连云港港水质现状评价及主要污染物分析

王金华，章卫胜，高正荣，张金善

（1.南京水利科学研究院港口航道工程泥沙交通行业重点实验室，南京210029；2.南京大学，南京210093）

连云港港水质现状评价及主要污染物分析

王金华1，2，章卫胜1，高正荣1，张金善1

（1.南京水利科学研究院港口航道工程泥沙交通行业重点实验室，南京210029；2.南京大学，南京210093）

为了评估羊窝头防波堤、旗台作业区等相关工程建设后连云港港内的水质现状，在2013年7月及12月开展了两次水质大面调查，分析了港口区域的表层海水溶解氧、无机氮、无机磷、化学需氧量以及石油类的浓度分布特征，浓度分布分析结果表明港池内水质略差于港外水质，港池末端水质相对较差。采用单项指数法对测量期间的水质进行评价，分析表明两次测量期间港池内了水质单项指标满足港内第四类海水标准，此外还采用富营养化指数方法，对港区内的富营养化程度进行了分析，研究发现港区内富营养化指标略有超出，无机氮为潜在性富营养化的限制环境因子，需要加强港口内部及周围区域无机氮排放的控制。

水质现状；分布特征；营养盐；连云港港

连云港西大堤于1994年正式建成，在东西连岛的江家咀至陆上的黄石咀之间修筑一条长达6.7 km的拦海大堤，从而形成一个半封闭的狭长型浅水海湾。西大堤工程将极大地改变海湾内的潮流场，进而导致其物理自净能力发生变化［1-5］，徐军［6］指出，西大堤的建设减小了湾内的水体交换能力，进而有可能导致港区内污染加重。西大堤连接东西两岛，作为观光景观之一，也对堤两侧，尤其是堤内侧的港内水环境提出了更高的要求。

针对连云港海域的水质已经开展了一些调查分析，如徐颖［7］对1998年5月、9月份连云港海域较大范围的水质资料进行了分析，指出部分海域呈富营养化状态，化学需氧量（COD）、无机氮（DIN）、无机磷（DIP）的含量已达发生赤潮的临界条件；贺心然等［8］利用1998～2003年的监测数据分析了港口海域的水体富营养化情况，指出当时的富营养化特征显著，富营养化程度与海产养殖相关。王敏等［9］对连云港东西连岛东侧海域在2008年、2009年的水质状况进行分析，指出超标物质为化学需氧量和无机氮。李贵林等［10］基于2006～2010年近岸监测资料对连云港市近岸海域水质进行了分析，指出磷、氮营养盐仍然是连云港市近岸海域的主要污染物。

上述研究增进了对连云港近海的水质现状的了解，然而缺少针对连云港港内外较详细的水质监测分析，对港内的水质调查点数偏少；此外随着近年来羊窝头防波堤、旗台作业区建设进一步改变了港内的水流环境，为了调查港内的水质现状，于2013年夏、冬两季开展了现场调查，本文将基于2次调查资料对港池内的水质现状进行评价分析。

1 调查内容及方法

水质的调查开展于2013年，在连云港港附近海域开展了大面水质调查，调查点为24个，点位的分布如图1所示，调查项目包括潮位、潮流观测，以及水环境调查与监测。选取7月24日和12月6日分别代表夏、冬季，测量期间潮型为大潮。

水环境调查与监测项目为：水深、水温、盐度、化学需氧量、溶解氧、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮、有机氮、有机磷、无机磷、叶绿素a、石油类（PETRO），共计13项。观测层次为表、中、底层样，其中石油类只采表层水环境调查。每次测量期间选取涨、落潮期各进行一次监测，相关数据采样、后期处理均遵循相关规范［11-12］的要求。

图1 连云港主港区海域水环境调查测点位置图Fig.1 Location of environmental surveys measuring point around Lianyungang Port

2 主要水质要素分布特征

2.1 无机氮含量的平面分布

海水中溶解DIN为NO2⁃N、NO3⁃N、NH4⁃N之和，调查结果显示（图2），夏季海域表层海水中DIN含量变化范围为0.24～0.34 mg/L，平均值为0.28 mg/L。最高值出现在港内最顶部（3#），最低值出现在连云港核电南端（17#）。港内外分布呈现港外较港内略低，港内从口门向港湾顶部略有增加，港内外相差不明显。

