連云港港水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)及主要污染物分析

王金華，章衛(wèi)勝，高正榮，張金善

（1.南京水利科學(xué)研究院港口航道工程泥沙交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210029；2.南京大學(xué)，南京210093）

連云港港水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)及主要污染物分析

王金華1，2，章衛(wèi)勝1，高正榮1，張金善1

（1.南京水利科學(xué)研究院港口航道工程泥沙交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京210029；2.南京大學(xué)，南京210093）

為了評(píng)估羊窩頭防波堤、旗臺(tái)作業(yè)區(qū)等相關(guān)工程建設(shè)后連云港港內(nèi)的水質(zhì)現(xiàn)狀，在2013年7月及12月開(kāi)展了兩次水質(zhì)大面調(diào)查，分析了港口區(qū)域的表層海水溶解氧、無(wú)機(jī)氮、無(wú)機(jī)磷、化學(xué)需氧量以及石油類(lèi)的濃度分布特征，濃度分布分析結(jié)果表明港池內(nèi)水質(zhì)略差于港外水質(zhì)，港池末端水質(zhì)相對(duì)較差。采用單項(xiàng)指數(shù)法對(duì)測(cè)量期間的水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析表明兩次測(cè)量期間港池內(nèi)了水質(zhì)單項(xiàng)指標(biāo)滿足港內(nèi)第四類(lèi)海水標(biāo)準(zhǔn)，此外還采用富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)方法，對(duì)港區(qū)內(nèi)的富營(yíng)養(yǎng)化程度進(jìn)行了分析，研究發(fā)現(xiàn)港區(qū)內(nèi)富營(yíng)養(yǎng)化指標(biāo)略有超出，無(wú)機(jī)氮為潛在性富營(yíng)養(yǎng)化的限制環(huán)境因子，需要加強(qiáng)港口內(nèi)部及周?chē)鷧^(qū)域無(wú)機(jī)氮排放的控制。

水質(zhì)現(xiàn)狀；分布特征；營(yíng)養(yǎng)鹽；連云港港

連云港西大堤于1994年正式建成，在東西連島的江家咀至陸上的黃石咀之間修筑一條長(zhǎng)達(dá)6.7 km的攔海大堤，從而形成一個(gè)半封閉的狹長(zhǎng)型淺水海灣。西大堤工程將極大地改變海灣內(nèi)的潮流場(chǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致其物理自凈能力發(fā)生變化［1-5］，徐軍［6］指出，西大堤的建設(shè)減小了灣內(nèi)的水體交換能力，進(jìn)而有可能導(dǎo)致港區(qū)內(nèi)污染加重。西大堤連接?xùn)|西兩島，作為觀光景觀之一，也對(duì)堤兩側(cè)，尤其是堤內(nèi)側(cè)的港內(nèi)水環(huán)境提出了更高的要求。

針對(duì)連云港海域的水質(zhì)已經(jīng)開(kāi)展了一些調(diào)查分析，如徐穎［7］對(duì)1998年5月、9月份連云港海域較大范圍的水質(zhì)資料進(jìn)行了分析，指出部分海域呈富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，化學(xué)需氧量（COD）、無(wú)機(jī)氮（DIN）、無(wú)機(jī)磷（DIP）的含量已達(dá)發(fā)生赤潮的臨界條件；賀心然等［8］利用1998～2003年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析了港口海域的水體富營(yíng)養(yǎng)化情況，指出當(dāng)時(shí)的富營(yíng)養(yǎng)化特征顯著，富營(yíng)養(yǎng)化程度與海產(chǎn)養(yǎng)殖相關(guān)。王敏等［9］對(duì)連云港東西連島東側(cè)海域在2008年、2009年的水質(zhì)狀況進(jìn)行分析，指出超標(biāo)物質(zhì)為化學(xué)需氧量和無(wú)機(jī)氮。李貴林等［10］基于2006～2010年近岸監(jiān)測(cè)資料對(duì)連云港市近岸海域水質(zhì)進(jìn)行了分析，指出磷、氮營(yíng)養(yǎng)鹽仍然是連云港市近岸海域的主要污染物。

