甘居利,古小莉,李劉冬,柯常亮,賈曉平

(中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所/ 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部海水養(yǎng)殖生態(tài)與質(zhì)量控制重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室/ 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部水產(chǎn)品加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東 廣州 510300)

全球每年由陸地徑流帶入海洋的石油污染物達(dá)500萬(wàn)t[1]。廣東省的原油和成品油消耗巨大,2010年排放入海含油廢水1.6萬(wàn)t[2]。石油污染物可分散在水體,吸附于沉積物,進(jìn)入海洋生物體并被吸收和積累,從而引發(fā)生物資源衰退[3]。石油烴中的部分化學(xué)物質(zhì)對(duì)人和動(dòng)物有不同程度的致癌、致畸、致突變效應(yīng)[4]。因此,石油類污染被列入我國(guó)海洋生物質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容[5]。

雙殼貝類分布地域廣泛,難以回避棲息環(huán)境的污染,較易富集污染物[6]?！百O貝觀察”是指用貽貝或牡蠣等海洋雙殼貝類作為指示生物,觀測(cè)和研究沿岸海域污染狀況及其時(shí)空變化。1975年以來(lái),亞太地區(qū)的貽貝觀察項(xiàng)目陸續(xù)開(kāi)展[6]。我國(guó)已有多篇關(guān)于海洋貝類石油烴的文獻(xiàn)[7-15],但是尚未見(jiàn)貝類石油污染與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的關(guān)系報(bào)道。受楊潔等[16]和張同斌等[17]的啟發(fā),筆者從南海貽貝觀察結(jié)果中選取2001—2010年廣東沿岸牡蠣體石油烴含量,探討其時(shí)空分布特征及其與廣東省有關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的相關(guān)性。不僅可為后續(xù)研究積累基礎(chǔ)資料,也可拓寬海洋環(huán)境生物監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與保存

樣品采集與處理參照文獻(xiàn)[18]的方法,于2001—2010年3—4月,在圖1所示15個(gè)站點(diǎn)分別采集個(gè)體大小和肥滿度相近的3～4 齡近江牡蠣(Crassostrearivularis)樣品30只左右,現(xiàn)場(chǎng)取其軟組織和體液,裝入鋁箔,密封后埋于冰塊中運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室,-20 ℃條件下保存?zhèn)溆?。每站次采集約30只牡蠣作為1份樣品。

1.2 樣品測(cè)定和數(shù)據(jù)處理

將冷凍樣品于室溫下解凍,取適量用6 mol·L-1的NaOH溶液消化,用乙醚萃取消化液3次。用正己烷溶解萃取物并定容,用熒光分光光度計(jì)于波長(zhǎng)310和364 nm處測(cè)定總石油烴含量[19]。標(biāo)準(zhǔn)溶液由國(guó)家海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心提供。方法檢出限為0.2 mg·kg-1,加標(biāo)回收率為79%～105%。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在批內(nèi)<5.1%,在批間<11.6%。取2次平行測(cè)定的均值作為1份樣的測(cè)定結(jié)果,以濕重表示。

S1—湛江港，S2—水東港，S3—博賀港，S4—馬尾灣，S5—鎮(zhèn)海灣， S6—廣海灣， S7—唐家灣，S8—深圳灣，S9—亞鈴灣， S10—考洲洋，S11—長(zhǎng)沙灣，S12—碣石灣， S13—甲子港，S14—廣澳灣，S15—柘林灣。

1.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)

按我國(guó)GB 18421—2001《海洋生物質(zhì)量》[5]分類標(biāo)準(zhǔn),海洋漁業(yè)和自然保護(hù)區(qū)應(yīng)符合第1類,一般工業(yè)用水和旅游區(qū)應(yīng)符合第2類,港口和開(kāi)發(fā)區(qū)應(yīng)符合第3類,對(duì)應(yīng)貝體中總石油烴限量分別為<15、<50和<80 mg·kg-1。該研究據(jù)此提出海洋雙殼貝類石油烴殘留量提示的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，分為4級(jí)(表1)。

表1海洋貝類石油烴殘留生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分方法

Table1Gradeofeco-riskforTPHlevelinmarineshellfish

風(fēng)險(xiǎn)劃分海洋貝類總石油烴殘留水平1)/(mg·kg-1) 0～<1515～<5050～<80≥80 風(fēng)險(xiǎn)程度低中高極高 風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)1234

