大沽河入海口污染物濃度多時間尺度變化特征分析?

岳玲莉， 高會旺， 喬 飛， 劉明君(.中國海洋大學(xué)海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 26600； 2.青島市環(huán)境保護(hù)局，山東 青島 26600； .中國環(huán)境科學(xué)研究院，北京0002)

大沽河入?？谖廴疚餄舛榷鄷r間尺度變化特征分析?

岳玲莉1，2， 高會旺1??， 喬 飛3， 劉明君1
(1.中國海洋大學(xué)海洋環(huán)境與生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100； 2.青島市環(huán)境保護(hù)局，山東 青島 266003； 3.中國環(huán)境科學(xué)研究院，北京100012)

大沽河是膠州灣周邊徑流量最大的入海河流，明確其入海口污染物濃度的變化特征對膠州灣實(shí)施陸源污染控制具有重要的意義。本文利用2001—2013年的月監(jiān)測數(shù)據(jù)和2013年的日監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析了大沽河入?？贑ODcr和NH4-N濃度的年際、月際和日變化特征及其影響因素。從年際變化看，CODcr和NH4-N的濃度呈下降趨勢，自2004年始達(dá)到了水功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)要求；2001—2007年的污染物濃度下降主要源于點(diǎn)源污染治理，2008年始非點(diǎn)源污染上升為主要污染源，污染物濃度沒有明顯下降。從月際變化看，受降雨徑流的沖刷、稀釋以及農(nóng)田肥料流失的影響，CODcr和NH4-N的濃度隨降雨量增大而增大。從不同水期日均值的變化看，CODcr和NH4-N濃度也與降雨量有關(guān)，其日均濃度呈現(xiàn)豐水期高、平水期和枯水期低的變化特征。

大沽河；膠州灣；入?？冢晃廴疚餄舛?；水質(zhì)；降雨量

對水體污染物濃度變化特征進(jìn)行分析是水環(huán)境治理的重要基礎(chǔ)工作，深入分析水質(zhì)變化特征，有利于找出水環(huán)境污染原因，從而進(jìn)行有針對性的污染治理。河流入?？谧鳛殛懺次廴疚镞M(jìn)入海灣的通道，明確其多時間尺度污染物濃度的變化特征，對實(shí)施河流與海灣陸源污染控制，實(shí)現(xiàn)陸海統(tǒng)籌管理具有重要的意義。美國自1972年起實(shí)施的TMDL(Total Maximum Daily Loads)計劃，主要基于對河流水質(zhì)的精確分析，同時考慮季節(jié)變化等因素的影響，確定水體最大日負(fù)荷量，進(jìn)而采取適當(dāng)?shù)奈廴究刂拼胧└纳扑h(huán)境[1-2]，該計劃對切薩皮克灣水環(huán)境改善具有重要的意義。河口的污染物濃度存在不同時間尺度的變化，原因可能包括陸源點(diǎn)源、非點(diǎn)源污染排放、降水、感潮影響等因素。其中，降雨沖刷帶來的非點(diǎn)源污染被認(rèn)為是造成河流污染和受納水體水質(zhì)下降的重要因素[3]。Paerl等[4]在北卡羅來納州紐斯河河口的研究表明，降雨能夠?qū)е潞涌跔I養(yǎng)鹽濃度的升高及初級生產(chǎn)能力的上升。Burkholder等[5]研究表明，降雨不僅影響初級生產(chǎn)力，而且對河口生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

