鄭琳,崔文林,劉艷,王曉東,楊曉飛
(1.國家海洋局海洋溢油鑒別與損害評估技術(shù)重點實驗室,山東 青島 266033;2.國家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測中心,山東青島 266033;3.國家海洋局煙臺海洋環(huán)境監(jiān)測中心站,山東 煙臺 264006)
青島地處黃海之濱,環(huán)抱膠州灣,所轄領(lǐng)?;€以內(nèi)海域面積約8 405 km2,海岸線長約為816.98 km,大陸岸線約占山東省全省岸線的1/4。是我國重要的沿海開放城市之一,擁有豐富的港口資源和旅游資源,多次成功舉辦了奧帆賽等大型賽事和國際盛會。2011年國務院批準了山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)發(fā)展規(guī)劃,作為該規(guī)劃的核心區(qū)域和龍頭城市,海洋環(huán)境質(zhì)量狀況是政府部門和公眾關(guān)注的熱點。近年來對青島海域環(huán)境質(zhì)量的評價多集中在局部區(qū)域和單介質(zhì)環(huán)境,如姚云、劉運令對膠州灣的營養(yǎng)鹽和沉積物分布特征進行了評價,蒲曉強、單長青對近岸河口沉積物污染狀況進行了評價,而關(guān)于青島整個近岸海域多介質(zhì)環(huán)境狀況的研究幾乎沒有。本文根據(jù)2007-2011年間青島市開展的監(jiān)測任務資料,闡述了青島市近岸海域環(huán)境質(zhì)量狀況及變化趨勢,并對存在的環(huán)境問題進行了分析研究,以此為保護海洋環(huán)境、合理開發(fā)利用海洋資源、治理陸源污染提供科學依據(jù)。
根據(jù)北海監(jiān)測中心承擔的青島市2007-2011年間的海洋環(huán)境監(jiān)測任務資料(包括:近岸海域環(huán)境質(zhì)量狀況與趨勢監(jiān)測、入海污染源監(jiān)測、重點海水浴場監(jiān)測、濱海旅游度假區(qū)監(jiān)測、重點養(yǎng)殖功能區(qū)監(jiān)測、海洋傾倒區(qū)監(jiān)測、海洋污染事故應急監(jiān)測和海水入侵及鹽漬化監(jiān)測、海島自然保護區(qū)生態(tài)環(huán)境示范性等監(jiān)測任務)。各類監(jiān)測站位300 余個,監(jiān)測項目包括水文、氣象、化學、地質(zhì)和生物等100 余項內(nèi)容(圖1),樣品采集、貯存和分析方法均嚴格按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》(GB17378-2007) 執(zhí)行。
圖1 青島市近岸海域監(jiān)測站位分布示意圖
海水與沉積物質(zhì)量評價采用單因子方法,選取化學需氧量、無機氮、活性磷酸鹽、石油類作為水質(zhì)評價因子;選取汞、銅、鋅、鎘、鉛、鉻、砷、石油類、硫化物、有機碳為沉積物質(zhì)量評價因子。按照近岸海域的不同使用功能和保護目標,依據(jù)《海水水質(zhì)標準》 (GB 3097-1997) 與《海洋沉積物質(zhì)量》 (GB 18668-2002) 進行評價。依據(jù)《陸源入海排污口及鄰近海域環(huán)境監(jiān)測與評價指南(草案)》 (國家海洋局,2012) 進行陸源入海排污口評價。
青島近岸海域海水環(huán)境質(zhì)量狀況總體較好,符合第二類海水水質(zhì)的海域面積占近岸海域總面積的97 %以上,符合第三類水質(zhì)海域面積在0.8 %~1.4 %之間,僅有0.4%~1.2%海域面積的水質(zhì)低于第三類水質(zhì)標準(圖2)。與2002年歷史資料相比,近岸海域無機氮、磷酸鹽含量增加顯著,2008與2009年無機氮約為2002年的5 倍,磷酸鹽為2002年3 倍,同時,COD 含量略有上升,油類含量略有下降(表1)。
