项污染物的实测浓度；

Coi——第i 项污染物的评价标准。

评价标准：依据天津市海洋功能区划[5]及天津市海洋环境保护[6]相关规定，天津疏浚物海洋倾倒区需满足第三类海水水质标准[4]的要求。为了更准确地计算所检测的污染因子具体满足第几类海水水质标准，计算时将先采用第三类海水水质标准对其进行初步判定，然后分别采用二类、一类评价标准计算。

表2 水质监测调查因子的评价标准[4]

通过计算得出：3 次监测海水中COD、Hg、Cd 的含量均符合第一类海水水质标准；3 次监测中均有部分站位石油类含量超过第一类海水水质标准，但均满足第三类海水水质标准；3 次监测所有监测站位海水中Pb 含量均超过第一类海水水质标准，但均符合第二类海水水质标准。图2是采用第一类海水水质标准计算所得的结果。

图2 污染物指数变化示意图

2.2 模糊综合评价法

本文采用环境质量分级与评价的模糊综合—加权平均复合模型，其特点在于以模糊数学为基础，应用模糊合成的原理，将一些边界“模糊不清”的因素定量，进行综合评价[7-12]。

（1）确定单因子隶属函数：根据《海水水质标准》[4]及倾倒区选取的评价因子及实测值，选用降半梯形公式计算单因子隶属函数[7，10]，公式为：

式中：r 为隶属度；c 为各污染因子的实测值；S为海水水质标准值；i 为被测污染因子；下标j为对应的海水水质标准级别；m 为4 类海水水质级别。

（2）确定各因子权重：各因子权重代表了各因子在决定水质等级上所起作用的量度，与实测值及海水中允许的浓度有关[7，10]。其计算公式如下：

Wi=ci/Si，j，对Wi做归一化处理，得出

式中：n 为参加评价的污染因子个数。根据历年该倾倒区水质污染特征及实际监测情况，并考虑该倾倒区单因子水质评价结果，选择一级海水水质标准为参考。

（3）模糊综合评价[8-10]：模糊综合评价考虑的是所有评价因子的影响。采用广义模糊算子对模糊子 集= {b1，b2，b3，b4}进行评判，对得出的B 再进行归一化处理，bi为各级海水标准的隶属度。

对每个水质级别赋予一个等级参数，级别越高，等级参数就越大。这里选取4 个等级，αj={4，3，2，1} 计算综合值：由最大隶属度原则确定海水水质级别的归类，同时由α值确定海水水质的优劣。

根据天津疏浚物海洋倾倒区2011年水质监测结果，对该海域海水水质结果进行模糊综合评价，隶属度与权重计算结果见表3（以2011年6月份3 号站位为例），各站位综合评价结果见表3。

表3 隶属度和权重（以2011年6月份3 号站位为例）

表4 2011年全年海水水质综合模糊评价结果

由表4 可以得出，2011年天津疏浚物海洋倾倒区的海水水质总体符合一类标准，除11月份6号站位海水水质属于二类水质外，其余监测时间、监测站位水质均为一类海水水质。海水水质综合评价结果α 的分布呈现由东北向南逐渐减小的变化趋势，可见，倾倒区内海水水质由东北向南略微变差。

3 综合评价

通过采用单因子指数法、模糊综合评价法对2011年天津疏浚物海洋倾倒区海水监测数据的比对得出：

（1）监测期间倾倒区水质总体符合第一类海水水质标准，海水水质呈现由东北向南略微变差的变化趋势。部分站位石油类含量介于第一类（二类）与第三类标准之间；海水中Pb 含量均超过第一类海水水质标准，但均符合第二类海水水质标准。海水中COD、Hg、Cd 的含量均符合第一类海水水质标准。

（2）Pb、石油类为该海域主要污染物，倾倒区各污染物监测结果满足天津市海洋环境保护规划对倾倒区水质的相关规定。

通过对两种评价方法的比较发现：单因子指数法适用于对单个污染因子超标现象进行统计，模糊综合评价法更侧重于通过模糊数学最大隶属度原则对总体监测结果进行评价。

[1] 海洋倾倒区设立公告[EB/OL]．http：//www.ncsb.gov.cn/gggb/ncsb/20101 21902.htm．

[2] 国家海洋局.海洋倾倒区监测技术规程[S]．中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，海洋监测规范（GB17378.4-2007）．北京：中国标准出版社，2008.

[3] 单因子水质标识指数评价方法在某流域水质评价中的应用[J].环境科学与管理，2010，35（11）：181-184.

[4] 海水水质评价标准GB 3097-1997[S]，1997.

[5] 天津市人民政府.2011年天津市海洋功能区划，2011．

[6] 天津市人民代表大会常务委员会.天津市海洋环境保护条例，2012，5，1．

[7] 徐恒振.海水水质级别的模糊综合评价方法[J].海洋环境科学，1992，11（2）：41-48.

[8] 郑琳，崔文林，贾永刚.倾倒海洋倾倒区海水水质模糊综合评价[J].海洋环境科学，2007，26（1）：38-41.

[9] 潘怡，仵彦卿，叶属峰，等.上海海域水质模糊综合评价[J].海洋环境科学，2009，28（3）：283-287.

[10] 张龙江.水质评价的模糊综合评判-加权平均复合模型应用[J].环境工程，2001，19（6）：53-58.

[11] 徐向阳，高学平.模糊数学在海水入侵地下水水质评价中的应用[J].水利学报，2003，08（8）：64-69.

[12] 曾勇.水质模糊综合评价法与单因子指数评价法比较[J].人民黄河，2007，29（2）：45-46.