上述研究增進(jìn)了對(duì)連云港近海的水質(zhì)現(xiàn)狀的了解，然而缺少針對(duì)連云港港內(nèi)外較詳細(xì)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析，對(duì)港內(nèi)的水質(zhì)調(diào)查點(diǎn)數(shù)偏少；此外隨著近年來(lái)羊窩頭防波堤、旗臺(tái)作業(yè)區(qū)建設(shè)進(jìn)一步改變了港內(nèi)的水流環(huán)境，為了調(diào)查港內(nèi)的水質(zhì)現(xiàn)狀，于2013年夏、冬兩季開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，本文將基于2次調(diào)查資料對(duì)港池內(nèi)的水質(zhì)現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

1 調(diào)查內(nèi)容及方法

水質(zhì)的調(diào)查開(kāi)展于2013年，在連云港港附近海域開(kāi)展了大面水質(zhì)調(diào)查，調(diào)查點(diǎn)為24個(gè)，點(diǎn)位的分布如圖1所示，調(diào)查項(xiàng)目包括潮位、潮流觀測(cè)，以及水環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測(cè)。選取7月24日和12月6日分別代表夏、冬季，測(cè)量期間潮型為大潮。

水環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為：水深、水溫、鹽度、化學(xué)需氧量、溶解氧、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮、有機(jī)氮、有機(jī)磷、無(wú)機(jī)磷、葉綠素a、石油類(lèi)（PETRO），共計(jì)13項(xiàng)。觀測(cè)層次為表、中、底層樣，其中石油類(lèi)只采表層水環(huán)境調(diào)查。每次測(cè)量期間選取漲、落潮期各進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)，相關(guān)數(shù)據(jù)采樣、后期處理均遵循相關(guān)規(guī)范［11-12］的要求。

圖1 連云港主港區(qū)海域水環(huán)境調(diào)查測(cè)點(diǎn)位置圖Fig.1 Location of environmental surveys measuring point around Lianyungang Port

2 主要水質(zhì)要素分布特征

2.1 無(wú)機(jī)氮含量的平面分布

海水中溶解DIN為NO2?N、NO3?N、NH4?N之和，調(diào)查結(jié)果顯示（圖2），夏季海域表層海水中DIN含量變化范圍為0.24～0.34 mg/L，平均值為0.28 mg/L。最高值出現(xiàn)在港內(nèi)最頂部（3#），最低值出現(xiàn)在連云港核電南端（17#）。港內(nèi)外分布呈現(xiàn)港外較港內(nèi)略低，港內(nèi)從口門(mén)向港灣頂部略有增加，港內(nèi)外相差不明顯。

冬季海域表層海水中DIN含量變化范圍為0.18～0.31 mg/L，平均值為0.23 mg/L。最高值出現(xiàn)在港內(nèi)最頂部（1#），最低值出現(xiàn)在羊窩頭防波堤外側(cè)（20#）。港內(nèi)外分布呈現(xiàn)港外較港內(nèi)略低，港內(nèi)從口門(mén)向港灣頂部加略有增加。

根據(jù)江蘇省海洋功能區(qū)劃（2011～2020）得出的相應(yīng)點(diǎn)位執(zhí)行的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其中港區(qū)內(nèi)為四類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)（點(diǎn)位為1～15），外側(cè)為二類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)（點(diǎn)位為16～24）。對(duì)照《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3097-1997）［13］，在夏、冬季港內(nèi)海域水質(zhì)均滿足第三類(lèi)（0.40 mg/L）海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，港外海域滿足第二類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，港內(nèi)外DIN濃度均滿足規(guī)劃要求。

2.2 無(wú)機(jī)磷含量的平面分布

海水中DIP調(diào)查結(jié)果顯示（圖3），夏季海域表層海水中DIP含量變化范圍為0.011～0.050 mg/L，平均值為0.028 mg/L。高濃度區(qū)出現(xiàn)在羊窩頭防波堤外側(cè)海域（20#、21#）以及西大堤外側(cè)（24#）。港內(nèi)外分布呈現(xiàn)港外略高于港內(nèi)，港內(nèi)外濃度平均值分別為0.025 mg/L、0.034 mg/L。

冬季表層海水中DIP含量變化范圍為0.007～0.054 mg/L，平均值為0.029 mg/L。高濃度區(qū)出現(xiàn)在港內(nèi)最頂部（2#）。除灣頂局部區(qū)域外，港內(nèi)外濃度相差不大，港外海域中西大堤北側(cè)的濃度相對(duì)較高。

調(diào)查期間港內(nèi)海水DIP濃度均滿足第四類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，冬季在西大堤外側(cè)局部區(qū)域超過(guò)第二類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 化學(xué)需氧量含量的平面分布

