疏浚物持续倾倒对辽东湾西部海域的生态环境影响评价研究

陈燕珍，计雅楠，朱文婷，刘希刚

(国家海洋局大连海洋环境监测中心站 大连 116015)



疏浚物持续倾倒对辽东湾西部海域的生态环境影响评价研究

陈燕珍，计雅楠，朱文婷，刘希刚

(国家海洋局大连海洋环境监测中心站 大连 116015)

为了解锦州港航道工程疏浚物长期倾倒对辽东湾西部海域生态环境产生的影响情况，文章结合2009—2014年倾倒海域的监测资料，通过单因子标准指数法、综合污染指数法以及地质累积指数对比，对倾倒海域的水质、沉积物进行评价；通过香农-韦弗指数方程，对大型底栖生物进行评价。为对比疏浚物倾倒和一般人类活动对海域生态环境的影响程度，在倾倒活动影响范围之外另选取对照站位与其他站位同时展开监测。结果表明，除无机氮外，监测海域水质基本符合《海水水质标准》中的二类标准；沉积物符合《沉积物质量标准》中的一类标准，倾倒海域水质和沉积物未受到污染，并且倾倒活动与人类活动对海域环境产生的影响程度差别不大，但对表层沉积物和大型底栖生物角产生明显影响。

海水水质；生态环境；疏浚物倾倒；海洋监测

辽东湾沿岸位于环渤海经济圈与东北亚经济圈的交接地带，港口等涉海企业众多，建设及运行过程中产生了一定量疏浚物。在疏浚物无法资源性利用的情况下，在辽东湾西部海域批设了锦州港航道工程疏浚物临时海洋倾倒区，以满足涉海企业进行倾废处理，仅2011—2014年倾倒区容纳总量达407万m3。为此，本研究以海域使用前海洋生态环境状况为背景(2009年)，与2011—2014年疏浚物倾倒之后海域生态环境状况相结合，从水质、沉积物、海洋生态角度进行分析，并与人类活动对海域环境产生的影响进行对比，来对疏浚物持续倾倒给辽东湾西部海域海洋生态环境产生的影响做出客观评价。

1 材料与方法

1.1 站位布设与监测频率

根据临时海洋倾倒区《海水水质标准》(GB3091.2—1997)要求，经模拟疏浚泥沙倾倒后扩散和沉降的物理过程，最终预测疏浚物的物理归宿和对海洋环境的影响范围。据此，在监测海域进行站位布设，对海域的水质、沉积物、大型底栖生物展开调查。对照点为分析疏浚物倾倒与一般人类活动对海域生态环境产生的影响程度而设置的监测站位，与其他站位同时展开监测。

1.2 监测内容与评价标准

1.2.1 监测指标

水质监测项目包括：化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐、石油类、铜、铅、锌、镉、总汞等；沉积物监测项目包括：总有机碳、石油类、铜、铅、锌、镉、汞；海洋生物监测项目为大型底栖生物。

1.2.2 评价方法和标准

(1)水质。根据《海水水质标准》(GB3097—1997)，按二类标准对倾倒区水质进行评价。采用单因子标准指数法计算监测指标的污染指数(Sij)，应用算数平均法对水质进行综合评价(Qi)，并根据综合污染指数对监测区域的水质污染程度进行划分[1-2](表1)。

单因子标准指数法：

(1)

式中：Sij为站i评价因子j的标准指数；Cij为站j评价因子i的实测值；Coi为评价因子i的评价标准值。

Sij大于1时，表明当前环境质量不满足功能需求。

综合指数评价法：

(2)

