張 亮，葉 芳，王盡文，張乃星，宿 凱，張紹萍，孫 濱，屈 文，陶卉卉

(1.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266061；2.國(guó)家海洋局 北海預(yù)報(bào)中心，山東 青島 266061；3.國(guó)家海洋局 青島海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山東 青島 266061；4.華仁藥業(yè)股份有限公司，山東 青島 266100)

黃河口埕島油田周邊海域的生態(tài)環(huán)境特征及變化趨勢(shì)

張 亮1,2,3，葉 芳4，王盡文1,2,3，張乃星1,2,3，宿 凱1,2,3，張紹萍1,2,3，孫 濱1,2,3，屈 文1,2,3，陶卉卉1,2,3

(1.山東省海洋生態(tài)環(huán)境與防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266061；2.國(guó)家海洋局 北海預(yù)報(bào)中心，山東 青島 266061；3.國(guó)家海洋局 青島海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，山東 青島 266061；4.華仁藥業(yè)股份有限公司，山東 青島 266100)

為了了解黃河口埕島油田周邊海域的生態(tài)環(huán)境特征及變化趨勢(shì)，采用單因子質(zhì)量指數(shù)法和綜合指數(shù)法對(duì)該油田周邊海域海水和沉積物歷年跟蹤監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并對(duì)該油田周邊海域海洋生物的變化情況進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：除2009—2011年無(wú)機(jī)氮，2011年磷酸鹽外，埕島油田周邊海域歷年監(jiān)測(cè)水質(zhì)要素均符合《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；歷年監(jiān)測(cè)沉積物要素均符合《海洋沉積物質(zhì)量》中的一類標(biāo)準(zhǔn)。2006—2011年調(diào)查海域水質(zhì)和沉積物油類含量的變化趨勢(shì)與埕島油田年產(chǎn)油量具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。調(diào)查海域生物環(huán)境狀況整體水平有所下降，海洋石油開(kāi)發(fā)對(duì)埕島油田周邊海域的海洋環(huán)境造成了一定的負(fù)面影響。

黃河口；埕島油田；水質(zhì)；沉積物；海洋生物

0 引言

在全球經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展和人口激增的情況下，石油在全球范圍內(nèi)的供求不斷增長(zhǎng)，海洋石油勘探開(kāi)發(fā)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，海洋油氣開(kāi)發(fā)已成為我國(guó)油氣戰(zhàn)略資源的主要來(lái)源之一。海上油田開(kāi)發(fā)在給人們帶來(lái)重要能源和化工原料的同時(shí)，在勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中不可避免會(huì)產(chǎn)生各種污染物，往往對(duì)海洋環(huán)境造成一定的影響。隨著油氣資源的不斷開(kāi)發(fā)，石油平臺(tái)勘探與生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)周圍海洋環(huán)境的影響越來(lái)越受到關(guān)注。

黃河口埕島油田是中國(guó)石化勝利油田分公司在萊州灣西北部，渤海灣南部海域發(fā)現(xiàn)的大型整裝油田，是典型的復(fù)式油氣聚集區(qū)。埕島油田于1993年投入開(kāi)發(fā)，根據(jù)2012年統(tǒng)計(jì)資料*張亮. 中國(guó)石化股份勝利油田分公司海洋采油廠CB4E平臺(tái)工程海域使用論證報(bào)告書(shū)[R]. 青島:國(guó)家海洋局北海預(yù)報(bào)中心, 2013.，海洋采油廠探明含油面積171 km2，探明地質(zhì)儲(chǔ)量39 883×104t，可采儲(chǔ)量7 807×104t，動(dòng)用含油面積117.4 km2，動(dòng)用石油地質(zhì)儲(chǔ)量26 318.6×104t，動(dòng)用可采儲(chǔ)量5 546.1×104t，歷年開(kāi)采原油產(chǎn)量3 461.4×104t，核定日原油生產(chǎn)能力7 000 t。截止目前，埕島油田建成各類平臺(tái)104座，其中中心平臺(tái)2座(中心一號(hào)和中心二號(hào))，埕島油田自投入開(kāi)發(fā)已經(jīng)20余年，多年的勘探和開(kāi)發(fā)是否對(duì)其周邊海域的生態(tài)環(huán)境造成了影響？針對(duì)埕島油田海域環(huán)境進(jìn)行的研究報(bào)道較少，尚未有對(duì)該海域海洋環(huán)境連續(xù)變化趨勢(shì)的系統(tǒng)研究，李永霞 等[1]根據(jù)2009年埕島油田海域環(huán)境調(diào)查資料，分析了海域內(nèi)海水和表層沉積物中重金屬的含量分布，并對(duì)其生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了質(zhì)量評(píng)價(jià)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；馬媛 等[2]根據(jù)1996年8月和2003年8月對(duì)埕北油田鄰近海域的調(diào)查資料，對(duì)海水中溶解氧、化學(xué)耗氧量、油類和重金屬的含量，沉積物中重金屬、油類、有機(jī)物、硫化物的含量以及海水與底床中生物種類、數(shù)量和密度，進(jìn)行了歷史變化趨勢(shì)分析與現(xiàn)狀評(píng)價(jià)。盧芳[3]利用2009年在勝利埕島油田海域的監(jiān)測(cè)資料，對(duì)該海域的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并整理了1989年開(kāi)發(fā)初期至2009年共4次的監(jiān)測(cè)資料，對(duì)該海域的環(huán)境變化趨勢(shì)進(jìn)行分析。但這些研究都具有片面性，不系統(tǒng)，李永霞 等[1]的研究?jī)H以2009年1次調(diào)查資料進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的質(zhì)量和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，且僅對(duì)重金屬指標(biāo)進(jìn)行了分析；而馬媛 等[2]的研究2次調(diào)查時(shí)間間隔超過(guò)7 a；盧芳[3]的4次調(diào)查資料也間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，缺乏連續(xù)性，這些研究都不能較好反映該海域環(huán)境的變化情況。針對(duì)以上問(wèn)題，我們統(tǒng)計(jì)分析了埕島油田周邊海域連續(xù)5 a(2006年、2007年、2009年、2010年和2011年)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)埕島油田周邊海域水質(zhì)、沉積物和海洋生物的變化情況進(jìn)行分析，本次調(diào)查時(shí)間連續(xù)，能較好地反映該海域海洋環(huán)境質(zhì)量的連續(xù)變化趨勢(shì)，研究結(jié)果可為海洋油田環(huán)保工作提供數(shù)據(jù)支持，為海上油田的環(huán)境污染控制和海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣與分析

