湄洲湾海域主要污染特征分析

[摘要] 根据近年来湄州湾海域的监测资料，对海域水体中的活性磷酸盐、无机氮等主要污染物、水体中危害较大的几种重金属元素在湄州湾海域中变化情况进行分析，详细研究其时空变化特征，并寻求其变化的可能原因，为该海域环境的控制和管理提出意见和建议。

[关键词] 湄州湾海域 富营养化 重金属污染

1 前言

湄洲湾是福建省重要的经济开发区和环境保护区。海湾具有丰富的港口、旅游和水产养殖资源。湄洲湾以其独特的地理特征使的周边地区经济迅速发展。目前湄洲湾周边沿岸地区以完成的项目有福建炼油厂，湄州湾火电厂，福建佳通轮胎厂等大型企业。同时湾内浅海与滩涂水产养殖业也正在迅速发展。经济发展使得排入湾内的工业废水和生活污水量逐年增加，各种污染物的不断排入必然会影响水域环境质量，造成功能区环境恶化。根据2003年开展的全省沿海陆源入海排污口统计监测资料中，直接排海的污水排放口有128个，由河流带入海洋大量的营养物质等。同时海洋经济的快速发展，近岸海域、港湾和河口邻近海域污染无排海量增加，特别是无机氮和活性磷酸盐已成为主要近岸海域的污染物质。本文通过对近年来的湄州湾监测资料进行分析，研究其主要污染物在湄州湾海域中变化特征及其变化原因。

2 湄州湾环境质量监测概况

湄州湾海域的常规监测点有湄州湾内湾（F30）、湄州湾峰尾（F31）、湄州湾中段（F32）、湄州湾斗尾（F35）四个，各监测站位用GPS定位（如图1所示）。

海水水质的常规监测项目有水温、化学需氧量、PH、溶解氧、盐度、无机氮、活性磷酸盐、石油类，汞、铜、铅、镉。监测时间和频次根据《福建省环境监测规范》设定，5月、9月、12月各一次。

3 主要污染物分析

湄州湾海域中水温全年变化不大，对环境危害较小。湄州湾海域盐度在30以上，PH值在8-8.5之间，未超出国家一类水质标准。而水中溶解氧全年平均值>6.5，最低值在夏季为5.6，达到国家二类水标准。水中汞含量未检出。水体中的活性磷酸盐和无机氮是使水体产生富营养化的主要原因，水体中的化学需氧量是衡量水体有机污染物浓度的标准，由于近年来湄州湾沿岸经济的飞速发展，沿岸工业区和港口城市的发展，对近岸海域也带来了新的污染物，如船舶排放的石油类、工业废水中的重金属等。本文根据海水水质标准按照GB3097-1997中的一类水质标准可能危害海域环境的几种污染物进行评价，确定其主要污染物。

3.1 污染物来源

排入湄州湾海域的化学污染物的途径可分为三种：陆源、大气沉降和海上污染源。陆源污染物主要包括通过河流，排污口等排入近海海域的工业废水、生活污水、农业污水等，是各类化学污染物的主要来源；大气沉降主要包括通过降雨的“湿沉降”和通过气溶胶颗粒物沉降的“干沉降”，是营养盐、重金属等化学污染物的一个重要来源；海上污染源是指可产生污染物并直接排放到临近海水中的海上活动，如海水养殖业，港口及船泊排污等，是石油烃、营养物质等化学污染物的主要来源。

3.2 污染物分析方法

评价方法采用等标污染负荷具体方法如下：

Pi=Ci/Cio

式中，Pi――某污染因子污染指数；

Ci――某污染因子的实测浓度；

Cio――某污染因子的评价标准值。

Ki=Pi/P

Ki――第i污染物的等标污染负荷比；

P――i种污染物在评价区域中的总等标污染负荷。

3.3 主要污染物

根据湄州环境监测站近几年来的监测资料和近年来湄州地区工业发展带来的问题，对湄州湾海域中的活性磷酸盐、化学需氧量、无机氮、石油类和重金属进行分析评价。评价方法用等标污染负荷法，评价标准采用国家海水水质一类水质标准。

评价结果显示：湄州湾海域中主要污染物为铅、铜、镉、活性磷酸盐和无机氮，累积百分比为75%。

4 湄州湾海域富营养化特征分析

海水中的N、P主要引起水体富营养化污染，对湄州湾海域中的营养状态进行分析。常用的评价指数为营养状态指数，分析方法如下：

营养状态指数(E)= COD×N×P/4500 × 106

式中:E为营养指数;COD为化学耗氧量(mg/L);DIN为无机氮(mg/L);DIP为无机磷(mg/L)。E值>1,即为富营养化,E值越高,富营养化程度越严重。

4.1 湄州湾海域水体富营养污染特征

对湄州湾海域近几年来的营养物质资料分析，其营养指数的年际变化情况如表2所示。

由表2可以看出，湄州湾海域中，湄州湾海域中近几年来的营养状态指数均小于1，说明该海域水体还未被富营养化。但是湄州湾海域的营养状态指数后几年明显较高。

4.2 湄州湾海域中的富营养污染特征分析

根据2001年―2006年的监测资料，通过对各种污染物在海水水质的年平均值为基础来分析六年来的浓度变化情况，从而找到海域中营养物质变化的原因，其年际变化情况如图2，年内变化情况如图3所示。

