高范+袁仲杰+田振萍+王冰+于大濤+姜恒志

摘要：根據(jù)大連大窯灣海域2004～2012年六次常規(guī)水質(zhì)調(diào)查的數(shù)據(jù)，分析了大窯灣海洋功能變遷（由養(yǎng)殖區(qū)變?yōu)楦劭诤竭\區(qū)）對該海域水質(zhì)的影響特征。結(jié)果表明：隨著大窯灣海洋功能的變遷，該海域的氮素污染源由單一的海上養(yǎng)殖污染轉(zhuǎn)變?yōu)橐躁懺次廴緸橹鞯膹秃衔廴驹?，主要污染物由有機污染物轉(zhuǎn)化為重金屬、懸浮物和石油類。依據(jù)該海域水質(zhì)污染的變化特征，基于此，提出了“控源為主，修治為輔”的防控措施。

關(guān)鍵詞：海洋功能變遷；大窯灣；水質(zhì)；富營養(yǎng)化

中圖分類號：X703

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）20003204

1引言

大窯灣位于遼寧省大連市金普新區(qū)，遼東半島南端黃海水域，地理坐標為N38°59′～39°2′、E121°50′～121°54′。大窯灣海域因其水深地形條件較好，適宜大型集裝箱碼頭建設(shè)，很早就被列為了國家規(guī)劃的集裝箱干線港行列[1]。目前，大窯灣海域已成為中國東北重要的集裝箱碼頭。大窯灣海域的海洋功能由最初的水產(chǎn)養(yǎng)殖變?yōu)楦劭诤竭\[2]。

隨著該海域功能的變遷，海域的污染特征發(fā)生了改變，并且對該海域環(huán)境提出了不同的環(huán)境管理要求，特別是作為海洋環(huán)境核心要素的海水水質(zhì)環(huán)境。為了對該海域的水質(zhì)狀況進行科學地評價和分析，并且探索功能變遷與水質(zhì)變化的聯(lián)系。本文根據(jù)2004、2005、2008、2009、2011、2012年6次常規(guī)水質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)，研究近8年大窯灣海域功能變遷對海水水質(zhì)的影響，并研究分析該海域的污染特征，為該海域的環(huán)境保護和管理工作提供重要的科學依據(jù)。

2調(diào)查與研究方法

2.1海水水質(zhì)調(diào)查

國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心于2004年4月10～12日、2005年4月24～26日、2008年10月21～22日、2009年10月15～17日、2011年10月29～11月4日和2012年5月7～9日在大連市大窯灣海域進行海水水質(zhì)監(jiān)測工作，每次監(jiān)測設(shè)置9個站位，分別于大小潮采集水樣進行常規(guī)水質(zhì)分析。調(diào)查站位分布如圖1所示，調(diào)查站位經(jīng)緯度見表1。在監(jiān)測工作期間，樣品采集、貯存、運輸和分析測定均按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》[3]（GB17378.3-2007）中規(guī)定的分析方法進行。

2.2研究方法

根據(jù)該海域的特點，本文重點對該海域水質(zhì)的富營養(yǎng)化以及有機物污染的變化進行分析研究。采用的研究方法分別為富營養(yǎng)化指數(shù)法[4]和有機物污染評價指數(shù)法[5]。

富營養(yǎng)化指數(shù)（E）是評價海域富營養(yǎng)化程度的指標。富營養(yǎng)指數(shù)E的大小能夠反映出海域水體富營養(yǎng)化情況，判斷標準見表2[4]。富營養(yǎng)化指數(shù)（E）的具體的計算公式如下[4]：

3結(jié)果與討論

3.1大窯灣海域富營養(yǎng)化的變化情況

富營養(yǎng)化是我國近岸海域主要的海洋污染現(xiàn)象之一，其產(chǎn)生的主要原因是氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的積累[6，7]。2004～2012年對大窯灣海域水質(zhì)6次調(diào)查的氮、磷和COD的污染物濃度變化見圖2和表3。調(diào)查結(jié)果顯示COD濃度呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，氮、磷的濃度呈現(xiàn)先增后減的波浪趨勢。根據(jù)調(diào)查結(jié)果和公式（1）計算得到2004～2012年該海域富營養(yǎng)化指數(shù)（E）（如表3所示），結(jié)果顯示，大窯灣海域各年份的富營養(yǎng)化指數(shù)均小于1.0，該海域?qū)儆谪殸I養(yǎng)狀態(tài)。這表明海洋功能的變遷（由養(yǎng)殖區(qū)變?yōu)楦劭诤竭\區(qū)）沒有對大窯灣海域的富營養(yǎng)化狀況產(chǎn)生較大影響。據(jù)文獻報道浮游植物吸收氮磷的比例為16∶1[8]，這與2009年該海域的N∶P值相近，富營養(yǎng)化指數(shù)（E）計算結(jié)果顯示該年份的富營養(yǎng)化指數(shù)（E）達到各年份的最高值0.26。這說明該海域的富營養(yǎng)化現(xiàn)象符合浮游植物的生長規(guī)律，N∶P值過高或過低都會引起浮游植物的生長受到某一相對含量低的元素的限制。圖2結(jié)果顯示該海域N∶P的值均高于浮游植物的氮磷吸收比例16∶1，該海域各年份磷元素相對短缺，處于磷限制貧營養(yǎng)狀態(tài)，這也進一步解釋了該海域海洋功能的變遷沒有對其富營養(yǎng)化狀況產(chǎn)生較大影響的原因。

