大連灣海域水質狀況及污染趨勢分析

許巖+宋欽浩+陳文博+楊婷婷+郭慶祝

DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.06.006

摘 要：選用2011年大連灣附近海域的監(jiān)測數(shù)據(jù)，分別采用不同的評價方法對大連灣海域的水質現(xiàn)狀加以評價。并依據(jù)2007—2011年該海域連續(xù)五年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對其污染趨勢加以分析。結果表明：大連灣海域內主要污染物為無機氮，灣內各監(jiān)測點均處于富營養(yǎng)化狀態(tài)，受有機物污染嚴重。陸源排污是該海域受到嚴重污染的主要原因。五年來除無機磷外其余各因子均有不同程度的污染加重的趨勢，其中以石油類的加重趨勢最為顯著。

關鍵詞：營養(yǎng)狀態(tài)；有機污染；大連灣海域

大連灣隸屬大連地區(qū)，是黃海沿岸的第一大灣，屬半封閉式港灣。其水域面積174 km2，岸線長125 km。附近有多家工業(yè)企業(yè)排放工業(yè)廢水及生活污水，加之本身的水動力條件較差，使得大連灣海域的海洋環(huán)境遭到嚴重破壞。正確評價大連灣海域的海水質量狀況和變化趨勢,對于保護海洋環(huán)境,合理地開發(fā)利用海洋資源,是非常必要的。本文選用2011年監(jiān)測資料，參考有關文獻，闡述了大連灣海域的水質狀況,并利用連續(xù)五年對該海域海水質量的監(jiān)測數(shù)據(jù)對其主要污染物的變化趨勢加以分析研究。

1 大連灣海域水質監(jiān)測概況

1.1 監(jiān)測站位及頻率

圖1 大連灣海域監(jiān)測站位布設圖

具體監(jiān)測站位布設見圖1。分別于5,8,10月對各站位進行枯水期、豐水期和平水期的例行監(jiān)測。1.2 水質監(jiān)測方法

水質采樣、監(jiān)測方法均嚴格按照《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB 17378—2007）執(zhí)行[1]。

2 水質現(xiàn)狀評價

2.1 單因子指數(shù)法

2.1.1 評價方法 評價標準采用國家《海水水質標準》(GB 3097-1997) [2]，按照二類水質質量標準進行評價Pi=Ci/Csi

式中:Pi—第i種因子的污染指數(shù)；Ci—第i種因子的實測質量濃度，mg/L；Csi—第i種因子的評價標準，mg/L。其中無機氮為亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、氨氮3項之和。

2.1.2 評價結果討論

圖2 各監(jiān)測因子標準指數(shù)折線圖

由評價結果可以看出，大連灣附近海域化學需氧量總體狀況良好，各監(jiān)測站位均優(yōu)于國家一類水質質量要求。無機磷、pH、溶解氧均符合二類水質質量標準。無機氮超標現(xiàn)象嚴重，超標率高達80%。各監(jiān)測因子標準指數(shù)折線圖見圖2。

2.2 營養(yǎng)狀態(tài)質量指數(shù)法

2.2.1 評價依據(jù) 營養(yǎng)狀態(tài)質量指數(shù) ( NQI ) 的計算公式[3]：

NQI ＝ CCOD／C′COD+CT-N／C′T-N+CT-P／C′T-P

式中：CCOD、CT-N、CT-P分別為水體的化學耗氧量、總氮、總磷的實際測量濃度；C′COD、C′T-N、C′T-P分別為水體的化學耗氧量、總氮、總磷的評價標準，C′COD為3.00 mg/ L，C′T-N為0.60 mg/L，C′T-P為 0.03 mg/ L。

2.2.2 營養(yǎng)級分級標準 根據(jù)營養(yǎng)質量指數(shù) ( NQI) 值，將海域營養(yǎng)水平劃分為三級,具體分類見表1。

表1 營養(yǎng)水平劃分依據(jù)