冬季海域表层海水中DIN含量变化范围为0.18～0.31 mg/L，平均值为0.23 mg/L。最高值出现在港内最顶部（1#），最低值出现在羊窝头防波堤外侧（20#）。港内外分布呈现港外较港内略低，港内从口门向港湾顶部加略有增加。

根据江苏省海洋功能区划（2011～2020）得出的相应点位执行的海水水质标准，其中港区内为四类水标准（点位为1～15），外侧为二类水标准（点位为16～24）。对照《海水水质标准》（GB 3097-1997）［13］，在夏、冬季港内海域水质均满足第三类（0.40 mg/L）海水水质标准，港外海域满足第二类水标准，港内外DIN浓度均满足规划要求。

2.2 无机磷含量的平面分布

海水中DIP调查结果显示（图3），夏季海域表层海水中DIP含量变化范围为0.011～0.050 mg/L，平均值为0.028 mg/L。高浓度区出现在羊窝头防波堤外侧海域（20#、21#）以及西大堤外侧（24#）。港内外分布呈现港外略高于港内，港内外浓度平均值分别为0.025 mg/L、0.034 mg/L。

冬季表层海水中DIP含量变化范围为0.007～0.054 mg/L，平均值为0.029 mg/L。高浓度区出现在港内最顶部（2#）。除湾顶局部区域外，港内外浓度相差不大，港外海域中西大堤北侧的浓度相对较高。

调查期间港内海水DIP浓度均满足第四类水标准，冬季在西大堤外侧局部区域超过第二类水标准。

2.3 化学需氧量含量的平面分布

海水中COD调查结果显示（图4），夏季海域表层海水中COD含量变化范围为0.51～1.86 mg/L，平均值为0.93 mg/L。高浓度区出现在连岛外侧海域（21#）以及口门附近。港内外分布呈现港外略高于港内，港内、港外浓度平均浓度分别为0.83 mg/L、1.09 mg/L，港内湾顶部浓度相对减小。

冬季COD含量变化范围为0.51～2.03 mg/L，港内、港外的平均浓度分别为0.85 mg/L、0.83 mg/L，港内水质较港外水质略差。从分布情况来看，在口门附近浓度略高。夏、冬季COD浓度均满足相应的功能规划水质标准。

2.4 溶解氧含量的平面分布

海水中DO调查结果显示（图5），夏季海域表层海水中DO含量变化范围为4.70～5.60 mg/L，平均值为5.25 mg/L。港内、港外DO平均浓度分别为5.20 mg/L、5.34 mg/L，港内平均浓度略低于港外平均浓度。

冬季海域表层海水中DO含量变化范围为7.70～8.60 mg/L，平均值为8.01 mg/L。港内、港外DO平均浓度分别为8.02 mg/L、8.00 mg/L，港内外平均浓度基本一致，随着水温下降冬季水体中DO含量明显高于夏季。夏、冬季DO浓度均满足相应的功能规划水质标准。

图2 夏冬季港内外海水中DIN含量的平面分布Fig.2 Distribution of the DIN inside and outside of the harbor during summer and winter

图3 夏冬季港内外海水中DIP含量的平面分布Fig.3 Distribution of the DIP inside and outside of the harbor during summer and winter

图4 夏冬季港内外海水中COD含量的平面分布Fig.4 Distribution of the COD inside and outside of the harbor during summer and winter

2.5 石油类含量的平面分布

海水中PETRO调查结果显示（图6），夏季海域表层海水中PETRO含量变化范围为0.03～0.09 mg/L，平均值为0.05 mg/L。港内、港外PETRO平均浓度分别为0.05 mg/L、0.04 mg/L，港内平均浓度高于港外平均浓度，从港内浓度分布来看，从口门向港湾顶部略有减小，出现这种分布可能与口门附近过往船舶量较大有关。

冬季海域表层海水中PETRO含量变化范围为0.03～0.09 mg/L，平均值为0.07 mg/L。港内、港外PETRO平均浓度基本一致，为0.07 mg/L，港内夏、冬季PETRO浓度均满足相应的功能规划水质标准，港外有局部区域浓度超标。