水質(zhì)、沉積物和生物樣品為2006年8月、2007年11月、2009年7月、2010年10月以及2011年11月在埕島油田及鄰近海域監(jiān)測(cè)站所采集的樣品。2006年8月設(shè)16個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站；2007年11月設(shè)28個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站，其中有14個(gè)沉積物和生物監(jiān)測(cè)站；2009年7月設(shè)28個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站，其中有16個(gè)沉積物和生物監(jiān)測(cè)站；2010年10月設(shè)36個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站，其中有22個(gè)沉積物和生物監(jiān)測(cè)站；2011年11月設(shè)37個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)站，其中有20個(gè)沉積物和生物監(jiān)測(cè)站。2007年11月和2010年10月設(shè)置的監(jiān)測(cè)站有部分重疊。監(jiān)測(cè)站位見(jiàn)圖1，樣品的采集、保存、運(yùn)輸和分析均按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》[4]中的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

圖1 采樣站位圖Fig.1 Sampling stations

1.2 監(jiān)測(cè)要素

水質(zhì)監(jiān)測(cè)要素為：pH、溶解氧(DO)、化學(xué)需氧量(COD)、無(wú)機(jī)氮、磷酸鹽、汞、銅、鉛、鋅、鎘和油類。

沉積物監(jiān)測(cè)要素為：有機(jī)碳、硫化物、油類、汞、銅、鉛、鋅、鎘和鉻。

海洋生物監(jiān)測(cè)要素為：浮游植物、浮游動(dòng)物和底棲生物。

1.3 評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)

1.3.1 海水水質(zhì)和沉積物質(zhì)量評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《山東省海洋功能區(qū)劃(2011—2020年)》(國(guó)務(wù)院，國(guó)函[2012]165號(hào))，調(diào)查監(jiān)測(cè)站位所在海域海洋功能區(qū)包括埕北礦產(chǎn)與能源區(qū)、濱州-東營(yíng)北近海農(nóng)漁業(yè)區(qū)、東營(yíng)利津海洋保護(hù)區(qū)、黃河三角洲北部海洋保護(hù)區(qū)和東營(yíng)港航運(yùn)區(qū)，其中絕大部分站位位于埕北礦產(chǎn)與能源區(qū)和濱州-東營(yíng)北近海農(nóng)漁業(yè)區(qū)，小部分站位位于東營(yíng)利津海洋保護(hù)區(qū)、黃河三角洲北部海洋保護(hù)區(qū)和東營(yíng)港航運(yùn)區(qū)。根據(jù)各功能區(qū)的環(huán)境保護(hù)要求，并兼顧就高不就低的評(píng)價(jià)原則，確定海水水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采用國(guó)家《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[5]中第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，沉積物質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《海洋沉積物質(zhì)量》[6]中的一類評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

海水水質(zhì)評(píng)價(jià)采用單因子質(zhì)量指數(shù)(Sij)法[7]和內(nèi)梅羅水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)法[8]。根據(jù)綜合指數(shù)值的大小將海域水質(zhì)污染等級(jí)劃分為4級(jí)，即綜合指數(shù)值小于或等于0.75為清潔級(jí)(1級(jí))；0.76～1.00為輕污染級(jí)(2級(jí))；1.01～1.25為中污染級(jí)(3級(jí))；超過(guò)1.25為重污染級(jí)(4級(jí))[9]。