大沽河是青島的“母親河”，多年平均徑流量占膠州灣入海河流年均總徑流量的85%[6]，入海污染物質(zhì)對膠州灣水環(huán)境的影響不可忽視。王為民等[7]在2012年7—8月暴雨前后對膠州灣入灣河流進(jìn)行的觀測表明，降雨徑流和濕沉降過程帶來的大沽河淡水輸入量增加給膠州灣西部海域生態(tài)帶來的影響比東部海域更為劇烈。因此，分析大沽河入?？谖廴疚餄舛燃敖涤陱搅鞯挠绊憻o疑可為更好地實(shí)施膠州灣陸源污染控制，進(jìn)而改善膠州灣水環(huán)境提供科學(xué)參考。學(xué)者對于大沽河水質(zhì)進(jìn)行了一些研究，如徐進(jìn)等[8]基于2002年水質(zhì)監(jiān)測值利用模型對大沽河水質(zhì)進(jìn)行了模擬預(yù)測；周貴忠等[9]用模糊數(shù)學(xué)法對2004年大沽河水質(zhì)進(jìn)行了評價；孟春霞等[10]用綜合評價法評價了大沽河2000—2005年水污染狀況；趙秀春[11]用灰色關(guān)聯(lián)法評價了2003—2007大沽河水質(zhì)。已有研究多側(cè)重于方法研究或基于大沽河干流若干年均值或年內(nèi)若干次監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，難以準(zhǔn)確反映出大沽河入?？诙鄷r間尺度水質(zhì)變化狀況。大沽河入海斷面作為其陸源污染物進(jìn)入膠州灣的最后一個淡水?dāng)嗝妫廴疚餄舛仍跁r間尺度上的變化較為復(fù)雜，常常給水質(zhì)評價、河流與海灣的污染控制帶來困難，進(jìn)行多時間尺度變化特征及其影響因素分析顯然十分必要，然而該類分析目前仍較為欠缺。本文重點(diǎn)對大沽河入?？谖廴疚餄舛鹊哪辍⒃潞腿兆兓卣骷敖涤陱搅鞯挠绊戇M(jìn)行分析，從而為揭示入?？谒|(zhì)變化特征與水體污染原因，以及開展膠州灣陸源污染控制提供基本的數(shù)據(jù)支持和參考。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域

大沽河發(fā)源于煙臺市轄招遠(yuǎn)阜山，自北曲折南流，干流全長179.9 km，流域總面積6 131.3 km2，由萊西市馬連莊鎮(zhèn)西巨家村進(jìn)入青島境內(nèi)，流經(jīng)萊西、平度、即墨、膠州、城陽等區(qū)市，于膠州市營房鎮(zhèn)碼頭村南入膠州灣。流域地處暖溫帶亞濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，北部為山區(qū)和淺山丘陵區(qū)，南部為山麓平原和平原洼地，地勢北高南低，地形坡度由北向南逐漸變緩。多年平均降水量675.6 mm，主要集中在7—9月，與華北地區(qū)多數(shù)小流域類似，大沽河屬于雨源性季節(jié)性河流，豐水期徑流量較大，平水期相對較小，枯水期下游河段時常出現(xiàn)干涸無水現(xiàn)象。大沽河斜拉橋斷面位于120°7′11″E、35°59′50″N的南莊閘，是大沽河進(jìn)入膠州灣的最后一個淡水監(jiān)測斷面，其干流和主要支流的淡水和污染物均經(jīng)此入海(見圖1)。本文以該斷面水質(zhì)監(jiān)測資料為基礎(chǔ)，開展大沽河入海口污染物濃度的多時間尺度變化特征研究。

1.2 數(shù)據(jù)來源和分析方法

污染物濃度多時間尺度變化分析 年際變化分析利用2001—2013年青島市環(huán)保局的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，進(jìn)行年均污染物濃度變化特征與趨勢分析。監(jiān)測方法為人工采樣監(jiān)測，監(jiān)測頻次2001—2002年為隔月1次，2003—2013年為每月1次。年內(nèi)變化分析利用斜拉橋斷面2013年1月1日—12月31日每4 h 1次的自動監(jiān)測資料，計算污染物濃度月均值、日不同時間污染物濃度均值，進(jìn)而分析大沽河入?？谖廴疚餄舛鹊脑伦兓腿仗卣鳌?013年1—3月，大沽河下游河段出現(xiàn)斷流，數(shù)據(jù)缺失。對于異常監(jiān)測數(shù)據(jù)采取3倍均方差法予以剔除。

污染物濃度指標(biāo)選取 從國家水污染治理政策導(dǎo)向看，“十二五”和“十三五”期間，環(huán)保部均將CODcr和NH4-N作為河流主要污染控制指標(biāo)。根據(jù)文獻(xiàn)[10-11]對2000—2005年和2003—2007年大沽河水質(zhì)評估結(jié)果，前者將CODcr、懸浮物和NH4-N列為主要超標(biāo)因子，后者將CODcr、TP和NH4-N列為主要超標(biāo)因子，說明CODcr和NH4-N仍為大沽河最主要的污染因子。因此，本文水質(zhì)指標(biāo)選取河流主要污染指標(biāo)CODcr和NH4-N進(jìn)行分析。

