上海市陸源入海排污口排污狀況及其對鄰近海域的影響

國 峰，李志恩，劉鵬霞，范海梅

(國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心，上海 200137)

上海市陸源入海排污口排污狀況及其對鄰近海域的影響

國 峰，李志恩，劉鵬霞，范海梅

(國家海洋局東海環(huán)境監(jiān)測中心，上海 200137)

統(tǒng)計分析2005—2010年上海市陸續(xù)開展監(jiān)測的29個陸源入海排污口排污狀況，并對該時期石洞口污水處理廠排污口鄰近海域的環(huán)境狀況進行評價。結(jié)果表明，6年間，市政排污口占總監(jiān)測排污口數(shù)量的45%，其污水排放量占總量的80%，是上海市最大的入海污染源;COD、懸浮物、NH3-N位居入海污染物(指標(biāo))排放量的前3位，共占98.80%;COD、NH3-N、總有機碳、磷酸鹽和懸浮物是主要超標(biāo)污染物質(zhì);在石洞口污水處理廠排污口鄰近海域19.33 km2的監(jiān)測范圍內(nèi)，營養(yǎng)鹽含量超第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但沉積物質(zhì)量符合排污口鄰近海域環(huán)境質(zhì)量要求，大型底棲生物狀況基本穩(wěn)定，說明陸源排污對其鄰近海域水質(zhì)存在一定程度的影響。

陸源污染;入海排污口;排污狀況;鄰近海域;上海市

中國沿海省市的人口已經(jīng)從1953年的2.43億上升到2010年的5.36億［1-2］。據(jù)預(yù)測，從中國中、西部到東部的人口遷移熱潮至少將持續(xù)到2020年［3］。沿海地區(qū)巨大的人口負荷以及日益增加的污水排放量對環(huán)境造成很大的壓力［4］。據(jù)估算，80%的海洋污染物來自于陸上，很顯然，陸源污染對海洋生態(tài)環(huán)境健康帶來的影響將不可避免［5］。為全面掌握陸源入海排污現(xiàn)狀，自2005年起，國家海洋局在全國范圍內(nèi)開展了陸源入海排污口的調(diào)查和監(jiān)測工作。為做好上海市陸源入海排污口調(diào)查和監(jiān)測工作，有利于查清上海市近岸、近海水域受污染的來龍去脈，及時掌握入海污染源的動態(tài)，至2010年，上海市陸續(xù)對29個入海排污口開展了多頻次監(jiān)測，并對石洞口污水處理廠鄰近海域環(huán)境實施了監(jiān)測。本文著重對2005—2010年上海市陸源入海排污口的排污狀況進行統(tǒng)計分析，同時對2005—2009年石洞口鄰近海域環(huán)境狀況進行評價。

1 調(diào)查區(qū)域與評價方法

1.1 調(diào)查區(qū)域和采樣頻率

排污口調(diào)查區(qū)域包括上海市行政轄區(qū)內(nèi)長江口和杭州灣近岸的浦東新區(qū)(含原南匯區(qū))、奉賢區(qū)和金山區(qū)，先后涉及的排污口共計29個，2005—2010年每年監(jiān)測4～6次。

在石洞口污水處理廠排污口鄰近海域設(shè)置8個監(jiān)測站位(圖1)，監(jiān)測排污口排污對鄰近海域的影響，每年監(jiān)測1～4次。

圖1 石洞口排污口鄰近海域監(jiān)測站示意圖

1.2 數(shù)據(jù)處理

排污口污水樣品在排污口泵站采集。以排污口取樣的瞬時濃度作為污染物日平均排放濃度;年度各污染物濃度取全年該污染物各次監(jiān)測濃度的平均值。

污水排放數(shù)據(jù)從排污單位調(diào)查獲取，單個排污口污水排放量取全年各次調(diào)查數(shù)據(jù)的平均值，將年度污水平均排放量乘以年度污染物濃度，即得到污染物入海量，將各污染物入海量相加，即得到單個排污口污染物排海總量。