從圖2和表3，可以看出2004～2012年該海域雖然均處于貧營養(yǎng)狀態(tài)，但是富營養(yǎng)化指數(shù)（E）發(fā)生了一定的波動并且與無機氮濃度的變化保持相對一致。這說明該海域的富營養(yǎng)化影響因子主要是無機氮。圖2結(jié)果顯示，該海域的無機氮濃度隨著海洋功能的變遷發(fā)生

了較大變化，呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要是隨著該海域海洋功能的變遷，無機氮污染源種類發(fā)生了變化，由單一的海水養(yǎng)殖污染源轉(zhuǎn)變?yōu)橐躁懺次廴緸橹鞯膹秃衔廴驹础?004年以前該海域大部分屬于養(yǎng)殖區(qū)，該海域的無機氮主要來源于海水養(yǎng)殖；2005年隨著養(yǎng)殖區(qū)的動遷該海域的氮素污染有所下降，但是伴隨著該海域港口填海施工以及港口運營，該海域的氮素污染逐漸加重。這說明該海域的氮素污染源已經(jīng)由單一海水養(yǎng)殖污染源轉(zhuǎn)變?yōu)橐躁懺次廴緸橹骷骖櫢劭诖暗膹秃衔廴驹?。?結(jié)果顯示2011年該海域的無機氮濃度超過了《海水水質(zhì)標準》一類水質(zhì)的限值0.2 mg/L。這主要是由于該年周邊區(qū)域的城市污水處理廠進行技術(shù)升級改造，導致污水廠無法正常運行。結(jié)果顯示，隨著污水廠的正常運行，該海域的氮素濃度在2012年出現(xiàn)了下降。

由此可見，無機氮是該海域富營養(yǎng)化的主要影響因素，海洋功能的變遷不會對大窯灣海域的富化營養(yǎng)狀態(tài)產(chǎn)生較大影響，但是海洋功能區(qū)的變遷使大窯灣海域無機氮污染源由單一的海水養(yǎng)殖轉(zhuǎn)變?yōu)橐躁懺次廴緸橹骷骖櫢劭诖暗膹秃衔廴驹?，有效的陸上污染控制措施是該海域的氮素污染的主要防控措施?/p>

3.2大窯灣海域有機物污染的變化情況

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，由公式（2）以一類海水水質(zhì)限值作為參照標準計算得到2004～2012年大窯灣海域的有機污染評價指數(shù)（A）（如表4所示）。結(jié)果顯示該海域有機污染指數(shù)（A）均小于1，并且COD濃度均滿足海水水質(zhì)一類標準。由此可見，該海域的有機物污染不明顯，有機物不是該海域的主要污染因素。根據(jù)表4，無機氮與有機污染指數(shù)（A）的變化趨勢一致，這表明無機氮是該海域有機物污染指數(shù)（A）的關(guān)鍵影響因子。endprint

另外，表4顯示該海域2004～2012年的溶解氧濃度出現(xiàn)波浪式變化，特別是從2009～2012年直線下降。這表明海域海洋功能區(qū)的變遷對該海域溶解氧濃度產(chǎn)生了影響。其主要原因是隨著周邊港口的建設(shè)，該海域無機氮等污染物濃度逐漸升高而磷元素含量相對較低導致該海域處于磷素限制狀態(tài)，引起浮游植物的光合作用受到抑制，同時無機氮的化學氧化需要消耗溶解氧。這說明無機氮通過影響溶解氧的變化對有機污染指數(shù)（E）產(chǎn)生了間接影響。

[7]中一類海水水質(zhì)規(guī)定的相應污染物濃度限值，COD0=2.0 mg/L，DIN0=0.2 mg/L，DO0=6 mg/L

綜上所述，無機氮對有機污染指數(shù)（E）會產(chǎn)生直接和間接影響，同時鑒于無機氮濃度受該海域海洋功能的變遷的影響，因此該海域海洋功能的變遷會對有機污染產(chǎn)生影響。

