秦皇岛近岸海域水环境质量评价

郗艳娟，肖国华，慕建东，杨超臣，闫 丽，姚新悦，刘 盼，何鸿雁

(1.河北省海洋与水产科学研究院，河北 秦皇岛 066000；2.河北省海洋生物资源与环境重点实验室，河北 秦皇岛 066000；3.沧州市水产技术推广站，河北 沧州 061000)

秦皇岛海域是河北海域的一部分，地处渤海西部，北与辽宁海域相接，南与唐山海域毗邻。海岸线东起山海关环海寺地嘴灯塔，西止昌黎县滦河口，总长162.7 km[1]。随着近年沿海经济的快速发展，生物资源逐年衰退，赤潮频发，生态环境遭到破坏，由沿岸滦河、新开河、汤河、洋河、戴河、石河等排海的陆源污染物、海上运输(船舶的压载水、清洗舱水、各种生活污水)以及海洋工程建设和海水养殖、海洋石油勘探开发是秦皇岛海域污染的主要因素[1]。秦皇岛近岸水域是十分重要的鱼、虾、蟹、贝的产卵、索饵、育肥场，防治海洋生态环境污染，修复海洋环境，实现海洋资源的可持续利用是当务之急。本文根据2018年春季和夏季对秦皇岛近岸海域海水环境各因素的调查结果，分析有机污染和富营养化的时空分布及原因，旨在全面了解该海域的环境质量及其污染现状，为海洋开发利用决策和海洋生态环境修复策略提供依据。

1 调查和方法

1.1 监测站位与监测时间

2018年在秦皇岛近岸海域共布设25个站位，如图1和表1所示。秦皇岛沿岸有秦皇岛码头，并临近京唐港，海上往来的一部分船舶经20#—25#站位所属海区到达京唐港、另一部分经18#、11#和6#站位所属海域至秦皇岛港，5#、6#、10#和11#为船舶的西锚地所在地，6#、7#和12#站位为东锚地。调查时间为每年的5月(春季)和8月(夏季)。

表1 海洋生态环境监测站位布设

图1 秦皇岛近岸海域调查站位

1.2 样品采集和分析

1.3 评价方法

1.3.1 调查因素的水平评价

根据《海水水质标准》 (GB 3097-1997)[4]中各监测要素I～IV标准值进行评价，如表2所示。

表2 海水水质标准

1.3.2 有机污染评价

有机污染状况进行评价，其计算公式如下[5]。

式中：CCOD1、CDIN1、CDIP1、CDO1分别为化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐、溶解氧评价标准值，为对应要素为一类海水水质标准，其值分别为2.0、0.2、0.015 mg/L和6 mg/L。有机污染水平分级见表3[5]。

表3 有机污染评价分级

1.3.3 营养状况评价

本研究采用营养指数法对调查海域营养状况进行评价。其计算公式[5]为：

式中：E为富营养化指数；DIN为无机氮含量，mg/L；DIP为活性磷酸盐含量， mg/L；COD为化学需氧量，mg/L。

富营养化指数等级划分如表4[6]所示。

1.4 数据处理

数据的统计分析采用 Excel 2017； 采用Arcgis软件绘制各调查因子的时空分布图。

2 结果

2.1 秦皇岛近岸海域水质现状

2.1.1 各环境因子的水平状况

秦皇岛近岸海域各环境因子的季节性变化如表5所示。

表5 各因子季节变化趋势

2.1.1.1 水温调查海域水温的变化范围为15.5～30.1 ℃，平均水温为22.5 ℃，夏季比秋季的平均水温高11 ℃,经单因素方差分析，春季与夏季的平均温差呈显著性差异(P<0.05)。

2.1.1.2 DODO的变化范围为4.50～8.48 mg/L，平均值为6.66 mg/L，春季大于夏季，并存在显著差异(P<0.05)，春季DO处于I类海水水质标准的面积占调查总面积的92%，II类为8%，夏季DO符合I～III类海水水质标准的占比分别为52%、40%和8%。

2.1.1.3 pH值pH值的变化范围为7.90～8.26，春季略高于夏季，无显著季节性变化，全部站位的pH值均符合I类海水水质标准。

2.1.1.5 DIP水体内部DIP来源分别为生物有机残体的分解矿化、沉积物的释放、水生生物的分泌与排泄，外部来源主要为降水、冲刷土壤地表径流以及生活污水。春季和夏季两个调查航次 DIP的浓度范围为0.001～0.018 mg/L，均值为0.004 mg/L。 春季所有站位的DIP值均符合I类海水水质标准，夏季符合I类和II类海水水质标准的面积分别占调查面积的96%和4%，春季和夏季的DIP含量具有显著差异(P<0.05)，夏季大于春季。

2.1.1.6 CODCOD 是在一定条件下以化学氧化剂氧化水中的有机物和还原性无机污染物所消耗的氧量，是表征水中还原性物质多少的指标[9]。调查期间COD的变化范围为0.68～2.50 mg/L，平均值为1.25 mg/L。春季所有站位的COD值均符合I类海水水质标准；夏季符合I类和II海水水质标准的面积占调查面积的80%和20%，夏季高于春季，呈显著差异性(P<0.05)。