鄰近海域年度各監(jiān)測指標(biāo)的濃度取全年該指標(biāo)在所有站位各次監(jiān)測濃度的平均值。

1.3 評價標(biāo)準(zhǔn)與評價方法

1.3.1 評價方法

采用單因子評價方法:

式中:S為標(biāo)準(zhǔn)指數(shù);Ci為某項參數(shù)的實測值;Cs為該項參數(shù)的評價標(biāo)準(zhǔn)。

1.3.2 評價標(biāo)準(zhǔn)

排污口水質(zhì)執(zhí)行DB 31/199—1997《上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級標(biāo)準(zhǔn)。鄰近海域水質(zhì)評價執(zhí)行GB3097—1997《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，沉積物質(zhì)量評價執(zhí)行 GB 18668—2002《海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》第三類沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 入海排污口評價

自2005—2010年，相繼開展了29個排污口監(jiān)測，其中市政排污口有13個，占排污口總數(shù)的45%，其余均為工業(yè)排污口。這些排污口分布在上海市長江口和杭州灣沿岸各區(qū)，歷年來實施監(jiān)測的排污口數(shù)量略有不同，具體見表1。

表1 2005—2010年實施監(jiān)測的排污口數(shù)量統(tǒng)計 個

2.1.1 污水及污染物排放量統(tǒng)計

從表2可以看到，市政排污口6年間污水排放量占各年度污水總量的比例范圍為51% ～95%，平均為80%。結(jié)合表1，雖然市政排污口在數(shù)量上僅占45%，但其平均入海污水排放量約占總量的80%，這一數(shù)據(jù)說明上海市的入海污水主要從市政排污口排放入海。2009、2010年市政排污口污水排放量較之前4年急劇增加，其原因是這兩年新增了對上海市竹園污水處理廠排污口和白龍港水質(zhì)凈化廠排污口的監(jiān)測，這是上海市除石洞口污水處理廠之外的另外兩大市政排污口，其每日污水排放量分別高達90.5萬t和218萬t，遠大于其余27個排污口的日污水排放量總和。

表2 2005—2010年排污口污水排放量統(tǒng)計

由于6年中每年實施監(jiān)測的排污口數(shù)量、污染物(指標(biāo))均有調(diào)整，單純比較年度之間污染物排放量絕對值無法體現(xiàn)排污的真實情況，因此本文僅將COD、懸浮物、NH3-N、石油類、活性PO3－4-P、Cr6+和氰化物等污染物入海年排放量［6-7］進行統(tǒng)計(表3)，并計算各污染物占6年來平均年排放量總量的比例，以比較各污染物(指標(biāo))在排放總量中所占的比例。數(shù)據(jù)均引自上海市海洋環(huán)境監(jiān)測預(yù)報中心監(jiān)測數(shù)據(jù)。

表3 排污口污染物(指標(biāo))年排放量 t

2005—2010年，以COD入海平均年排放量為最大，其6年平均排放量占總排放量的比例高達54.35%;其次是懸浮物入海排放量，占32.69%;NH3-N占11.06%。這3項污染物(指標(biāo))的占年總排放量的比例合計占98.09%，其余指標(biāo)合計僅占1.91%。

2.1.2 污染物含量分析

從表4所列的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出，市政排污口的懸浮物和PO3－4-P最大濃度明顯高于工業(yè)排污口，分別約為工業(yè)排污口最大濃度的3.3倍和2倍。市政排污口的其他5種污染物最大濃度均明顯低于工業(yè)排污口，其中，工業(yè)排污口的 Cr6+、氰化物、COD的最大值分別是市政排污口最大值的12.9、7.3和5.9倍。兩類排污口污染物的最小值比較接近，僅COD略有差異，市政排污口的COD指標(biāo)約為工業(yè)排污口的2.6倍。

