大连湾海域水质状况及污染趋势分析

    许岩+宋钦浩+陈文博+杨婷婷+郭庆祝

    DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2014.06.006

    摘 要：选用2011年大连湾附近海域的监测数据，分别采用不同的评价方法对大连湾海域的水质现状加以评价。并依据2007—2011年该海域连续五年的监测数据，对其污染趋势加以分析。结果表明：大连湾海域内主要污染物为无机氮，湾内各监测点均处于富营养化状态，受有机物污染严重。陆源排污是该海域受到严重污染的主要原因。五年来除无机磷外其余各因子均有不同程度的污染加重的趋势，其中以石油类的加重趋势最为显著。

    关键词：营养状态；有机污染；大连湾海域

    大连湾隶属大连地区，是黄海沿岸的第一大湾，属半封闭式港湾。其水域面积174 km2，岸线长125 km。附近有多家工业企业排放工业废水及生活污水，加之本身的水动力条件较差，使得大连湾海域的海洋环境遭到严重破坏。正确评价大连湾海域的海水质量状况和变化趋势,对于保护海洋环境,合理地开发利用海洋资源,是非常必要的。本文选用2011年监测资料，参考有关文献，阐述了大连湾海域的水质状况,并利用连续五年对该海域海水质量的监测数据对其主要污染物的变化趋势加以分析研究。

     1 大连湾海域水质监测概况

    1.1 监测站位及频率

    图1 大连湾海域监测站位布设图

     具体监测站位布设见图1。分别于5,8,10月对各站位进行枯水期、丰水期和平水期的例行监测。1.2 水质监测方法

     水质采样、监测方法均严格按照《海洋监测规范》（GB 17378—2007）执行[1]。

     2 水质现状评价

     2.1 单因子指数法

    2.1.1 评价方法 评价标准采用国家《海水水质标准》(GB 3097-1997) [2]，按照二类水质质量标准进行评价Pi=Ci/Csi

     式中:Pi—第i种因子的污染指数；Ci—第i种因子的实测质量浓度，mg/L；Csi—第i种因子的评价标准，mg/L。其中无机氮为亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、氨氮3项之和。

    2.1.2 评价结果讨论

    

    图2 各监测因子标准指数折线图

     由评价结果可以看出，大连湾附近海域化学需氧量总体状况良好，各监测站位均优于国家一类水质质量要求。无机磷、pH、溶解氧均符合二类水质质量标准。无机氮超标现象严重，超标率高达80%。各监测因子标准指数折线图见图2。

     2.2 营养状态质量指数法

    2.2.1 评价依据 营养状态质量指数 ( NQI ) 的计算公式[3]：

     NQI ＝ CCOD／C′COD+CT-N／C′T-N+CT-P／C′T-P

     式中：CCOD、CT-N、CT-P分别为水体的化学耗氧量、总氮、总磷的实际测量浓度；C′COD、C′T-N、C′T-P分别为水体的化学耗氧量、总氮、总磷的评价标准，C′COD为3.00 mg/ L，C′T-N为0.60 mg/L，C′T-P为 0.03 mg/ L。

    2.2.2 营养级分级标准 根据营养质量指数 ( NQI) 值，将海域营养水平划分为三级,具体分类见表1。

    

    表1 营养水平划分依据

    

    NQI值 营养等级 营养水平

    ＜2 Ⅰ级 贫营养水平

    2～3 Ⅱ级 中等营养水平

    ＞3 Ⅲ级 富营养水平

    2.2.3 各监测站位NQI值 见表2。

    

    表2 各监测站位NQI值

    

    站位 NQI 营养等级 营养水平 站位 NQI 营养等级 营养水平

    H1 3.64 Ⅲ级 富营养水平 H6 3.68 Ⅲ级 富营养水平

    H2 4.64 Ⅲ级 富营养水平 H7 2.60 Ⅱ级 中等营养水平

    H3 11.8 Ⅲ级 富营养水平 H8 2.44 Ⅱ级 中等营养水平

    H4 8.94 Ⅲ级 富营养水平 H9 1.65 Ⅰ级 贫营养水平

    H5 3.75 Ⅲ级 富营养水平 H10 2.01 Ⅱ级 中等营养水平

    按照营养等级的划分原则，大连湾内各监测站位全部处于富营养水平，水质状况恶劣。其NQI值范围为1.65~11.8。最大值出现在3号站位，高达11.8。此处位于湾内水动力交换条件较差的区域，由陆源排放入海的氮、磷等营养物质使水质严重恶化。由湾口处开始NQI值逐渐下降，营养水平有所好转。最小值出现在远离岸边的9号站位，水质状况明显改善。由此可见大连湾海域的污染物主要来自于陆源排污。