3 水质现状评价及分析

海域水质现状评价采用《环境影响评价技术导与标准》中的单项污染指数法，单项水质因子i在第j点的标准指数为

图5 夏冬季港内外海水中DO含量的平面分布Fig.5 Distribution of the DO inside and outside of the harbor during summer and winter

图6 夏冬季港内外海水中PETRO含量的平面分布Fig.6 Distribution of the PETRO inside and outside of the harbor during summer and winter

如得出的评价因子的单项污染指数值大于1，则表明该评价因子超过了相应的水质评价标准，已经不能满足相应功能区的使用要求。如果单项污染指数值小于1，则表明该因子符合相应功能区的使用要求。表1、表2给出了港内、港外海域的单项污染指数，可以发现2次测量期间港口内部的海水均满足规划的第四类水标准，港口外侧部分测点的海水未满足规划的第二类水标准，其中西大堤外侧的局部区域水质超标，这与北侧相邻的临洪河口周围水质较差有密切联系。

表1 港内海水水质要素的含量与单项污染指数Tab.1 Seawater quality concentrations and their individual pollution index in inner harbor

海水富营养化状况采用目前常用的富营养化指数进行评价，其计算公式如下

表2 港外海水水质要素的含量与单项污染指数Tab.2 Seawater quality concentrations and their individual pollution index in outer harbor

浮游植物在光合作用中对氮、磷营养盐的吸收是按16：1的摩尔比进行的，适宜的氮、磷比值有利于浮游植物的生长和繁殖；反之将限制生物的生长和繁殖。根据测量结果，测量海域氮磷比均小于16（表3），初步判定潜在的富营养化限制因子为无机氮。

表3 港内表层海水富营养化指数Fig.3 Eutrophication index of surface seawater inside the harbor

4 结语

从2次监测结果分析来看，水体的主要污染指标为无机氮、无机磷，其中无机氮为潜在性富营养化的限制环境因子，这与文献［10］的研究结果一致。污染分布特征为港池水质略差于港外水质，港池末端水质相对较差，夏季水质较冬季略差。

虽然西大堤的建设增加了港池内水体的交换周期，但是同时也减少了两侧如临洪河口及近岸污染水体对港池内水体的影响，在有效控制港内污染排放量的前提条件下，港内水质保持相对稳定，满足功能规划的第四类水标准。

鉴于港内水体已轻度富营养化，有必要加强近海区的海洋环境管理，控制污染源排放，使海水水质得到改善。此外，进一步控制港内船舶的污水排放，对突发事件做到快速、有效地应对。

［1］王学昌，孙长青，赵可胜.连云港近岸海域物理自净能力研究及水质预测——Ⅰ.西大堤工程对潮流场的影响［J］.青岛海洋大学学报，1994（S1）：161-167. WANG X C，SUN C Q，ZHAO K S.The study of physical self⁃purification capability and the prediction of water quality in the off⁃shore area of Lianyungang 1.The influence of Xida dam project of Lianyungang on tidal current field［J］.Journal of Ocean Universi⁃ty of Qingdao，1994（S1）：161-167.

［2］孙长青，孙英兰，赵可胜，等.连云港近岸海域物理自净能力研究及水质预测——Ⅱ连云港近岸海域水质预测［J］.青岛海洋大学学报，1994（S1）：168-173. SUN C Q，SUN Y L，ZHAO K S，et al.The study of physical self⁃purification capability and the prediction of water quality in the offshore area of Lianyungang 2.The prediction of water quality［J］.Journal of Ocean University of Qingdao，1994（S1）：168-173.

［3］赵可胜，娄安刚，王学昌.连云港近岸海域物理自净能力研究及水质预测——Ⅲ.西大堤建成后对物质输运的影响［J］.青岛海洋大学学报，1994（S1）：174-179. ZHAO K S，LOU A G，WANG X C.The study of physical self⁃purification capability and the prediction of water quality in the off⁃shore area of Lianyungang 3.Impact of Xida dam on mass transport［J］.Journal of Ocean University of Qingdao，1994（S1）：174-179.

