青堆子灣海水石油類污染物的時空分布及其影響因子

盧羽潔+王軼男+楊曉龍++曲亮+邢坤

摘要 分析青堆子灣及其池塘養(yǎng)殖區(qū)石油類污染物季節(jié)變化、污染水平及水平分布，探究石油類污染物變化與葉綠素a含量及總?cè)芙鉄o機氮的關(guān)系。根據(jù)2011年10月至2012年12月4個季度青堆子灣池塘養(yǎng)殖區(qū)海域石油類污染物含量的調(diào)查結(jié)果，對該海域石油類污染物水平進行了評估。結(jié)果表明：該海域的石油類污染物含量季節(jié)性變化和水平分布變化顯著，主要受地表徑流和漁船油類排放影響。石油類污染物季節(jié)變化與水體總?cè)芙鉄o機氮含量成極顯著負相關(guān)。整體來看，該海域的石油類污染程度較輕，水質(zhì)處于國家一類標準。

關(guān)鍵詞 石油類污染物；時空分布；影響因子；青堆子灣

中圖分類號 X824 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）07-0194-03

Temporal-spatial Distribution and Its Influencing Factors of Petroleum Hydrocarbon in Qingduizi Bay

LU Yu-jie 1，2 WANG Yi-nan 1，2 YANG Xiao-long 1，2 * QU Liang 1，2 XING Kun 1

（1 Dalian Ocean University，Dalian Liaoning 116023； 2 National Marine Environmental Monitoring Center）

Abstract The seasonal change，pollution level and horizontal distribution of petroleum hydrocarbon in the Qingduizi Bay and its pond aquaculture sea area were investigated and analyzed in this paper，the relationships between petroleum hydrocarbon and chlorophyll a，as well as dissolved inorganic nitrogen were also studied. Based on the investigation results carried out in pond aquaculture sea area of Qingduizi Bay from October，2011 to December，2012，the pollution levels of petroleum hydrocarbon in this sea area were evaluated. The results showed that the seasonal change and horizontal distribution change of petroleum hydrocarbon in this sea area were significant，which were mainly affected by direct surface runoff and oil-discharge of fishing-boat.There was a significant negative correlation between petroleum hydrocarbon and dissolved inorganic nitrogen. Overall，the quality of seawater is in good condition in the studying sea area，which can reach national top-grade level.

Key words petroleum hydrocarbon；temporal-spatial distribution；influencing factor；Qingduizi Bay

黃渤海沿海地區(qū)作為中國北方重點經(jīng)濟發(fā)展區(qū)域，在經(jīng)濟形勢良好發(fā)展的同時，也伴隨著人口增長快、環(huán)境破壞加劇、海洋生物多樣性降低等問題的發(fā)生。近年來，隨著石油資源開采加劇、海洋石油泄露事件頻發(fā)及陸源含油污水排放量增加，導致黃渤海近海海域石油類污染加劇[1]。

石油類污染物組成成分復雜，主要含有多種致癌化合物，這些致癌化合物難以被微生物降減，因而極易富集到生物體內(nèi)，通過食物鏈傳播和放大，嚴重危及人類和其他海洋生物的健康[2]。由于石油類污染物密度普遍比海水密度小，易漂浮在海面上，在水動力作用下，沿海平面和垂直方向進行擴散，以小分子形式溶于水體，進而被海洋生物所利用，嚴重危害海洋生態(tài)系統(tǒng)[3]。此外，石油類污染嚴重降低了海水的自凈功能和氧氣的溶解量，對海水養(yǎng)殖業(yè)影響深遠。

隨著陸源污水排量的增加以及逐年頻發(fā)的海上溢油事件，石油類污染物逐漸引起了國內(nèi)外的關(guān)注。迄今已有對湄洲灣[4]、深圳灣[5]、北黃海[6]等海域石油類污染物及分布特征的研究。但尚未見對遼寧青堆子灣海域石油類污染物分布特征及相關(guān)因子的報道。本文通過2011—2012年對青堆子灣沿海養(yǎng)殖池塘及近海海域的周年調(diào)查數(shù)據(jù)，分析青堆子灣海域及養(yǎng)殖池塘石油類污染物季節(jié)變化及空間分布規(guī)律，并探討影響石油類污染物分布的環(huán)境因子，旨在為評估青堆子灣養(yǎng)殖環(huán)境質(zhì)量、預防和管理石油類污染提供參考。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

本研究共在青堆子灣近海海域及沿海養(yǎng)殖池塘設(shè)置了9個采樣斷面，包含31個采樣站點（圖1）。其中青堆子灣近海海域設(shè)置4個斷面，共16個采樣站點（H1～H16）；沿海養(yǎng)殖池塘設(shè)置5個斷面，共15個采樣站點（C1～C15）。分別于2011年秋季（10月）、2012年春季（5月）、夏季（8月）和冬季（12月）對現(xiàn)場海域進行調(diào)查取樣。采樣過程中，利用多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀YSI跟蹤監(jiān)測記錄了海水的表層溫度、pH值和鹽度等環(huán)境參數(shù)。采用拋浮式無油玻璃采水器采集500 mL的海水樣品保存于棕色試劑瓶中，加入H2SO4進行酸化，帶至實驗室作后續(xù)分析。同時，采集足量水樣對葉綠素、營養(yǎng)鹽和懸浮物等參數(shù)指標進行測定，相關(guān)步驟及分析結(jié)果參見文獻[7-8]。