NQI值 營養(yǎng)等級 營養(yǎng)水平

＜2 Ⅰ級 貧營養(yǎng)水平

2～3 Ⅱ級 中等營養(yǎng)水平

＞3 Ⅲ級 富營養(yǎng)水平

2.2.3 各監(jiān)測站位NQI值 見表2。

表2 各監(jiān)測站位NQI值

站位 NQI 營養(yǎng)等級 營養(yǎng)水平 站位 NQI 營養(yǎng)等級 營養(yǎng)水平

H1 3.64 Ⅲ級 富營養(yǎng)水平 H6 3.68 Ⅲ級 富營養(yǎng)水平

H2 4.64 Ⅲ級 富營養(yǎng)水平 H7 2.60 Ⅱ級 中等營養(yǎng)水平

H3 11.8 Ⅲ級 富營養(yǎng)水平 H8 2.44 Ⅱ級 中等營養(yǎng)水平

H4 8.94 Ⅲ級 富營養(yǎng)水平 H9 1.65 Ⅰ級 貧營養(yǎng)水平

H5 3.75 Ⅲ級 富營養(yǎng)水平 H10 2.01 Ⅱ級 中等營養(yǎng)水平

按照營養(yǎng)等級的劃分原則，大連灣內各監(jiān)測站位全部處于富營養(yǎng)水平，水質狀況惡劣。其NQI值范圍為1.65~11.8。最大值出現(xiàn)在3號站位，高達11.8。此處位于灣內水動力交換條件較差的區(qū)域，由陸源排放入海的氮、磷等營養(yǎng)物質使水質嚴重惡化。由灣口處開始NQI值逐漸下降，營養(yǎng)水平有所好轉。最小值出現(xiàn)在遠離岸邊的9號站位，水質狀況明顯改善。由此可見大連灣海域的污染物主要來自于陸源排污。

2.4 有機污染評價指數(shù)法

2.4.1 有機質和營養(yǎng)鹽污染程度A值計算公式[3]：

式中:A=CODiCODio+INiINio+IPiIPiO-DOiDOio

A為有機污染指數(shù)；

CODi、INi、IPi和DOi分別為相應要素的實際測量值；CODio、INio、IPio和DOio分別為相應要素水質標準,分別為3.00 mg/L,0.30 mg/L，0.030 mg/L和5.00 mg/L。

2.4.2 有機污染水平等級 見表3。

表3 有機污染水平等級表

A值 污染程度分級 水質質量評價 A值 污染程度分級 水質質量評價

＜0 0 良好 2—3 3 輕度污染

0—1 1 較好 3—4 4 中度污染

1—2 2 開始受到污染 4—5 5 重度污染

2.4.3 有機質和營養(yǎng)鹽污染程度評價結果 見表4。

表4 有機質和營養(yǎng)鹽污染程度評價結果

站位 A值 污染程度 水質質量評價 站位 A值 污染程度 水質質量評價

H1 2.10 3 輕度污染 H6 1.84 2 開始受到污染

H2 2.30 3 輕度污染 H7 2.29 3 輕度污染

H3 4.41 5 重度污染 H8 1.56 2 開始受到污染

H4 5.31 5 重度污染 H9 1.84 2 開始受到污染

H5 1.92 2 開始受到污染 H10 1.18 2 開始受到污染

大連灣海域各監(jiān)測站位有20%有機物污染嚴重，其污染程度已達5級， 30%站位受到有機物的輕度污染，其余50%站位處于污染程度分級的2級，開始受到污染狀態(tài)。總體上來看，大連灣海域受有機物污染較為嚴重。這與該海域沿岸工廠分布密集有關。工業(yè)企業(yè)向該海域排放大量的工業(yè)廢水，嚴重影響其海水環(huán)境質量。加之該海域是各類油輪，貨輪等的主要?？看a頭，船舶排放的污水也是不容忽視的污染之一。此外，近年來海水養(yǎng)殖液的迅猛發(fā)展也使得海洋環(huán)境遭到一定程度的破壞。

3 大連灣海域水質污染趨勢研究

趨勢分析方法:采用Spearman秩相關系數(shù)法進行趨勢分析[4]。

公式:rS=1-[6ΣNi=1 di2]/[N3-N]

式中:di=Xi-Yi;di—變量Xi和變量Yi的差值；Xi—周期1到周期N按濃度值從小到大排列的序號；Yi—按時間順序排列的序號。N——N=5

將秩相關系數(shù)rS的絕對值同Spearman秩相關系數(shù)統(tǒng)計表中的臨界值Wp（Wp=0.9）進行比較。若rS為正值表明監(jiān)測值成上升趨勢；若rS為負值，則表明監(jiān)測值呈下降趨勢。如果|rS|大于Wp，則表明該變化趨勢顯著意義。各監(jiān)測指標rS值見表5。

表5 大連灣海域各監(jiān)測指標rS值

指標 年份 最大值 最小值 平均值 秩相關系數(shù)