圖2 青島市近岸海域各類水質(zhì)等級面積變化趨勢
表1 青島市近岸海域COD、磷酸鹽、無機氮、油類年際變化
膠州灣是青島市所包圍的一個典型半封閉型淺水海灣,灣內(nèi)有青島市重要的水產(chǎn)品養(yǎng)殖基地。近幾年對膠州灣的開發(fā)和利用程度持續(xù)增加,圍海造地和各種海洋工程開發(fā)致使膠州灣出現(xiàn)水域面積減少、海岸線增加、納潮量下降,自凈能力降低,生物資源衰退、環(huán)境質(zhì)量下降等問題(游奎等,2009)。膠州灣近5年來符合二類水質(zhì)海域面積僅在39%~57.6%之間,2008年、2011年二類水質(zhì)海域面積占到灣內(nèi)海域總面積的54.5%與57.6%,其余年份均低于50%。四類和劣四類水質(zhì)海域面積維持在20%~36%之間(圖3)。從青島市近岸海域污染狀況分布圖可以看出(青島市海洋與漁業(yè)局,2012),與青島近岸海域整體水質(zhì)環(huán)境相比,膠州灣水質(zhì)環(huán)境較差,灣內(nèi)東北部城陽近岸海域與西部沿岸海域無機氮、磷酸鹽超三類海水水質(zhì)標準,石油類超二類水質(zhì)標準,不能滿足水產(chǎn)養(yǎng)殖的環(huán)境質(zhì)量要求(圖4)。錢國棟等(2009) 研究顯示:從1980年起,膠州灣海水中溶解無機氮(DIN)年均濃度基本呈不斷上升的趨勢,在東北和西部沿岸臨近海域出現(xiàn)富營養(yǎng)化。監(jiān)測結(jié)果顯示,膠州灣主要污染物仍然為無機氮、活性磷酸鹽和石油類。除2010年度,近5年無機氮含量均在300 μg/l 以上,各別年份無機氮含量約為2002年的3 倍;磷酸鹽含量維持在10~20 μg/l 之間;石油類除局部區(qū)域基本維持在25~20 μg/l 之間,較周圍海域含量高(表2)。
圖3 膠州灣各類水質(zhì)等級面積變化趨勢
圖4 2011年青島近岸海域污染狀況示意圖
青島市近岸海域沉積物質(zhì)量良好,僅在膠州灣內(nèi)海泊河口、黃島、丁字灣沉積物中石油類、鎘、銅含量超一類沉積物質(zhì)量,超標率分別為8 %、6 %、3%(圖5)。李鳳業(yè)等(2011) 人的研究表明,進入20 世紀80年代以后膠州灣重金屬元素的聚集速率有不同程度的下降趨勢。與2003年歷史資料相比(表3),近5年青島近岸海域沉積物質(zhì)量較好,重金屬、油類、有機碳含量變化較穩(wěn)定,硫化物、DDT、多氯聯(lián)苯(PCBs) 較2003年明顯下降。
表2 膠州灣海水中無機氮、磷酸鹽、石油類含量年際變化
圖5 2011年青島市近岸海域沉積物質(zhì)量狀況
2.3.1 入海排污口環(huán)境狀況
2011年,青島市沿岸的陸源入海排污口(河)有37 個,年排污量達1.9×104t,86%的排污口存在超標排放現(xiàn)象,超標污染物主要為總磷、生化需氧量(BOD5) 和懸浮物,超標率分布為60 %、27 %、17%。僅1 個排污口對鄰近海域的環(huán)境壓力等級為“較高”,11 個排污口對鄰近海域的環(huán)境壓力等級為“中等”,對鄰近海域的環(huán)境壓力等級為“低”和“較低”的排污口為25 個(圖6)。近5年,有35%以上的排污口對鄰近海域的環(huán)境壓力為中等及以上級別(表4)。團島污水處理廠排污口、黃島區(qū)泥布灣污水處理廠排污口和海泊河入??谑乔鄭u市沿岸的主要污染源。
圖6 2011年監(jiān)測排污口分布及評價狀況
表4 2007-2011年青島市陸源入海排污口綜合評價結(jié)果