［4］程琪，虞志英.连云港西大堤工程后港区自然环境变化概述［J］.海洋工程，1999（3）：54-61. CHENG Q，YU Z Y.A summary of natural environment changes after construction of west breakwater in Lianyungang Harbor［J］.The Ocean Engineering，1994（3）：54-61.

［5］张勇，陈德昌，包四林.连云港西大堤工程后港区污染浓度场的数值预报［J］.水运工程，1993（5）：13-18. ZHANG Y，CHEN D C，BAO S L.Pollution simulation after construction of west breakwater in Lianyungang Harbor［J］.Port&Wa⁃terway Engineering，1994（5）：13-18.

［6］徐军.连云港西大堤工程建设影响作用评价［J］.海洋通报，2005（5）：67-73. XU J.The Impact Assessment of the West Breakwater Project in Lian⁃Yun⁃Gang，Jiangsu Province，China［J］.Marine Science Bulle⁃tin，2005（5）：67-73.

［7］徐颖.连云港附近海域水环境质量评价［J］.海洋环境科学，2001（4）：54-57. XU Y.Assessment on water environment quality of near Lianyungang Harbor［J］.Marine Environmental Science，2001（4）：54-57.

［8］贺心然，陈斌林，展卫红.连云港港口海域水体富营养化情况分析［J］.污染防治技术，2005（1）：46-48. HE X R，CHEN B L，ZHAN W H.Water Eutrophication of Sea Area in Sea port of Lianyungang［J］.Pollution Control Technology，2005（1）：46-48.

［9］王敏，张晴，周德山，等.连云港近岸海域水质状况初步调查与评价［J］.淮海工学院学报：自然科学版，2011（4）：50-53. WANG M，ZHANG Q，ZHOU D S，et al.Preliminary Survey and Evaluation of Water Quality in Lianyungang Inshore［J］.Journal of Huaihai Institute of Technology：Natural Science Edition，2011（4）：50-53.

［10］李贵林，姜玲，赵颖.连云港市近岸海域水质变化趋势与现状研究［J］.淮海工学院学报：自然科学版，2012（2）：88-92. LI G L，JIANG L，ZHAO Y.Inter⁃annual variations and current situation of water in Lianyungang inshore［J］.Journal of Huaihai Institute of Technology：Natural Science Edition，2012（2）：88-92.

［11］GB17378-2007，海洋监测规范［S］.

［12］GB/T12763-2007，海洋调查规范［S］.

［13］GB3097-1997，海水水质标准［S］.

Assessment of water quality situation and major pollutions in Lianyungang Port

WANG Jin⁃hua1,2,ZHANG Wei⁃sheng1,GAO Zheng⁃rong1,ZHANG Jin⁃shan1
（1.Key Laboratory of Port,Waterway and Sedimentation Engineering,Ministry of Transport,Nanjing Hydraulic Research Institute,Nanjing 210029,China;2.Nanjing University,Nanjing 210093,China）

In order to evaluate the water quality status after the construction of Yangwotou breakwater and Qi⁃tai operational zone inside the Lianyungang Port,two surveys of water quality were taken in July and December of the year 2013.The distribution of inorganic nitrogen,inorganic phosphate and chemical oxygen demand as well as the petroleum in the surface waters of harbor area were analyzed.The results show that the water quality in the ba⁃sin is slightly worse than the outer harbor water quality with the relatively poor water quality in the basin end.The index method was adopted to analyze the water quality during the observation period.During the two surveys,the water quality in the harbor meets the national grade four water standards.Moreover,the eutrophication index meth⁃od was used to analyze the eutrophication state in the harbor.Within the port the water is slightly eutrophication, and the inorganic nitrogen is the limiting eutrophication factors.Control on the pollution discharge will be tightened with special focus on the inorganic nitrogen discharge.

water quality status;distribution characteristics;nutrient concentration;Lianyungang Port

X 52

A

1005-8443（2015）02-0161-06

2014-09-14；

2014-12-11

国家自然科学基金项目（51309157）；中国博士后基金项目（2012M511244）；国家863计划资助项目（2012AA112509）

王金华（1984-），男，江苏省连云港人，博士，高级工程师，主要从事近海水动力、水环境研究。

Biography：WANG Jin⁃hua（1984-），male，senior engineer.