有機農(nóng)藥六六六對膠州灣海域水質(zhì)的影響Ⅱ.污染源變化過程

楊東方, 苗振清 丁咨汝 , 徐煥志 曹根庭

(1. 浙江海洋學(xué)院 海洋科技學(xué)院, 浙江 舟山 316000; 2. 舟山海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報中心, 浙江 舟山 316000;3. 國家海洋局 北海環(huán)境監(jiān)測中心, 山東 青島 266033)

有機農(nóng)藥六六六對膠州灣海域水質(zhì)的影響Ⅱ.污染源變化過程

楊東方1,3, 苗振清1, 丁咨汝2, 徐煥志1, 曹根庭1

(1. 浙江海洋學(xué)院 海洋科技學(xué)院, 浙江 舟山 316000; 2. 舟山海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報中心, 浙江 舟山 316000;3. 國家海洋局 北海環(huán)境監(jiān)測中心, 山東 青島 266033)

根據(jù) 1979～1984年(缺少 1980年)的膠州灣水域調(diào)查資料, 分析有機農(nóng)藥六六六(HCH)在膠州灣水域的水平分布和污染源變化。研究結(jié)果表明： 在1979～1984年(缺1980年)期間, 由于我國在1983年禁止 HCH的使用, 膠州灣水域HCH的污染源發(fā)生了很大變化, 分為3種類型： 重度污染源、輕度污染源以及沒有污染源, 并用3個模型框圖來表示, 展示了HCH污染源的變化過程。在HCH的禁用前后, HCH污染源的含量、水平分布、輸入方式和污染程度都發(fā)生了變化。然而, 唯一不變是HCH的污染源是面污染源, 甚至是在沒有污染源情況下, 進入膠州灣水域的HCH來源也是面來源。

HCH; 水平分布; 污染源變化; 禁用; 膠州灣

六六六(HCH)作為有機氯農(nóng)藥是1825年法拉第首先制造成功的, 直到1946年英國帝國化學(xué)公司在對其殺蟲效力進行深入研究之后, 才投入了正式的工業(yè)化生產(chǎn)。HCH殺蟲力極強, 對于農(nóng)業(yè)上幾種主要害蟲都可以起到防治作用, 所以在我國20世紀60～80年代廣泛的使用, 大量的殘留在土壤底泥中, 對環(huán)境造成持久性的污染。陸地上的殘留, 最后進入水體[1-7], 研究水體中HCH的污染源含量變化, 對了解HCH對環(huán)境造成持久性的污染有著非常重要的意義。

本文根據(jù)1979～1984年(缺少1980年)膠州灣的調(diào)查資料, 研究在1983年禁用前后HCH在膠州灣海域的污染源變化及其變化特征和過程, 為判斷和治理HCH對環(huán)境的污染程度提供科學(xué)理論基礎(chǔ)。

1 調(diào)查水域與研究方法

1.1 膠州灣自然環(huán)境

膠州灣是一個半封閉的深入內(nèi)陸的天然海灣,位于黃海中部, 山東半島南部。膠州灣位于 35°55′～36°18′, 東經(jīng) 120°04′～ 120°23′, 面積為 390 km2, 平均水深為7 m, 最大水深為50 m, 是一個半封閉型海灣, 周圍為青島、膠州、膠南等市縣區(qū)所環(huán)抱(圖1)。膠州灣入海的河流十幾條, 其中徑流量和含沙量較大的為大沽河和洋河。

1.2 數(shù)據(jù)來源與分析方法

本文分析時所用調(diào)查數(shù)據(jù)由國家海洋局北海監(jiān)測中心提供。膠州灣水體 HCH的調(diào)查[8-9]是按照國際標準方法, 這個方法與古堂秀等[7]是一致的。

圖1 1979年8月表層HCH的分布(μg/L)Fig. 1 HCH distribution in surface water of Jiaozhou Bay in August 1979(μg/L)

在1979年5月、8月、11月; 1981年4月和8月; 1982年4月、6月、7月和10月; 1983年5月、9月和10月; 1984年7月、8月和10月, 進行膠州灣水體HCH的調(diào)查[8-9]。