1)以濕重計(jì)。

2 結(jié)果與討論

2.1 石油烴污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

牡蠣體總石油烴濕重w為<0.2～36.0 mg·kg-1,w<15 mg·kg-1的樣品125份(占83.3%),w為15～30 mg·kg-1的樣品24份(占16%),w≥30 mg·kg-1的樣品僅1份(不足0.7%)。一般來(lái)說(shuō),清潔水域貝體中以生源烴為主,石油烴極少。貝體中總石油烴在輕度污染水域大多w<50 mg·kg-1,一般污染水域w為50～100 mg·kg-1,較重污染水域w>100 mg·kg-1,在嚴(yán)重污染水域w>1 000 mg·kg-1[19]。用GB 18421—2001[5]第1類限量值評(píng)價(jià),150份牡蠣樣總體超標(biāo)率為16.7%,25份超標(biāo)樣中20份達(dá)到或略超限,2份接近限量值的2倍,1份為限量值的2.4倍。與表1和國(guó)際資料[18-19]相比,廣東沿岸海域雖然總體上石油烴污染程度較輕,生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低,但局部海域或部分時(shí)段的污染可能影響漁業(yè)環(huán)境質(zhì)量,對(duì)海洋生物的生長(zhǎng)和繁衍生息構(gòu)成中等程度的潛在威脅,可能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的損傷,從而危及生態(tài)系統(tǒng)的安全和健康。

在用熒光法測(cè)得的國(guó)內(nèi)沿岸部分海域牡蠣體總石油烴含量中,該研究測(cè)得的w總體平均值為9.4 mg·kg-1,極顯著低于浙江的63.4 mg·kg-1[7],天津的27.6 mg·kg-1[8]和深圳灣的23.0 mg·kg-1[9](P<0.01),顯著低于東海的15.6 mg·kg-1[10]和福建的11.1 mg·kg-1[11](P<0.05),與長(zhǎng)江口以北的9.7 mg·kg-1[12]和山東桑溝灣的8.2 mg·kg-1[13]無(wú)顯著差異(P>0.10),但顯著高于1989—1992年該研究海域的6.7 mg·kg-1[18](P<0.05)。由此可見(jiàn),廣東沿岸海域石油污染雖然在國(guó)內(nèi)屬較低水平,但與其10多年前相比污染程度略有加重,應(yīng)當(dāng)引起關(guān)注。

2.2 石油烴含量的時(shí)空變化

從圖2可見(jiàn),牡蠣體總石油烴含量均值最高在珠江口西側(cè)的唐家灣,較高的依次為珠江口東側(cè)的深圳灣、亞鈴灣和粵東的碣石灣,較低在粵東的考洲洋、粵西的馬尾灣、水東港和鎮(zhèn)海灣,最低在粵東的柘林灣。牡蠣體總石油烴含量區(qū)域平均值最高在珠江口(12.5 mg·kg-1),粵東(8.7 mg·kg-1)居中并略高于粵西(7.6 mg·kg-1)。牡蠣體總石油烴含量在珠江口的3站都達(dá)到或超過(guò)廣東的總體均值(9.4 mg·kg-1),在粵西的5個(gè)站都低于9.35 mg·kg-1,在粵東6個(gè)站有3個(gè)高于9.4 mg·kg-1。牡蠣總石油烴含量在珠海(S7站)顯著高于深圳灣(S8站)(P<0.01),其原因除與污染源的強(qiáng)度有關(guān)之外,可能還受北半球科氏力使珠江口水流向西偏移的影響。

圖3顯示廣東沿岸牡蠣體總石油烴含量在2003年顯著高于2001、2009和2010年(P<0.05),極顯著高于其他觀測(cè)年份(P<0.01)。年際變化大體呈現(xiàn)“Ⅴ”型反轉(zhuǎn)態(tài)勢(shì),從2006年的低谷逐年反彈至接近2001年的水平。

牡蠣體總石油烴含量在廣東3個(gè)岸段的年際變化各有特點(diǎn):珠江口在2001—2004年高于或相當(dāng)于GB 18421—2001第1類標(biāo)準(zhǔn)值(15 mg·kg-1),2002—2005年呈下降趨勢(shì),之后反呈上升趨勢(shì);粵東和粵西在同一年的差異大多不顯著(P>0.10),兩者年際變化均波浪式小幅上升(圖4)。牡蠣體總石油烴含量區(qū)域分布表現(xiàn)為珠江口顯著高于粵東和粵西(P<0.01),粵東略高于粵西但差異不顯著(P>0.10),這與廣東近岸海水石油烴濃度的區(qū)域分布[21]相似。