表3 青島近岸海域沉積物質(zhì)量年際變化
目前,青島市有60%左右的排污口設置在度假旅游區(qū)和養(yǎng)殖區(qū),這兩類海洋功能區(qū)的水質(zhì)要求均為不劣于第二類,約30%的排污口設置在港口區(qū),3%的設置在航道區(qū)、3%設置在工業(yè)用海區(qū)和工業(yè)用水區(qū),僅3 %的排污口設置在污染防治區(qū)。排污口設置在水質(zhì)要求等級較高的海域,排污勢必對海域環(huán)境質(zhì)量將造成一定的影響。同時,青島市排污口與入海河流主要分布在膠州灣沿岸:占全市總排污口數(shù)量52%的排污口(包括團島、海泊河和李村河3 大主要污水處理廠排污口) 和海泊河、李村河、板橋坊河、婁山河、墨水河、大沽河6 個入海河流。除大沽河外這些河流基本無自身徑流,特別是中下游已經(jīng)基本成為各類工業(yè)廢水、城市生活污水和農(nóng)業(yè)污水的排污通道,大量的陸源污染輸入給膠州灣海域帶來了較大的環(huán)境壓力。根據(jù)張學慶(2007) 的研究,膠州灣內(nèi)仍有COD 余量,但是東北部N、P 污染較重,污染物入??偭恳呀?jīng)超過海域的環(huán)境容量,而2011年排污口總磷超標率達60%,因此膠州灣東、西沿岸的排污口及排污河的治理是改善膠州灣環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵。
2.3.2 大沽河環(huán)境影響
大沽河是膠州灣徑流最大的河流,發(fā)源于煙臺市招遠阜山西麓,途經(jīng)招遠、萊西、平度、即墨、膠州、城陽等市(區(qū)) 流入膠州灣,全長179 km,流域總面積4 631.3 km2。流域沿岸城鎮(zhèn)密集,中小企業(yè)多,排污壓力大(王艷玲等,2007)。監(jiān)測顯示:近5年間,大沽河污染物入??偭窟_7.7 萬t;其中,COD 為主要污染因子,占污染物入海總量的94%以上,氨氮占3.5%,磷酸鹽、石油類、重金屬(銅、鉛、鋅、鎘、汞) 和砷僅占0.2 %左右。污染物入海總量與徑流量相關(guān)性顯著(圖7)。隨著大沽河入海徑流量逐年遞減,污染物入??偭砍手鹉晗陆第厔?,其中氨氮也呈逐年下降趨勢,磷酸鹽、重金屬和砷變化不大。但是,COD 在污染物總量中所占比例呈逐年上升趨勢,石油類略有上升(圖8)。由于大沽河穿越了青島市四市一區(qū),流域內(nèi)農(nóng)田密布,畜禽養(yǎng)殖業(yè)與鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)發(fā)達,COD 污染主要來源于養(yǎng)殖業(yè)與生活、工業(yè)污水,因此,應加強養(yǎng)殖管理,加大污水集中處理率和處理深度,以保護整個大沽河流域水質(zhì),減少入海污染物通量。
圖7 大沽河入海徑流量與污染物排放量變化趨勢
圖8 大沽河各污染因子變化趨勢
青島市海洋功能區(qū)整體環(huán)境狀況較好,基本能滿足其使用功能的環(huán)境質(zhì)量要求(表5)。但是,養(yǎng)殖區(qū)和自然保護區(qū)的水質(zhì)狀況受到污染,無機氮、磷酸鹽含量偏高,部分養(yǎng)殖生物受到重金屬和石油類污染。海水浴場和濱海旅游度假區(qū)僅部分時段漂浮滸苔對游泳和海上休閑活動造成一定影響,其余時段功能區(qū)均能正常使用。
表5 海洋功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量評價結(jié)果
