九段沙湿地水域典型污染物的分布格局与动态

吴鹏飞 孙瑛 王磊 严剑芳 胡煜

（1 上海市九段沙湿地自然保护区管理署，上海 200136；2 同济大学，上海 200092）

九段沙湿地位于长江口和东海的交汇处，被称为上海最后的处女地，其地理位置为122°46′～ 122°15′ E，31°03′～ 31°17′ N，是长江最年轻的冲击型河口沙洲，是江海洄游动物的必经之路，又是东亚——澳大利西亚鸟类迁徙的重要通道。九段沙湿地主要由江亚南沙、上沙和中下沙3个沙洲组成，东西长43.6 km，南北宽25.9 km，总面积约420.2 km2（以-6 m为准）。上海市九段沙湿地自然保护区成立于2003年3月，2005年7月被国务院办公室批准为国家级自然保护区，现在正努力加入国际重要湿地和世界人与生物圈保护区网络。

九段沙湿地国家级自然保护区的主要保护对象是河口型新生生态系统、水生动物产卵和育肥生境、重要经济水产动物种质资源、珍稀濒危的水生动物和鸟类种群、发育早期的河口沙洲地貌及其发育过程。保护区监测数据显示，鸟类数目从上万只锐减到上千只，鸟类活动范围向九段沙湿地东南角靠东海的一侧迁移，鱼类和底栖动物种类和数量陡降。长江口工业废水、城市生活污水的排放，废渣垃圾渗滤液、大气沉降物以及船舶油污等对九段沙水域乃至长江口水环境及其生态系统造成破坏（李伯昌等, 2005）。九段沙湿地被视为上海市，乃至整个长江口岸重要的生态屏障，系统了解九段沙附近水域的污染状况及其来源，对于保护和管理附近水域的生态安全具有重要意义。

图1 九段沙湿地水质采样点的地理位置Fig.1 Geographical location of water quality sampling points in JiuduanshaWetland Waters

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区域与采样点设置

研究区域主要有白龙港排水口（以下简称排水口），以及九段沙的江亚南沙、上沙、中下沙的靠内陆一侧。在排水口、江亚南沙、上沙、下沙分别设置3个点位确定成一个断面（由上到下）。采样点的位置如图1所示。

1.2 采样方法与分析指标

2015-2017年，每年的1月、4月、7月、10月，在九段沙低平潮、高平潮、涨潮和落潮4个时段采集水质样品。每个断面设置3个点，每个点采集3个平行样，平行样间隔为200 m，采集1.5 m深度1 000 mL水样两瓶。采水设备为2 000 mL单通道有机玻璃便携式水质采样器（苏州弗仕瑞公司），根据水质检测技术方案的要求做好各指标测试所需的相关预处理、保存，并尽快完成测试。

本次水质监测选取的指标是化学需氧量（COD）、无机氮、总氮（TN）、活性磷（AP）、石油烃和重金属。除TN外，其他水质指标均过滤后再进行检测。

表1 海水水质状况分级Table 1 Classif i cation of water quality in sea water

1.3 分析与评价方法

水质参数均采用GB/T12763.4-2007进行监测，石油烃采用单因子质量指数评价，评价标准采用海水水质标准中一类海水水质标准。其评价公式为：Pi=Ci/Cs，式中：Pi为评价因子的质量指数，Ci为评价因子的实测浓度值，Cs为海水水质标准中一类海水水质标准（50μg/L），评价等级参照表1所列分级划分（刘峰,2015）。其它指标参照地表水标准、海洋水标准以及类似水域进行对比分析。

2 结果与讨论

2.1 九段沙不同水域典型污染物分布

九段沙湿地地处长江口最靠近外海的滨江、海洋交接带，它是在河流和海洋两大动力交互作用下，由长江携带的泥沙沉积而成，径流、潮汐、潮流和波浪是九段沙区域的主要动力。由于径流和输沙的洪枯季变化、潮汐和潮流的周期性变化及其随机性，使该水域的水文及水质复杂多变。

2015-2017年九段沙水域中几种典型污染物含量平均值：COD含量为6.58 mg/L，无机氮含量为1.71 mg/L，TN含量为2.44 mg/L，AP含量为67.77 μg/L，石油烃含量为92.11μg/L。石油烃的Pi值为1.8，属于污染级别。其它几种污染物含量与海水水质标准对比，普遍偏高，污染程度已较为严重，达不到国家规定的保护区周围水质标准。与2008年《长江九段沙湿地自然保护区地表水环境及土壤环境质量》的监测值比较，TN含量下降了2.8%，石油烃升高了20%。

图2 九段沙湿地污染物含量分布Fig.2 Pollutant concentration distribution in JiuduanshaWetland Waters

九段沙湿地地处竹园和白龙港两大污水处理厂的下游，此次重点监测白龙港污水厂出水口到九段沙中下沙的水质。由图2可以看出，白龙港排水口的石油烃含量达143μg/L，Pi值为2.9，属于严重污染。其它几种污染物的含量从白龙港排水口到九段沙湿地呈递减的趋势，九段沙湿地附近水域污染物含量明显低于排水口，这与湿地的自净能力有关，因为湿地系统对污水中的C、N、P均有明显的净化效果（李廷超, 2016）。净化率以污染物含量的降低率来表示，COD最明显，达到了46%，无机氮是20%，TP是12%，AP是19%。COD是衡量水质污染的重要指标，其含量变化会对水体中的浮游生物、N、P和叶绿素产生影响。排水口位于湿地的上游，其污染物含量明显高于湿地附近水域，污染物含量严重超标与排水口污染物的排放有明显的相关性。