分析可知，工業(yè)排污口的污染程度要比市政排污口嚴重得多，特別是在有毒有害污染物的排放中，工業(yè)排污口的排放形勢更為嚴峻。

2.1.3 排污口水質(zhì)評價

2005—2010年，超標(biāo)排污口比例的范圍為57.1% ～94.7%(圖2)，以2006年超標(biāo)的排污口比例最高。上海市陸源入海排污口超標(biāo)污染物共計13種(圖3)。若以超標(biāo)排放某污染物的排污口數(shù)量占監(jiān)測該污染物的排污口總數(shù)的比例統(tǒng)計污染物的超標(biāo)率，則超標(biāo)污染物從高到低分別為石油類、BOD5、有毒有機物(苯胺、萘、氰化物、硝基苯、甲苯)、糞大腸菌群、Cr6+和pH。其中，COD和NH3-N的超標(biāo)率最高，超標(biāo)排污口的數(shù)量均為監(jiān)測排污口總數(shù)的72%;其次是總有機碳(TOC)、PO3－4-P和懸浮物，均約為54%。超標(biāo)排放這5種污染物的排污口均超過監(jiān)測排污口總數(shù)的50%，是上海市陸源入海排污口的主要污染物質(zhì)。

圖2 歷年超標(biāo)排污口比例

圖3 超標(biāo)排放污染物的排污口數(shù)量

2.2 石洞口污水處理廠排污口鄰近海域質(zhì)量狀況

2.2.1 水環(huán)境質(zhì)量

根據(jù)GB 3097—1997《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，排污口鄰近海域水體中有兩項指標(biāo)超第四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，分別為無機氮(IN)和活性PO3－4-P，標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)分別為3.74和1.42，無機氮污染情況尤為嚴重。CODMn、BOD5、石油類、Cr6+、氰化物、揮發(fā)酚、Hg、Cd、Pb、As等項監(jiān)測指標(biāo)均符合第四類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足周邊海域功能區(qū)要求(表5)。

比較2005—2010年排污口鄰近海域超標(biāo)污染物的濃度變化趨勢(圖4)，無機氮質(zhì)量濃度的變化趨勢與活性PO3－4-P的變化趨勢相反，2005年為最小值0.667mg/L，此后逐年增加，至2007年達到最大值2.52mg/L，此后兩年質(zhì)量濃度持續(xù)降低，接近于6年平均值?；钚訮O3－4-P質(zhì)量濃度自2005年連續(xù)3年降低，至2007年降至最小值0.033mg/L，此后兩年質(zhì)量濃度持續(xù)增加，2009年達到最大值0.089 9 mg/L，2010年又有所降低，略高于6年平均值。

表4 2005—2010年排污口污染物(指標(biāo))質(zhì)量濃度

表5 2005—2010年排污口鄰近海域水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果

圖4 2005-2010年排污口鄰近海域超標(biāo)污染物濃度變化情況

根據(jù)單因子評價法，2005—2010年，在石洞口鄰近海域19.33 km2的監(jiān)測范圍內(nèi)，所有站位的無機氮和活性P-P含量均超第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，劣四類水質(zhì)區(qū)面積占監(jiān)測海域面積的100%，二、三、四類水質(zhì)區(qū)面積為0。從2009年無機氮和活性PP的平面分布(圖5)可見，無機氮和活性P-P的分布基本一致，均表現(xiàn)為從排污口附近海域向外海方向濃度呈非常明顯的梯度大幅度降低，說明排污口污水排放對鄰近海域水質(zhì)存在一定程度的影響。

2.2.2 沉積物環(huán)境質(zhì)量

2005—2009年排污口鄰近海域沉積物中主要監(jiān)測要素年平均含量的年際變化趨勢見圖6。有機質(zhì)年平均質(zhì)量分數(shù)自2005年持續(xù)增加，至2007年出現(xiàn)最大值0.98%，隨后兩年持續(xù)降低。石油類污染物質(zhì)量比連續(xù)3年持續(xù)降低，2007年出現(xiàn)低值12.5μg/g，2008 年增加到27.1μg/g，2009 年降低到最低值。