3.3海域其他污染物變化情況

3.3.1重金屬

2004～2012年Cu、Pb、Zn、Cd等重金屬污染物濃度的變化如圖3所示。結(jié)果顯示：2004～2011年隨著大窯灣海域港口以及保稅區(qū)的建設(shè)，大窯灣海域的重金屬濃度呈現(xiàn)線性升高趨勢。2011～2012年該海域Cu的濃度以及2008～2012年該海域的Pb濃度滿足海水二類水質(zhì)[9]，該海域其他重金屬濃度均滿足海水一類水質(zhì)標準限值[9]。這說明該海域海洋功能的變遷對重金屬污染產(chǎn)生了影響。該海域的重金屬污染屬于陸源污染，受陸源污染物的變遷影響較大，但是在2012年大窯灣海域的重金屬污染明顯改善。這主要是由于該海域周邊的污水處理廠和城鎮(zhèn)市政管網(wǎng)進行了技術(shù)升級改造，污水得到有效收集和處理，外排污水水質(zhì)得到有效改善。由此可見，海洋功能區(qū)的變遷會對該海域的重金屬污染產(chǎn)生影響。鑒于重金屬污染物的特性，它們在水體中具有相當高的穩(wěn)定性和難降解性，有效控制陸源重金屬污染物的排海是保護該海域水質(zhì)的重要保障[10，11]。

3.3.2懸浮物和石油類

該海域懸浮物和石油類等污染物濃度的變化如圖4所示。結(jié)果顯示，2004～2012年隨著該海域養(yǎng)殖區(qū)的動遷和港池的建設(shè)，該海域的懸浮物濃度出現(xiàn)波浪式變化。2005～2009年該海域的懸浮物出現(xiàn)線性增長，并且僅能滿足海水水質(zhì)三類標準的濃度限值[9]。懸浮物的污染主要是來源于入海河流、海洋的潮流運動以及海洋工程的建設(shè)。鑒于此，該海域的懸浮物濃度變化主要是進行港口碼頭建設(shè)和填海施工引起的。隨著填海施工的結(jié)束，2010～2012年該海域的水質(zhì)濁度得到明顯改善，但是較2004～2005年懸浮物濃度提高了1.5倍。這主要是該海域成為港口航區(qū)以后，通航的船舶數(shù)量大幅上升并且碼頭非透水構(gòu)筑物的填海施工對灣內(nèi)的水文動力環(huán)境產(chǎn)生了一定影響，導致該海域的懸浮物污染較2004～2005年有所加劇。由此可見，海洋功能的變遷對該海域的懸浮物污染產(chǎn)生了較大影響。

石油類是海洋環(huán)境的主要污染物之一，其主要來自陸域、船舶和海上鉆井平臺等[12]。根據(jù)調(diào)查結(jié)果（見圖4）2004～2012年該海域石油類污染物的濃度呈現(xiàn)拋物線變化，2008～2009年達到最大值80 μg/L，此時該海域的石油類污染物濃度僅滿足海水水質(zhì)三類標準[9]，2011～2012年該海域的石油類污染物濃度滿足海水水質(zhì)一類標準。這可能是由于填海施工過程中施工船舶的維護不當造成的。施工結(jié)束后，海域的石油類污染狀況明顯改善。因此，海洋功能的變遷對該海域的石油類污染產(chǎn)生了短期影響。

4結(jié)語

大窯灣海洋功能的變遷對該海域水質(zhì)環(huán)境的影響主要表現(xiàn)為：氮素污染源由單一海水養(yǎng)殖污染源轉(zhuǎn)變?yōu)橐躁懺次廴緸橹骷骖櫢劭诖暗膹秃衔廴驹?；該海域的有機物污染不明顯，但是需要有效控制氮素污染提高該海域的溶解氧濃度；海洋功能變遷對懸浮物和重金屬污染產(chǎn)生了較大影響，懸浮物和部分重金屬分別僅能滿足三類、二類水質(zhì)要求；海洋功能變遷對石油類污染產(chǎn)生了短期影響，港口建成后通過有效的制度管理和監(jiān)督維持了該海域較好的水質(zhì)環(huán)境。

針對該海域海洋功能變遷帶來的上述影響，建議在實施建設(shè)和投入運行時應以“控源為主，修治為輔”的原則采取相應的入海污染物防治措施，以減少陸源型污染物的入海，實現(xiàn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展。

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Analysis on the Characteristics of Marine Functional Change Impact on Water Quality in Dalian Dayao Bay

Gao Fan， Yuan Zhongjie， Tian Zhenping， Wang Bing， Yu Datao， Jiang Hengzhi

（National Marine Environmental Monitoring Center， Liaoning， Dalian 116023， China）

Abstract： According to 2004-2012 six routine water quality survey data of Dalian Dayao Bay， the impact characteristics of marine functional change （from the culture area into Port Area for shipping） on the water quality were analyzed. With Dayao Bay marine functional change， nitrogen pollution source has changed from single marine aquaculture pollution to land-based pollution based on composite pollution source， and pollutants have been converted from organic pollutants into heavy metals， suspended solids and petroleum. According to the changing characteristics of water pollution in this area， the “Control source mainly， Repair as auxiliary” prevention and control measures were put forward.

Key words： marine functional change； Dayao Bay； water quality； eutrophicationendprint