沉積物質(zhì)量評(píng)價(jià)采用單因子質(zhì)量指數(shù)法[7]和綜合污染指數(shù)法[10]。沉積物污染等級(jí)根據(jù)綜合指數(shù)值的大小劃分為5級(jí)，即綜合指數(shù)值低于或等于0.40為清潔級(jí)(1級(jí))；0.41～0.70為微污染級(jí)(2級(jí))；0.71～1.00為輕污染級(jí)(3級(jí))；1.01～2.00為中污染級(jí)(4級(jí))；超過(guò)2.00為重污染級(jí)(5級(jí))[11]。

1.3.2 海洋生物評(píng)價(jià)方法和標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)各站生物的密度，對(duì)生物樣品的香農(nóng)-威納指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)評(píng)價(jià)分析，本研究采用種類和數(shù)量信息函數(shù)表示的香農(nóng)-威納指數(shù)(Shannon-Weaver)H′[12]，計(jì)算公式為：

(1)

一般認(rèn)為，正常環(huán)境下，香農(nóng)-威納指數(shù)值高；反之環(huán)境受到污染，該指數(shù)值降低。蔡立哲 等[13]認(rèn)為香農(nóng)-威納指數(shù)是個(gè)較好的指示沉積環(huán)境污染的指數(shù)，將污染評(píng)價(jià)范圍分為5類，即：無(wú)生物為嚴(yán)重污染；H′值小于1，重污染；H′值在1～2之間，中等污染；H′值在2～3之間，輕度污染；H′值大于3，清潔。

2 結(jié)果與討論

2.1 海水水質(zhì)評(píng)價(jià)及變化趨勢(shì)分析

根據(jù)歷年水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，采用國(guó)家《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[5]二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，埕島油田周邊海域水質(zhì)評(píng)價(jià)因子質(zhì)量指數(shù)變化范圍、平均值及含量統(tǒng)計(jì)情況見(jiàn)表1。除2009—2011年無(wú)機(jī)氮，2011年磷酸鹽質(zhì)量指數(shù)大于1.00外，埕島油田周邊海域歷年各監(jiān)測(cè)要素的質(zhì)量指數(shù)均小于1.00，均符合第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。利用內(nèi)梅羅水質(zhì)綜合評(píng)價(jià)指數(shù)判斷，平均值顯示該海域2006—2011年水質(zhì)均為清潔，最大值顯示該海域2006年-2011年水質(zhì)均為清潔。影響埕島油田周邊海域的主要因子為油類、無(wú)機(jī)氮、磷酸鹽、鋅、銅和COD。水體的污染除了與油田的開(kāi)發(fā)活動(dòng)有關(guān)外，沿岸各城市排入近海的工業(yè)廢水、生活污水、入海河流攜帶的污染物，海水養(yǎng)殖過(guò)程中產(chǎn)生的廢水、殘留餌料、排泄物等及沿海港口碼頭的作業(yè)船舶和海上航行作業(yè)的機(jī)動(dòng)船等的泄露、傾廢也是不可忽視的因素，它們共同導(dǎo)致了水體質(zhì)量的下降[14]。

表1 黃河口埕島油田周邊海域歷年水質(zhì)評(píng)價(jià)因子質(zhì)量指數(shù)和特征值表Tab.1 The seawater quality indexes and characteristic values around Chengdao Oilfield sea areas in the Yellow River Estuary

續(xù)表

為了更好地了解多年石油開(kāi)發(fā)對(duì)埕島油田周邊海域環(huán)境造成的影響，對(duì)該海域歷年監(jiān)測(cè)要素的平均變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，見(jiàn)圖2和圖3。2006—2011年調(diào)查海域pH和DO的變化不大，在小幅范圍內(nèi)波動(dòng)；COD呈先增大后減小再增大的趨勢(shì)，總體呈逐年上升的趨勢(shì)，最高值出現(xiàn)在2011年；無(wú)機(jī)氮呈先增大后減小的趨勢(shì)，最高值出現(xiàn)在2009年，且2009-2011年超標(biāo)海水二類標(biāo)準(zhǔn)；磷酸鹽呈先減小再增大的趨勢(shì)，最高值出現(xiàn)在2011年，且超海水二類標(biāo)準(zhǔn)；油類呈先增大再減小的趨勢(shì)，最高值出現(xiàn)在2009年。

