王金華，章衛(wèi)勝，高正榮，張金善

（1.南京水利科學研究院港口航道工程泥沙交通行業(yè)重點實驗室，南京210029；2.南京大學，南京210093）

連云港港水質現狀評價及主要污染物分析

王金華1，2，章衛(wèi)勝1，高正榮1，張金善1

（1.南京水利科學研究院港口航道工程泥沙交通行業(yè)重點實驗室，南京210029；2.南京大學，南京210093）

為了評估羊窩頭防波堤、旗臺作業(yè)區(qū)等相關工程建設后連云港港內的水質現狀，在2013年7月及12月開展了兩次水質大面調查，分析了港口區(qū)域的表層海水溶解氧、無機氮、無機磷、化學需氧量以及石油類的濃度分布特征，濃度分布分析結果表明港池內水質略差于港外水質，港池末端水質相對較差。采用單項指數法對測量期間的水質進行評價，分析表明兩次測量期間港池內了水質單項指標滿足港內第四類海水標準，此外還采用富營養(yǎng)化指數方法，對港區(qū)內的富營養(yǎng)化程度進行了分析，研究發(fā)現港區(qū)內富營養(yǎng)化指標略有超出，無機氮為潛在性富營養(yǎng)化的限制環(huán)境因子，需要加強港口內部及周圍區(qū)域無機氮排放的控制。

水質現狀；分布特征；營養(yǎng)鹽；連云港港

連云港西大堤于1994年正式建成，在東西連島的江家咀至陸上的黃石咀之間修筑一條長達6.7 km的攔海大堤，從而形成一個半封閉的狹長型淺水海灣。西大堤工程將極大地改變海灣內的潮流場，進而導致其物理自凈能力發(fā)生變化［1-5］，徐軍［6］指出，西大堤的建設減小了灣內的水體交換能力，進而有可能導致港區(qū)內污染加重。西大堤連接東西兩島，作為觀光景觀之一，也對堤兩側，尤其是堤內側的港內水環(huán)境提出了更高的要求。

針對連云港海域的水質已經開展了一些調查分析，如徐穎［7］對1998年5月、9月份連云港海域較大范圍的水質資料進行了分析，指出部分海域呈富營養(yǎng)化狀態(tài)，化學需氧量（COD）、無機氮（DIN）、無機磷（DIP）的含量已達發(fā)生赤潮的臨界條件；賀心然等［8］利用1998～2003年的監(jiān)測數據分析了港口海域的水體富營養(yǎng)化情況，指出當時的富營養(yǎng)化特征顯著，富營養(yǎng)化程度與海產養(yǎng)殖相關。王敏等［9］對連云港東西連島東側海域在2008年、2009年的水質狀況進行分析，指出超標物質為化學需氧量和無機氮。李貴林等［10］基于2006～2010年近岸監(jiān)測資料對連云港市近岸海域水質進行了分析，指出磷、氮營養(yǎng)鹽仍然是連云港市近岸海域的主要污染物。

上述研究增進了對連云港近海的水質現狀的了解，然而缺少針對連云港港內外較詳細的水質監(jiān)測分析，對港內的水質調查點數偏少；此外隨著近年來羊窩頭防波堤、旗臺作業(yè)區(qū)建設進一步改變了港內的水流環(huán)境，為了調查港內的水質現狀，于2013年夏、冬兩季開展了現場調查，本文將基于2次調查資料對港池內的水質現狀進行評價分析。

1 調查內容及方法

水質的調查開展于2013年，在連云港港附近海域開展了大面水質調查，調查點為24個，點位的分布如圖1所示，調查項目包括潮位、潮流觀測，以及水環(huán)境調查與監(jiān)測。選取7月24日和12月6日分別代表夏、冬季，測量期間潮型為大潮。

水環(huán)境調查與監(jiān)測項目為：水深、水溫、鹽度、化學需氧量、溶解氧、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、有機氮、有機磷、無機磷、葉綠素a、石油類（PETRO），共計13項。觀測層次為表、中、底層樣，其中石油類只采表層水環(huán)境調查。每次測量期間選取漲、落潮期各進行一次監(jiān)測，相關數據采樣、后期處理均遵循相關規(guī)范［11-12］的要求。

圖1 連云港主港區(qū)海域水環(huán)境調查測點位置圖Fig.1 Location of environmental surveys measuring point around Lianyungang Port

2 主要水質要素分布特征

2.1 無機氮含量的平面分布

海水中溶解DIN為NO2?N、NO3?N、NH4?N之和，調查結果顯示（圖2），夏季海域表層海水中DIN含量變化范圍為0.24～0.34 mg/L，平均值為0.28 mg/L。最高值出現在港內最頂部（3#），最低值出現在連云港核電南端（17#）。港內外分布呈現港外較港內略低，港內從口門向港灣頂部略有增加，港內外相差不明顯。

