天津南港工業(yè)區(qū)海水淡化工程附近海域水質(zhì)調(diào)查

宗燕平,屠建波,譚曉璇,何榮,闞文靜,石海明

(1.國家海洋局天津海洋環(huán)境監(jiān)測中心站 天津 300457;2.中國海洋工程咨詢協(xié)會(huì) 北京 100860)

我國人均淡水占有量約為世界人均淡水資源占有量的1/4,為全球13個(gè)最缺水的國家之一[1]。通過海水淡化工程將海水用于工業(yè)和生活是沿海缺水城市解決經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展問題不可或缺的途徑。根據(jù)《2017年全國海水利用報(bào)告》顯示,截至2017年年底,全國已建成海水淡化工程136個(gè),工程規(guī)模1 189 105 t/d,新增海水淡化工程規(guī)模1 040 t/d;年利用海水作為冷卻水1 344.85億t,新增海水冷卻用海水量143.49億t/a。天津作為北方沿海缺水城市和海水淡化工程實(shí)施的集中城市之一,已建成海水淡化工程規(guī)模317 245 t/d,各類規(guī)模的海水淡化工程共8個(gè),其中規(guī)模10萬t/d的海水淡化工程3個(gè)。

海水淡化工程帶給城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益的同時(shí),也給海洋環(huán)境帶來負(fù)擔(dān)。海水淡化工程產(chǎn)生的大量排海濃海水在溫度[2]、鹽度[3]、有機(jī)物和營養(yǎng)鹽[4]、重金屬[5]、酸度[6]、余氯[7]、溶解氧和機(jī)械卷載效應(yīng)[8]等方面對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境和海洋生物會(huì)產(chǎn)生一定影響,甚至對(duì)人類健康產(chǎn)生間接的危害。這些影響亟須政府和社會(huì)高度關(guān)注,并進(jìn)行長期深入研究。研究成果為預(yù)防和減少海水淡化工程對(duì)海洋環(huán)境損害和經(jīng)濟(jì)損失提供必要的技術(shù)支撐。

1 調(diào)查概況

本項(xiàng)調(diào)查以天津大港某海水淡化公司所在附近海域的水質(zhì)為研究對(duì)象,進(jìn)行為期一年的調(diào)查研究。鑒于該海水淡化公司以反滲透工藝進(jìn)行海水淡化[9],調(diào)查指標(biāo)主要選取鹽度、p H、溶解氧、化學(xué)需氧量、活性磷酸鹽和無機(jī)氮共6項(xiàng)指標(biāo)。調(diào)查區(qū)域?yàn)?17.666944°E-118.088333°E,38.643889°N-38.890000°N,臨港航道以南至天津-河北海域交界處,由低緯度至高緯度依次布設(shè)12個(gè)調(diào)查站位,具體見圖1。調(diào)查時(shí)間選取2018年2月、5月、8月、10月和12月,共5次。

圖1 水質(zhì)調(diào)查站位

2 研究方法

2.1 調(diào)查方法

本項(xiàng)調(diào)查研究依據(jù)《海洋監(jiān)測規(guī)范》[10]和《海洋調(diào)查規(guī)范》[11]進(jìn)行。調(diào)查研究指標(biāo)分析方法具體見表1。

表1 調(diào)查研究指標(biāo)分析方法

2.2 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和方法

本項(xiàng)調(diào)查研究依據(jù)《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》[12]和《天津市海洋功能區(qū)劃(2011—2020)》要求,采用環(huán)境質(zhì)量指數(shù)法和單項(xiàng)污染因子評(píng)價(jià)法進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

3 結(jié)果與討論

3.1 海水水質(zhì)調(diào)查結(jié)果

2018年調(diào)查海域各月份和全年海水水質(zhì)調(diào)查指標(biāo)濃度范圍和平均濃度見表2。

由表2可知,2018年活性磷酸鹽含量變化較大,最大值約為最小值的114.51倍。

經(jīng)2018年調(diào)查數(shù)據(jù)分析,p H的最小值出現(xiàn)在2月的3號(hào)站位,最大值出現(xiàn)在8月的9號(hào)站位;溶解氧的最小值出現(xiàn)在12月的6號(hào)站位,最大值出現(xiàn)在2月的6號(hào)站位;化學(xué)需氧量的最小值出現(xiàn)在10月的11號(hào)站位,最大值出現(xiàn)在2月的1號(hào)站位;活性磷酸鹽的最小值出現(xiàn)在5月的3號(hào)站位,最大值出現(xiàn)在12月的11號(hào)站位;無機(jī)氮的最小值出現(xiàn)在5月的1號(hào)站位,最大值出現(xiàn)在2月的4號(hào)站位;鹽度最小值出現(xiàn)在8月的12號(hào)站位,最大值出現(xiàn)在2月的11號(hào)站位。

表2 2018年調(diào)查結(jié)果

3.2 海水水質(zhì)調(diào)查污染狀況分析

2018年調(diào)查海域各月份和全年調(diào)查指標(biāo)污染指數(shù)變化范圍和平均值見表2。

由表2可知,除溶解氧外,其他調(diào)查指標(biāo)均出現(xiàn)不符合海洋功能區(qū)劃相應(yīng)的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求,其中無機(jī)氮為主要超標(biāo)因子,在全年各調(diào)查月份中均有超標(biāo)現(xiàn)象;其次為化學(xué)需氧量,在2月和8月期間出現(xiàn)超標(biāo);p H和活性磷酸鹽分別在8月和12月出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象。

3.3 海水水質(zhì)指標(biāo)濃度變化趨勢分析

2018年調(diào)查海域調(diào)查指標(biāo)在各月份的濃度變化趨勢。

①p H在全年調(diào)查期間未明顯變化;②8月為豐水期,溶解氧含量除在8月的臨港航道口附近海域呈現(xiàn)短時(shí)明顯上升外,各站位變化趨勢較統(tǒng)一,整體呈下降趨勢;③化學(xué)需氧量濃度在靠近南港工業(yè)區(qū)和臨港工業(yè)區(qū)陸地南側(cè)及臨港航道附近的調(diào)查站位處整體較高,呈上下規(guī)律性波動(dòng),至東南方向濃度水平降低,無明顯變化;④因渤海灣屬于“缺磷”海灣,活性磷酸鹽的本底濃度水平相對(duì)較低,含量易出現(xiàn)較大波動(dòng),由近岸至外海,活性磷酸鹽含量整體呈上升趨勢;⑤無機(jī)氮在南港工業(yè)區(qū)近岸調(diào)查站位整體呈現(xiàn)先降后升的趨勢,臨港工業(yè)區(qū)航道以南近岸調(diào)查站位處的無機(jī)氮含量則呈現(xiàn)比較規(guī)律性的上下波動(dòng)趨勢,東南方向遠(yuǎn)離海岸的調(diào)查站位除2月無機(jī)氮含量較高外,其余月份無機(jī)氮含量無明顯變化;⑥8月為豐水期,鹽度在靠近海岸的調(diào)查站位處略有降低外,其余月份保持平穩(wěn),靠近外海調(diào)查站位處的鹽度值全年保持平穩(wěn)。

4 結(jié)論

(1)本項(xiàng)調(diào)查研究的主要污染因子為無機(jī)氮,其次為化學(xué)需氧量;無機(jī)氮和化學(xué)需氧量含量在調(diào)查區(qū)域的局部海域范圍內(nèi)各自呈規(guī)律性變化,均未出現(xiàn)明顯波動(dòng)。

(2)2018年南港工業(yè)區(qū)海水淡化工程附近海域的調(diào)查指標(biāo)未發(fā)生明顯變化。