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        杭州灣海域水質(zhì)中石油類的分布特征

        2023-05-30 04:57:13俞夢(mèng)男葉林安金余娣等
        海洋開發(fā)與管理 2023年4期

        俞夢(mèng)男 葉林安 金余娣等

        關(guān)鍵詞:杭州灣;石油類;分布特征;相關(guān)性分析

        中圖分類號(hào):P76;X55 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1005-9857(2023)04-0046-07

        0 引言

        隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,石油通過石油開采、溢油事故、船舶運(yùn)輸、大氣沉降和陸源排放石油及其煉制品等不同途徑進(jìn)入海洋,對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的危害不容忽視[1-2]。石油污染進(jìn)入海洋后,會(huì)在海面形成一層厚度不均勻的薄膜,阻礙海氣界面間的氣體、能量和水分交換,影響浮游植物的光合作用,毒害海洋生物[3]。因此,研究海水中石油類的污染狀況對(duì)保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境與實(shí)現(xiàn)海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

        杭州灣位于浙江省北部,是典型的強(qiáng)潮河口灣,潮波變形劇烈,具有潮大、流急、含沙量大等特點(diǎn)[4],杭州灣上游及周邊企業(yè)污染物排放和生活污水等隨之入海,生態(tài)環(huán)境潛在風(fēng)險(xiǎn)較大。王姮等[5]根據(jù)2018年4月寧波杭州灣新區(qū)調(diào)查資料,對(duì)環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià);陳思楊等[6]通過《資源環(huán)境承載能力監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)方法(試行)》,對(duì)杭州灣等浙江省近岸海域的海洋生態(tài)環(huán)境承載能力進(jìn)行評(píng)估;曹飛鳳等[7]依據(jù)杭州灣區(qū)的近岸海域水文特征、水質(zhì)狀況以及陸源入海狀況,對(duì)杭州灣區(qū)近岸海域進(jìn)行污染狀況及問題分析。本研究為及時(shí)掌握杭州灣海域水質(zhì)中石油類污染的程度,根據(jù)2017—2019年12個(gè)航次的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),分析杭州灣附近海域石油類的分布和季節(jié)變化特征,以期為杭州灣海域的海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供一定的基礎(chǔ)支撐,也為海洋管理相關(guān)部門提供相應(yīng)的決策依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 樣品采集和分析

        本研究于2017年3月至2019年11月在杭州灣海域布設(shè)12個(gè)采樣點(diǎn)(圖1)。

        采樣航次為2017年3月(冬季)、2017年5月(春季)、2017年8月(夏季)、2017年11月(秋季)、2018年3月(冬季)、2018年5月(春季)、2018年8月(夏季)、2018年11月(秋季)、2019年3月(冬季)、2019 年5 月(春季)、2019 年8 月(夏季)和2019年11月(秋季),共計(jì)12個(gè)航次。監(jiān)測(cè)指標(biāo)涉及石油類、葉綠素a、氨氮和懸浮物等。樣品的采集、固定、儲(chǔ)存運(yùn)輸、分析均嚴(yán)格按照《海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范》(GB17378-2007)執(zhí)行[8]。其中,石油類采樣時(shí)將500.0mL 玻璃瓶固定于采油器中,下放至表層海水中采集,然后立即用5mL的1∶3硫酸溶液酸化,送回實(shí)驗(yàn)室用正己烷萃取后,用TU-1901系列的紫外分光光度計(jì)測(cè)定石油類的含量。

        1.2 評(píng)價(jià)方法

        本研究用單因子指數(shù)法單獨(dú)評(píng)價(jià)每個(gè)污染因子,單因子污染指數(shù)無量綱,經(jīng)計(jì)算得出各自的達(dá)標(biāo)率、超標(biāo)率、超標(biāo)倍數(shù)、統(tǒng)計(jì)倍數(shù)等結(jié)果[9]。數(shù)學(xué)表達(dá)式為:

        1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

        運(yùn)用Surfer軟件繪制杭州灣嘉興近岸海域石油類污染物2017—2019年的季節(jié)平面分布圖。采用SPSSStatisics25軟件對(duì)石油類污染物的含量和其他環(huán)境評(píng)價(jià)因子進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 石油類的含量及季節(jié)變化

        2017—2019年杭州灣海域水質(zhì)中石油類的含量變化如表1所示。

        2017—2019年石油類含量范圍分別為0.008~0.042mg/L、0.011~0.046mg/L、0.007~0.094mg/L,年度平均含量分別為0.023 mg/L、0.023 mg/L 和0.016mg/L。由結(jié)果可知,2017和2018年石油類含量相差不大,2019年的石油類含量相比前2年有明顯降低。

        在季節(jié)變化上,2017年由高到低依次為夏季、冬季、春季、秋季,2018年由高到低依次為春季、冬季、秋季、夏季,2019年由高到低依次為冬季、秋季、夏季、春季。可以發(fā)現(xiàn)石油類沒有明顯的季節(jié)變化特征,這主要由于石油類容易受物理因素的影響,杭州灣海域具有潮大、流急、含沙量大等特點(diǎn),導(dǎo)致石油類污染不易聚集,易被沖散和吸附[10]。

        2.2 石油類的分布特征

        2.2.1 2017年4個(gè)航次石油類分布特征

        2017年3月海水中石油類含量最大值出現(xiàn)在嘉興近岸的143、145站位之間,為0.033mg/L,并向杭州灣南岸擴(kuò)散,可能是受入海河流攜帶的污染物影響。2017年5月海水中石油類呈現(xiàn)雙點(diǎn)源分布,143與147站位呈現(xiàn)2個(gè)高值點(diǎn),含量最大值為0.036mg/L,整體趨勢(shì)為向?yàn)硟?nèi)及灣外逐漸降低。2017年8 月海水中石油類含量較高,最大值為0.042mg/L,該時(shí)期漁業(yè)捕撈及船只運(yùn)輸可能較為頻繁,高值區(qū)分布在149站位海域附近,沿周圍海域含量逐漸降低。2017年11月海水中石油類含量同樣呈現(xiàn)明顯的多點(diǎn)源分布特征,整體含量較低,最大值為0.021mg/L,高值區(qū)在147站位附近,向四周海域含量逐漸降低(圖2和表1)。

        2.2.2 2018年4個(gè)航次石油類分布特征

        2018年3月表層海水中石油類同樣呈現(xiàn)顯著的多點(diǎn)源分布,高值區(qū)分布在149站位附近海域,含量最大值為0.041mg/L,總體趨勢(shì)由點(diǎn)源向四周逐漸降低。2018年5月表層石油類含量較高,含量最大值為0.046mg/L,整體呈現(xiàn)由灣外向?yàn)硟?nèi)逐漸降低的趨勢(shì),可能是5月處于國際船舶運(yùn)輸高峰期,受杭州灣南北岸港口作業(yè)影響所致。2018年8月表層海水中石油類整體呈現(xiàn)顯著的點(diǎn)源分布,高值區(qū)分布在141、143 站位附近,含量最大值為0.031mg/L,可能是受沿岸入海徑流排污與點(diǎn)源排放的影響。2018年11月表層海水中石油類高值區(qū)分布在141、147站位附近海域,含量最大值為0.031mg/L,同樣是受沿岸入海徑流排污及點(diǎn)源排放的影響,石油類含量向四周逐漸降低(圖3和表1)。