冬季海域表層海水中DIN含量變化范圍為0.18～0.31 mg/L，平均值為0.23 mg/L。最高值出現在港內最頂部（1#），最低值出現在羊窩頭防波堤外側（20#）。港內外分布呈現港外較港內略低，港內從口門向港灣頂部加略有增加。

根據江蘇省海洋功能區(qū)劃（2011～2020）得出的相應點位執(zhí)行的海水水質標準，其中港區(qū)內為四類水標準（點位為1～15），外側為二類水標準（點位為16～24）。對照《海水水質標準》（GB 3097-1997）［13］，在夏、冬季港內海域水質均滿足第三類（0.40 mg/L）海水水質標準，港外海域滿足第二類水標準，港內外DIN濃度均滿足規(guī)劃要求。

2.2 無機磷含量的平面分布

海水中DIP調查結果顯示（圖3），夏季海域表層海水中DIP含量變化范圍為0.011～0.050 mg/L，平均值為0.028 mg/L。高濃度區(qū)出現在羊窩頭防波堤外側海域（20#、21#）以及西大堤外側（24#）。港內外分布呈現港外略高于港內，港內外濃度平均值分別為0.025 mg/L、0.034 mg/L。

冬季表層海水中DIP含量變化范圍為0.007～0.054 mg/L，平均值為0.029 mg/L。高濃度區(qū)出現在港內最頂部（2#）。除灣頂局部區(qū)域外，港內外濃度相差不大，港外海域中西大堤北側的濃度相對較高。

調查期間港內海水DIP濃度均滿足第四類水標準，冬季在西大堤外側局部區(qū)域超過第二類水標準。

2.3 化學需氧量含量的平面分布

海水中COD調查結果顯示（圖4），夏季海域表層海水中COD含量變化范圍為0.51～1.86 mg/L，平均值為0.93 mg/L。高濃度區(qū)出現在連島外側海域（21#）以及口門附近。港內外分布呈現港外略高于港內，港內、港外濃度平均濃度分別為0.83 mg/L、1.09 mg/L，港內灣頂部濃度相對減小。

冬季COD含量變化范圍為0.51～2.03 mg/L，港內、港外的平均濃度分別為0.85 mg/L、0.83 mg/L，港內水質較港外水質略差。從分布情況來看，在口門附近濃度略高。夏、冬季COD濃度均滿足相應的功能規(guī)劃水質標準。

2.4 溶解氧含量的平面分布

海水中DO調查結果顯示（圖5），夏季海域表層海水中DO含量變化范圍為4.70～5.60 mg/L，平均值為5.25 mg/L。港內、港外DO平均濃度分別為5.20 mg/L、5.34 mg/L，港內平均濃度略低于港外平均濃度。

冬季海域表層海水中DO含量變化范圍為7.70～8.60 mg/L，平均值為8.01 mg/L。港內、港外DO平均濃度分別為8.02 mg/L、8.00 mg/L，港內外平均濃度基本一致，隨著水溫下降冬季水體中DO含量明顯高于夏季。夏、冬季DO濃度均滿足相應的功能規(guī)劃水質標準。

圖2 夏冬季港內外海水中DIN含量的平面分布Fig.2 Distribution of the DIN inside and outside of the harbor during summer and winter

圖3 夏冬季港內外海水中DIP含量的平面分布Fig.3 Distribution of the DIP inside and outside of the harbor during summer and winter

圖4 夏冬季港內外海水中COD含量的平面分布Fig.4 Distribution of the COD inside and outside of the harbor during summer and winter

2.5 石油類含量的平面分布

海水中PETRO調查結果顯示（圖6），夏季海域表層海水中PETRO含量變化范圍為0.03～0.09 mg/L，平均值為0.05 mg/L。港內、港外PETRO平均濃度分別為0.05 mg/L、0.04 mg/L，港內平均濃度高于港外平均濃度，從港內濃度分布來看，從口門向港灣頂部略有減小，出現這種分布可能與口門附近過往船舶量較大有關。

冬季海域表層海水中PETRO含量變化范圍為0.03～0.09 mg/L，平均值為0.07 mg/L。港內、港外PETRO平均濃度基本一致，為0.07 mg/L，港內夏、冬季PETRO濃度均滿足相應的功能規(guī)劃水質標準，港外有局部區(qū)域濃度超標。