该海域中的营养物质N、P年平均值先降低，然后快速上升再继续下降，这一变化情况与水体中的富营养化状态指数变化情况相同。水体中活性磷酸盐含量较低，无机氮含量较高，N/P在7-12之间，这比值比一般海水的高。2004年以后海水中营养物质的增加可能是与沿岸地区经济发展，人口密度的增加，引起的生活污水排放量突增有关。

海水中的N、P污染物的年内变化大，但是有枯水期高，丰水期、平水期低的特点。这种特征受湾内生物过程、外源输入影响。枯水期由于温度较低，浮游生物活性下降，湾内浮游植物生物量减小，对营养盐N、P利用量减少，营养盐有所积累。枯水期水体垂直温差增大，对流增强，从表层沉积舞中溶出的营养盐扩散较快，因为枯水期水体中营养盐含量较高，此外枯水期气候干燥，大气悬浮物含量较高，大气沉降输入营养盐也相应较多。丰水期营养盐则由河流径流量增加带入海域中的N、P量也增多。平水期水温高，光照增强，浮游植物迅速繁殖，摄入大量的N、P等营养物质，致使平水期湄州湾水体中N、P含量低。因此海水中枯水期容易产生富营养化污染。

4.3 湄州湾海域富营养污染平面分布特征

根据湄州湾海域的监测资料，分析各站位点的营养状态指数情况。分析结果如图4所示；

图4 营养状态指数的平面分布

由图4可知，湄州湾海域中站点F30的营养状态指数大于其它站点，而站点F31、F32、F35的富营养状态指数大致相等。F30站点指数较高的原因与其所处的地理环境有关。湄州湾是半封闭性的港湾，湾顶深入内部与外海较远，海水动力较差，扩散能力差，此处又有湄州湾近岸最大的河流枫慈溪注入，造成该处富营养指数高于其它站点。

对湄州海域中的各站点营养盐含量分别统计分析，分析结果如图5所示。

图5 N、P污染物在海域中平面分布

湄州湾海域中在平水期其阳光充足其营养物质N、P消耗快，因而在各站点其浓度大致相等。在丰水期站点F30由于近岸河流排入大量生活污水、工业废水、农业污水，是造成该海域富营养化指数高峰的主要因素。站点F32富营养指数较小是由于该处位于湄州湾湾口水力条件好，污染物扩散快。

5 湄州湾海域中重金属污染特征分析

对于海域中的重金属污染物造成重金属污染，可以通过均值型指数进行评价。评价方法如下；

P＝∑Pi／n

Pi＝Ci／Cs

Ci――表示污染物实测浓度µg/L；

Cs――表示污染物在海水中标准值µg/L；

Pi――表示污染物的单标准指数；

P――表示污染物在海水中的综合危害指数。

根据均值型指数将重金属污染划分为四个等级。具体来讲，P＜0.4表示重金属未污染海水，0.4≤P＜1.0表示轻度污染，1.0≤P≤2表示中度污染，而P＞2表示重度污染。

5.1湄州湾海域中重金属污染特征

对湄州海域中的重金属污染物运用均值型指数，采用国家海水质量一类标准进行评价，重金属污染年际变化情况如图6表示，重金属污染在海域中的平面分布情况如图7所示。

图8 重金属污染污染物在海域中平面分布

评价结果显示，湄州湾海域海水基本处于轻度污染，变化幅度较大，污染有向中度污染变化趋势。通过对湄州海域中各站点不同时期污染情况分析，海水中平水期重金属污染最严重，在枯水期污染最轻。各点的污染情况又都不同，尤其是站点F32在丰水期和枯水期时污染值大于其它站点，而在平水期其均值低于其它站点。

5.2重金属污染物在湄州湾海域中平面分布特征分析

根据2001年―2006年的监测资料，对湄州湾海域中重金属污染物在海域中的平面分布情况调查研究，其结果如图8所示。

湄州湾四个监测点的历年平均浓度分期比较结果显示：枯水期在监测站点F32、F35由于离海岸较远，受近岸污染较小，而点F30、F31离海岸近且岸边为工业园区和靠近港口，因此受污染情况较远岸点严重。对于在点F35出现重金属铜的浓度特别高值，其可能原因与该地区的人为排污有关。F32点靠近国家重点旅游景点湄州岛，同时也是各种轮船出入湄州湾的必经门户，其铅含量高于其他地方可能是船舶排污引起。

5 结论

湄州湾海域中活性磷酸盐和无机氮污染浓度从湾内向外降低，近岸点高于远岸点，同时湄州湾南岸浓度高于北岸。主要原因是海洋潮流作用和南岸五条河流带来的大量生活污水引起。随着工业的发展，排入海水中的重金属量有增加的趋势。因此，为了保证海域中水体不产生危害，能够进行持续利用和发展，必须控制沿岸生活污水和工业废水的排放，以及加强对船舶的管理。

参考文献

[1] 张从.环境评价教程[M]. 北京:中国科学出版社, 2006.

[2] 国家海洋局.海洋监测规范[M]. 北京:海洋出版社, 1991.

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[6] 黄哲强.湄州湾海域水质氮、磷及石油类分布特点[J]. 福建环境,2001,18,（6）.

[7] 国家环境保护局.海水水质标准（GB3097-1997）.