污染物濃度與降雨量及徑流量的關(guān)系分析 采用山東省水文局2001—2013年在山角底觀測站觀測的徑流量數(shù)據(jù)，以及2013年逐日降雨量數(shù)據(jù)。該觀測站位位于大沽河的下游，自該觀測站位至入?？诘统本€為大沽河河口灘涂的范圍。

2 結(jié)果與討論

2.1 大沽河入?？谖廴疚餄舛茸兓治?/p>

2.1.1 2001—2013年污染物濃度年際變化 如圖2所示，2001—2013年大沽河入?？贑ODcr濃度年均值約25 mg/L，波動幅度較小，變化范圍為20～40 mg/L，最大值與最小值相差約1倍。NH4-N濃度年均值約0.7 mg/L，波動幅度較大，變化范圍為0.2～4.2 mg/L，最大與最小值相差約20倍。2001—2005年，CODcr和NH4-N濃度均呈明顯的下降趨勢，2005年后波動變化。自2004年開始，CODcr濃度降至30 mg/L以下，之后在20～30 mg/L之間波動，達(dá)到了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838—2002)Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求(CODcr濃度≤30 mg/L)，該標(biāo)準(zhǔn)為該斷面所在的水功能區(qū)工業(yè)用水區(qū)及排污控制區(qū)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。自2004年開始，NH4-N濃度降至1 mg/L以下，之后在0.2～0.7 mg/L之間波動，達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求(NH4-N濃度≤1 mg/L)。

2001—2004年，CODcr和NH4-N的年均濃度逐年降低，可從青島市同期實(shí)施的點(diǎn)源污染控制措施得到解釋。進(jìn)入21世紀(jì)以來，青島市重視水源地管理， 2003年印發(fā)了《青島市水功能區(qū)劃》，對全市地表和地下水實(shí)施分級管理，大沽河70%以上河段確定為飲用水源區(qū)；2003、2004年先后頒布了地下水和地表水水源保護(hù)區(qū)劃；同時，對大沽河水源地實(shí)施源頭污染控制，嚴(yán)控涉水企業(yè)審批，嚴(yán)格環(huán)境執(zhí)法監(jiān)管。大沽河匯水區(qū)域內(nèi)的區(qū)市對工業(yè)污染源和城鎮(zhèn)生活污染源采取工程措施實(shí)施治理，通過建設(shè)污水處理廠等市政設(shè)施減少污染排放，并優(yōu)化污水處理廠尾水排放去向，以保護(hù)大沽河水源地。如圖3所示，大沽河流域污水處理能力自2001年至2013年不斷增長。其中，2001—2004年增長速度較快，2004年污水處理能力約為2001年的2倍。2000年底，萊西市污水處理廠二期建成并投入運(yùn)行，增加污水處理能力2.7萬t/d，達(dá)到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)一級排放標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)萊西市環(huán)保部門測算，廢水中主要污染物去除率達(dá)95%，2000—2008年CODcr減排量約1萬t。平度市南村鎮(zhèn)位于大沽河西岸，是區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，化工、電子、紡織印染行業(yè)產(chǎn)生的污水為該區(qū)域主要污染來源。為減少污染排放，南村污水處理廠于2003年12月竣工并運(yùn)行，日處理污水1萬t，不但解決了城區(qū)污染問題，也減少了對大沽河的污染。隨后城陽上馬污水處理廠、即墨南泉污水處理泵站等市政設(shè)施也相繼建成，集中處理城鎮(zhèn)生活和工業(yè)污水。上述污水處理廠尾水排放去向多數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)置，排向嵯陽河、五龍河、墨水河等其它水域，減少了大沽河污染物排放量。點(diǎn)源污染治理措施帶來了大沽河水環(huán)境質(zhì)量的改善，污染物濃度顯著降低。盡管自2007—2013年又陸續(xù)增加了20萬t/d污水處理能力，但污染物濃度并未繼續(xù)下降，原因在于隨著點(diǎn)源污染物排放量占比逐步下降，2008年起非點(diǎn)源占比逐步上升，并逐步成為主要污染源[12-13]。因非點(diǎn)源污染源具有排放方式復(fù)雜、排放范圍較廣等特點(diǎn)，故治理難度較大，采取的措施或治理的效果不明顯，相應(yīng)地，入?？谖廴疚餄舛认陆第厔轀p緩，并呈波動變化趨勢。

