北部灣廣西主要入海河流污染物入海通量變化及其影響因素分析

陳曉鋒 林立蘇

摘? 要：通過(guò)對(duì)2012—2017年南流江、大風(fēng)江、欽江、茅嶺江和防城江的監(jiān)測(cè)結(jié)果和相關(guān)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Spearman秩相關(guān)系數(shù)法研究了北部灣廣西近6年主要入海河流各污染物的入海通量變化趨勢(shì)，分析污染物入海通量年變化的影響因素。結(jié)果表明：北部灣廣西5條主要入海河流污染物總量呈上下波動(dòng)變化的上升趨勢(shì);除南流江和大風(fēng)江各污染物入海通量總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)外，其他3條河流各污染物的入海通量總體都呈現(xiàn)下降趨勢(shì);南流江的入海污染總量是最大的，化學(xué)需氧量占污染物入海總量的比重是93.9%;污染物的入海通量的變化主要受其年入海徑流量的影響，同時(shí)也與廣西區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展密切相關(guān)。

關(guān)鍵詞：北部灣廣西? 入海河流? 污染物入海通量? Spearman秩相關(guān)系數(shù)法

Abstract： Based on the statistical analysis of the monitoring results and relevant data of Nanliu River， Dafengjiang River， Qinjiang River， Maoling River and Fangcheng river from 2012—2017， and using Spearman rank correlation coefficient method， this paper studies the change trend of the sea flux of the main rivers in Beibu Gulf Guangxi in recent six years， and preliminarily analyzes the influencing factors of the annual change of the pollutant flux. The results show that： the total amount of pollutants in the five main rivers entering the sea in Beibu Gulf Guangxi shows an upward trend of fluctuation; the total amount of pollutants entering the sea in the other three rivers shows a downward trend on the whole， except for the total amount of pollutants entering the sea in Nanliu River and Dafeng River; the total amount of pollutants entering the sea in Nanliu River is the largest， and the chemical oxygen demand accounts for the total amount of pollutants entering the sea The proportion of the total sea volume is 93.9%; the change of pollutant flux into the sea is mainly affected by the annual runoff， and is closely related to the regional economic and social development of Guangxi.

Key Words： Beibu Gulf Guangxi; Rivers entering the sea; Pollutant flux into the sea; Spearman rank correlation coefficient method

陸地和海洋的互相作用是當(dāng)今全球環(huán)境變化研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一，陸源污染是最大的海洋污染源，約占全部海洋污染的80%，成為全球海洋環(huán)境持續(xù)惡化的主要來(lái)源[1]。陸源污染物來(lái)源廣泛、污染種類繁多[2]。主要通過(guò)江河徑流、沿岸生活排污口、工業(yè)廢水排放管道等各種途徑最終流入海洋[3]。陸源污染物的不易降解、易擴(kuò)散、毒性殘留和持久性等特征，對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的危害最大，特別對(duì)北部灣半封閉海區(qū)的影響尤為嚴(yán)重[4]。隨著沿海人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的加劇和河流入海通量的增加，入海河流成為北部灣廣西近岸海域污染的主要污染物來(lái)源之一[5]。因此，考察近幾年來(lái)北部灣廣西主要入海河流的污染物入海通量變化狀況，對(duì)該海域海洋環(huán)境治理具有重要的意義。

該文以北部灣廣西近岸南流江、大風(fēng)江、欽江、茅嶺江和防城江為研究對(duì)象，考察了這5條主要入海河流2012—2017年的入海污染物通量變化狀況，對(duì)主要污染物入海通量的相關(guān)影響因素進(jìn)行探討與分析，研究陸源污染入海對(duì)北部灣廣西海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響，為控制入海污染物總量和改善北部灣廣西沿海水質(zhì)環(huán)境提供參考。

1? 研究區(qū)域及樣品采集與方法

1.1 研究區(qū)域概況

北部灣廣西的入海河流主要包括南流江、大風(fēng)江、欽江、茅嶺江和防城江這五條河流（見(jiàn)圖1），其河流的概況見(jiàn)表1[6-8]。其中南流江是廣西獨(dú)流入海第一大河流，全長(zhǎng)為287km，流域面積為8635km2，平均年徑流量為77.4億m3[9]。