COD

無機氮

無機磷

油類

2007年 1.55 0.49 1.01

2008年 0.868 0.694 0.774

2009年 2.92 0.921 1.95

2010年 4.03 0.665 1.41

2011年 1.94 0.693 1.19

2007年 0.228 0.014 4 0.131

2008年 0.169 0.027 5 0.054

2009年 0.404 0.032 6 0.146

2010年 0.269 0.029 2 0.108

2011年 0.544 0.237 0.374

2007年 0.134 0.011 2 0.080 2

2008年 0.024 2 0.006 82 0.016 6

2009年 0.029 9 0.001 56 0.012 8

2010年 0.062 6 0.003 33 0.027 0

2011年 0.024 1 0.006 00 0.013 4

2007年 0.086 0.014 8 0.046

2008年 0.101 0.060 7 0.071 7

2009年 0.213 0.028 7 0.124

2010年 1.04 0.051 8 0.087 8

2011年 0.337 0.013 8 0.143

rS=0.5

rS=0.5

rS=-0.5

rS=0.9

由秩相關統(tǒng)計可知，大連灣海域水質主要污染物化學需氧量、無機氮和油類在2007年到2011年之間均有逐年加重的趨勢，其中石油類的增加趨勢顯著（rS=0.9）。石油類的最大濃度出現(xiàn)在2011年8月。最大點出現(xiàn)在4號站位。該區(qū)域是油輪及貨輪錨地，船舶含油污水大量排放入海。無機磷的污染有逐年下降的趨勢（rS=-0.5），這與大連市近年來加強對生活污水的處理以及推廣清潔生產等有很大關系。

4 結果討論

總體上看，大連灣海域受無機氮的污染較為嚴重，超標比例高達80%。

根據(jù)營養(yǎng)狀態(tài)質量指數(shù)法，大連灣內各監(jiān)測站位均處于富營養(yǎng)水平，灣內污染物主要來自于陸源排污。

由有機污染評價指數(shù)法可知，大連灣內受有機物污染較為嚴重。這主要是由于大連灣沿岸石油，化工，冶金，造船等工業(yè)較為密集，大量生活污水和工業(yè)廢水排放入海所致。

由2007年—2011年連續(xù)五年的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，大連灣海域各監(jiān)測因子除磷酸鹽外均處于污染加重的趨勢，其中石油類的增加趨勢最為顯著。

5 建議

我們應該加大環(huán)境保護工作的力度，合理劃分海洋環(huán)境區(qū)，確定海域水質目標。進行海域環(huán)境容量研究，控制污染物入海量，嚴格實施總量控制和排污許可證制度。加強陸源污染物管理與治理，嚴格控制和減少陸源排污。

參考文獻：

[1] GB 17378-2007，海洋監(jiān)測規(guī)范 [S]. 北京: 中國標準出版社, 2007

[2] GB 3097-1997，海水水質標準 [S]. 北京: 環(huán)境科學出版社，1997

[3] 周艷榮，唐偉，趙蓓，等. 山東威海雙島灣海域營養(yǎng)狀態(tài)及有機污染狀況分析[J].海洋通報, 2008, 27(3): 115-120

[4] 張麗旭，任松，蔣曉山. 象山港海域N、P 污染特征及潛在性富營養(yǎng)化程度評價 [J]. 海洋環(huán)境科學 , 2005, 24(3): 68-71

Dalian bay sea water quality and pollution trend analysis

XU Yan1,SONG Qin

________________________________________

hao2,CHEN Wen

________________________________________

bo1,YANG Ting

________________________________________

ting1,GUO Qing

________________________________________

zhu3

（1.Dalian fisheries technology extension station,Dalian 116023；

2. Dalian and fishery administration 116021；3. Dalian fishing port supervision bureau 116015）

Abstract：in this paper, according to the monitoring data of Dalian bay waters near 2011, different evaluation methods were used respectively to evaluate the water quality situation of Dalian bay waters. And according to the 2007-2011 for five consecutive years of monitoring data, the waters of the ocean pollution trend analysis. The results show that the main pollutants are inorganic nitrogen in sea, bay are in a state of eutrophication of the monitoring, the organic matter pollution. The main pollution factor from the terrigenous pollution. In addition to the inorganic phosphorus in five years the rest each factor has different degrees of pollution in trend, with the increasing trend of dissolved oxygen in the most significant.