2.1.2 2013年污染物濃度月際變化特征 如圖4所示，2013年大沽河斜拉橋斷面CODcr濃度月均值為18～26 mg/L，達(dá)到Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求；NH4-N濃度月均值為0.1～0.3 mg/L，達(dá)到地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。CODcr和NH4-N濃度月均值波動幅度不大，但最大值與最小值的差值即濃度極差均較大，有的月份甚至超過均值，極差最大的月份出現(xiàn)在豐水期7月，也是年內(nèi)出現(xiàn)濃度最大值的月份。曹正梅等[14]對2012年大沽河干流水質(zhì)綜合污染指數(shù)的分析也表明，多數(shù)斷面豐水期綜合污染指數(shù)最大。

2.1.3 2013年污染物濃度的日變化特征 如圖5所示，斜拉橋斷面CODcr濃度2013年每4 h的均值約為(23.6±1.0) mg/L，NH4-N濃度平均值約為(0.19±0.01) mg/L，波動幅度較小。每一時間點(diǎn)的濃度極差均較大，CODcr濃度極差與均值基本相當(dāng)，NH4-N濃度極差超過均值約3倍。若流域主要污染源為城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源，則各時間點(diǎn)的污染物排放應(yīng)有一定的規(guī)律性，如人群生活用水高峰期往往會帶來污染物濃度的上升[15]。而非點(diǎn)源污染物主要通過降雨徑流入河，因此污染物濃度變化可能受降雨徑流的沖刷和稀釋雙重影響，即降雨初期受沖刷影響帶來污染物濃度的大幅度升高，而連續(xù)降雨后大沽河作為雨源型季節(jié)性河流水量開始增大，對污染物濃度構(gòu)成稀釋作用。同時，因連續(xù)降雨的持續(xù)沖刷作用，積存的污染物量開始減少，沖刷與稀釋的雙重影響造成年內(nèi)同一時間點(diǎn)污染物濃極差較大，而全年不同時間點(diǎn)的污染物濃度的均值波動較小。

2.2 大沽河入?？谖廴疚餄舛茸兓c降雨徑流關(guān)系

2.2.1 年均污染物濃度與年徑流關(guān)系 對大沽河入?？贑ODcr和NH4-N的年均濃度與年徑流量的關(guān)系分別進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)沒有明顯的相關(guān)性。如圖6所示，2003、2007和2008年徑流量相對較大，約為7.1～9.7億m3/a，2002、2006和2012年徑流量較小，約為0.6～1.5億m3/a，最低值與最高值相差約15倍。一方面，從非點(diǎn)源污染的排放看，盡管雨水沖刷能將農(nóng)村生產(chǎn)與生活產(chǎn)生的非點(diǎn)源污染物帶進(jìn)河流，但降雨帶來的徑流污染顯然有較強(qiáng)的時效性，年徑流量和污染物濃度的年均值不能夠很好地反映降雨徑流對污染物濃度帶來的變化；另一方面，污染物年均濃度呈現(xiàn)的整體下降趨勢主要源于受政府多年來采取的污染治理措施影響(見圖3)，尤其是2007年以前的點(diǎn)源污染治理措施帶來的污染物濃度持續(xù)下降，而這一因素與降水徑流無關(guān)。