     2.4 有机污染评价指数法

    2.4.1 有机质和营养盐污染程度A值计算公式[3]：

     式中:A=CODiCODio+INiINio+IPiIPiO-DOiDOio

     A为有机污染指数；

     CODi、INi、IPi和DOi分别为相应要素的实际测量值；CODio、INio、IPio和DOio分别为相应要素水质标准,分别为3.00 mg/L,0.30 mg/L，0.030 mg/L和5.00 mg/L。

    2.4.2 有机污染水平等级 见表3。

    

    

    表3 有机污染水平等级表

    

    A值 污染程度分级 水质质量评价 A值 污染程度分级 水质质量评价

    ＜0 0 良好 2—3 3 轻度污染

    0—1 1 较好 3—4 4 中度污染

    1—2 2 开始受到污染 4—5 5 重度污染

    2.4.3 有机质和营养盐污染程度评价结果 见表4。

    表4 有机质和营养盐污染程度评价结果

    

    站位 A值 污染程度 水质质量评价 站位 A值 污染程度 水质质量评价

    H1 2.10 3 轻度污染 H6 1.84 2 开始受到污染

    H2 2.30 3 轻度污染 H7 2.29 3 轻度污染

    H3 4.41 5 重度污染 H8 1.56 2 开始受到污染

    H4 5.31 5 重度污染 H9 1.84 2 开始受到污染

    H5 1.92 2 开始受到污染 H10 1.18 2 开始受到污染

    大连湾海域各监测站位有20%有机物污染严重，其污染程度已达5级， 30%站位受到有机物的轻度污染，其余50%站位处于污染程度分级的2级，开始受到污染状态。总体上来看，大连湾海域受有机物污染较为严重。这与该海域沿岸工厂分布密集有关。工业企业向该海域排放大量的工业废水，严重影响其海水环境质量。加之该海域是各类油轮，货轮等的主要停靠码头，船舶排放的污水也是不容忽视的污染之一。此外，近年来海水养殖液的迅猛发展也使得海洋环境遭到一定程度的破坏。

     3 大连湾海域水质污染趋势研究

     趋势分析方法:采用Spearman秩相关系数法进行趋势分析[4]。

     公式:rS=1-[6ΣNi=1 di2]/[N3-N]

     式中:di=Xi-Yi;di—变量Xi和变量Yi的差值；Xi—周期1到周期N按浓度值从小到大排列的序号；Yi—按时间顺序排列的序号。N——N=5

    将秩相关系数rS的绝对值同Spearman秩相关系数统计表中的临界值Wp（Wp=0.9）进行比较。若rS为正值表明监测值成上升趋势；若rS为负值，则表明监测值呈下降趋势。如果|rS|大于Wp，则表明该变化趋势显著意义。各监测指标rS值见表5。

    

    表5 大连湾海域各监测指标rS值

    

    指标 年份 最大值 最小值 平均值 秩相关系数

    COD

    无机氮

    无机磷

    油类

    2007年 1.55 0.49 1.01

    2008年 0.868 0.694 0.774

    2009年 2.92 0.921 1.95

    2010年 4.03 0.665 1.41

    2011年 1.94 0.693 1.19

    2007年 0.228 0.014 4 0.131

    2008年 0.169 0.027 5 0.054

    2009年 0.404 0.032 6 0.146

    2010年 0.269 0.029 2 0.108

    2011年 0.544 0.237 0.374

    2007年 0.134 0.011 2 0.080 2

    2008年 0.024 2 0.006 82 0.016 6

    2009年 0.029 9 0.001 56 0.012 8

    2010年 0.062 6 0.003 33 0.027 0

    2011年 0.024 1 0.006 00 0.013 4

    2007年 0.086 0.014 8 0.046

    2008年 0.101 0.060 7 0.071 7

    2009年 0.213 0.028 7 0.124

    2010年 1.04 0.051 8 0.087 8

    2011年 0.337 0.013 8 0.143

    rS=0.5

    rS=0.5

    rS=-0.5

    rS=0.9

    

