曹妃甸近岸工程海域水环境质量状况与污染来源研究

郑征++赵英杰

摘要：以曹妃甸近岸工程海域水环境质量状况为主要研究对象，采用多种插值方法研究分析了水体中无机氮、活性磷酸盐、石油类、重金属铅和锌的时空分布特征，掌握了工程海域水环境质量状况与分布。全面探讨了海域污染来源，并采用相关性分析方法，研究了入海污染源与水环境质量状况间的相关关系，提出了环境管理的相关建议，以期为近岸海域环境管理与工程建设提供参考。

关键词：曹妃甸；海域；水环境；污染来源

中图分类号：X703

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）12009503

1引言

河北省唐山市曹妃甸区位于河北省东北部，唐山市东南部55 km，海岸线长约80 km，海域面积约2000 km2。近年来我国沿海经济高速发展，唐山曹妃甸港区应运而生，环境生态问题也随之而来。历年来的《河北省海洋环境状况公报》显示，曹妃甸海域水环境状况不容乐观：主要污染物为无机氮、活性磷酸盐。因此研究并分析曹妃甸近岸工程海域水环境污染因子时空分布特征与环境质量状况以及海域污染来源，对于指导近岸海域开发与环境管理具有一定的现实意义。

污染物质时空分布是其在研究区域平面分布特征的直观反映，即采用一定的插值方法，将监测数据在观测区域范围内进行空间插值，并以等值线的形式予以呈现。目前的离散观测数据的插值方法有反距离加权法、克里金法、最小曲率法、改进的谢别德法、自然邻点法、最近邻点法、多元回归法、径向基函数法和移动平均法等多种方法[1]。针对观测数据各自的特点，如数据量等，这些插值方法具有各自不同的应用范围。相关性分析是揭示系统内各要素之间相互关系及系统演变规律的重要技术方法。目前相关性分析的方法较多，如SPSS软件中的Pearson、Spearman和Kendall相关系数法等[2]，时间序列分析方法[3]以及基于小波变换的小波相关分析方法[4]等。

本研究中针对不同污染因子观测数据量的多少，选择采用相应的插值方法，在空间尺度上进行污染物质平面分布的特性研究，掌握区域水环境质量状况；全面分析曹妃甸海域污染来源，并采用SPSS相关性分析方法，研究入海污染源与主要水环境污染因子间的相关关系。

2水环境质量状况分析

笔者以2012年曹妃甸近岸海域环境质量监测为依据，重点研究分析曹妃甸近岸工程海域水体中无机氮、活性磷酸盐、石油类、重金属铅和锌的时空分布。针对不同污染因子监测数据的稀疏程度，采用相应的插值方法，在工程近区海域内空间插值，获得各污染因子的平面分布（图1）。

从图1中可以看出：无机氮达到三类水质标准要求，活性磷酸盐达到四类水质标准要求，石油类满足一类水质标准要求，重金属铅达到二类水质标准要求，重金属锌则满足一类水质标准要求。由上可知，工程近区氮、磷污染因子存在较为严重的超标现象，重金属铅的污染水平也应给予一定的重视。

3污染来源分析

海域污染物质的来源分析是掌握海域污染现状与成因的关键。海域污染物质主要来源于以下几个方面[5]：①陆源：包括点源（流入的江河和排污口等）和面源（农业灌溉、大范围强降水等）等；②海源：水产养殖、海上油气开采、海上交通运输等；③海域历史本底污染状况；④区际交换：邻近海域间污染物质的相互输移；⑤大气沉降[5]（因缺乏相关数据资料、且污染相對较小，本文未开展相关分析）等。

3.1陆源

海域内流入的江河和排污口等是其污染物质的主要来源之一，本文收集滦河、小青龙河、陡河、宣惠河的污染物入海情况（图2），并通过SPSS时间序列相关性分析方法，探讨入海污染物质总量与曹妃甸海域环境污染因子无机氮、活性磷酸盐间的时间序列相关关系。

从图2的2008～2012年河北省主要河流入海污染物总量可以看出，近5年来河北省主要河流滦河、小青龙河、陡河、宣惠河的污染物入海总量呈递增趋势，特别是2012年入海污染物总量增量较大。除区域经济发展因素外，2012年的污染物增量巨大的原因在于受强降雨的影响[6]，导致入海水量与污染物总量的增加。