2 結(jié)果

2.1 1979年8月HCH水平分布

1979年8月, 表層HCH含量的等值線展示在大沽河入海口的近岸區(qū)域, 形成了 HCH的高含量區(qū)(圖1), HCH含量為12.480 μg/L。在膠州灣水體中沿著大沽河的河流方向, HCH 的含量在遞減(圖 1)。HCH的含量值從大沽河入海口的近岸區(qū)域向灣中心區(qū)域由12.480μg/L降低到5.393μg/L。

2.2 1981年8月HCH水平分布

1981年8月, 表層HCH含量的等值線展示在海泊河和李村河的這兩個入?？谥虚g的近岸區(qū)域(圖2),以此區(qū)域為中心形成了HCH的高含量區(qū), 以此高含量區(qū)為中心, 形成了一系列不同梯度的半個同心圓。HCH 含量從中心高含量 4.427μg/L 沿梯度降低。HCH的值從灣的東北沿岸區(qū)域向灣中心區(qū)域由4.427μg/L降低到0.167μg/L, 在膠州灣水體中沿著海泊河、李村河和婁山河的河流方向, HCH的值在遞減(圖 2)。

圖2 1981年8月表層HCH的分布(μg/L)Fig. 2 BHC distribution at the surface in Jiaozhou Bay in August in 1981(μg/L)

2.3 1982年6月HCH水平分布

1982年 6月, 表層 HCH含量的等值線(圖 3)以李村河的入?？跒橹行? 形成了一系列不同梯度的半個同心圓。HCH含量從中心相對較高含量 0.790 μg/L 沿梯度降低。HCH的值從灣的東北沿岸區(qū)域向灣中心區(qū)域由0.790 μg/L降低到0.473 μg/L, 在膠州灣水體中沿著李村河的河流方向, HCH的值在遞減(圖 3)。

圖3 1982年6月表層HCH的分布(μg/L)Fig. 3 HCH distribution at the surface in Jiaozhou Bay in June in 1982(μg/L)

2.4 1983年5月和9月HCH水平分布

在1983年5月和9月, 在膠州灣水域, 水體中表層HCH的水平分布狀況是其含量大小由北部的近岸向南部的灣口方向遞減。表層HCH含量的等值線(圖 4, 圖 5)幾乎平行于北部的海岸線, 并且形成了一系列不同梯度的平行線。在 5月, HCH從 0.461 μg/L 降低到 0.144 μg/L(圖 4); 在 9 月, 從 0.768 μg/L降低到0.325 μg/L(圖5)。在5月, 在灣口有 3個低值區(qū)域, 形成了一系列不同梯度的低值中心, 由外部到中心降低, 在外部的HCH含量為0.29、0.27 μg/L。在灣口外部, 表層HCH含量的等值線形成了平行于灣口兩岸聯(lián)線的一系列不同梯度的平行線, 從灣口向灣外方向遞減(圖4)。

圖4 1983年5月表層HCH含量的分布(μg/L)Fig. 4 HCH content distribution at the surface in Jiaozhou Bay in May in 1983(μg/L)

圖5 1983年9月表層HCH含量的分布(μg/L)Fig. 5 HCH content distribution at the surface in Jiaozhou Bay in September in 1983(μg/L)

2.5 1984年7月和10月HCH水平分布

在1984年7月和10月, 在膠州灣水域, 水體中表層HCH的水平分布狀況是表層HCH含量的等值線(圖6, 圖 7)幾乎平行于北部的海岸線, 并且形成了一系列不同梯度的平行線。在7月, 其含量大小由北部的近岸向南部的灣口方向遞減, 從 0.255 μg/L降低到 0.086 μg/L(圖 6); 10月的水平分布與 7月的減少方向相反,在10月, 其含量大小由北部的近岸向南部的灣口方向遞增, 從 0.097 μg/L 增加到 0. 156 μg/L(圖 7)。在 10 月,在李村河口有一個低值區(qū)域, 形成了一系列不同梯度的低值中心, 由外部到中心降低, 在外部的HCH含量為 0.117 μg/L 降低到中心 0.097 μg/L(圖 7)。