根據(jù)國(guó)家海洋局《2009年中國(guó)海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》(2010)，無(wú)機(jī)氮依然是渤海區(qū)乃至中國(guó)全海域海水中的主要污染物，陸源污染物排海仍然是造成海域污染的主要原因，近年各海區(qū)無(wú)機(jī)氮一直呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，已經(jīng)成為主要污染物，河流攜帶入海的污染物總量較2008年有較大的增長(zhǎng)[15]。根據(jù)國(guó)家海洋局北海分局《2009年渤海海洋環(huán)境公報(bào)》(2010)，2009年渤海油田鉆屑和生活污水排放量比2008年增加[16]。埕島油田周邊海域無(wú)機(jī)氮含量超標(biāo)，可能是受到陸源污染物排放量不斷增加的海區(qū)大環(huán)境影響造成的。同時(shí)，目前海上鉆井使用的是水基泥漿，水基泥漿中含有磷酸鹽和其他泥漿處理劑[17]，鉆井過(guò)程中跑、冒、滴、漏的泥漿同樣對(duì)水體中磷酸鹽含量的上升有一定程度的貢獻(xiàn)。另外，海洋石油在勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水，不但含油量大，且排放時(shí)間長(zhǎng)，成為油田污染的最大污染源，生產(chǎn)水中除主要成分石油烴外，還含有一些非烴類有機(jī)物(大部份為羧酸鹽)和溶解性芳香烴類，以及氨氮等無(wú)機(jī)物，其中的主要成分石油在排海前多通過(guò)撇油、水力旋流等污水處理工藝，使含量降至國(guó)家規(guī)定的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(月平均30 mg/L，一次容許值45 mg/L)，但由于是持久大量的排放，數(shù)量可觀[18]。油類含量除了與海洋石油在勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水有關(guān)，另外沿岸入海河流攜帶的排污物、海上航行船舶排污、溢油事件等對(duì)海水中油類含量的影響也不可忽視[2]。

海水中Hg、Zn和Cd的變化趨勢(shì)一致，呈先增大再減小的趨勢(shì)，最高值均出現(xiàn)在2009年；Pb呈先增大后減小再增大的趨勢(shì)，總體呈逐年上升的趨勢(shì)，最高值出現(xiàn)在2011年；Cu的變化趨勢(shì)為先增大后減小，再增大再減小的趨勢(shì)，最高值出現(xiàn)在2010年。李永霞 等[1]根據(jù)2009年埕島油田海域環(huán)境調(diào)查資料，分析了海域內(nèi)海水中重金屬的含量分布，結(jié)果表明海水中重金屬含量總體水平較低，最高值均低于國(guó)家海水質(zhì)量二類標(biāo)準(zhǔn)；按含量由大到小依次為Zn>Cu>As>Cr>Pb>Cd>Hg，Zn含量遠(yuǎn)高于其它金屬含量，Hg含量最低。本文的調(diào)查結(jié)果與李永霞 等[1]研究結(jié)果一致，2006—2011年調(diào)查海域海水重金屬最高值符合國(guó)家《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[5]二類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，按含量分析，Zn含量遠(yuǎn)高于其它金屬含量，Hg含量最低。

圖2 黃河口埕島油田周邊海域海水監(jiān)測(cè)要素含量年際變化Fig.2 Inter-annual variation of the concentrations of monitoring factors in seawater around Chengdao Oilfield sea areas in the Yellow River Estuary

2.2 海洋沉積物評(píng)價(jià)及變化趨勢(shì)分析

海洋沉積物是海洋生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是各種污染物時(shí)空遷移的歸宿，其質(zhì)量直接關(guān)系到海域環(huán)境狀況的優(yōu)劣。大量油田采出水的排放，不僅對(duì)海水水質(zhì)造成影響，還會(huì)影響底質(zhì)環(huán)境[2]。開(kāi)采油田產(chǎn)生的鉆探泥漿將大量的油類和重金屬帶入沉積物中，它們成為慢性污染源[19]，導(dǎo)致沉積物中的油類、重金屬等污染物含量上升。

對(duì)2007—2011年期間埕島油田周邊海域的沉積物監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用《海洋沉積物質(zhì)量》[6]中的一類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得到埕島油田周邊海域歷年沉積物質(zhì)量指數(shù)的變化情況，見(jiàn)表2。由表2可知，2007—2011年埕島油田周邊海域歷年各監(jiān)測(cè)要素的質(zhì)量指數(shù)均小于1.0，符合《海洋沉積物質(zhì)量》[6]中的一類標(biāo)準(zhǔn)。李永霞 等[1]根據(jù)2009年埕島油田海域環(huán)境調(diào)查資料，分析了海域內(nèi)表層沉積物中重金屬的含量分布，表層沉積物中重金屬含量均低于國(guó)家海洋沉積物質(zhì)量一類標(biāo)準(zhǔn)。馬媛 等[2]根據(jù)2003年8月對(duì)埕北油田鄰近海域的調(diào)查資料，對(duì)沉積物中重金屬、油類、有機(jī)物、硫化物的含量進(jìn)行分析，結(jié)果表明，該海域沉積物中所測(cè)除銅外，油類、有機(jī)碳、硫化物、鉛、鋅、鎘、砷和總汞等8個(gè)項(xiàng)目質(zhì)量指數(shù)范圍為0.037～0.680，均符合沉積物第一類質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。除銅外，本文的研究結(jié)果與李永霞 等[1]、馬媛 等[2]的研究結(jié)果一致。綜合污染指數(shù)法評(píng)價(jià)顯示除2009年最大值評(píng)價(jià)結(jié)果為微污染外，2007—2011年其余年份監(jiān)測(cè)沉積物綜合指數(shù)表明埕島油田周邊海域?yàn)榍鍧嵑Ｓ颉?/p>