圖5 2009年石洞口鄰近海域無機氮和活性磷酸鹽平面分布

2005—2009年，排污口鄰近海域沉積物中有機質(zhì)、硫化物、石油類、Pb、Cd、Cr、Hg、As 的標(biāo)準(zhǔn)指數(shù)范圍為0.03～0.38(表6)，均符合第三類標(biāo)準(zhǔn)，滿足排污口鄰近海域功能區(qū)沉積物質(zhì)量要求，標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)從高到低居前3位的是Pb、有機質(zhì)和Cd。

表6 2005—2009年排污口鄰近海域沉積物監(jiān)測結(jié)果

圖6 2005—2009年主要沉積物含量的變化情況

2.2.3 底棲環(huán)境質(zhì)量

2005—2009年，排污口鄰近海域共鑒定出大型底棲生物5～17種，大型底棲生物的檢出率大于85%，以2006年檢出底棲生物種最多，其余4年的底棲生物種類數(shù)量比較穩(wěn)定。優(yōu)勢種主要為河蜆、鉤蝦Sp.、圓鋸齒吻沙蠶、寡鰓齒吻沙蠶和絲異須蟲。排污口鄰近海域的大型底棲生物狀況基本穩(wěn)定，未出現(xiàn)大的波動，優(yōu)勢種也未發(fā)生大的變化。

表7 2005—2009年石洞口排污口鄰近海域大型底棲生物檢出情況

3 結(jié)論與建議

2005—2010年，市政排污口以其45%的數(shù)量貢獻了上海市平均80%的入海污水排放量，說明上海市陸源入海排污口的主要污染源來自于市政排污口，但工業(yè)排污口的污染程度要比市政排污口嚴重得多，工業(yè)排污口的有毒有害污染物排放形勢更為嚴峻，因此，對于工業(yè)排污口的管理應(yīng)予以加強。

在通過排污口排放入海的污染物中，以COD入海排放量最大，占年平均總排放量的比例高達54.89%;其次是懸浮物排放量，占32.93%;NH3-N占10.98%。這3項污染物(指標(biāo))的占年總排放量的比例合計占98.80%。而在超標(biāo)排放污染物的排污口中，超標(biāo)率超過50%的污染物分別為COD、NH3-N、TOC、PO3－4-P、懸浮物。在節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃中，COD、NH3-N是重要的控制指標(biāo)，本文的分析表明，至少在2005—2010年間，COD、NH3-N仍然是陸源入海排污中總量較大且超標(biāo)率較高的兩項指標(biāo)。在已經(jīng)開始的“十二五”規(guī)劃實施中，迫切需要加強對排放上述污染物的管理。

在對排污口鄰近海域19.33km2的海洋環(huán)境監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)，所有監(jiān)測站位水體中營養(yǎng)鹽含量均超第四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，且從排污口附近海域向外海方向濃度呈非常明顯的梯度大幅度降低，這與文獻［8］所得到的結(jié)論相一致。沉積物質(zhì)量均符合排污口鄰近海域質(zhì)量要求說明排污口污水排放對鄰近海域水質(zhì)存在一定程度的影響，但尚未發(fā)現(xiàn)對沉積物造成明顯的影響。石洞口鄰近海域大型底棲生物狀況基本穩(wěn)定，而相鄰的杭州灣周邊海域的底棲生物生存環(huán)境破壞逐年加?。?］，與之相比，石洞口附近的陸源排污尚未對其鄰近海域大型底棲生物產(chǎn)生明顯的影響。

［1］國家統(tǒng)計局.第一次全國人口普查公報［R］.北京:國家統(tǒng)計局，1954.