圖6 1984年7月表層HCH含量的分布(μg/L)Fig. 6 HCH content distribution at the surface in Jiaozhou Bay in July (μg/L)

3 討論

3.1 污染源的變化

在 1979～1984年(缺 1980 年)期間, 由于 1983 年我國對 HCH的禁用, 膠州灣水體中 HCH的含量逐年都在減少, 而且, 含量越高, 相應(yīng)的月份含量減少幅度就越大[10]。作者定義HCH的污染源在禁用前為重度污染源, 在禁用后為輕度污染源, 以及沒有受到HCH的污染, 得到HCH污染源三種類型： 重度污染源、輕度污染源以及沒有污染源。

圖7 1984年10月表層HCH含量的分布(μg/L)Fig. 7 HCH content distribution at the surface in Jiaozhou Bay in October (μg/L)

1) 重度的污染源 1979年8月, 1981年8月和1982年6月的HCH水平分布表明, HCH污染源在入海口的近岸區(qū)域, HCH值范圍為 0.790～12.480 μg/L。在土壤中殘留大量的HCH通過地表徑流方式匯入河流, 由入灣河流輸送到近岸水域, 在近岸水域 HCH含量形成了 HCH的高含量區(qū), 在河流的輸送下, 以此高含量區(qū)為中心, 形成了一系列不同梯度的半個同心圓。這樣, 在膠州灣水體中沿著河流的方向, HCH的值在遞減。因此, 河流輸送HCH入海,HCH的污染源是面污染源。

2) 輕度的污染源 1983年 5月、9月和 1984年7月的HCH水平分布表明, HCH污染源在入?？诘慕秴^(qū)域, HCH值范圍為0.255～0.768 μg/L。在土壤中殘留的HCH通過地表徑流方式匯入近岸水域。而且, HCH的含量很低, 在近岸水域HCH含量形成了幾乎平行于北部的海岸線, 并且形成了一系列不同梯度的平行線, 表層HCH的含量由北部的近岸向南部的灣口方向遞減。因此, 地表徑流直接輸送HCH入海, HCH的污染源是面污染源。

在膠州灣北部沿岸水域, 沒有入海的河流。在膠州灣近岸水域就沒有顯示以某點近岸水域為中心的HCH較高含量。而且, HCH通過河流輸入近岸水域和通過地表徑流直接輸入近岸水域的含量是一樣的,非常低。因此, 通過分析1983年5月和9月HCH含量變化的水平分布, 發(fā)現(xiàn)土壤中殘留的HCH通過地表徑流方式匯入近岸水域, 并且 HCH的含量很低。HCH來源是面來源。

3) 沒有污染源 1984年10月的HCH水平分布表明, HCH污染源在近岸水域是沒有的。在北部近岸水域HCH含量形成了一系列不同梯度的一個低值中心。在南部水域HCH的含量很低, 形成幾乎平行于北部的海岸線, 并且形成了一系列不同梯度的平行線, 其含量大小由南部的灣口向北部的近岸方向遞減。因此, 海流輸送HCH入膠州灣水域, HCH的來源于外海。

3.2 污染源的變化特征

在 1979～1984年(缺 1980年)期間, 通過膠州灣水體HCH的含量大小、水平分布和輸入方式的分析,發(fā)現(xiàn)在1983年我國對HCH的禁用前后, HCH污染源的變化特征有很大的不同。在禁用前, HCH的污染源的含量為0.790～12.480 μg/L, 在禁用后, HCH的污染源的含量為0.255～0.768 μg/L; 在禁用前, HCH的污染源的水平分布為半圓式, 在禁用后, HCH的污染源的水平分布為平行式; 在禁用前, HCH的污染源的輸入方式為河流, 在禁用后, HCH的污染源的輸入方式為地表徑流; 在禁用前, HCH的污染源為重度污染源, 在禁用后, HCH的污染源為輕度污染源。特別是在禁用后, 在近岸水域出現(xiàn)了HCH的低值中心 0～0.156μg/L, 沒有 HCH污染源, 通過水平分布展示HCH對膠州灣水域的輸入, 來源于外海,其方式是外海海流輸送(表1)。