    由秩相关统计可知，大连湾海域水质主要污染物化学需氧量、无机氮和油类在2007年到2011年之间均有逐年加重的趋势，其中石油类的增加趋势显著（rS=0.9）。石油类的最大浓度出现在2011年8月。最大点出现在4号站位。该区域是油轮及货轮锚地，船舶含油污水大量排放入海。无机磷的污染有逐年下降的趋势（rS=-0.5），这与大连市近年来加强对生活污水的处理以及推广清洁生产等有很大关系。

     4 结果讨论

     总体上看，大连湾海域受无机氮的污染较为严重，超标比例高达80%。

     根据营养状态质量指数法，大连湾内各监测站位均处于富营养水平，湾内污染物主要来自于陆源排污。

     由有机污染评价指数法可知，大连湾内受有机物污染较为严重。这主要是由于大连湾沿岸石油，化工，冶金，造船等工业较为密集，大量生活污水和工业废水排放入海所致。

     由2007年—2011年连续五年的监测数据显示，大连湾海域各监测因子除磷酸盐外均处于污染加重的趋势，其中石油类的增加趋势最为显著。

     5 建议

     我们应该加大环境保护工作的力度，合理划分海洋环境区，确定海域水质目标。进行海域环境容量研究，控制污染物入海量，严格实施总量控制和排污许可证制度。加强陆源污染物管理与治理，严格控制和减少陆源排污。

    参考文献：

    [1] GB 17378-2007，海洋监测规范 [S]. 北京: 中国标准出版社, 2007

    [2] GB 3097-1997，海水水质标准 [S]. 北京: 环境科学出版社，1997

    [3] 周艳荣，唐伟，赵蓓，等. 山东威海双岛湾海域营养状态及有机污染状况分析[J].海洋通报, 2008, 27(3): 115-120

    [4] 张丽旭，任松，蒋晓山. 象山港海域N、P 污染特征及潜在性富营养化程度评价 [J]. 海洋环境科学 , 2005, 24(3): 68-71

    Dalian bay sea water quality and pollution trend analysis

    XU Yan1,SONG Qin

    ________________________________________

    hao2,CHEN Wen

    ________________________________________

    bo1,YANG Ting

    ________________________________________

    ting1,GUO Qing

    ________________________________________

    zhu3

    （1.Dalian fisheries technology extension station,Dalian 116023；

    2. Dalian and fishery administration 116021；3. Dalian fishing port supervision bureau 116015）

    Abstract：in this paper, according to the monitoring data of Dalian bay waters near 2011, different evaluation methods were used respectively to evaluate the water quality situation of Dalian bay waters. And according to the 2007-2011 for five consecutive years of monitoring data, the waters of the ocean pollution trend analysis. The results show that the main pollutants are inorganic nitrogen in sea, bay are in a state of eutrophication of the monitoring, the organic matter pollution. The main pollution factor from the terrigenous pollution. In addition to the inorganic phosphorus in five years the rest each factor has different degrees of pollution in trend, with the increasing trend of dissolved oxygen in the most significant.

    Key words：nutritional status; Organic pollution; Dalian bay waters

    （收稿日期：2014-04-06；修回日期：2014-04-14)

    将秩相关系数rS的绝对值同Spearman秩相关系数统计表中的临界值Wp（Wp=0.9）进行比较。若rS为正值表明监测值成上升趋势；若rS为负值，则表明监测值呈下降趋势。如果|rS|大于Wp，则表明该变化趋势显著意义。各监测指标rS值见表5。

    

    表5 大连湾海域各监测指标rS值

    