2.1.2 各环境因子的空间分布变化

图2 2018年春季秦皇岛近岸水域pH分布

图3 2018年夏季秦皇岛近岸水域pH分布

图4 2018年春季秦皇岛近岸水域水温分布

图5 2018年夏季秦皇岛近岸水域水温分布

图6 2018年春季秦皇岛近岸水域DO分布

图7 2018年夏季秦皇岛近岸水域DO分布

图8 2018年春季秦皇岛近岸水域分布

图9 2018年夏季秦皇岛近岸水域分布

图10 2018年春季秦皇岛近岸水域分布

图11 2018年夏季秦皇岛近岸水域分布

图12 2018年春季秦皇岛近岸水域分布

图13 2018年夏季秦皇岛近岸水域分布

图14 2018年春季秦皇岛近岸水域DIN分布

图15 2018年夏季秦皇岛近岸水域DIN分布

图16 2018年春季秦皇岛近岸水域DIP分布

图17 2018年夏季秦皇岛近岸水域DIP分布

图18 2018年春季秦皇岛近岸水域COD分布

图19 2018年夏季秦皇岛近岸水域COD分布

2.2 有机污染评价

春季秦皇岛近岸海域有机污染指数的范围为-0.67～5.08，平均值为0.33，其分布如图20所示。春季有机污染指数的空间分布与无机氮的分布相同，有机污染主要是由无机氮浓度严重超标引起。以航道处附近海域为中心形成了污染程度为5级的区域，处于严重有机污染状态，占调查海域的4%。洋河口附近海域为中度污染。调查海域有机污染级别处于良好(0级，A<0)和较好(1级，0≤A<1)状态的面积分别占总调查面积的68%和12%，开始受污染和中度污染的面积均占8%。如图21所示。

图20 2018年春季秦皇岛近岸水域有机污染空间分布

图21 2018年春季秦皇岛近岸水域有机污染级别占比

夏季秦皇岛近岸海域有机污染综合指数的范围为-0.23～5.33，平均值为0.70，其分布如图22所示，有机污染的中心转移至滦河口附近海域，有机污染指数高达5.33，以此为中心，污染区域逐渐向外扩大，形成占比为4%的严重有机污染状态区域。与春季相比，夏季处于良好状态的海域面积大幅减少，占比从68%降低至28%，有机污染处于较好状态的站位从12%上升至48%，开始受污染和轻度污染的占比分别为16%和4%。如图23所示。

图22 2018年夏季秦皇岛近岸水域有机污染空间分布

图23 2018年夏季秦皇岛近岸水域有机污染级别占比

2.3 秦皇岛近岸海域营养水平状况评价

春季秦皇岛近岸海域的富营养化指数的范围为0.00～0.93，平均值为0.08。如图24所示，所有站位的富营养化指数均小于1.0；夏季秦皇岛近岸海域的富营养化指数的范围为0.01～3.75，平均值为0.29，如图25所示，在滦河口附近海域形成了的富营养化指数为3.75的高值区域，达到中度富营养状态，为总调查面积的4%，其它海域的富营养化指数均小于1.0，处于贫营养状态。两个航次调查中，所有站位的平均富营养化指数为0.18。

图24 2018年春季秦皇岛近岸水域营养化指数分布

图25 2018年夏季秦皇岛近岸水域营养化指数分布

3 结论

春季和夏季两个航次的调查结果表明，DO、DIN、DIP和COD均存在不同程度的超标，其中DIN超标严重，在春、夏季的两个调查航次中，春季DIN处于劣IV类水平的站位位于洋河口和船舶航道附近海域，夏季则转移至滦河口附近海域。各调查因子全部站位的均值均符合海水水质标准一类标准。据资料显示，洋河在秦皇岛入海河流中水量居于首位，主要接纳农业非点源污染物和沿途村庄工业及生活污水[7]，秦皇岛港年均进出港的大型船舶达到2万多艘次[1]，其压舱水、清洗舱水和各种生活污水直排入海，滦河接纳两岸共有造纸、选矿、化工等149家企业的工业废水和县城生活污水直接和间接的排入，全年接纳沿岸工业废水和城市生活污水约70 t，悬浮物0.255 t[10]。因此，在洋河口、滦河口和航道附近海域出现严重超标污染物的存在有其必然性。

春季和夏季两个航次的调查中秦皇岛近岸海域有机污染指数均值为0.52，有机污染级别处于良好(0级，A<0)和较好(1级，0≤A<1)状态的面积分别占总调查面积的54%和26%，开始受污染和轻度污染的面积占2%和4%，处于中度和严重有机污染状态的面积分别为6%和8%。根据空间分布图显示，春季和夏季处于严重污染状态的海域与无机氮严重超标的海域重合，调查海域有机污染主要由无机氮含量过高所致。

在春季和夏季两个航次的调查中，秦皇岛近岸海域的营养指数均值为0.18，整个调查海域基本处于贫营养状态。夏季受大陆径流的影响，滦河口附近海域处于中度富营养的状态，占调查总面积的4%。

秦皇岛近岸海域的水环境质量主要受大陆径流和船舶排污的影响。应实施严格的陆地污染源排放总量控制，完善主要河流和城市管网入海口环境监测设置，建设船舶油污水和垃圾接收处理，开展各种教育宣传活动，培养公众的海洋保护意识，建立健全相关法律法规，改善海域的水质状况。