海水中COD調(diào)查結(jié)果顯示（圖4），夏季海域表層海水中COD含量變化范圍為0.51～1.86 mg/L，平均值為0.93 mg/L。高濃度區(qū)出現(xiàn)在連島外側(cè)海域（21#）以及口門(mén)附近。港內(nèi)外分布呈現(xiàn)港外略高于港內(nèi)，港內(nèi)、港外濃度平均濃度分別為0.83 mg/L、1.09 mg/L，港內(nèi)灣頂部濃度相對(duì)減小。

冬季COD含量變化范圍為0.51～2.03 mg/L，港內(nèi)、港外的平均濃度分別為0.85 mg/L、0.83 mg/L，港內(nèi)水質(zhì)較港外水質(zhì)略差。從分布情況來(lái)看，在口門(mén)附近濃度略高。夏、冬季COD濃度均滿足相應(yīng)的功能規(guī)劃水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 溶解氧含量的平面分布

海水中DO調(diào)查結(jié)果顯示（圖5），夏季海域表層海水中DO含量變化范圍為4.70～5.60 mg/L，平均值為5.25 mg/L。港內(nèi)、港外DO平均濃度分別為5.20 mg/L、5.34 mg/L，港內(nèi)平均濃度略低于港外平均濃度。

冬季海域表層海水中DO含量變化范圍為7.70～8.60 mg/L，平均值為8.01 mg/L。港內(nèi)、港外DO平均濃度分別為8.02 mg/L、8.00 mg/L，港內(nèi)外平均濃度基本一致，隨著水溫下降冬季水體中DO含量明顯高于夏季。夏、冬季DO濃度均滿足相應(yīng)的功能規(guī)劃水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 夏冬季港內(nèi)外海水中DIN含量的平面分布Fig.2 Distribution of the DIN inside and outside of the harbor during summer and winter

圖3 夏冬季港內(nèi)外海水中DIP含量的平面分布Fig.3 Distribution of the DIP inside and outside of the harbor during summer and winter

圖4 夏冬季港內(nèi)外海水中COD含量的平面分布Fig.4 Distribution of the COD inside and outside of the harbor during summer and winter

2.5 石油類(lèi)含量的平面分布

海水中PETRO調(diào)查結(jié)果顯示（圖6），夏季海域表層海水中PETRO含量變化范圍為0.03～0.09 mg/L，平均值為0.05 mg/L。港內(nèi)、港外PETRO平均濃度分別為0.05 mg/L、0.04 mg/L，港內(nèi)平均濃度高于港外平均濃度，從港內(nèi)濃度分布來(lái)看，從口門(mén)向港灣頂部略有減小，出現(xiàn)這種分布可能與口門(mén)附近過(guò)往船舶量較大有關(guān)。

冬季海域表層海水中PETRO含量變化范圍為0.03～0.09 mg/L，平均值為0.07 mg/L。港內(nèi)、港外PETRO平均濃度基本一致，為0.07 mg/L，港內(nèi)夏、冬季PETRO濃度均滿足相應(yīng)的功能規(guī)劃水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，港外有局部區(qū)域濃度超標(biāo)。

3 水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)及分析

海域水質(zhì)現(xiàn)狀評(píng)價(jià)采用《環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)與標(biāo)準(zhǔn)》中的單項(xiàng)污染指數(shù)法，單項(xiàng)水質(zhì)因子i在第j點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)為

圖5 夏冬季港內(nèi)外海水中DO含量的平面分布Fig.5 Distribution of the DO inside and outside of the harbor during summer and winter

圖6 夏冬季港內(nèi)外海水中PETRO含量的平面分布Fig.6 Distribution of the PETRO inside and outside of the harbor during summer and winter

如得出的評(píng)價(jià)因子的單項(xiàng)污染指數(shù)值大于1，則表明該評(píng)價(jià)因子超過(guò)了相應(yīng)的水質(zhì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)不能滿足相應(yīng)功能區(qū)的使用要求。如果單項(xiàng)污染指數(shù)值小于1，則表明該因子符合相應(yīng)功能區(qū)的使用要求。表1、表2給出了港內(nèi)、港外海域的單項(xiàng)污染指數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)2次測(cè)量期間港口內(nèi)部的海水均滿足規(guī)劃的第四類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，港口外側(cè)部分測(cè)點(diǎn)的海水未滿足規(guī)劃的第二類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)，其中西大堤外側(cè)的局部區(qū)域水質(zhì)超標(biāo)，這與北側(cè)相鄰的臨洪河口周?chē)|(zhì)較差有密切聯(lián)系。