青島市主要海洋災害有滸苔、赤潮、溢油、海冰、海水入侵和土壤鹽漬化(表6),2007年至2011年之間,均有大規(guī)模和一定規(guī)模的滸苔災害爆發(fā),2008年滸苔災害最大分布面積達到2 3000 km2。共發(fā)生7 次小型赤潮、4 次小型溢油。丁字灣和鰲山灣濱海地區(qū)均有海水入侵現(xiàn)象,同時該區(qū)域土壤鹽漬化較為嚴重。近2年年初青島膠州灣及部分海灣和近岸淺海海域出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象,對養(yǎng)殖、航運造成造成一定影響。
表6 青島市海洋災害統(tǒng)計
(1) 青島市近岸海域海水與沉積物環(huán)境質(zhì)量整體較好。但是由于排污口和排污河分布較密集,陸源入海污染物較高,排污口對鄰近海域的環(huán)境壓力較大,造成膠州灣水質(zhì)狀況較差,東北部及西部沿岸海域受到無機氮、磷酸鹽、石油類污染。
(2) 青島市海洋功能區(qū)環(huán)境質(zhì)量基本較好,但是養(yǎng)殖區(qū)和自然保護區(qū)海水中無機氮、活性磷酸鹽含量較高,對功能區(qū)的正常使用造成一定的威脅。
(3) 近年來青島市海洋災害種類較多,滸苔、赤潮、溢油是威脅近岸海域環(huán)境質(zhì)量的主要海洋災害,海冰災害、海水入侵與土壤鹽漬化的危害也有所顯現(xiàn)。
在膠州灣建立分區(qū)、分階段與總量控制相結(jié)合的管理模式,對局部污染區(qū)域?qū)嵭兴|(zhì)分類區(qū)域化管理,根據(jù)水質(zhì)現(xiàn)狀與管理目標設置不同的水質(zhì)管理目標,階段性逐步改變環(huán)境質(zhì)量。同時,進一步優(yōu)化調(diào)整排污口分布,加強排污河污染治理,在膠州灣應實行排污總量及準入制控制管理,嚴格控制污染物年入??偭俊<訌娊逗S颦h(huán)境監(jiān)測,在主要污染物入海區(qū)域建立連續(xù)觀測站位,在潮間帶、濕地、港口等典型區(qū)域設置生態(tài)監(jiān)測站位,加強建立膠州灣環(huán)境質(zhì)量通報制度,定期通報膠州灣環(huán)境質(zhì)量狀況,及時調(diào)整管理目標與措施。
單長青,吳俊文,劉汝海,2009.海洋沉積物中汞的釋放通量及熱力學研究.海洋通報,28(4):107-111.
李鳳業(yè),李學剛,齊君,等,2011.近百年來膠州灣沉積物中重金屬元素的累積過程及其環(huán)境意義.海洋學研究,29(2):35-45.
劉運令,汪亞平,高建華,等,2008.膠州灣沉積物的時空分異特征及運移趨勢.海洋通報,27(3):57-66.
蒲曉強,鐘少軍,劉飛,等,2009.膠州灣李村河口沉積物中酸可溶硫化物與活性金屬分布特征.海洋通報,28(3):37-44.
錢國棟,漢紅燕,劉靜,等,2009.近30年膠州灣海水中主要化學污染物時空變化特征.中國海洋大學學報,39(4):781-788.
青島市海洋與漁業(yè)局,2012.青島市海洋環(huán)境質(zhì)量公報.青島:青島市海洋與漁業(yè)局.
王艷玲,崔文連,劉峰,等,2007.青島市大沽河河口區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀研究.中國環(huán)境監(jiān)測,23(3):76-80.
姚云,鄭世清,沈志良,等,2007.膠州灣營養(yǎng)鹽及富營養(yǎng)化特征.海洋通報,26(4):91-97.
游奎,馬彩華,高會旺,等,2009.膠州灣環(huán)境演變與治理研究.海洋環(huán)境科學,28(1):34-40.
張珂,王朝輝,馮杰,等,2011.膠州灣表層沉積物重金屬分布特征及污染評價.分析測試學報,30(12):1406-1411.
張學慶,孫英蘭,2007.膠州灣入海污染物總量控制研究.海洋環(huán)境科學,26(4):347-350.