大連市近海海域水質(zhì)調(diào)查分析與評價

潘秀清

(大連市普蘭店區(qū)生態(tài)環(huán)境事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 大連 116200)

1 研究區(qū)概況

中國環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)帶擁有豐富的旅游和海洋資源，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。大連市地處黃渤海之濱，遼東半島南端，總面積12574km2，是中國東北最大的對外開放窗口以及重要的工業(yè)、經(jīng)濟(jì)、港口、貿(mào)易、旅游城市。大連有黃海、渤海兩大流域，其中注入渤海的有三十里堡河、李官村河、復(fù)洲河等，注入黃海的河流有碧流河、英那河、清水河、登沙河、大沙河、莊河、贊子河等，并以碧流河最大。

大連港位于東北亞經(jīng)濟(jì)圈中心位置，水域范圍346km2，陸域15km2，保稅港6.88km2，港區(qū)鐵路長160多km。核心港區(qū)主要分布在大窯灣、大連灣、甘井子、黑嘴子、鲇魚灣、大港等港區(qū)，現(xiàn)有化工產(chǎn)品、集裝箱、成品油、客貨滾裝、散礦、糧食、原油、煤炭等90多個現(xiàn)代化專業(yè)泊位，其中54個泊位達(dá)到萬噸級以上，沿海港口貨物吞吐量達(dá)到5億t，海洋經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值占全市經(jīng)濟(jì)總量的50%以上。因此，海洋經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展與近海還與水質(zhì)狀況直接相關(guān)，分析與評價大連市近海海域水質(zhì)具有重要意義[1-3]。

2 水質(zhì)監(jiān)測因子

2.1 監(jiān)測點布設(shè)

以大連近海海域作為項目監(jiān)測調(diào)查范圍，監(jiān)測時間選取2018-2020年每年2、4、7、9月，頻次為每年4次，結(jié)合實際情況共布設(shè)監(jiān)測站點16個，依據(jù)實際監(jiān)測數(shù)據(jù)分析近海海域水質(zhì)狀況。

2.2 水樣分析方法

1)樣本采集。對各監(jiān)測點表層海水取樣時嚴(yán)格執(zhí)行《海洋調(diào)查規(guī)范》有關(guān)要求，為了防止船舶排污對水樣造成影響，在距離監(jiān)測點100m處就要求船舶停止排污，并且要求船舶排污口遠(yuǎn)離采樣位置。樣品瓶有棕色和聚乙烯瓶兩種類型，可用于檢測COD和石油類、銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽等。

2)分析方法。要求檢測酸鹽類物質(zhì)前必須用孔徑0.45μm的濾膜過濾。水樣檢測方法與儀器，見表1。

表1 水樣檢測方法與儀器

3 水質(zhì)調(diào)查分析與評價

3.1 單因子指標(biāo)法

選取參照標(biāo)準(zhǔn)為Ⅰ類海洋水質(zhì)[4-5]，利用以下公式計算水樣水質(zhì)超標(biāo)率Si，即：

Sij=Cij/Cni

(1)

式中：Cij、Cni為實測水質(zhì)因子濃度和Ⅰ類海洋水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)濃度。水樣水質(zhì)超標(biāo)率Si，見表2。從表2可以看出，2018-2020年無機(jī)氮監(jiān)測濃度長期超過標(biāo)準(zhǔn)值，活性磷酸鹽的超標(biāo)率表現(xiàn)出波動變化趨勢，總體處于20-60%，石油類和COD的超標(biāo)率有明顯下降水樣水質(zhì)超標(biāo)率Si。此外，取樣時間、水樣位置等因素與單因子指標(biāo)法檢測結(jié)果直接相關(guān)。

表2 水樣水質(zhì)超標(biāo)率Si

3.2 綜合指數(shù)評價法

綜合指數(shù)評價法能夠有效解決監(jiān)測濃度未超過容許值但污染物含量較高，評價結(jié)果較好而水樣水質(zhì)實際較差的問題[6]，綜合指數(shù)Qi的計算公式為：

(2)

式中：n為參評指標(biāo)數(shù)。根據(jù)相關(guān)資料[7-10]和實際監(jiān)測結(jié)果，將水污染等級劃分成清潔、輕度污染、中度污染、重度污染4級，所對應(yīng)的取值區(qū)間為Qi≤0.75、0.76≤Qi≤1.00、1.01≤Qi≤1.25、Qi≥1.26，綜合指數(shù)評價結(jié)果，見表3。