表1 港內(nèi)海水水質(zhì)要素的含量與單項(xiàng)污染指數(shù)Tab.1 Seawater quality concentrations and their individual pollution index in inner harbor

海水富營(yíng)養(yǎng)化狀況采用目前常用的富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，其計(jì)算公式如下

表2 港外海水水質(zhì)要素的含量與單項(xiàng)污染指數(shù)Tab.2 Seawater quality concentrations and their individual pollution index in outer harbor

浮游植物在光合作用中對(duì)氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽的吸收是按16：1的摩爾比進(jìn)行的，適宜的氮、磷比值有利于浮游植物的生長(zhǎng)和繁殖；反之將限制生物的生長(zhǎng)和繁殖。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，測(cè)量海域氮磷比均小于16（表3），初步判定潛在的富營(yíng)養(yǎng)化限制因子為無(wú)機(jī)氮。

表3 港內(nèi)表層海水富營(yíng)養(yǎng)化指數(shù)Fig.3 Eutrophication index of surface seawater inside the harbor

4 結(jié)語(yǔ)

從2次監(jiān)測(cè)結(jié)果分析來(lái)看，水體的主要污染指標(biāo)為無(wú)機(jī)氮、無(wú)機(jī)磷，其中無(wú)機(jī)氮為潛在性富營(yíng)養(yǎng)化的限制環(huán)境因子，這與文獻(xiàn)［10］的研究結(jié)果一致。污染分布特征為港池水質(zhì)略差于港外水質(zhì)，港池末端水質(zhì)相對(duì)較差，夏季水質(zhì)較冬季略差。

雖然西大堤的建設(shè)增加了港池內(nèi)水體的交換周期，但是同時(shí)也減少了兩側(cè)如臨洪河口及近岸污染水體對(duì)港池內(nèi)水體的影響，在有效控制港內(nèi)污染排放量的前提條件下，港內(nèi)水質(zhì)保持相對(duì)穩(wěn)定，滿足功能規(guī)劃的第四類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)。

鑒于港內(nèi)水體已輕度富營(yíng)養(yǎng)化，有必要加強(qiáng)近海區(qū)的海洋環(huán)境管理，控制污染源排放，使海水水質(zhì)得到改善。此外，進(jìn)一步控制港內(nèi)船舶的污水排放，對(duì)突發(fā)事件做到快速、有效地應(yīng)對(duì)。

［1］王學(xué)昌，孫長(zhǎng)青，趙可勝.連云港近岸海域物理自凈能力研究及水質(zhì)預(yù)測(cè)——Ⅰ.西大堤工程對(duì)潮流場(chǎng)的影響［J］.青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，1994（S1）：161-167. WANG X C，SUN C Q，ZHAO K S.The study of physical self?purification capability and the prediction of water quality in the off?shore area of Lianyungang 1.The influence of Xida dam project of Lianyungang on tidal current field［J］.Journal of Ocean Universi?ty of Qingdao，1994（S1）：161-167.

［2］孫長(zhǎng)青，孫英蘭，趙可勝，等.連云港近岸海域物理自凈能力研究及水質(zhì)預(yù)測(cè)——Ⅱ連云港近岸海域水質(zhì)預(yù)測(cè)［J］.青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，1994（S1）：168-173. SUN C Q，SUN Y L，ZHAO K S，et al.The study of physical self?purification capability and the prediction of water quality in the offshore area of Lianyungang 2.The prediction of water quality［J］.Journal of Ocean University of Qingdao，1994（S1）：168-173.

［3］趙可勝，婁安剛，王學(xué)昌.連云港近岸海域物理自凈能力研究及水質(zhì)預(yù)測(cè)——Ⅲ.西大堤建成后對(duì)物質(zhì)輸運(yùn)的影響［J］.青島海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，1994（S1）：174-179. ZHAO K S，LOU A G，WANG X C.The study of physical self?purification capability and the prediction of water quality in the off?shore area of Lianyungang 3.Impact of Xida dam on mass transport［J］.Journal of Ocean University of Qingdao，1994（S1）：174-179.