2007—2011年埕島油田周邊海域沉積物重金屬鉛、鋅、鎘和鉻與沉積物硫化物、有機(jī)碳和油類變化趨勢(shì)一致，呈先增大后減小，再增大的變化趨勢(shì)，含量最高值均出現(xiàn)在2009年(圖4)，這是由于水體中重金屬易與有機(jī)物、硫化物通過(guò)形成金屬有機(jī)絡(luò)合物與金屬

圖3 黃河口埕島油田周邊海域海水重金屬含量年際變化Fig.3 Inter-annual variation of the concentrations of heavy metals in seawater around Chengdao Oilfield sea areas in the Yellow River Estuary

圖4 黃河口埕島油田周邊海域沉積物監(jiān)測(cè)要素含量年際變化Fig.4 Inter-annual variation of the concentrations of monitoring factors in the sediments around Chengdao Oilfield sea areas in the Yellow River Estuary

表2 黃河口埕島油田周邊海域歷年沉積物質(zhì)量指數(shù)和特征值表Tab.2 The sedimentary quality indexes and characteristic values around Chengdao Oilfield sea areas in the Yellow River Estuary

硫化物沉淀而從水體中移出，因此沉積物中重金屬的含量與分布往往同有機(jī)物、硫化物等密切相關(guān)[20]。沉積物中重金屬汞含量在2007—2009年呈減小的趨勢(shì)，該結(jié)果與盧芳[3]在勝利埕島油田海域的監(jiān)測(cè)結(jié)果一致，2009年后沉積物重金屬汞含量有所增加。沉積物中重金屬銅呈先增大后減小的趨勢(shì)；沉積物重金屬鉛、鋅、鎘和鉻變化趨勢(shì)一致，呈先增大后減小，再增大的變化趨勢(shì)?？傮w上看2007—2011年沉積物中除汞、鋅和油類外，其余各監(jiān)測(cè)因子含量均在小范圍內(nèi)波動(dòng)(圖5)。

圖5 黃河口埕島油田周邊海域沉積物重金屬含量年際變化Fig.5 Inter-annual variation of the concentrations of heavy metals in the sediments around Chengdao Oilfield sea areas in the Yellow River Estuary

2.3 油類含量與埕島油田年產(chǎn)油量的關(guān)系

油類作為油田開(kāi)發(fā)海域的特征污染物，是重要的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，2006—2011年調(diào)查海域水質(zhì)和沉積物中油類含量(無(wú)2006年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù))均呈先增大再減小的趨勢(shì)，油類含量最高值均出現(xiàn)在2009年。水質(zhì)油類含量2010年與2011年監(jiān)測(cè)結(jié)果持平，說(shuō)明在埕島油田石油開(kāi)發(fā)存在情況下，隨著排海生產(chǎn)廢水的穩(wěn)定，油類污染程度趨于穩(wěn)定；沉積物油類含量2011年比2010年有所升高。結(jié)合埕島油田歷年產(chǎn)油情況(圖6)，埕島油田2006—2009年產(chǎn)油量逐年增加，2009年后產(chǎn)油量略有降低，最高產(chǎn)量在2009年?？梢?jiàn)，2006—2011年調(diào)查海域油類含量的變化趨勢(shì)與產(chǎn)油量具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從一定程度上反映了該海域油類污染對(duì)油田開(kāi)發(fā)的響應(yīng)，埕島油田周邊海域油類監(jiān)測(cè)結(jié)果與人為的海洋石油開(kāi)發(fā)活動(dòng)影響有一定的關(guān)系，且海水中的油類含量接近《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此必須通過(guò)進(jìn)一步控制采油平臺(tái)排海污水的石油含量來(lái)控制入海石油通量。

2.4 海洋生物評(píng)價(jià)及變化趨勢(shì)分析

本研究主要對(duì)埕島油田周邊海域浮游植物、浮游動(dòng)物和底棲生物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從生物種類、生物密度、生物量以及香農(nóng)-威納指數(shù)四個(gè)方面進(jìn)行比較和評(píng)價(jià)，見(jiàn)表3。