式中：Qi为综合评价指数；n为参与评价的项目数。

表1 水质污染程度分级

(2)沉积物。根据《海洋沉积物质量》(GB18668—2002)按一类质量标准、采用单因子标准指数法对沉积物进行评价。为明确疏浚物倾倒以来对表层沉积物的影响情况，应用Muller于1979年提出的地质累积指数法，对沉积物中重金属的污染等级进行划分[3]。辽东湾倾倒区位于渤海北部，沉积物中重金属的环境背景值选用李淑媛等于1994年分析得出的数据[4]，李淑媛等揭示渤海表层沉积物中铜、铅、锌、铬的背景值，因此针对这4种重金属目前的污染情况进行评价(表2和表3)。

地质累积指数法的计算公式为：

(3)

式中：Cn为样品中元素n的浓度；Bn为背景浓度；K为修正指数、取1.5。

表2 渤海沉积物中重金属的环境背景值(平均值)

表3 地质累积指数与污染程度分级

(3)海洋生物。海洋生物评价采用香农-韦弗(Shannon-Weaver)多样性指数法。根据监测海域大型底栖生物的种数、栖息密度对海洋生物的多样性指数进行统计学评价分析，并根据香农-韦弗指数(H′)对生物的污染程度进行等级划分[5-6](表4)。

香农-韦弗指数(H′)的计算公式为

(4)

式中：H′为种类多样性指数；n为样品中的种类总数；Pi为第i种个体数(ni)与总个体数(N)的比值。

表4 生物种类多样性指数与污染程度分级

2 结果与讨论

2.1 海水水质评价

2009—2014年监测海域水质监测结果如表5所示。除无机氮外，监测项目的单因子污染指数均小于1，水质基本符合二类海水水质标准，综合评价方法对监测海域水质的评价显示水质清洁。分析监测数据可知，监测海域主要污染因子为无机氮，除2013年外均出现超标；其他监测项目的污染指数均在一定范围内波动；活性磷酸盐在2009年和2013年含量较高。对比发现，无机氮、活性磷酸盐在同步进行监测的对照点含量较高，且含量相近。根据2009—2014年辽宁省海洋环境质量公报可看出，无机氮一直为辽宁近岸的主要污染物，这些污染物主要来源于陆源污染。因而，无机氮、活性磷酸盐的来源可能和疏浚物倾倒没有直接关系，而是与整个海区的大环境状况有关。综上所述，倾倒区监测海域水质总体较好，疏浚物倾倒对海域水质没有产生明显影响，并且与一般人类活动对海水水质产生的影响相近。

2.2 表层沉积物评价

海洋沉积物具有很高的理化稳定性，其特点可以反映出海洋环境的平均状况[7]。2009—2014年对倾倒区监测海域以及对照点表层沉积物的8个项目进行调查，监测海域沉积物的各监测项目的污染指数均小于1，各监测项目在表层沉积物中的变化幅度不大，并且在对照点的含量和在疏浚物影响区域的含量接近，表明表层沉积物尚未出现污染(表6)。

为分析疏浚物倾倒对表层沉积物产生的影响情况，将目前表层沉积物中重金属的含量与渤海沉积物中重金属的背景值进行对比，结果表明疏浚物倾倒引起表层沉积物中铬的轻度污染(2009年疏浚物倾倒之前lgeo=-0.96)、表层沉积物中的铅在2012年出现轻度污染(表7)。

2.3 海洋生物评价

海洋生物调查对象为倾倒海域的大型底栖生物(未设置对照站位)(表8)。大型底栖生物运动能力差、地域性较强，直接与沉积物接触，能更加客观地反映监测海域宏观、长期的环境变化情况，目前广泛用来指示海洋环境质量状况[8-12]。2011年该监测海域大型底栖生物的种数和密度较低，可能源于当时该海域本底生物种群的基础结构中种类数和密度较低。到2012年和2013年，在疏浚量较小情况下底栖生物的种数和密度得到恢复。2014年疏浚物倾倒量较大，底栖生物尚未得到充分恢复，因而其种类和密度出现下降。大型底栖生物对疏浚物的倾倒量比较敏感，应用香农-韦弗计算公式统计监测海域大型底栖生物的多样性指数。虽然在一段时间内底栖生物的种类和密度能够得到暂时性恢复，但从多样性指数角度可以看出，污染程度有逐年加重的趋势，倾倒活动对监测海域的底栖生物产生一定影响。

表5 海水Sij值、Qi值及水质污染分级

注：本底值是指倾倒区监测站位监测数据平均值；2010年倾倒区未使用，无跟踪监测数据.