2.2.2 年內(nèi)污染物濃度變化與降雨徑流的關(guān)系 如圖7所示，對2013年CODcr濃度月均值與月降雨量關(guān)系的分析表明，3—5月，CODcr濃度與降雨量均呈上升趨勢；5月降雨量最大，月降雨量達(dá)到133 mm，CODcr濃度處于上升階段；6月降雨量僅為30 mm，但CODcr濃度為全年最高；7—12月CODcr濃度與降雨量均呈下降趨勢，中間略有波動。雖然污染物濃度與降雨量并非完全相關(guān)，但趨勢上有一定的對應(yīng)關(guān)系。河口污染物濃度影響因素眾多，其變化往往比較復(fù)雜，但顯然降雨因素起到了一定的作用。

降雨強(qiáng)度是影響初始沖刷效應(yīng)的主要因素，一般強(qiáng)度較大的降雨沖刷效應(yīng)較為明顯[16]。從非點(diǎn)源污染的排放看，歷時短、強(qiáng)度高的降雨對徑流污染的貢獻(xiàn)可能達(dá)到50%以上[17]。本文分析認(rèn)為：3—4月隨降雨季節(jié)的來臨，農(nóng)村和農(nóng)業(yè)面源污染物不斷被沖刷入河，使CODcr濃度呈增高趨勢；5月的降雨量較大，一定程度稀釋了污染物的濃度；6月降雨量相對較小的情況下，污染物既隨降雨徑流沖刷入河，又難以達(dá)到對污染物的稀釋效應(yīng)，污染物濃度呈現(xiàn)最高；7—8月是青島市的豐水期，隨雨季的持續(xù)，污染物隨著徑流不斷被沖刷入河，非點(diǎn)源區(qū)域殘存的污染物開始減少，CODcr濃度開始下降；10月降雨量明顯下降，河流水量變少，接近靜流狀態(tài)，加之蒸發(fā)作用，污染物濃度有所上升；11月降雨量小幅升高，污染物再次隨雨水沖刷入河，濃度小幅上升；12月無降雨量，大沽河開始進(jìn)入枯水季節(jié)，污染物濃度較最低。

對2013年NH4-N濃度的月均值與月降雨量關(guān)系的分析表明，NH4-N濃度與降雨量的關(guān)系與CODcr濃度與降雨量的關(guān)系并不完全相同。3—5月，NH4-N濃度與降雨量反向變化；7—11月NH4-N濃度與降雨量趨勢近乎相同，降雨量上升時，NH4-N濃度上升，降雨量下降時，NH4-N濃度下降。研究表明，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已成為陸地生態(tài)系統(tǒng)中重要的氮素排放源，也是大多數(shù)河流湖泊水體污染主因之一[18]。中國糧食作物氮肥利用率遠(yuǎn)低于世界平均水平，小麥和玉米氮肥利用率分別為28%和26%[19]，遠(yuǎn)低于世界平均水平54%和63%[20-22]，大多氮素最終流失而進(jìn)入河道或湖泊。大沽河流域是青島市的糧食主產(chǎn)地，主要農(nóng)作物為小麥和玉米。分析認(rèn)為，在降雨帶來的沖刷和稀釋雙重作用下，入海口NH4-N濃度的變化主要受農(nóng)業(yè)活動肥分流失造成的非點(diǎn)源污染排放影響。3—5月，雨量逐步增大，但因北方氣候特點(diǎn)，農(nóng)耕剛剛開始，農(nóng)田施肥季節(jié)尚未來臨，所以盡管雨量增大，但NH4-N濃度反而因稀釋作用呈下降趨勢；6月開始，雨季來臨，農(nóng)田也進(jìn)入施肥季節(jié)，以氮肥為主的化肥被持續(xù)沖刷入河，造成NH4-N濃度開始升高。7—9月是青島的豐水期，隨著降雨量的增大，農(nóng)村和農(nóng)業(yè)種植施肥帶來的非點(diǎn)源污染物不斷被沖刷入河，使NH4-N濃度不斷增高。8—10月，農(nóng)作物相繼進(jìn)入收獲期，施肥減少，且因7月的持續(xù)降雨沖刷，土壤中氮肥殘余量漸少，NH4-N濃度持續(xù)降低。11—12月，枯水季來臨，降雨量趨近于0，加上蒸發(fā)的作用，水體中的水量越來越少，NH4-N濃度趨于上升。綜上，大沽河流域作為典型的農(nóng)耕區(qū)，NH4-N濃度受農(nóng)田徑流帶來的污染作用十分明顯，豐水期同時受降雨沖刷、稀釋、化肥溶淋等的疊加影響，平水期和枯水期則受水量較少與蒸發(fā)的影響。