2006—2011年埕島油田周邊海域浮游植物種類數(shù)呈逐年減少的趨勢(shì)，密度和香農(nóng)-威納指數(shù)略有變化。浮游動(dòng)物種類數(shù)和密度呈先增多后減少的趨勢(shì)，生物量呈逐年增加的趨勢(shì)，香農(nóng)-威納指數(shù)變化很小。底棲生物種類數(shù)波動(dòng)較大，密度、生物量和香農(nóng)-威納指數(shù)呈逐年減少的趨勢(shì)。但由于海洋生物種類及數(shù)量與多因素有關(guān)，如歷年調(diào)查的時(shí)間有所差異，另外調(diào)查時(shí)的水文條件等也不盡相同，因此海洋生物種類、數(shù)量等的變化，不能完全反映海洋油田開(kāi)發(fā)對(duì)其產(chǎn)生的影響，海洋生物種類的減少是否是由于海洋石油開(kāi)發(fā)引起的，還需要進(jìn)行更深入和持久的研究。

王立俊 等[21]認(rèn)為生物種群的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)尤其是香農(nóng)-威納指數(shù)是評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，從浮游植物香農(nóng)-威納指數(shù)來(lái)看，埕島油田周邊海域環(huán)境質(zhì)量為輕微污染；從浮游動(dòng)物香農(nóng)-威納指數(shù)來(lái)看，埕島油田周邊海域環(huán)境質(zhì)量為中等污染；但從底棲生物香農(nóng)-威納指數(shù)來(lái)看，埕島油田周邊海域2007—2009年環(huán)境質(zhì)量為清潔，2010年為輕微污染，2011年為中等污染。有研究者認(rèn)為底棲生物棲息在水體的底部，對(duì)環(huán)境變化反應(yīng)敏感，是沉積物環(huán)境污染最直接的響應(yīng)群體，當(dāng)水體受到污染時(shí)，底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及多樣性會(huì)發(fā)生改變[22]，因此底棲動(dòng)物香農(nóng)-威納指數(shù)能夠更好地反應(yīng)其海域環(huán)境質(zhì)量狀況，綜合來(lái)看，目前該海域環(huán)境質(zhì)量為中等污染。

表3 黃河口埕島油田周邊海域歷年海洋生物指數(shù)表Tab.3 The marine biological indexes around Chengdao Oilfield sea areas in the Yellow River Estuary

以上分析顯示，2006—2011年埕島油田周邊海域生物環(huán)境狀況整體水平有所下降，主要體現(xiàn)在浮游植物、底棲生物種類減少，底棲生物密度和生物量均有所下降，群落香農(nóng)-威納指數(shù)降低。馬媛 等[2]根據(jù)1996年8月和2003年8月對(duì)埕北油田鄰近海域的調(diào)查資料，對(duì)海水與底床中生物種類、數(shù)量和密度進(jìn)行歷史變化趨勢(shì)分析與現(xiàn)狀評(píng)價(jià)，結(jié)果表明，該海域2003年的浮游動(dòng)物和浮游植物及底棲生物的物種數(shù)、浮游動(dòng)物生物量和生物密度與1996年的調(diào)查資料相比，均有所下降[2]。馬媛 等[2]的研究與本研究結(jié)果趨勢(shì)基本一致，海洋石油開(kāi)發(fā)對(duì)埕島油田周邊海域的海洋生物造成了一定的負(fù)面影響。

3 結(jié)論

2006—2011年監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，黃河口埕島油田周邊海域無(wú)機(jī)氮(2009—2011年)和磷酸鹽(2011年)超《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》第二類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；歷年沉積物監(jiān)測(cè)因子均符合《海洋沉積物質(zhì)量》一類標(biāo)準(zhǔn)，沉積物質(zhì)量良好，該海域水質(zhì)和沉積物監(jiān)測(cè)要素含量均在一定范圍內(nèi)波動(dòng)；多年海洋石油開(kāi)發(fā)造成該海域浮游植物、底棲生物種類減少，底棲生物密度、生物量、群落香農(nóng)-威納指數(shù)均下降。海洋石油開(kāi)發(fā)對(duì)埕島油田周邊海域的生態(tài)環(huán)境造成了一定的負(fù)面影響。

建議相關(guān)部門(mén)及時(shí)采取有效的措施保護(hù)海洋環(huán)境，油田開(kāi)發(fā)部門(mén)應(yīng)采用先進(jìn)、環(huán)保的開(kāi)采工藝，最大限度地減少海洋環(huán)境污染物的排放；海洋環(huán)保部門(mén)一方面應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)控陸源排污情況，另一方面應(yīng)密切關(guān)注油田海域海洋環(huán)境的質(zhì)量和變化情況，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)采取措施，并與高校和科研單位積極合作，對(duì)受污染的海水和沉積物環(huán)境進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。

[1] LI Yong-xia, ZHENG Xi-lai, SUN Juan. Distributions and ecological assessment of heavy metals of Chengdao Oilfield sea areas[J].Maine Environmental Scinece,2012,31(2):190-194. 李永霞,鄭西來(lái),孫娟.埕島油田海域重金屬含量分布與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].海洋環(huán)境科學(xué),2012,31(2):190-194.