S1—湛江港，S2—水東港，S3—博賀港，S4—馬尾灣，S5—鎮(zhèn)海灣， S6—廣海灣， S7—唐家灣，S8—深圳灣，S9—亞鈴灣， S10—考洲洋，S11—長(zhǎng)沙灣，S12—碣石灣， S13—甲子港，S14—廣澳灣，S15—柘林灣。1)以濕重計(jì)。直方柱上方英文小寫字母不同表示各站點(diǎn)間TPH含量差異顯著(P<0.05)。

1)以濕重計(jì)。直方柱上方英文小寫字母不同表示各站點(diǎn)間TPH含量差異顯著(P<0.05)。

珠江三角洲以廣東省30%的土地面積聚集了半數(shù)以上粵籍人口和大量省外人口[21],制造業(yè)、港口和船舶運(yùn)輸比粵東和粵西更為發(fā)達(dá)。因此,珠江口牡蠣體中總石油烴含量明顯高于粵東和粵西的岸段,2001—2004年差異比較明顯。2002—2004年珠三角許多制造廠逐漸轉(zhuǎn)移外地或調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),部分停產(chǎn)或關(guān)閉,這可能是2005—2010年牡蠣體中總石油烴含量岸段差異縮小的重要原因之一。

1)以濕重計(jì)。

廣東省汕尾市承接珠三角產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,建設(shè)碣石灣石油化工和船舶制造基地;珠江口水域受納大量陸源與港航含油廢水;亞鈴灣附近擴(kuò)建港航設(shè)施,停泊游輪,大型石化項(xiàng)目投入運(yùn)營(yíng)等。這些因素對(duì)海洋貝類的棲息環(huán)境可能造成影響,需要進(jìn)一步探討。柘林灣、馬尾灣、鎮(zhèn)海灣和水東漁港等廣東傳統(tǒng)的海洋貝類主產(chǎn)區(qū)則需要加倍珍惜和保護(hù)。

2.3 油品消耗與含油污水排放、海水中油污染水平的關(guān)系

2000年和2010年廣東省常住人口分別為 8 642 萬(wàn)和10 430萬(wàn),城市化率分別為55%和66%[21]。2000年到2009年廣東省油品年消耗量從4 846萬(wàn) t標(biāo)準(zhǔn)煤增長(zhǎng)到10 298萬(wàn) t標(biāo)準(zhǔn)煤,增長(zhǎng)2.12倍。但石油類污染物年排放量從910下降到417 t(圖5)[21]。其重要原因在于我國(guó)從1985年到2008年的污水處理投資從約10億元增至約195億元,1989—1997年的污水處理設(shè)施從42 000臺(tái)(套)緩慢增加至48 000臺(tái)(套),之后快速增加,在2005年達(dá)到近70 000臺(tái)(套)[22]。1989—1997年我國(guó)工業(yè)廢水處理率徘徊在40%～50%,2000年躍升至70%,2005年進(jìn)一步上升至90%[22]。

上述情況說(shuō)明隨著含油廢水處理力度加強(qiáng)和效率提高,廣東可以沖出經(jīng)濟(jì)發(fā)展必然加重環(huán)境污染的怪圈。然而,1996—2004年廣東省石油類污染物年排放量逐年下降,從2 450下降到550 t[21],但珠江口同期海水石油烴年平均濃度并未呈現(xiàn)下降趨勢(shì),而是在0.027～0.055 mg·L-1之間波動(dòng)[20](圖6)。與此相似的是,廣東沿岸牡蠣體總石油烴含量并未隨著廣東省石油類污染物年排放量的降低而持續(xù)下降,而是出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。廣東近岸海域的石油污染不僅與廣東省油品消耗量、含油廢水處理等因素有關(guān),而且有更復(fù)雜和深層次的原因。

1)以標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)。

圖6 廣東省油污排放與海水石油濃度變化Fig.6 Annual variation of oil discharge and oil concentration in sea water of Guangdong province

2.4 產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與海洋石油污染的關(guān)系

根據(jù)測(cè)得的牡蠣樣品含水率,將2001—2010年廣東沿岸牡蠣總石油烴濕重?fù)Q算成干重,其年平均值(Y)與廣東省2000—2009年石油污染物年排放量[20](X1)呈顯著正相關(guān)關(guān)系(Y=0.066X1+32.1,r1=0.752,P<0.02),但與廣東省2000—2009年原油和成品油年消耗量[20](X2)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(Y=-0.006 5X2+117.5,r2=-0.738,P<0.02)。廣東沿岸牡蠣總石油烴年均含量隨著石油污染物年排放量的減少而降低,后者每年減少1 t,前者則降低0.066 mg·kg-1(干重)。由此推測(cè)廣東沿岸近江牡蠣總石油烴年平均含量的背景值可能約為30 mg·kg-1(干重),約合4.5 mg·kg-1(濕重)。