對2013年大沽河斜拉橋斷面污染物濃度日均值的進(jìn)一步分析表明，CODcr和NH4-N濃度最高值均出現(xiàn)在7月16日，推測可能與此間的降雨量較大相關(guān)。根據(jù)2013年7月氣象統(tǒng)計數(shù)據(jù)，當(dāng)月青島市有23天出現(xiàn)了降雨，其中6天降雨量達(dá)到了中雨，2天降雨量達(dá)到了大雨，其余多為陣雨。如圖8所示，對7月7—31日連續(xù)降雨期間CODcr和NH4-N濃度周均值進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)7月13—18日為降雨強(qiáng)度較大的一周，恰好也是CODcr和NH4-N濃度處于高值期間的一周，其日均最高值均出現(xiàn)在此期間。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，由于降雨沖刷和稀釋的雙重作用，降雨期間污染物濃度呈現(xiàn)出最大值和最小值差異較大的特點(diǎn)，CODcr濃度的最大值約為最小值的1.8～3.5倍，NH4-N濃度的最大值約為最小值的1.5～14倍。

根據(jù)美國國家環(huán)保局的報告，降水帶來兩大影響因素：地表徑流的水量和流速，以及降雨徑流中攜帶的污染物濃度[23-24]。已有研究表明，降雨強(qiáng)度與持續(xù)時間達(dá)到一定的值之后，則會產(chǎn)生徑流沖刷帶來的污染負(fù)荷[25]。大沽河流域枯水期、平水期的雨強(qiáng)均較小，不足以形成徑流沖刷污染，而豐水期形成的徑流對河流污染產(chǎn)生影響。

如圖9所示，根據(jù)2010年青島市環(huán)境統(tǒng)計及對大沽河流域進(jìn)行的污染源調(diào)查結(jié)果，大沽河流域主要污染源貢獻(xiàn)是非點(diǎn)源污染，其中，CODcr和NH4-N畜禽養(yǎng)殖源排放占比均達(dá)到40%以上，農(nóng)田徑流源排放占比均達(dá)到30%以上。與非點(diǎn)源污染排放的不確定性相比，點(diǎn)源污染排放在一定時期內(nèi)可以視為常數(shù)。由此推斷，大沽河流域豐水期污染物濃度較大的主因在于降雨沖刷帶來的非點(diǎn)源污染。

2.2.3 不同水期污染物濃度日變化特征 對不同水期CODcr和NH4-N濃度的均值、最大值和最小值進(jìn)行對比分析表明，不同水期CODcr和NH4-N濃度的均值差別不明顯，而濃度的極差均表現(xiàn)為：豐水期大于平水期和枯水期，其中最大值均為：豐水期>平水期>枯水期(見圖10)。這一結(jié)果反映了豐水期降雨沖刷攜帶大量的污染物導(dǎo)致其濃度升高、持續(xù)降雨的稀釋作用帶來污染物濃度降低的雙重作用，與上文中對2013年7月4個降雨周的分析相呼應(yīng)。

3 結(jié)論

(1)大沽河入?？跀嗝?001—2013年CODcr和NH4-N濃度的年均值分別為20～40 mg/L和0.2～4.2 mg/L，呈下降趨勢。2001—2004年下降趨勢明顯，2005—2013年為波動下降趨勢。自2004年始，CODcr和NH4-N濃度分別降至20～30和1 mg/L以下，達(dá)到水功能區(qū)標(biāo)準(zhǔn)要求。2001—2007年污染物年均濃度的降低源于點(diǎn)源污染治理效應(yīng)；自2008年始，非點(diǎn)源污染上升為主要污染源，污染物濃度沒有明顯下降。

(2)對2013年內(nèi)污染物濃度的月際變化分析表明，CODcr濃度月均值為18～26 mg/L，優(yōu)于Ⅳ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求；NH4-N濃度月均值為0.1～0.3 mg/L，達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。CODcr濃度月均值的變化受降雨沖刷和稀釋雙重影響，初期沖刷后濃度升高，連續(xù)較強(qiáng)的降雨后期受水量增大的稀釋作用影響，污染物濃度有所降低。NH4-N濃度不但受降雨沖刷和稀釋的影響，同時受農(nóng)業(yè)施肥活動季節(jié)變化帶來的非點(diǎn)源污染的影響。