[2] MA Yuan, GAO Zhen-hui, YANG Ying-bin, et al. Eco-environment changes in the Chengbei Oil Field due to the marine petroleum exploration[J]. Acta Oceanologica Sinica,2005,27(5):54-59. 馬媛,高振會(huì),楊應(yīng)斌,等.海上石油開(kāi)采導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境變化實(shí)例研究[J].海洋學(xué)報(bào),2005,27(5):54-59.

[3] LU Fang. Eeo-environmental impact of Shengli Chengdao offshore oil exploration and development[D]. Qingdao: Ocean University of China,2010. 盧芳.勝利埕島油田海洋石油勘探開(kāi)發(fā)生態(tài)環(huán)境影響研究[D].青島:中國(guó)海洋大學(xué),2010.

[4] GB17378.5-2007 The specification for marine monitoring[S].2007. GB17378.5-2007海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范[S].2007.

[5] Bureau of Environment Protection Administration of the PRC. GB3097-1997 Sea water quality standard[S]. Beijing: Standard Press of China,2002. 國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.GB3097-1997海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.

[6] General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the PRC. GB18668-2002 Marine sediment quality[S]. Beijing: Standard Press of China,2002. 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB18668-2002海洋沉積物質(zhì)量[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.

[7] State Environmental Protection Administration of Environmental Engineering Assessment Center. Environmental impact assessment technical guidelines and standards compilation[M]. Beijing: China Environmental Science Press,2005. 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局環(huán)境工程評(píng)估中心.環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則與標(biāo)準(zhǔn)匯編[M].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2005.

[8] NEMEROW N L. Scientific stream pollution analysis[M]. New York: Script Book Co,1974:210-231.

[9] State Oceanic Administration People’s Republic of China (SOA). Protection and monitoring of the marine environment [M]. Beijing: Ocean Press,1998. 國(guó)家海洋局.海洋環(huán)境保護(hù)與監(jiān)測(cè)[M].北京:海洋出版社,1998.

[10] PENG Yun-hui, CHEN Hao-ru, WANG Zhao-ding, et al. Quality assessment of the neighboring sea waters before and after the operation of the nuclear power station at Daya Bay[J]. Marine Science Bulletin,2001,20(3):45-51. 彭云輝, 陳浩如,王肇鼎,等.大亞灣核電站運(yùn)轉(zhuǎn)前和運(yùn)轉(zhuǎn)后鄰近海域水質(zhì)狀況評(píng)價(jià)[J].海洋通報(bào),2001,20(3):45-51.

[11] ZHENG Lin, CUI Wen-lin, JIA Yong-gang. Case study on the impact of marine dumping on eco-environment in Qingdao Dumping Zone[J]. Maine Environmental Scinece,2007,26(5):413-416,421. 鄭琳,崔文林,賈永剛.海洋傾倒導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境變化實(shí)例研究[J].海洋環(huán)境科學(xué),2007,26(5):413-416,421.

[12] SHANNON C E, WEAVER W. The mathematical theory of communication[M]. Urbana, IL: The University of Illinois Press,1949:125.

[13] CAI Li-zhe, MA Li, GAO Yang, et al. Analysis on assessing criterion for polluted situation using species diversity index of marine macrofauna[J]. Journal of Xiamen University:Natural Science,2002,41(5):641-646. 蔡立哲,馬麗,高陽(yáng),等.海洋底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)污染程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的分析[J].廈門(mén)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2002,41(5):641-646.

[14] YUAN Yu, ZHU Jing-hai, HOU Yong-shun, et al. Pollutant investigation and water quality security analysis in Liaodong Bay area[J]. China Safety Science Journal,2008,18(2):12-16. 袁宇,朱京海,侯永順,等.遼東灣入海污染物調(diào)查及海域水質(zhì)安全分析[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2008,18(2):12-16.

[15] State Oceanic Administration People’s Republic of China (SOA). Bulletin of China’s marine environmental quality of China for the year of 2009[EB/OL]. (2010-06-10) [2011-03-16]. http://www.soa.gov.cn/soa/hygbml/hjgb/nine/webinfo/2010/06/1297643967129820.htm. 國(guó)家海洋局.2009年中國(guó)海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)[EB/OL].(2010-06-10)[2011-03-16].http://www.soa.gov.cn/soa/hygbml/hjgb/nine/webinfo/2010/06/1297643967129820.htm.

[16] North China Sea Branch of State Oceanic Administration . The marine environment bulletin of Bohai in 2009[R]. Qingdao: North China Sea Branch of State Oceanic Administration,2010. 國(guó)家海洋局北海分局.2009年渤海海洋環(huán)境公報(bào)[R].青島:國(guó)家海洋局北海分局,2010.

[17] ZHANG Feng-po. Environmental contaminations and their corresponding measures during offshore drilling[J]. Journal of Southwest University for Nationalities：Natural Science Edition,2003,29(S1):32-33. 張鳳坡.海上鉆井生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境污染及其治理[J].西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2003,29(S1):32-33.