1.2 測定項目與方法

根據(jù)《海洋監(jiān)測規(guī)范》（GB 17378—2007）對海水樣品的石油類污染物含量進行分析。采用熒光分光光度法測定海水的石油類污染物含量，標準溶液為國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心提供的20號標準儲備液（1 g/mL）。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

運用ArcGIS 10.2的克里金插值法對石油類污染物含量進行插值分析，最終繪制青堆子灣海域石油類污染物季節(jié)分布圖。采用SPSS 19.0對石油類污染物的質(zhì)量濃度和其他環(huán)境因子進行Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 石油類污染物含量分布特征

青堆子灣池塘養(yǎng)殖區(qū)海域表層海水中石油類污染物含量的分析結(jié)果（圖2）表明，青堆子灣池塘養(yǎng)殖海域的石油類污染物含量年平均濃度為8.91 μg/L，年際變化范圍為3.62～22.58 μg/L，均為超過國家一級海水水質(zhì)標準（50 μg/L）。該海域石油類污染物含量季節(jié)變化明顯，且冬季石油類污染物含量顯著高于其他季節(jié)，春秋季節(jié)石油類污染物含量相對較低。有3條入海徑流（地窨河、湖里河和英那河）攜帶污水流入青堆子灣，是導致該海域發(fā)生石油類污染的主要原因。

2.1.1 春季石油類污染物含量分布特征。由圖2可以看出，青堆子灣池塘養(yǎng)殖區(qū)海域表層海水在春季石油類污染物含量呈由東向西逐漸升高的趨勢。地窨河中采集樣品的石油類污染物含量高達7.76 μg/L，顯著高于其他2條河流水質(zhì)樣品的石油類污染物含量，表明地窨河攜帶的污水是導致春季青堆子灣石油類污染物的主要來源。石油類污染物含量濃度由灣內(nèi)向灣外逐漸降低，但濃度變化較小，可能受春季海流影響，海水活動頻繁，對石油類污染物起到稀釋混勻的作用。

2.1.2 夏季石油類污染物含量分布特征。由圖2結(jié)果顯示，夏季青堆子灣池塘養(yǎng)殖區(qū)海域表層海水的石油類污染物濃度高點主要包括湖里河、英那河及其河口、內(nèi)灣東部以及外灣西部。隨著雨季降雨量的增加，入海徑流的河水量也隨之增加，大量污染物隨著河水排入灣內(nèi)。同時，由于該時期養(yǎng)殖活動頻繁，養(yǎng)殖廢水及地表徑流的作用使青堆子灣海域表層海水的石油類污染物含量相對于春季有所增加，平均濃度達到10.38 μg/L。該時期石油類污染物含量最高的區(qū)域主要位于湖里河和英那河河口，表明該海域西部在夏季的石油類污染物主要來源于地表徑流；而船舶港口主要位于地窨河東部，該時期是漁業(yè)捕撈活動較為頻繁的時期，大量船只運行過程中排放的油類是導致青堆子灣東部內(nèi)灣石油類污染物含量較高的重要原因之一。

2.1.3 秋季石油類污染物含量分布特征。與夏季石油類污染物相比，秋季青堆子灣養(yǎng)殖池塘海域的石油類污染相對較輕，含量范圍為4.07～8.91 μg/L，平均濃度為5.39 μg/L。石油類污染物含量由灣內(nèi)向灣外逐漸降低，高值仍出現(xiàn)在地窨河及其河口區(qū)域。秋季是全年監(jiān)測周期中石油類污染程度最小的時期，可能是由于秋季降雨量驟減，地表徑流排水量減少所致。同時，隨著氣溫降低以及禁漁期限制，漁業(yè)捕撈活動減少，船舶排污水平降低。綜合來看，該時期青堆子灣海域的水質(zhì)質(zhì)量最高，特別是外灣海區(qū)石油類污染物含量很低，達到國家第一類海水水質(zhì)標準。