(3)2013年，CODcr和NH4-N濃度日均值的最大值均出現(xiàn)在7月，與該月連續(xù)降雨期間的降雨量相對應(yīng)，該月CODcr和NH4-N濃度處于高值的一周對應(yīng)于降雨量較大的一周，主要受降雨帶來的農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染物的影響。受降雨沖刷帶來的非點(diǎn)源污染物增多和降雨量帶來的水量較大稀釋作用的影響，在降雨期間污染物濃度最大值和最小值的差異較大，CODcr濃度相差1.8～3.5倍，NH4-N濃度相差1.5～14倍。

(4)對不同水期CODcr和NH4-N濃度的均值、最大值和最小值進(jìn)行對比分析表明，濃度的極差均表現(xiàn)為豐水期大于平水期和枯水期，其中最大值均表現(xiàn)為豐水期>平水期>枯水期。降雨徑流帶來的非點(diǎn)源污染導(dǎo)致豐水期污染較其他水期嚴(yán)重，非點(diǎn)源污染排放不容忽視。

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責(zé)任編輯 龐 旻

Multi-Time Scale Variations of Pollutants in the Estury of Dagu River

YUE Ling-Li1, 2, GAO Hui-Wang1, QIAO Fei3, LIU Ming-Jun1

(1.Key Lab of Marine Environment and Ecology, Ministry of Education, Ocean University of China, Qingdao 266100, China； 2.Qingdao Municipal Environmental Protection Bureau, Qingdao 266003, China; 3.Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China)

To find out multi-time scale variations of pollutants in the estury of Dagu River, the annual, monthly, and daily concentration of pollutants was studied and associated with precipitation and runoff based on the annual data from 2001 to 2013 and daily data in 2013. The annual concentration of CODcr and NH4-N was 20～40 and 0.2～4.2 mg/L from 2001 to 2013, and both showed a decreasing trend, especially from 2001 to 2004. Since 2004, the concentration of CODcr and NH4-N decreaseed to 20～30 mg/L and <1 mg/L, which reached the water quality standard of the function zone. The concentration of pollutants decreased from 2001 to 2007 owing to the treatment of point source pollution. The concentration of pollutants has not decrease since 2008 due to the non-point pollution being the main source of pollution. According to the monthly and daily concentration of pollutants in 2013, the monthly concentration of CODcr and NH4-N was 18～26 and 0.1～0.3 mg/L reaching the water quality standards of Class Ⅳ and Ⅱ. The water pollution was more serious during the wet season and related to the non-point pollution from strong precipitation. The high concentration of CODcr and NH4-N corresponds to the high precipitation. The concentration of CODcr was effected by washing and dilution from precipitation and runoff. As for NH4-N, except for these two factors, its concentration was also influenced by non-point pollution from agricultural planting and fertilization. The study showed the characteristics of multi-time scale variation and its various factor, and supplies basic research materials for the treatment of water pollution in Dagu River estuary and Jiaozhou Bay.

Dagu River; Jiaozhou Bay; estuary; nutrient concentration; water quality; rainfall and runoff

國家自然科學(xué)基金-山東省政府聯(lián)合資助海洋科學(xué)研究中心項(xiàng)目(U1406403); 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41306100)資助 Supported by NSFC-Shandong Joint Fund for Marine Science Research Centers (U1406403); National Natural Science Foundation of China (41306100).

2016-04-05;

2016-05-25

岳玲莉(1972-)，女，博士生，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境科學(xué)。E-mail: lly9190@126.com

?? 通訊作者：E-mail: hwgao@ouc.edu.cn

X131.2

A

1672-5174(2017)06-008-09

10.16441/j.cnki.hdxb.20160205

岳玲莉， 高會旺， 喬飛， 等. 大沽河入海口污染物濃度多時間尺度變化特征分析[J]. 中國海洋大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2017, 47(6): 8-16.

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