    指标 年份 最大值 最小值 平均值 秩相关系数

    COD

    无机氮

    无机磷

    油类

    2007年 1.55 0.49 1.01

    2008年 0.868 0.694 0.774

    2009年 2.92 0.921 1.95

    2010年 4.03 0.665 1.41

    2011年 1.94 0.693 1.19

    2007年 0.228 0.014 4 0.131

    2008年 0.169 0.027 5 0.054

    2009年 0.404 0.032 6 0.146

    2010年 0.269 0.029 2 0.108

    2011年 0.544 0.237 0.374

    2007年 0.134 0.011 2 0.080 2

    2008年 0.024 2 0.006 82 0.016 6

    2009年 0.029 9 0.001 56 0.012 8

    2010年 0.062 6 0.003 33 0.027 0

    2011年 0.024 1 0.006 00 0.013 4

    2007年 0.086 0.014 8 0.046

    2008年 0.101 0.060 7 0.071 7

    2009年 0.213 0.028 7 0.124

    2010年 1.04 0.051 8 0.087 8

    2011年 0.337 0.013 8 0.143

    rS=0.5

    rS=0.5

    rS=-0.5

    rS=0.9

    

    由秩相关统计可知，大连湾海域水质主要污染物化学需氧量、无机氮和油类在2007年到2011年之间均有逐年加重的趋势，其中石油类的增加趋势显著（rS=0.9）。石油类的最大浓度出现在2011年8月。最大点出现在4号站位。该区域是油轮及货轮锚地，船舶含油污水大量排放入海。无机磷的污染有逐年下降的趋势（rS=-0.5），这与大连市近年来加强对生活污水的处理以及推广清洁生产等有很大关系。

     4 结果讨论

     总体上看，大连湾海域受无机氮的污染较为严重，超标比例高达80%。

     根据营养状态质量指数法，大连湾内各监测站位均处于富营养水平，湾内污染物主要来自于陆源排污。

     由有机污染评价指数法可知，大连湾内受有机物污染较为严重。这主要是由于大连湾沿岸石油，化工，冶金，造船等工业较为密集，大量生活污水和工业废水排放入海所致。

     由2007年—2011年连续五年的监测数据显示，大连湾海域各监测因子除磷酸盐外均处于污染加重的趋势，其中石油类的增加趋势最为显著。

     5 建议

     我们应该加大环境保护工作的力度，合理划分海洋环境区，确定海域水质目标。进行海域环境容量研究，控制污染物入海量，严格实施总量控制和排污许可证制度。加强陆源污染物管理与治理，严格控制和减少陆源排污。

    参考文献：

    [1] GB 17378-2007，海洋监测规范 [S]. 北京: 中国标准出版社, 2007

    [2] GB 3097-1997，海水水质标准 [S]. 北京: 环境科学出版社，1997

    [3] 周艳荣，唐伟，赵蓓，等. 山东威海双岛湾海域营养状态及有机污染状况分析[J].海洋通报, 2008, 27(3): 115-120

    [4] 张丽旭，任松，蒋晓山. 象山港海域N、P 污染特征及潜在性富营养化程度评价 [J]. 海洋环境科学 , 2005, 24(3): 68-71

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    XU Yan1,SONG Qin

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    hao2,CHEN Wen

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    bo1,YANG Ting

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    ting1,GUO Qing

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    zhu3

    （1.Dalian fisheries technology extension station,Dalian 116023；

    2. Dalian and fishery administration 116021；3. Dalian fishing port supervision bureau 116015）

    Abstract：in this paper, according to the monitoring data of Dalian bay waters near 2011, different evaluation methods were used respectively to evaluate the water quality situation of Dalian bay waters. And according to the 2007-2011 for five consecutive years of monitoring data, the waters of the ocean pollution trend analysis. The results show that the main pollutants are inorganic nitrogen in sea, bay are in a state of eutrophication of the monitoring, the organic matter pollution. The main pollution factor from the terrigenous pollution. In addition to the inorganic phosphorus in five years the rest each factor has different degrees of pollution in trend, with the increasing trend of dissolved oxygen in the most significant.