1.2 樣品的采集及其分析

2012—2017年分別在每年5月、8月和10月對(duì)北部灣廣西的南流江、大風(fēng)江、欽江、茅嶺江和防城江，5條主要入海河流的入海處布設(shè)了5個(gè)監(jiān)測(cè)斷面（D1～D5），具體見(jiàn)圖1。入海河流的監(jiān)測(cè)斷面根據(jù)《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 91-2002）[10]要求進(jìn)行樣品的采集，采樣的垂線和水層次根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的河寬和水深進(jìn)行布設(shè)，監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目有流量、化學(xué)需氧量、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總磷、石油類、重金屬（銅、鉛、鋅、鎘、汞）、砷等，具體分析方法見(jiàn)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[11]。

1.3 污染物入海通量計(jì)算

各監(jiān)測(cè)月份污染物入海通量，其計(jì)算公式如下：

1.4 Spearman秩相關(guān)系數(shù)法

采用Spearman（斯皮爾曼）秩相關(guān)系數(shù)法[13-14]對(duì)南流江、大風(fēng)江、欽江、茅嶺江和防城江各污染物年入海通量在多時(shí)段變化趨勢(shì)和變化程度的進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其計(jì)算公式如下：

式中：di為變量Xi和Yi的差值;Xi為周期1到周期N按濃度從小到大排列的序號(hào);Yi為按時(shí)間順序排列的序號(hào)。當(dāng)Rs為負(fù)值，則表明在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)污染物入海通量變化呈下降趨勢(shì)或好轉(zhuǎn)趨勢(shì);當(dāng)Rs為正值，則表明在評(píng)價(jià)時(shí)段內(nèi)污染物入海通量變化呈上升趨勢(shì)或加重趨勢(shì)[15]。

2? 結(jié)果與分析

2.1 北部灣廣西主要入海河流污染物總量變化分析

年際通量變化趨勢(shì)的分析結(jié)果如圖2、表2所示，北部灣廣西2012—2017年主要入海河流污染物總量6年均值為317592t。從圖2和表2可以看出，2013年入海污染物總量達(dá)到6年中最高值，為607846t，與2012年相比，入海污染物總量急劇增加了101.5%;在2013年之后入海污染物總量出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，與上年相比，2014年入海污染總量中的化學(xué)需氧量、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總磷、重金屬、砷分別減少了45.4%、67.7%、37.1%、57.6%、8.2%、47.8%，但石油類和氨氮相對(duì)增加了41.2%和18.4%;2014—2016年入海污染物總量呈現(xiàn)小幅度的上下波動(dòng);2017年入海污染物總量又出現(xiàn)大幅度上升，比2016年增加了56.5%。從總體分析來(lái)看，北部灣廣西2012—2017年主要入海河流污染物總量總體在上下波動(dòng)變化中呈上升趨勢(shì)。

由表2可以看出，北部灣廣西2012—2017年5條主要入海河流污染物總量為2540736.34t。主要污染物為化學(xué)需氧量、氨氮、硝酸鹽氮、總磷，分別占入海污染物總量的93.9%、1.2%、3.3%、1.1%。各污染物中，重金屬的入海通量下降趨勢(shì)顯著，但化學(xué)需氧量、氨氮、硝酸鹽氮和石油類的入海通量總體呈上升趨勢(shì)。

2.2 南流江入海污染物通量變化分析

根據(jù)南流江各污染物入海通量年際變化的秩相關(guān)系數(shù)Rs表明（見(jiàn)表3），南流江在2012—2017年間，化學(xué)需氧量、氨氮、亞硝酸鹽氮和石油類呈較明顯的上升趨勢(shì)，其中以氨氮和亞硝酸鹽氮最為明顯（Rs=0.829）;重金屬和砷有較明顯下降趨勢(shì);硝酸鹽氮（Rs=0.086）和總磷（Rs=-0.086）沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)。

由表3可以看出，南流江2012—2017年入海污染物總量為1392607.7t，總體變化呈現(xiàn)上升趨勢(shì)（Rs=0.429）。南流江的主要污染物為化學(xué)需氧量、硝酸鹽氮、總磷，分別約占南流江入海污染物總量的92.7%、3.98%、1.5%。