表3 綜合指數(shù)評價結(jié)果

從表3可以看出，2018-2020年綜合指數(shù)均>2，按照水污染劃分等級均屬于四級重度污染；COD對綜合指數(shù)Qi的貢獻(xiàn)最小，而無機(jī)氮的貢獻(xiàn)最大，其次為石油類和活性磷酸鹽?？傮w而言，大連市近海海域水質(zhì)面臨著嚴(yán)峻的形勢。

3.3 各檢測因子分布特征

采用2019年、2020年水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過分析不同月份水樣監(jiān)測結(jié)果揭示各因子動態(tài)變化特征，選擇活性磷酸鹽和無機(jī)氮兩個典型指標(biāo)進(jìn)行分析[11]，具體如下：

3.3.1 活性磷酸鹽變化特征

活性磷酸鹽含量變化圖，見圖1。由圖1可以看出：

圖1 活性磷酸鹽含量變化圖

1)2019年9#和15#測站的活性磷酸鹽含量較大，并以7月份15#站最高為31.4μg/L，其次為7月份9#站的28.14μg/L，其它時段各測站的活性磷酸鹽含量較低；經(jīng)計算，16個測站水樣2月、4月、7月、9月活性磷酸鹽含量均值分別為11.73μg/L、9.40μg/L、12.15μg/L、8.25μg/L，即9月<4月<2月<7月。

2)2020年8#測站的無機(jī)氮含量最大，并以7月份最高達(dá)到44.7μg/L，其次為15#測站達(dá)到43.7μg/L，7#-16#站均較高；大連市近海海域內(nèi)7月和9月的活性磷酸鹽含量高于其它月份；經(jīng)計算，16個測站水樣2月、4月、7月、9月無機(jī)氮含量均值分別為15.2μg/L、9.0μg/L、13.5μg/L、24.1μg/L，即4月<7月<2月<9月。

3.3.2 無機(jī)氮變化特征

無機(jī)氮含量變化圖，見圖2。無機(jī)氮含量變化圖，由圖2可以看出：

圖2 無機(jī)氮含量變化圖

1)2019年11#和15#測站的無機(jī)氮含量較大，并以4月份15#站最高為1.42mg/L，深入分析發(fā)現(xiàn)這兩個測站距離入?？谳^近；1#-5#測站的無機(jī)氮含量整體較低，如1#測站9月份的無機(jī)氮含量只有0.27mg/L，深入分析發(fā)現(xiàn)這些測站距河口及海岸相對較少，人類干擾程度較低；經(jīng)計算，16個測站水樣2月、4月、7月、9月無機(jī)氮含量均值分別為0.69mg/L、0.84mg/L、0.56mg/L、0.48mg/L，即9月<7月<2月<4月。

2)2020年13#測站的無機(jī)氮含量最大，并以2月份最高達(dá)到2.24mg/L；2月份各測站的無機(jī)氮含量明顯較高，與2019年相比2月份無機(jī)氮含量呈現(xiàn)出明顯上升趨勢；經(jīng)計算，16個測站水樣2月、4月、7月、9月無機(jī)氮含量均值分別為1.24mg/L、0.85mg/L、0.43mg/L、0.59mg/L，即7月<9月<4月<2月。

總體而言，大連市近海海域北部測點水質(zhì)較差，而南部測點較好。究其原因，由于北部與陸地連接阻礙了水體的自由交換，使得水體自凈能力明顯下降，并且季節(jié)變化會對注入渤海水量造成影響[12-14]。

綜上分析，大連市近海海域北部測點水質(zhì)較差，而南部測點較好，原因同上。然而，無機(jī)氮含量明顯高于活性磷酸鹽，并且不同月份的變化特征更加明顯。

4 結(jié) 語

文章以大連市近海海域為例，通過監(jiān)測和分析各水樣點水質(zhì)，系統(tǒng)分析了2018-2020年水質(zhì)狀況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，監(jiān)測范圍內(nèi)水污染嚴(yán)重超標(biāo)，這主要與近海水域自凈能力差、水體交換受阻、季節(jié)變化影響注海水量等因素有關(guān)，總體而言大連市近海海域水生態(tài)功能正逐漸下降。單因子指標(biāo)法和綜合指數(shù)評價法具有較強(qiáng)的實用性，對于水庫、內(nèi)陸河等水質(zhì)檢測也具有良好的可行性，但受監(jiān)測指標(biāo)少、取樣時間間隔長、監(jiān)測頻率低等因素限制，對于大范圍水域水質(zhì)監(jiān)測分析時還存在一定局限。