2.1.4 冬季石油類污染物含量分布特征。青堆子灣池塘養(yǎng)殖區(qū)海域的石油類污染程度在冬季最高，含量范圍為8.48～26.34 μg/L，平均值為12.91 μg/L，高值區(qū)域主要出現(xiàn)在地窨河和湖里河河口之間以及外灣西部。由于青堆子灣海域在冬季受季風和環(huán)流的影響，降低了灣內(nèi)和外海的海水交換率，導致污染物在灣內(nèi)累積，是造成冬季青堆子灣池塘養(yǎng)殖海區(qū)石油類污染物異常高的主要原因之一。從地域分布來看，外灣的石油類污染物高濃度區(qū)域主要位于西部，這是受東北季風的影響，導致表層海水主要流向西南方向，污染物隨之在外灣西部累積；而在內(nèi)灣，高值污染濃度主要出現(xiàn)在湖里河河口，同時受到地窨河排入河水水動力的影響，石油類污染物主要聚集在2條河流之間的區(qū)域，并逐步向外灣遷移。

2.2 石油類污染物含量與環(huán)境因子的關(guān)系

2.2.1 石油類污染物含量與葉綠素a。海水中葉綠素a的含量在一定程度上能夠反映水體浮游生物的多少，通常葉綠素a含量越高，水體的生產(chǎn)力隨之越大。相關(guān)研究表明，海水中石油類污染物含量與葉綠素a濃度成正相關(guān)[9]。石油類作為海洋水體中普遍存在的有機污染物，能被水體中的浮游生物所分解，因而在一定濃度范圍內(nèi)，石油類污染物能夠?qū)λw中浮游生物的大量繁殖起到促進作用。在本研究中，青堆子灣養(yǎng)殖池塘海域的葉綠素a含量呈明顯的季節(jié)變化（表1），主要表現(xiàn)為秋季>夏季>春季>冬季。青堆子灣池塘養(yǎng)殖區(qū)的石油類污染物含量與葉綠素a含量的相關(guān)性較低（R2=0.097），表明石油類污染物分布受到葉綠素影響較低。

2.2.2 石油類污染物含量與總?cè)芙鉄o機氮。結(jié)合楊曉龍等[7]的調(diào)查結(jié)果，將青堆子灣池塘養(yǎng)殖海域表層海水的石油類污染物四季的平均含量與海水中總?cè)芙鉄o機氮進行相關(guān)性分析，結(jié)果表明，石油類污染物含量與總?cè)芙鉄o機氮含量成顯著負相關(guān)（圖3）。之前有研究表明，海水的總?cè)芙鉄o機氮含量影響微生物對石油類污染物的降解過程。在一定范圍內(nèi)，較高含量的總?cè)芙鉄o機氮能夠促進微生物對石油類污染物的降解速度，導致石油類污染物含量下降[10]。本文的研究結(jié)果證實了上述分析。

3 結(jié)論

青堆子灣養(yǎng)殖池塘海域的石油類污染物含量較低，整體處于國家一類海水標準，但部分地區(qū)石油類污染物含量較高。冬季石油類污染物含量最高，可能受到季風和環(huán)流等因素影響；其次是夏季，該時期主要影響海域石油類污染物含量的因素可能是地表徑流和漁船排放等。石油類污染物含量與水體葉綠素含量相關(guān)性不強，但與水體總?cè)芙鉄o機氮含量相關(guān)性很強，表明石油類污染物季節(jié)變化受到水體營養(yǎng)鹽影響較大。

4 參考文獻

[1] 王召會，胡超魁，吳金浩，等.遼東灣海域生物體內(nèi)石油類污染狀況[J].環(huán)境科學學報，2016，36（1）：324-331.

[2] 崔毅.黃河口附近海域海洋生物中的石油類[J].海洋環(huán)境科學，1991，10（1）：21-24.

[3] 郝林華，孫丕喜，姜美潔，等.桑溝灣海域石油類的分布特征及其與環(huán)境因子的相關(guān)性[J].海洋科學進展，2011，29（3）：386-394.

[4] 王憲，田春雨，鄭盛華.湄洲灣表層海水石油類的分布特征分析[J].華僑大學學報（自然科學版），2008，29（2）：241-244.

[5] 胡利芳，孫省利，李雪英，等.深圳灣海水石油類分布特征及其相關(guān)因素的探討[J].廣東海洋大學學報，2010，30（3）：99-102.

[6] 侯俊妮，張傳松，石曉勇.北黃海石油類含量的季節(jié)變化和分布特征[J].漁業(yè)科學進展，2011，32（5）：121-125.

[7] 楊曉龍，齊愛民，王麗麗，等.青堆子灣池塘養(yǎng)殖區(qū)及鄰近海域無機營養(yǎng)鹽時空變化與富營養(yǎng)化風險[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2016，44（25）：83-86.

[8] 尹佳，王麗麗，姚翔，等.青堆子灣養(yǎng)殖池塘與臨近海域懸浮顆粒物的平面分布與季節(jié)變化[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013（13）：239-241.

[9] 陳財珍，林靜，許貽斌，等.福建省東山灣海洋生態(tài)環(huán)境中石油類類分布特征與評價[J].海洋開發(fā)與管理，2015，32（10）：73-77.

[10] 陳碧娥，王麗娜.營養(yǎng)鹽對湄洲灣海洋細菌生長及降解石油類的影響[J].海洋環(huán)境科學，2005，24（4）：52-54.