2.3 大風(fēng)江入海污染物通量變化分析

根據(jù)大風(fēng)江各污染物入海通量年際變化的秩相關(guān)系數(shù)Rs表明（見(jiàn)表4），大風(fēng)江在2012—2017年間，化學(xué)需氧量、硝酸鹽氮、石油類、砷呈較明顯的上升趨勢(shì)，其中以石油類最為明顯（Rs=0.714）;氨氮和亞硝酸氮有較小的上升趨勢(shì);總磷（Rs=0.086）和重金屬（Rs=-0.086）沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)。

由表4可以看出，大風(fēng)江2012—2017年入海污染物總量為357172t，總體變化呈較明顯上升趨勢(shì)（Rs=0.600）。大風(fēng)江的主要污染物為化學(xué)需氧量、硝酸鹽氮、氨氮，總磷分別約占大風(fēng)江入海污染物總量的96.3%、2.1%、0.82%、0.46%。

2.4? 欽江入海污染物通量變化分析

根據(jù)欽江各污染物入海通量年際變化的秩相關(guān)系數(shù)Rs表明（見(jiàn)表5），欽江在201—2017年間，除了砷（Rs=0.314）呈現(xiàn)輕微的上升趨勢(shì)，化學(xué)需氧量（Rs=0.029）和氨氮（Rs=-0.143）沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)外，其余污染物基本呈下降趨勢(shì)，其中以重金屬（Rs=-0.600）的下降趨勢(shì)最為明顯。

由表5可以看出，欽江2012—2017年入海污染物總量為235231.98t，總體變化呈下降趨勢(shì)（Rs=-0.286）。欽江的主要污染物為化學(xué)需氧量、氨氮、硝酸鹽氮，分別約占?xì)J江入海污染物總量的92.7%、1.8%、4.0%。

2.5 茅嶺江入海污染物通量變化分析

根據(jù)茅嶺江各污染物入海通量年際變化的秩相關(guān)系數(shù)Rs表明（見(jiàn)表6），茅嶺江在2012—2017年間，除了砷（Rs=0.200）呈現(xiàn)輕微的上升趨勢(shì)外，其余污染因子基本呈下降趨勢(shì)，其中以硝酸鹽氮（Rs=-0.457）的下降趨勢(shì)最為明顯。

由表6可以看出，茅嶺江2012—2017年入海污染物總量為399452t，總體變化呈下降趨勢(shì)（Rs=-0.429）。茅嶺江的主要污染物為化學(xué)需氧量、硝酸鹽氮、氨氮、總磷，分別約占茅嶺江入海污染物總量的96.6%、1.7%、0.77%、0.60%。

2.6 防城江入海污染物通量變化分析

根據(jù)防城江各污染物入海通量年際變化的秩相關(guān)系數(shù)Rs表明（見(jiàn)表7），防城江在2012—2017年間，氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮呈較明顯的上升趨勢(shì)，其中以亞硝酸鹽氮最為明顯（Rs=0.686）;化學(xué)需氧量呈下降趨勢(shì)（Rs=-0.371）;其余污染物沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)。

由表7可以看出，防城江2012—2017年入海污染物總量為156272.66t，總體變化呈下降趨勢(shì)（Rs=-0.257）。防城江的主要污染物為化學(xué)需氧量、硝酸鹽氮、氨氮，分別約占防城江入海污染物總量的93.5%、2.9%、2.5%。

綜合上述對(duì)南流江、大風(fēng)江、欽江、茅嶺江和防城江5條河流污染物入海通量變化趨勢(shì)的分析結(jié)果表明：北部灣廣西2012—2017年主要入海河流污染物總量6年均值為317592t，其入海河流污染物總量總體在上下波動(dòng)變化中呈上升趨勢(shì)，2013年入海污染物總量達(dá)到6年中最高值，為607846t。近年來(lái)北部灣廣西5條主要入海河流中除南流江和大風(fēng)江各污染物入海通量總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)外，其他3條河流各污染物的入海通量總體都呈現(xiàn)下降趨勢(shì);各污染物中，重金屬的入海通量下降趨勢(shì)顯著，但化學(xué)需氧量、氨氮、硝酸鹽氮和石油類的入海通量總體呈上升趨勢(shì)，其中化學(xué)需氧量污染物占污染物入?？偭康谋戎厥亲畲蟮?，達(dá)到93.9%左右;2012—2017年北部灣廣西5條主要入海河流的污染物入海總量為2540736.34t，南流江的入海污染總量是最大的，為1392607.7t，約占了5條主要入海河流的污染物入?？偭康?4.8%。