［4］程琪，虞志英.連云港西大堤工程后港區(qū)自然環(huán)境變化概述［J］.海洋工程，1999（3）：54-61. CHENG Q，YU Z Y.A summary of natural environment changes after construction of west breakwater in Lianyungang Harbor［J］.The Ocean Engineering，1994（3）：54-61.

［5］張勇，陳德昌，包四林.連云港西大堤工程后港區(qū)污染濃度場(chǎng)的數(shù)值預(yù)報(bào)［J］.水運(yùn)工程，1993（5）：13-18. ZHANG Y，CHEN D C，BAO S L.Pollution simulation after construction of west breakwater in Lianyungang Harbor［J］.Port&Wa?terway Engineering，1994（5）：13-18.

［6］徐軍.連云港西大堤工程建設(shè)影響作用評(píng)價(jià)［J］.海洋通報(bào)，2005（5）：67-73. XU J.The Impact Assessment of the West Breakwater Project in Lian?Yun?Gang，Jiangsu Province，China［J］.Marine Science Bulle?tin，2005（5）：67-73.

［7］徐穎.連云港附近海域水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)［J］.海洋環(huán)境科學(xué)，2001（4）：54-57. XU Y.Assessment on water environment quality of near Lianyungang Harbor［J］.Marine Environmental Science，2001（4）：54-57.

［8］賀心然，陳斌林，展衛(wèi)紅.連云港港口海域水體富營(yíng)養(yǎng)化情況分析［J］.污染防治技術(shù)，2005（1）：46-48. HE X R，CHEN B L，ZHAN W H.Water Eutrophication of Sea Area in Sea port of Lianyungang［J］.Pollution Control Technology，2005（1）：46-48.

［9］王敏，張晴，周德山，等.連云港近岸海域水質(zhì)狀況初步調(diào)查與評(píng)價(jià)［J］.淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011（4）：50-53. WANG M，ZHANG Q，ZHOU D S，et al.Preliminary Survey and Evaluation of Water Quality in Lianyungang Inshore［J］.Journal of Huaihai Institute of Technology：Natural Science Edition，2011（4）：50-53.

［10］李貴林，姜玲，趙穎.連云港市近岸海域水質(zhì)變化趨勢(shì)與現(xiàn)狀研究［J］.淮海工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012（2）：88-92. LI G L，JIANG L，ZHAO Y.Inter?annual variations and current situation of water in Lianyungang inshore［J］.Journal of Huaihai Institute of Technology：Natural Science Edition，2012（2）：88-92.

［11］GB17378-2007，海洋監(jiān)測(cè)規(guī)范［S］.

［12］GB/T12763-2007，海洋調(diào)查規(guī)范［S］.

［13］GB3097-1997，海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

Assessment of water quality situation and major pollutions in Lianyungang Port

WANG Jin?hua1,2,ZHANG Wei?sheng1,GAO Zheng?rong1,ZHANG Jin?shan1
（1.Key Laboratory of Port,Waterway and Sedimentation Engineering,Ministry of Transport,Nanjing Hydraulic Research Institute,Nanjing 210029,China;2.Nanjing University,Nanjing 210093,China）

In order to evaluate the water quality status after the construction of Yangwotou breakwater and Qi?tai operational zone inside the Lianyungang Port,two surveys of water quality were taken in July and December of the year 2013.The distribution of inorganic nitrogen,inorganic phosphate and chemical oxygen demand as well as the petroleum in the surface waters of harbor area were analyzed.The results show that the water quality in the ba?sin is slightly worse than the outer harbor water quality with the relatively poor water quality in the basin end.The index method was adopted to analyze the water quality during the observation period.During the two surveys,the water quality in the harbor meets the national grade four water standards.Moreover,the eutrophication index meth?od was used to analyze the eutrophication state in the harbor.Within the port the water is slightly eutrophication, and the inorganic nitrogen is the limiting eutrophication factors.Control on the pollution discharge will be tightened with special focus on the inorganic nitrogen discharge.

water quality status;distribution characteristics;nutrient concentration;Lianyungang Port

X 52

A

1005-8443（2015）02-0161-06

2014-09-14；

2014-12-11

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51309157）；中國(guó)博士后基金項(xiàng)目（2012M511244）；國(guó)家863計(jì)劃資助項(xiàng)目（2012AA112509）

王金華（1984-），男，江蘇省連云港人，博士，高級(jí)工程師，主要從事近海水動(dòng)力、水環(huán)境研究。

Biography：WANG Jin?hua（1984-），male，senior engineer.