    Key words：nutritional status; Organic pollution; Dalian bay waters

    （收稿日期：2014-04-06；修回日期：2014-04-14)

    将秩相关系数rS的绝对值同Spearman秩相关系数统计表中的临界值Wp（Wp=0.9）进行比较。若rS为正值表明监测值成上升趋势；若rS为负值，则表明监测值呈下降趋势。如果|rS|大于Wp，则表明该变化趋势显著意义。各监测指标rS值见表5。

    

    表5 大连湾海域各监测指标rS值

    

    指标 年份 最大值 最小值 平均值 秩相关系数

    COD

    无机氮

    无机磷

    油类

    2007年 1.55 0.49 1.01

    2008年 0.868 0.694 0.774

    2009年 2.92 0.921 1.95

    2010年 4.03 0.665 1.41

    2011年 1.94 0.693 1.19

    2007年 0.228 0.014 4 0.131

    2008年 0.169 0.027 5 0.054

    2009年 0.404 0.032 6 0.146

    2010年 0.269 0.029 2 0.108

    2011年 0.544 0.237 0.374

    2007年 0.134 0.011 2 0.080 2

    2008年 0.024 2 0.006 82 0.016 6

    2009年 0.029 9 0.001 56 0.012 8

    2010年 0.062 6 0.003 33 0.027 0

    2011年 0.024 1 0.006 00 0.013 4

    2007年 0.086 0.014 8 0.046

    2008年 0.101 0.060 7 0.071 7

    2009年 0.213 0.028 7 0.124

    2010年 1.04 0.051 8 0.087 8

    2011年 0.337 0.013 8 0.143

    rS=0.5

    rS=0.5

    rS=-0.5

    rS=0.9

    

    由秩相关统计可知，大连湾海域水质主要污染物化学需氧量、无机氮和油类在2007年到2011年之间均有逐年加重的趋势，其中石油类的增加趋势显著（rS=0.9）。石油类的最大浓度出现在2011年8月。最大点出现在4号站位。该区域是油轮及货轮锚地，船舶含油污水大量排放入海。无机磷的污染有逐年下降的趋势（rS=-0.5），这与大连市近年来加强对生活污水的处理以及推广清洁生产等有很大关系。

     4 结果讨论

     总体上看，大连湾海域受无机氮的污染较为严重，超标比例高达80%。

     根据营养状态质量指数法，大连湾内各监测站位均处于富营养水平，湾内污染物主要来自于陆源排污。

     由有机污染评价指数法可知，大连湾内受有机物污染较为严重。这主要是由于大连湾沿岸石油，化工，冶金，造船等工业较为密集，大量生活污水和工业废水排放入海所致。

     由2007年—2011年连续五年的监测数据显示，大连湾海域各监测因子除磷酸盐外均处于污染加重的趋势，其中石油类的增加趋势最为显著。

     5 建议

     我们应该加大环境保护工作的力度，合理划分海洋环境区，确定海域水质目标。进行海域环境容量研究，控制污染物入海量，严格实施总量控制和排污许可证制度。加强陆源污染物管理与治理，严格控制和减少陆源排污。

    参考文献：

    [1] GB 17378-2007，海洋监测规范 [S]. 北京: 中国标准出版社, 2007

    [2] GB 3097-1997，海水水质标准 [S]. 北京: 环境科学出版社，1997

    [3] 周艳荣，唐伟，赵蓓，等. 山东威海双岛湾海域营养状态及有机污染状况分析[J].海洋通报, 2008, 27(3): 115-120

    [4] 张丽旭，任松，蒋晓山. 象山港海域N、P 污染特征及潜在性富营养化程度评价 [J]. 海洋环境科学 , 2005, 24(3): 68-71

    Dalian bay sea water quality and pollution trend analysis

    XU Yan1,SONG Qin

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    hao2,CHEN Wen

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    zhu3

    （1.Dalian fisheries technology extension station,Dalian 116023；

    2. Dalian and fishery administration 116021；3. Dalian fishing port supervision bureau 116015）

    Abstract：in this paper, according to the monitoring data of Dalian bay waters near 2011, different evaluation methods were used respectively to evaluate the water quality situation of Dalian bay waters. And according to the 2007-2011 for five consecutive years of monitoring data, the waters of the ocean pollution trend analysis. The results show that the main pollutants are inorganic nitrogen in sea, bay are in a state of eutrophication of the monitoring, the organic matter pollution. The main pollution factor from the terrigenous pollution. In addition to the inorganic phosphorus in five years the rest each factor has different degrees of pollution in trend, with the increasing trend of dissolved oxygen in the most significant.

    Key words：nutritional status; Organic pollution; Dalian bay waters

    （收稿日期：2014-04-06；修回日期：2014-04-14)