        2.2.3 2019年4個(gè)航次石油類分布特征2019年3月表層海水中石油類含量較高,含量最大值為0.094mg/L,可能是受年初嘉興海域“佐羅”號(hào)船體相撞溢油及水溫低、水體交換差的影響,高值區(qū)分布在150站位附近海域,含量最大值超過第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),總體趨勢(shì)由點(diǎn)源向南部海域含量逐漸降低。2019年5月表層石油類含量最低,高值區(qū)分布在141 站位附近,含量最大值為0.011mg/L,整體趨勢(shì)較為穩(wěn)定。2019年8月表層海水中石油類高值區(qū)分布在139站位附近,含量最大值為0.026mg/L,整體趨勢(shì)由灣內(nèi)向?yàn)惩夂恐饾u降低。2019年11月表層海水中石油類呈現(xiàn)顯著的多點(diǎn)源分布,高值區(qū)分布在139、140站位附近海域,含量最大值為0.021mg/L,整體趨勢(shì)由點(diǎn)源向周圍海域含量逐漸降低(圖4和表1)。

        2.3 石油類污染評(píng)價(jià)

        2.3.1 單因子污染指數(shù)評(píng)價(jià)

        本研究采用單因子污染指數(shù)法,以第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值[11]作為參考標(biāo)準(zhǔn),單因子污染指數(shù)以石油類含量的實(shí)測(cè)值與其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的比值來確定(表2)[12]。

        經(jīng)計(jì)算,各航次石油類含量最大值、最小值、平均值的單因子污染指數(shù)如表3所示。

        各航次石油類平均含量單因子污染指數(shù)均小于0.6,屬于清潔的范疇,說明該海域的石油類污染較輕微。由最大值含量單因子污染指數(shù)可知,個(gè)別航次的個(gè)別站位出現(xiàn)異常值,此海域在2019年1月曾發(fā)生過輪船相撞的溢油事件,可能受此影響在2019年3月出現(xiàn)較高值;其他航次的最大值單因子污染指數(shù)均小于1.0,均能滿足第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述,從單因子污染指數(shù)的評(píng)價(jià)結(jié)果來看,杭州灣海域水質(zhì)未受到明顯的石油類污染。

        2.3.2 環(huán)境評(píng)價(jià)因子的相關(guān)性

        本研究采用石油類、葉綠素a、氨氮、懸浮物4個(gè)環(huán)境評(píng)價(jià)因子進(jìn)行相關(guān)性分析,選用2017年5月和2018年5月2個(gè)航次的數(shù)據(jù),用SPSSStatisics25軟件對(duì)石油類含量及其他3個(gè)環(huán)境評(píng)價(jià)因子進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析,分析結(jié)果如表4和表5所示。研究海域石油類含量與水中懸浮物質(zhì)量呈顯著負(fù)相關(guān),海水中懸浮物對(duì)石油類污染物有吸附作用,海水中懸浮物的質(zhì)量越大,石油類含量越低;葉綠素a和氨氮污染物含量與石油類含量的相關(guān)性較低,表明石油類污染物分布受到葉綠素a和氨氮影響較小[13-14]。

        3結(jié)論

        2017—2019年杭州灣海域表層石油類含量范圍分別為0.008~0.042mg/L、0.011~0.046mg/L和0.007~0.094 mg/L,年度平均含量分別為0.023mg/L、0.023mg/L 和0.016mg/L。季節(jié)變化上看,由于石油類容易受物理因素影響,沒有體現(xiàn)顯著的季節(jié)性特征;年際變化上看,2017 年和2018年石油類平均含量總體高于2019年,具有一定的下降趨勢(shì);平面分布上看,2017—2019年嘉興近岸海域表層石油類含量主要呈現(xiàn)為多點(diǎn)源分布,高值區(qū)主要出現(xiàn)在嘉興沿岸,部分出現(xiàn)在杭州灣南岸,整體趨勢(shì)為點(diǎn)源向四周海域逐漸降低,主要受入海徑流攜帶污染及點(diǎn)源排放的影響較大。

        杭州灣海域石油類各次監(jiān)測(cè)結(jié)果均能滿足第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),該海域海水受石油類污染程度較輕微,均為低含量范圍內(nèi)的波動(dòng)。石油類含量與海水中懸浮物呈顯著負(fù)相關(guān),主要因?yàn)楹K袘腋∥飳?duì)石油類污染物有吸附作用,海水中懸浮物的質(zhì)量越大,石油類含量越低。

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