Key words：nutritional status; Organic pollution; Dalian bay waters

（收稿日期：2014-04-06；修回日期：2014-04-14)

將秩相關系數(shù)rS的絕對值同Spearman秩相關系數(shù)統(tǒng)計表中的臨界值Wp（Wp=0.9）進行比較。若rS為正值表明監(jiān)測值成上升趨勢；若rS為負值，則表明監(jiān)測值呈下降趨勢。如果|rS|大于Wp，則表明該變化趨勢顯著意義。各監(jiān)測指標rS值見表5。

表5 大連灣海域各監(jiān)測指標rS值

指標 年份 最大值 最小值 平均值 秩相關系數(shù)

COD

無機氮

無機磷

油類

2007年 1.55 0.49 1.01

2008年 0.868 0.694 0.774

2009年 2.92 0.921 1.95

2010年 4.03 0.665 1.41

2011年 1.94 0.693 1.19

2007年 0.228 0.014 4 0.131

2008年 0.169 0.027 5 0.054

2009年 0.404 0.032 6 0.146

2010年 0.269 0.029 2 0.108

2011年 0.544 0.237 0.374

2007年 0.134 0.011 2 0.080 2

2008年 0.024 2 0.006 82 0.016 6

2009年 0.029 9 0.001 56 0.012 8

2010年 0.062 6 0.003 33 0.027 0

2011年 0.024 1 0.006 00 0.013 4

2007年 0.086 0.014 8 0.046

2008年 0.101 0.060 7 0.071 7

2009年 0.213 0.028 7 0.124

2010年 1.04 0.051 8 0.087 8

2011年 0.337 0.013 8 0.143

rS=0.5

rS=0.5

rS=-0.5

rS=0.9

由秩相關統(tǒng)計可知，大連灣海域水質主要污染物化學需氧量、無機氮和油類在2007年到2011年之間均有逐年加重的趨勢，其中石油類的增加趨勢顯著（rS=0.9）。石油類的最大濃度出現(xiàn)在2011年8月。最大點出現(xiàn)在4號站位。該區(qū)域是油輪及貨輪錨地，船舶含油污水大量排放入海。無機磷的污染有逐年下降的趨勢（rS=-0.5），這與大連市近年來加強對生活污水的處理以及推廣清潔生產等有很大關系。

4 結果討論

總體上看，大連灣海域受無機氮的污染較為嚴重，超標比例高達80%。

根據(jù)營養(yǎng)狀態(tài)質量指數(shù)法，大連灣內各監(jiān)測站位均處于富營養(yǎng)水平，灣內污染物主要來自于陸源排污。

由有機污染評價指數(shù)法可知，大連灣內受有機物污染較為嚴重。這主要是由于大連灣沿岸石油，化工，冶金，造船等工業(yè)較為密集，大量生活污水和工業(yè)廢水排放入海所致。

由2007年—2011年連續(xù)五年的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，大連灣海域各監(jiān)測因子除磷酸鹽外均處于污染加重的趨勢，其中石油類的增加趨勢最為顯著。

5 建議

我們應該加大環(huán)境保護工作的力度，合理劃分海洋環(huán)境區(qū)，確定海域水質目標。進行海域環(huán)境容量研究，控制污染物入海量，嚴格實施總量控制和排污許可證制度。加強陸源污染物管理與治理，嚴格控制和減少陸源排污。

參考文獻：

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[2] GB 3097-1997，海水水質標準 [S]. 北京: 環(huán)境科學出版社，1997

[3] 周艷榮，唐偉，趙蓓，等. 山東威海雙島灣海域營養(yǎng)狀態(tài)及有機污染狀況分析[J].海洋通報, 2008, 27(3): 115-120

[4] 張麗旭，任松，蔣曉山. 象山港海域N、P 污染特征及潛在性富營養(yǎng)化程度評價 [J]. 海洋環(huán)境科學 , 2005, 24(3): 68-71

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XU Yan1,SONG Qin

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hao2,CHEN Wen

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bo1,YANG Ting

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ting1,GUO Qing

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zhu3

（1.Dalian fisheries technology extension station,Dalian 116023；

2. Dalian and fishery administration 116021；3. Dalian fishing port supervision bureau 116015）

Abstract：in this paper, according to the monitoring data of Dalian bay waters near 2011, different evaluation methods were used respectively to evaluate the water quality situation of Dalian bay waters. And according to the 2007-2011 for five consecutive years of monitoring data, the waters of the ocean pollution trend analysis. The results show that the main pollutants are inorganic nitrogen in sea, bay are in a state of eutrophication of the monitoring, the organic matter pollution. The main pollution factor from the terrigenous pollution. In addition to the inorganic phosphorus in five years the rest each factor has different degrees of pollution in trend, with the increasing trend of dissolved oxygen in the most significant.