［2］國家統(tǒng)計局.第六次全國人口普查主要數(shù)據(jù)公報(第二號)［R］.北京:國家統(tǒng)計局，2010.

［3］胡英.城鎮(zhèn)化進程中:農(nóng)村向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移人口數(shù)量分析［J］.統(tǒng)計研究，2003(7):20-24.(HU Ying.Analysis on numbers of population transfers from rural area to urban area during urbanization［J］.Statist Research，2003(7):20-24.(in Chinese))

［4］國家環(huán)境保護部.2012年中國環(huán)境狀況報告［R］.北京:國家環(huán)境保護部，2012.

［5］LI Daoji，DAG D.Ocean pollution from land-based sources:East China Sea［J］.Ambio，2004，33(1/2):107-113.

［6］上海市海洋局.2005年上海市海洋環(huán)境質(zhì)量公報［R］，上海:上海市海洋局，2005.

［7］上海市海洋局.2009年上海市海洋環(huán)境質(zhì)量公報［R］，上海:上海市海洋局，2009.

［8］陳慧敏，孫承興，仵彥卿.上海海域污染源分析及控制對策［J］.水資源保護，2011，27(2):70-79.(CHEN Huimin，SUN Chengxing，WU Yanqing.Analysisof pollutant sources in Shanghai Sea and control countermeasures［J］.Water Resources Protection，2011，27(2):70-79.(in Chinese))

［9］周燕，龍華，余駿，應(yīng)用大型底棲動物污染指數(shù)評價杭州灣潮間帶環(huán)境質(zhì)量［J］.海洋環(huán)境科學(xué)，2009，28(5):473-481.(ZHOU Yan，LONG Hua，YU Jun，Assessment on environmental quality in tideland of Hangzhou Bay by macrozoobenthos pollution index［J］.Marin Environmental Science，2009，28(5):473-481.(in Chinese))

Sewage discharge from land-based sewage outlets to sea in Shanghai City and effects on adjacent marine areas

GUO Feng，LI Zhien，LIU Pengxia，F(xiàn)AN Haimei
(East China Sea Environmental Monitoring Center of State Oceanic Administration，Shanghai 200137，China)

The sewage discharge from 29 land-based sewage outlets to the sea monitored in Shanghai City during the period from 2005 to 2010 was investigated and analyzed.Meanwhile，the environment of the marine area adjacent to the sewage outlet of the Shidongkou Sewage Treatment Plant was assessed.The results show that，over the six years，municipal sewage outlets accounted for 45% of the total outlets monitored，while the sewage quantity discharged by municipal sewage outlets accounted for 80%of the total sewage quantity.Thus，municipal sewage outlets were the largest source of pollution to the sea in Shanghai City.COD，suspended sediment，and NH3-N were the top three pollutants discharged into the sea，accounting for 98.80%of the total pollutants.The five main standard-exceeding pollutants included COD，NH3-N，total organic carbon，phosphate，and suspended sediment.Within a monitoring range of 19.33 km2in the marine area adjacent to the sewage outlet of the Shidongkou Sewage Treatment Plant，the nutrient content exceeded the grade IV standard of the Sea Water Quality Standard of China，while the quality of the sediment met the Marine Sediment Quality Standard of China.The state of macro-benthonic organisms was generally steady.This verifies that land-based pollutant discharge has a certain impact on the water quality of adjacent marine areas.

land-based sources of pollution;sewage outlet to sea;state of sewage discharge;adjacent marine area;Shanghai City

X55

A

1004-6933(2014)02-0006-05

10.3969/j.issn.1004-6933.2014.02.002

國家海洋局海洋公益性行業(yè)科研專項(201005014-01，201305027-6)

國峰(1971—)，女，高級工程師，博士，從事海洋環(huán)境監(jiān)測與評價工作。E-mail:gfcn007@hotmail.com

2013-04-28 編輯:高渭文)