采用SPSS时间序列相关分析方法，分析入海污染物质总量与曹妃甸海域环境污染因子无机氮、活性磷酸盐间的时间序列相关关系，其结果均达0.8以上。结表明：曹妃甸海域无机氮、活性磷酸盐污染因子与入海污染物质总量间呈较高的相关性，区域污染主要受控于入海污染源。

3.2海源

随着经济的高度发展和人民物质需求的逐步提高，我国近岸海域水产养殖业蓬勃发展。海水养殖中饵料的投放、水产品代谢等也会产生大量的营养物质，也是近岸海域水环境质量下降的一个重要因素之一。2011年河北省对省内昌黎新开口养殖区、乐亭滦河口养殖区、黄骅李家堡养殖区的水质、沉积物、底栖生物环境和养殖生物质量等内容进行了监测，尽管监测的养殖区与曹妃甸海域距离相对较远，但水产养殖一直以来也是海域营养物质的一个重要来源，应加强管理与控制。

3.3其他

海域历史污染状况是解析海域现状污染来源与成因的重要手段之一，渤海各时期（1980年、20世纪90年代初期、20世纪90年代中期、21世纪初期）的污染物质分布显示[5]：曹妃甸及其邻近海域历来为污染物质的聚集区和高值区，其为陆源排污和近岸水域环境动力因素所致。

渤海湾乃至整个渤海海域历来为我国污染较为严重的区域，因此从区际交换的角度，很难理清海域间的相互影响关系，其更多的应体现于环境管理的区域联防联控制度建设。4区域环境管理建议

（1）结合“十三五”规划和“水十条”等国家相关规定，以陆源为重点，特别是以大量的入海江河以及排污口等易于控制的入海污染源为首要目标，严格实施入海污染源排海总量控制与污染物削减。

（2）建立有效的区域联动机制。目前我国近岸海域氮磷超标和水质富营养化现象较为严重，且已成为全局性的突出环境问题，仅靠个别地区开展入海污染源减排工作可能收效不大，因此建立有效的区域联动机制，通过区域间联动与协调，是实现海域水环境质量不断改善的一个重要手段。

（3）面源是陆源的主要组成部分，是近岸海域无机氮污染物质的主要来源，是导致近岸海域富营养化的主要原因之一[7]。推进农业和农村的生态建设，发展生态农业，改善村镇环境质量等是防治面源污染的主要手段。

（4）尽管相对于城市生活污水的氮、磷排放量，海水

收稿日期：20170426

作者简介：包跃宇（1982—），女，工程师，主要从事环境监测工作。

[HT][CDH01248*4/5]

养殖排污影响总体较小，但其对海域水环境的影响更为直接，因此应科学规划近岸海域水产养殖、确定区域养殖容量；调整并优化养殖结构，合理使用饵料和药物；大力推行养殖清洁生产，加强养殖海域生态环境管理。

5结语

笔者以曹妃甸近岸工程海域水环境质量状况为主要研究对象，采用多种插值方法，研究分析了水体中无机氮、活性磷酸盐、石油类、重金属铅和锌的时空分布特征；全面分析海域污染来源，并采用相关性分析方法，研究了入海污染源与水环境质量状况间的相关关系；最终给出了环境管理的相关建议，研究对加强近岸海域工程建设的论证与管理工作，保证近岸海域水环境生态质量向好发展，推动海洋生态文明建设，具有重要的研究价值与实际意义。

参考文献：

[1]

陳欢欢，李星，丁文秀. Surfer 8.0等值线绘制中的十二种插值方法[J]. 工程地球物理学报，2007，4（1）：52～57.

[2]孙逸敏. 利用SPSS软件分析变量间的相关性[J]. 新疆教育学院学报，2007，23（2）：120～123.

[3]BOX George E P，Jenkins Gwilym M. 时间序列分析预测与控制[M]. 北京：中国统计出版社，1997.

[4]桑燕芳，王栋，吴吉春，等. 水文时间序列小波互相关分析方法[J]. 水利学报，2010，41（11）：1272～1279.

[5]王修林，李克强. 渤海主要化学污染物海洋环境容量[M]. 北京：科学出版社，2006.

[6]孙建华，赵思雄，傅慎明，等. 2012年7月21日北京特大暴雨的多尺度特征[J]. 大气科学，2013，37（3）：705～718.

[7]张永胜. 浙江省象山港入海污染物总量控制规划研究[D]. 青岛：中国海洋大学，2004.