表6 表层沉积物Sij值

表7 2011—2014年表层沉积物lgeo值

表8 监测海域海洋生物指数

3 结论

首先，截至2014年年末辽东湾西部倾倒区监测海域的水质、沉积物研究表明：海水水质基本符合《海水水质标准》中二类海水水质标准(只有无机氮出现超标)，表层沉积物符合《沉积物质量标准》中一类沉积物质量标准。但通过与渤海沉积物中重金属环境背景值比较发现，疏浚物倾倒引起了部分时段镉和铅的污染。海洋生物研究发现，大型底栖生物受到一定程度污染并有逐年加重的趋势。

水质和沉积物质量达标可能源于海水具有一定的自净化能力、疏浚物较为洁净。大型底栖生物出现污染是由于其对海洋环境扰动敏感并对污染物具有聚集效应，种群结构恢复也需要更长时间。

其次，通过倾倒活动影响范围内调查数据与倾倒活动影响范围外调查数据对比发现，疏浚物倾倒对海水水质产生的影响状况与人类活动影响程度相近；水质主要污染物无机氮来源于陆源污染物。

最后，通过水质、沉积物和大型底栖生物以及倾倒活动与人类一般活动对比3个方面的综合分析可知，锦州航道工程长期进行疏浚倾倒对辽东湾西部海域的水质影响较小，与没有工程进行疏浚倾倒时的变化状况相近；从长远来看，表层沉积物中重金属个别元素累积增加，如镉和汞；工程疏浚倾倒对海洋生物的影响逐渐显现，已经出现污染并有逐年加重趋势。因此，相关主管部门应加强对疏浚物倾倒频率、倾倒时间、倾倒量、疏浚物质量等的管理，给予海洋充分的自我恢复时间，尤其是给予海洋生物良好的生存环境以繁衍恢复种群，降低疏浚物倾倒对其的影响。

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Evaluation on Marine Ecological Environment and Analysis of Continuing Dumping Affecting the West of Liaodong Gulf

CHEN Yanzhen，JI Yanan，ZHU Wenting，LIU Xigang

(Marine Environment Monitoring Central Station of Dalian，State Oceanic Administration，Dalian 116015，China)

In order to find out the influence of Jinzhou waterway engineering dredged-materials to the west of Liaodong Gulf，this paper combined the monitoring data from 2009 to 2014，with the methods of single factor index，comprehensive pollution index and geological accumulation index to evaluate the seawater and surface sediment quality；analyzed the diversity index by Shannon-Weaver exponential equation to evaluate the phytoplankton.At the same time，points outside the affecting waters were selected to compare with the monitoring data which were in the affecting waters，in order to analyze the contamination degree of marine ecological environment quality between dredged-materials dumping and human activity.The results indicated that excepted inorganic nitrogen，the water quality of investigating area reached the second-class water quality from The Chinese National Standard of Seawater Quality；the sediment quality reached the first-class sediment quality from The Chinese National Standard of Sediment Quality，the water and sediment had not been polluted.By contrast，the influence degree between dredged-material dumping and human activity to ecological environmental showed that the effect was similar，however，they had far-reaching influence to sediment quality and large benthic.

Sea water quality，Ecological environment，Dumping of dredging material，Ocean monitoring

2016-07-22；

2016-11-28

陈燕珍，高级工程师，研究方向为海洋环境污染与评价，电子信箱：dlhyhjjcz@sina.com

X7；P7

A

1005-9857(2016)12-0067-05