[18] HE Gui-fang, YUAN Guo-ming, LIN Duan, et al. Influence of oil-field exploitation on marine environment: A case study of Wei-zhou oil-field[J]. Maine Environmental Science,2009,28(2):198-201. 何桂芳,袁國(guó)明,林瑞,等.海上油田開(kāi)發(fā)對(duì)海洋環(huán)境的影響——以潿洲油田為例[J].海洋環(huán)境科學(xué),2009,28(2):198-201.

[19] HOLDWAY D A. The acute and chronic effects of wastes associated with offshore oil and gas production and tropical marine ecological process[J]. Marine Pollution Bulletin,2002,44(3):185-203.

[20] WANG Yun, CAI Ming-gang, HUANG Dong-ren, et al. Characteristics and assessment of environmental quality in seawater and sediment of Yacheng Bay, Fujian[J].Marine Environmental Science,2009,28(1):22-25. 王蘊(yùn),蔡明剛,黃東仁,等.福建牙城灣海水、沉積物的環(huán)境特征及其質(zhì)量評(píng)價(jià)[J].海洋環(huán)境科學(xué),2009,28(1):22-25.

[21] WANG Li-jun, CHEN Wei-bin, LI Chong-de. Infauna of the dredged matter dumping zone and adjacent waters of Huanghua Harbor Phase I Project[J]. Transactions of Oceanology and Limnology,2000(1):13-18. 王立俊,陳偉斌,李崇德.黃驊港一期工程疏浚物傾倒區(qū)及鄰近海域的底棲動(dòng)物[J].海洋湖沼通報(bào),2000(1):13-18.

[22] XIONG Jin-lin, MEI Xing-guo, HU Chuan-lin. Comparative study on the community structure and biodiversity of zoobenthos in lakes of different pollution states [J]. Journal of Lake Sciences,2003,15(2):160-168. 熊金林,梅興國(guó),胡傳林.不同污染程度湖泊底棲動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)及多樣性比較[J].湖泊科學(xué),2003,15(2):160-168.

The eco-environmental characteristics and variation trends around Chengdao Oilfield sea areas in the Yellow River Estuary

ZHANG Liang1,2,3, YE Fang4, WANG Jin-wen1,2,3, ZHANG Nai-xing1,2,3, SU Kai1,2,3, ZHANG Shao-ping1,2,3, SUN bin1,2,3, QU Wen1,2,3, TAO Hui-hui1,2,3

(1.ShandongProvincialKeyLaboratoryofMarineEcologyandEnvironment&DisasterPreventionandMitigation,Qingdao266061,China; 2.NorthChinaSeaMarineForecastingCenterofSOA,Qingdao266061,China; 3.QingdaoOceanicEnvironmentalMonitoringCentralStationofSOA,Qingdao266061,China; 4.HuarenPharmaceuticalCo.,LTD,Qingdao266100,China)

In order to find out the eco-environmental characteristics and variation trends around the Chengdao Oilfield sea areas in the Yellow River Estuary, using the methods of single factor index and comprehensive index, the monitoring data of the seawater and sedimentary quality over years were evaluated, and the changes of marine biology around the Chengdao Oilfield sea areas were also analyzed. The results showed that except for inorganic nitrogen in 2009, 2010, 2011, and phosphate in 2011, the water quality of the investigated areas reached the second-class water quality according as The Chinese National Standard of Seawater Quality. The sedimentary quality of the investigated areas reached the first-class sedimental quality according as The Chinese National Standard of Sediment Quality. The oil contents of sea water and sediment in 2006-2011 had a good corresponding relation with the annual oil production of Chengdao Oilfield. Offshore oil development caused a reduction in the total number of phytoplankton and benthic species, and the total density, biomass and community diversity index of benthos also declined. The offshore oil development caused some negative impacts on the environment around Chengdao Oilfield sea areas.

The Yellow River Estuary； Chengdao Oilfield； seawater quality； sediments； marine biology

10.3969/j.issn.1001-909X.2015.03.011.ZHANG Liang, YE Fang, WANG Jin-wen, et al. The eco-environmental characteristics and variation trends around Chengdao Oilfield sea areas in the Yellow River Estuary[J]. Journal of Marine Sciences, 2015,33(3):75-83, doi:10.3969/j.issn.1001-909X.2015.03.011.

2014-06-25

2015-03-30

國(guó)家海洋公益性行業(yè)科研專項(xiàng)項(xiàng)目資助(201205036-07)

張亮(1982-)，男，山東淄博市人，工程師，主要從事海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)方面的研究。E-mail:36302162@qq.com

X834

A

1001-909X(2015)03-0075-09

10.3969/j.issn.1001-909X.2015.03.011

張亮，葉芳，王盡文，等. 黃河口埕島油田周邊海域的生態(tài)環(huán)境特征及變化趨勢(shì)[J]. 海洋學(xué)研究,2015,33(3):75-83,