3? 各入海河流污染物通量變化的影響因素分析

3.1 河流入海徑流量

徑流量=流速×江河截面積，江河截面積=1/2（河床寬+

（退潮河面寬+漲潮河面寬）/2）×水深。流速為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)所得值，年平均徑流量為全年多次監(jiān)測(cè)徑流量的算術(shù)平均值。由圖3和圖4所示，在2012—2017年期間，南流江、大風(fēng)江、欽江、茅嶺江和防城江的入海徑流量的年際變化規(guī)律基本一致。5條河流各入海徑流量的年變化與河流污染物通量變化規(guī)律重合度比較高。因此，近幾年來(lái)這5條河流污染物的入海通量的變化主要受其年入海徑流量的影響。

3.2 工業(yè)廢水、生活污水及其他污水排放量

由圖5所示，廣西區(qū)域逐年污水排放總量與北部灣廣西主要入海河流污染物總量的變化趨勢(shì)基本一致。隨著廣西在污染防治上投入的加大、各類工程、政策措施的實(shí)施、相關(guān)政府部門對(duì)重工業(yè)污水排放的整治、高新生產(chǎn)技術(shù)引進(jìn)、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)濟(jì)布局優(yōu)化等因素的影響，工業(yè)廢水年排放量總體呈逐年遞減的趨勢(shì);隨著廣西區(qū)域總?cè)丝跀?shù)量的不斷增加，生活污水及其他污水年排放量總體呈上升的趨勢(shì)。

3.3 農(nóng)業(yè)的化肥造成的面源污染

由圖6所示，廣西區(qū)域農(nóng)業(yè)化肥施用量總體呈上升趨勢(shì)。自2012—2017年來(lái)，廣西區(qū)域氮肥的施用總量約為446.42萬(wàn)t，磷肥的施用總量約為185.83萬(wàn)t。大量氮磷化肥隨河流入海成為海洋水質(zhì)中氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增加的主要來(lái)源之一。

4? 結(jié)論

（1）北部灣廣西2012—2017年主要入海河流污染物總量6年均值為317592t，其入海河流污染物總量總體在上下波動(dòng)變化中呈上升趨勢(shì)，2013年入海污染物總量達(dá)到6年中最高值，為607846t。

（2）由5條主要入海河流輸送入海的污染物總量高達(dá)為2540736.34t。南流江的入海污染總量是最大的，為1392607.7t，約占了5條主要入海河流的污染物入?？偭康?4.8%。

（3）近6年來(lái)北部灣廣西5條主要入海河流中除南流江和大風(fēng)江各污染物入海通量總體上呈現(xiàn)上升趨勢(shì)外，其他3條河流各污染物的入海通量總體上都呈現(xiàn)下降趨勢(shì);各污染物中，重金屬的入海通量下降趨勢(shì)顯著，但化學(xué)需氧量、氨氮、硝酸鹽氮和石油類的入海通量總體呈上升趨勢(shì)，其中化學(xué)需氧量污染物占污染物入?？偭康谋戎厥亲畲蟮?，達(dá)到93.9%左右。

（4）近幾年來(lái)這5條河流污染物的入海通量的變化主要受其年入海徑流量的影響;廣西區(qū)域工業(yè)廢水年排放量總體呈逐年遞減的趨勢(shì)，隨著廣西區(qū)域總?cè)丝跀?shù)量的不斷增加，生活污水及其他污水年排放量總體呈上升的趨勢(shì);大量氮磷化肥隨河流入海成為海洋水質(zhì)中氮磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)增加的主要來(lái)源之一。

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