2.2 九段沙不同时段典型污染物分布

2.2.1 涨潮与落潮 九段沙每天有两次涨潮和落潮，导致九段沙水域的水质状况复杂多变。由表2可知，九段沙涨潮时排水口石油烃含量是其附近水域的3倍左右，而落潮时仅1.4倍。这是由于涨潮时船只较多，而且排水口的采样点位置距离南槽航道较近。落潮时船只较少，由船只引起的污染物含量差别不大。

九段沙上沙和中下沙的TN含量以及排水口的AP含量涨潮时高于落潮时，且常年监测结果均是如此，可能是涨潮时这两个位置附近渔船比较多，生活垃圾导致。白龙港排水口落潮时COD含量达21.83 mg/L，是九段沙其他区域落潮时最低值的2.5倍。九段沙区域其它位置的典型污染物含量涨潮时低于落潮时，这可能是由于落潮时南槽主要受纳长江来水，水体盐度低，来自陆向的污染物含量较高；而在涨潮时，由于外潮入侵，污染物或被稀释，或部分随悬浮物沉淀，从而使得污染物含量降低（王芳等,2006）。从表2还可看出，涨潮和落潮时污染物含量由高到低依次是排水口、江亚南沙、上沙、中下沙。由此可以进一步说明除了石油烃以外，九段沙污染状况与上游污染物排放存在一定的关系。

2.2.2 高平潮和低平潮 九段沙每天有两次低平潮和两次高平潮。由表3可知，石油烃的Pi值均大于2，属严重污染，中下沙高平潮时石油烃含量达141.99 μg/L,某个位置比较高主要是由于点源排放导致。其它各典型污染物的含量为高平潮低于低平潮，且从排水口到九段沙区域依次减小（水流相对静态）。排水口各污染物含量均最高，最高时各典型污染物含量分别为：COD为8.36 mg/L，无机氮为 2.42 mg/L，TN为 3.69 mg/L，AP为 120.72 mg/L。九段沙中下沙离污水厂排水口最远，高平潮时各污染物含量与排水口对比，排水口COD含量高出中下沙52%，AP高出37%；低平潮时，排水口无机氮、TN和AP均高出下沙35%以上，这主要与污水厂的出水排放有关，还有就是与高低平潮时水的流向有关。

表2 九段沙湿地涨潮和落潮时典型污染物含量Table 2 Concentration values for typical pollutants during tide ebb and rising in JiuduanshaWetland Waters

表3 九段沙湿地高平潮和低平潮时典型污染物含量Table 3 Concentration range values for typical pollutants during high tides and low tides in JiuduanshaWetland Waters

表4 九段沙湿地丰水期和枯水期典型污染物含量Table 4 Concentration range values of typical pollutants in wet and dry periods in JiuduanshaWetland Waters

2.2.3 丰水期和枯水期 枯水期和丰水期从白龙港排水口到九段沙区域污染物含量依次减少。枯水期排水口的COD、无机氮、TN和AP含量分别高出中下沙的162%、32%、36%、24%（表4）。九段沙水域水质虽受污水厂影响，但还是比白龙港排水口附近的水质好很多，这与湿地的自净能力有一定的关系，湿地系统对污水中的C、N、P均有明显的净化效果（李廷超, 2016）。

九段沙水域水质受长江水情的影响。枯水季节被高盐度咸水影响，丰水季节主要受淡水影响。为进一步研究九段沙附近水域的水质状况，以九段沙湿地丰水期和枯水期污染物状况与2010年黄河三角洲湿地（以下简称黄河湿地）主要入海河流的水质数据作了比较（刘峰,2015）。黄河湿地丰水期的COD、无机氮、TN、AP污染物含量分别是九段沙湿地的0.7倍、2.7倍、1.9倍、2.3倍、2.5倍；黄河湿地枯水期的COD、无机氮、TN、AP污染物含量分别是九段沙的2.7倍、3.4倍、4.0倍、2.2倍。九段沙湿地丰水期的COD含量略高出黄河湿地，其它污染物含量黄河湿地均明显高于九段沙湿地。九段沙湿地与黄河湿地均是枯水期水质劣于丰水期。九段沙湿地丰水期上游来水量增加，而污染物的排放量恒定，来水量增加导致了污染物的稀释。从长期的监测数据可知，九段沙湿地春夏季的污染物含量低于秋冬季，春夏季水质较好。

3 结论

(1)2015-2017年九段沙水域石油烃受南槽航道行驶船只和渔船的影响，主要以点源污染为主，局部地区污染较严重。

(2)九段沙水域中的重金属含量较低，基本检测不出。

(3)除石油烃外，其它典型污染物含量整体呈现长江口上游高于下游，依次为：排水口＞江亚南沙＞上沙＞中下沙，秋冬季高于春夏季，落潮时高于涨潮时，低平潮时高于高平潮时，枯水期高于丰水期。

(4)九段沙湿地受污染状况明显好于黄河三角洲湿地，水质污染主要来源于上游，与白龙港污水厂有一定关系。

总之，长江口的污染已比较严重，九段沙附近水域的水质状况也不容乐观。通过对九段沙水质状况的监测，提高了对九段沙水环境质量的认识，可以为九段沙湿地的科学管理提供依据。