Key words：nutritional status; Organic pollution; Dalian bay waters

（收稿日期：2014-04-06；修回日期：2014-04-14)

將秩相關系數(shù)rS的絕對值同Spearman秩相關系數(shù)統(tǒng)計表中的臨界值Wp（Wp=0.9）進行比較。若rS為正值表明監(jiān)測值成上升趨勢；若rS為負值，則表明監(jiān)測值呈下降趨勢。如果|rS|大于Wp，則表明該變化趨勢顯著意義。各監(jiān)測指標rS值見表5。

表5 大連灣海域各監(jiān)測指標rS值

指標 年份 最大值 最小值 平均值 秩相關系數(shù)

COD

無機氮

無機磷

油類

2007年 1.55 0.49 1.01

2008年 0.868 0.694 0.774

2009年 2.92 0.921 1.95

2010年 4.03 0.665 1.41

2011年 1.94 0.693 1.19

2007年 0.228 0.014 4 0.131

2008年 0.169 0.027 5 0.054

2009年 0.404 0.032 6 0.146

2010年 0.269 0.029 2 0.108

2011年 0.544 0.237 0.374

2007年 0.134 0.011 2 0.080 2

2008年 0.024 2 0.006 82 0.016 6

2009年 0.029 9 0.001 56 0.012 8

2010年 0.062 6 0.003 33 0.027 0

2011年 0.024 1 0.006 00 0.013 4

2007年 0.086 0.014 8 0.046

2008年 0.101 0.060 7 0.071 7

2009年 0.213 0.028 7 0.124

2010年 1.04 0.051 8 0.087 8

2011年 0.337 0.013 8 0.143

rS=0.5

rS=0.5

rS=-0.5

rS=0.9

由秩相關統(tǒng)計可知，大連灣海域水質主要污染物化學需氧量、無機氮和油類在2007年到2011年之間均有逐年加重的趨勢，其中石油類的增加趨勢顯著（rS=0.9）。石油類的最大濃度出現(xiàn)在2011年8月。最大點出現(xiàn)在4號站位。該區(qū)域是油輪及貨輪錨地，船舶含油污水大量排放入海。無機磷的污染有逐年下降的趨勢（rS=-0.5），這與大連市近年來加強對生活污水的處理以及推廣清潔生產等有很大關系。

4 結果討論

總體上看，大連灣海域受無機氮的污染較為嚴重，超標比例高達80%。

根據(jù)營養(yǎng)狀態(tài)質量指數(shù)法，大連灣內各監(jiān)測站位均處于富營養(yǎng)水平，灣內污染物主要來自于陸源排污。

由有機污染評價指數(shù)法可知，大連灣內受有機物污染較為嚴重。這主要是由于大連灣沿岸石油，化工，冶金，造船等工業(yè)較為密集，大量生活污水和工業(yè)廢水排放入海所致。

由2007年—2011年連續(xù)五年的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，大連灣海域各監(jiān)測因子除磷酸鹽外均處于污染加重的趨勢，其中石油類的增加趨勢最為顯著。

5 建議

我們應該加大環(huán)境保護工作的力度，合理劃分海洋環(huán)境區(qū)，確定海域水質目標。進行海域環(huán)境容量研究，控制污染物入海量，嚴格實施總量控制和排污許可證制度。加強陸源污染物管理與治理，嚴格控制和減少陸源排污。

參考文獻：

[1] GB 17378-2007，海洋監(jiān)測規(guī)范 [S]. 北京: 中國標準出版社, 2007

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[3] 周艷榮，唐偉，趙蓓，等. 山東威海雙島灣海域營養(yǎng)狀態(tài)及有機污染狀況分析[J].海洋通報, 2008, 27(3): 115-120

[4] 張麗旭，任松，蔣曉山. 象山港海域N、P 污染特征及潛在性富營養(yǎng)化程度評價 [J]. 海洋環(huán)境科學 , 2005, 24(3): 68-71

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XU Yan1,SONG Qin

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ting1,GUO Qing

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（1.Dalian fisheries technology extension station,Dalian 116023；

2. Dalian and fishery administration 116021；3. Dalian fishing port supervision bureau 116015）

Abstract：in this paper, according to the monitoring data of Dalian bay waters near 2011, different evaluation methods were used respectively to evaluate the water quality situation of Dalian bay waters. And according to the 2007-2011 for five consecutive years of monitoring data, the waters of the ocean pollution trend analysis. The results show that the main pollutants are inorganic nitrogen in sea, bay are in a state of eutrophication of the monitoring, the organic matter pollution. The main pollution factor from the terrigenous pollution. In addition to the inorganic phosphorus in five years the rest each factor has different degrees of pollution in trend, with the increasing trend of dissolved oxygen in the most significant.

Key words：nutritional status; Organic pollution; Dalian bay waters

（收稿日期：2014-04-06；修回日期：2014-04-14)