2007年后隨廣東省石油污染物年排放量的反彈(圖5),廣東沿岸牡蠣總石油烴年均含量略呈上升之勢(shì)(圖3)。從表2可知,2001—2009年廣東省海洋產(chǎn)業(yè)增加值逐年迅速增長(zhǎng),造船業(yè)、海洋工程、海上油氣開(kāi)發(fā)、濱海旅游、海洋漁業(yè)和海洋船舶運(yùn)輸分別增長(zhǎng)約9、6.2、4.1、3.5、2.5和2.4倍[23]。特別是2005—2009年廣東造船業(yè)、海洋工程、海上油氣開(kāi)發(fā)的增速明顯加快。

表2廣東沿岸牡蠣總石油年平均值、廣東石油消耗量與油污排放量[21]

Table2ConsumptionofoilanddischargeofoilpollutantsinGuangdongProvince&annualaverageofTPHintheoysters

統(tǒng)計(jì)或觀測(cè)年份油污年排放量[21]/t油品消耗量[21]/104 t標(biāo)準(zhǔn)煤牡蠣年均w(TPH)1)/(mg·kg-1)20009104 84620019005 03281.420027405 14798.320036205 79894.620045506 41185.120055507 48857.120063108 56754.420073708 95462.520085009 15550.7200941710 29857.5201067.3

1)以干重計(jì)。

根據(jù)廣東省國(guó)民生產(chǎn)總值[21]計(jì)算出其年增長(zhǎng)幅度(表3),9 a間增長(zhǎng)約2.8倍,略快于海洋漁業(yè)和海運(yùn)業(yè)。顯然,廣東沿岸牡蠣石油烴年均含量對(duì)廣東省相關(guān)海洋產(chǎn)業(yè)的超常發(fā)展也有所反映。廣東的陸源入海石油污染物得到一定程度的控制,但海上污染源尚未得到有效治理,并在2005—2009年有所加重。筆者推測(cè)廣東沿海造船業(yè)、沿岸海洋工程和海上油氣開(kāi)發(fā)的超常發(fā)展導(dǎo)致2007年之后廣東省石油污染物年排放量的反彈(圖5),并引起廣東沿岸牡蠣總石油烴含量上升。

3 小結(jié)

(1)2001—2010年研究海域牡蠣體總石油烴濕重w為<0.2～ 36 mg·kg-1,總平均值為9.4 mg·kg-1,明顯高于1989—1992年(6.7 mg·kg-1)。區(qū)域平均濕重在珠江口(12.5 mg·kg-1)顯著高于粵東(8.7 mg·kg-1)和粵西岸段(7.6 mg·kg-1),粵東略高于粵西但不顯著,與廣東近岸海水石油濃度區(qū)域分布相似。10 a變化趨勢(shì)大體呈“Ⅴ”型反轉(zhuǎn),對(duì)應(yīng)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低或中等的頻次分別占83.3%和16.7%,表明石油污染導(dǎo)致的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低,但有時(shí)或局部海域存在中等風(fēng)險(xiǎn)。

表3廣東省國(guó)民生產(chǎn)總值和部分海洋產(chǎn)業(yè)增加值[25]

Table3GDPandaddedvaluesofseveralmarineindustriesoftheGuangdongProvince

統(tǒng)計(jì)年份國(guó)民生產(chǎn)總值增幅/%海洋相關(guān)產(chǎn)業(yè)增加值/億元近岸造船業(yè)海洋工程海上油氣開(kāi)發(fā)濱海旅游海洋漁業(yè)海洋船舶運(yùn)輸200111.010.910.917.710796.6132200212.511.714.518.2152109151200313.615.319.325.7111114175200414.220.423.234.5152127203200512.527.625.752.8201151237200614.138.13.2766.9262171284200714.555.039.269.2323191335200810.174.334.7102.037822335020099.598.667.261.4435244315

(2)總石油烴年平均干重與上年廣東石油年消耗量顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.738,P<0.02),但與上年廣東石油污染物年排放量顯著正相關(guān)(r=0.752,P<0.02)。牡蠣體總石油烴含量的時(shí)空變化與陸源污染治理、產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)和布局息息相關(guān),并受沿海造船業(yè)、海洋工程、海上油氣超速發(fā)展的負(fù)面影響。

致謝: 衷心感謝中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所漁業(yè)環(huán)境研究室提供牡蠣樣品,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部漁業(yè)環(huán)境及水產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心(廣州)進(jìn)行樣品測(cè)定。