3 水質現狀評價及分析

海域水質現狀評價采用《環(huán)境影響評價技術導與標準》中的單項污染指數法，單項水質因子i在第j點的標準指數為

圖5 夏冬季港內外海水中DO含量的平面分布Fig.5 Distribution of the DO inside and outside of the harbor during summer and winter

圖6 夏冬季港內外海水中PETRO含量的平面分布Fig.6 Distribution of the PETRO inside and outside of the harbor during summer and winter

如得出的評價因子的單項污染指數值大于1，則表明該評價因子超過了相應的水質評價標準，已經不能滿足相應功能區(qū)的使用要求。如果單項污染指數值小于1，則表明該因子符合相應功能區(qū)的使用要求。表1、表2給出了港內、港外海域的單項污染指數，可以發(fā)現2次測量期間港口內部的海水均滿足規(guī)劃的第四類水標準，港口外側部分測點的海水未滿足規(guī)劃的第二類水標準，其中西大堤外側的局部區(qū)域水質超標，這與北側相鄰的臨洪河口周圍水質較差有密切聯系。

表1 港內海水水質要素的含量與單項污染指數Tab.1 Seawater quality concentrations and their individual pollution index in inner harbor

海水富營養(yǎng)化狀況采用目前常用的富營養(yǎng)化指數進行評價，其計算公式如下

表2 港外海水水質要素的含量與單項污染指數Tab.2 Seawater quality concentrations and their individual pollution index in outer harbor

浮游植物在光合作用中對氮、磷營養(yǎng)鹽的吸收是按16：1的摩爾比進行的，適宜的氮、磷比值有利于浮游植物的生長和繁殖；反之將限制生物的生長和繁殖。根據測量結果，測量海域氮磷比均小于16（表3），初步判定潛在的富營養(yǎng)化限制因子為無機氮。

表3 港內表層海水富營養(yǎng)化指數Fig.3 Eutrophication index of surface seawater inside the harbor

4 結語

從2次監(jiān)測結果分析來看，水體的主要污染指標為無機氮、無機磷，其中無機氮為潛在性富營養(yǎng)化的限制環(huán)境因子，這與文獻［10］的研究結果一致。污染分布特征為港池水質略差于港外水質，港池末端水質相對較差，夏季水質較冬季略差。

雖然西大堤的建設增加了港池內水體的交換周期，但是同時也減少了兩側如臨洪河口及近岸污染水體對港池內水體的影響，在有效控制港內污染排放量的前提條件下，港內水質保持相對穩(wěn)定，滿足功能規(guī)劃的第四類水標準。

鑒于港內水體已輕度富營養(yǎng)化，有必要加強近海區(qū)的海洋環(huán)境管理，控制污染源排放，使海水水質得到改善。此外，進一步控制港內船舶的污水排放，對突發(fā)事件做到快速、有效地應對。

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［12］GB/T12763-2007，海洋調查規(guī)范［S］.

［13］GB3097-1997，海水水質標準［S］.

Assessment of water quality situation and major pollutions in Lianyungang Port

WANG Jin?hua1,2,ZHANG Wei?sheng1,GAO Zheng?rong1,ZHANG Jin?shan1
（1.Key Laboratory of Port,Waterway and Sedimentation Engineering,Ministry of Transport,Nanjing Hydraulic Research Institute,Nanjing 210029,China;2.Nanjing University,Nanjing 210093,China）

In order to evaluate the water quality status after the construction of Yangwotou breakwater and Qi?tai operational zone inside the Lianyungang Port,two surveys of water quality were taken in July and December of the year 2013.The distribution of inorganic nitrogen,inorganic phosphate and chemical oxygen demand as well as the petroleum in the surface waters of harbor area were analyzed.The results show that the water quality in the ba?sin is slightly worse than the outer harbor water quality with the relatively poor water quality in the basin end.The index method was adopted to analyze the water quality during the observation period.During the two surveys,the water quality in the harbor meets the national grade four water standards.Moreover,the eutrophication index meth?od was used to analyze the eutrophication state in the harbor.Within the port the water is slightly eutrophication, and the inorganic nitrogen is the limiting eutrophication factors.Control on the pollution discharge will be tightened with special focus on the inorganic nitrogen discharge.

water quality status;distribution characteristics;nutrient concentration;Lianyungang Port

X 52

A

1005-8443（2015）02-0161-06

2014-09-14；

2014-12-11

國家自然科學基金項目（51309157）；中國博士后基金項目（2012M511244）；國家863計劃資助項目（2012AA112509）

王金華（1984-），男，江蘇省連云港人，博士，高級工程師，主要從事近海水動力、水環(huán)境研究。

Biography：WANG Jin?hua（1984-），male，senior engineer.