在 1979年～1984年(缺 1980年)期間, 在 1983年我國對HCH的禁用前后, HCH的污染源均為面污染源。甚至是在沒有污染源情況下, 進入膠州灣水域的HCH來源也是面來源。

3.3 污染源的變化過程

在 1979～1984年(缺 1980年)期間, 在膠州灣水體中HCH的含量逐年都在減少[10], 我國在1983年對HCH禁用, HCH的污染源變化過程出現(xiàn)三個階段： 重度污染源、輕度污染源以及沒有污染源, 可以用三個模型框圖來表示(圖8)。反之, HCH的污染源狀況通過模型框圖來確定, 就能分析知道屬于重度污染源、輕度污染源以及沒有污染源的那個階段。對此, 三個模型框圖展示HCH的污染源的變化過程。

表1 HCH污染源在禁用前后的變化特征Tab. 1 Characteristics of HCH pollution sources changes during the fore-and-aft of HCH prohibition

圖8 HCH污染源變化過程Fig. 8 The change process of the HCH pollution of sources

4 結(jié)論

在 1979～1984年(缺 1980年)期間, 由于我國在1983年禁止HCH的使用, 膠州灣水域HCH的污染源發(fā)生了很大變化。在HCH的禁用前后, HCH污染源的含量由高值變?yōu)榈椭? 其水平分布由半圓式變?yōu)槠叫惺? 其輸入方式由河流變?yōu)榈乇韽搅? 其污染源程度由重度污染變?yōu)檩p度污染。特別是在禁用后, 在1984年10月膠州灣水域沒有HCH污染源, 其來源于外海, 其方式是外海海流輸送。而且, 用三個模型框圖來表示重度污染源、輕度污染源以及沒有污染源, 展示了HCH污染源的變化過程。

在1979～1984年(缺1980年)期間, 對 HCH的禁用前后, HCH的污染源唯一不變的是均為面污染源。甚至是在沒有污染源情況下, 進入膠州灣水域的HCH來源也是面來源。

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Effect of HCH use prohibited in the Jiaozhou Bay WatersⅡ. the change process of the HCH pollution sources

YANG Dong-fang1,3, MIAO Zhen-qing1, DING Zi-ru2, XU Huan-zhi1, CAO Gen-ting1
(1. Marine Science College, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316000, China; 2. Zhoushan Sea Environmental Forestating Monitoring Center, Zhoushan 316000, China; 3. North China Sea Environmental Monitoring Center, SOA, Qingdao 266033, China)

Jun., 10, 2010

HCH; horizontal distribution; pollution source change; prohibition; Jiaozhou bay

By investigation data in Jiaozhou bay waters from 1979 to 1984(absent of 1980), the horizontal distribution and pollution source change of HCH in Jiaozhou Bay are analyzed. The results showed that in Jiaozhou bay the pollution source of HCH greately changed because of the prohibition of HCH use in China in 1983 during from 1979 to 1984(absent of 1980). The pollution source change was divided into three types： heavy pollution source,light pollution source and no pollution source, which was respectively expressed with three model sketchs, exhibiting the change process of HCH pollution sources. Before and after the prohibition, largely changed were the content,horizontal distribution, import way and pollution souce degree. However, only area pollution source changed in the HCH pollution source, even in the case of no pollution, the HCH souce into the Jiaozhou bay waters was area souce.

X55

A

1000-3096(2011)05-0112-05

2010-06-10;

2010-08-11

國家海洋局海洋溢油鑒別與損害評估技術(shù)重點實驗室基金資助項目(07EMC08); 中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項目(KZCX 2-207); 國家海洋局北海監(jiān)測中心主任科研基金資助項目(05EMC16)

楊東方(1962-), 男, 陜西延安人, 教授, 研究方向： 海洋環(huán)境學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物地球化學(xué), E-mail： dfyang@shfu.edu.cn

張培新)