高范+袁仲杰+田振萍+王冰+于大涛+姜恒志

摘要：根据大连大窑湾海域2004～2012年六次常规水质调查的数据，分析了大窑湾海洋功能变迁（由养殖区变为港口航运区）对该海域水质的影响特征。结果表明：随着大窑湾海洋功能的变迁，该海域的氮素污染源由单一的海上养殖污染转变为以陆源污染为主的复合污染源，主要污染物由有机污染物转化为重金属、悬浮物和石油类。依据该海域水质污染的变化特征，基于此，提出了“控源为主，修治为辅”的防控措施。

关键词：海洋功能变迁；大窑湾；水质；富营养化

中图分类号：X703

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）20003204

1引言

大窑湾位于辽宁省大连市金普新区，辽东半岛南端黄海水域，地理坐标为N38°59′～39°2′、E121°50′～121°54′。大窑湾海域因其水深地形条件较好，适宜大型集装箱码头建设，很早就被列为了国家规划的集装箱干线港行列[1]。目前，大窑湾海域已成为中国东北重要的集装箱码头。大窑湾海域的海洋功能由最初的水产养殖变为港口航运[2]。

随着该海域功能的变迁，海域的污染特征发生了改变，并且对该海域环境提出了不同的环境管理要求，特别是作为海洋环境核心要素的海水水质环境。为了对该海域的水质状况进行科学地评价和分析，并且探索功能变迁与水质变化的联系。本文根据2004、2005、2008、2009、2011、2012年6次常规水质调查数据，研究近8年大窑湾海域功能变迁对海水水质的影响，并研究分析该海域的污染特征，为该海域的环境保护和管理工作提供重要的科学依据。

2调查与研究方法

2.1海水水质调查

国家海洋环境监测中心于2004年4月10～12日、2005年4月24～26日、2008年10月21～22日、2009年10月15～17日、2011年10月29～11月4日和2012年5月7～9日在大连市大窑湾海域进行海水水质监测工作，每次监测设置9个站位，分别于大小潮采集水样进行常规水质分析。调查站位分布如图1所示，调查站位经纬度见表1。在监测工作期间，样品采集、贮存、运输和分析测定均按照《海洋监测规范》[3]（GB17378.3-2007）中规定的分析方法进行。

2.2研究方法

根据该海域的特点，本文重点对该海域水质的富营养化以及有机物污染的变化进行分析研究。采用的研究方法分别为富营养化指数法[4]和有机物污染评价指数法[5]。

富营养化指数（E）是评价海域富营养化程度的指标。富营养指数E的大小能够反映出海域水体富营养化情况，判断标准见表2[4]。富营养化指数（E）的具体的计算公式如下[4]：

3结果与讨论

3.1大窑湾海域富营养化的变化情况

富营养化是我国近岸海域主要的海洋污染现象之一，其产生的主要原因是氮、磷等营养物质的积累[6，7]。2004～2012年对大窑湾海域水质6次调查的氮、磷和COD的污染物浓度变化见图2和表3。调查结果显示COD浓度呈现逐渐下降的趋势，氮、磷的浓度呈现先增后减的波浪趋势。根据调查结果和公式（1）计算得到2004～2012年该海域富营养化指数（E）（如表3所示），结果显示，大窑湾海域各年份的富营养化指数均小于1.0，该海域属于贫营养状态。这表明海洋功能的变迁（由养殖区变为港口航运区）没有对大窑湾海域的富营养化状况产生较大影响。据文献报道浮游植物吸收氮磷的比例为16∶1[8]，这与2009年该海域的N∶P值相近，富营养化指数（E）计算结果显示该年份的富营养化指数（E）达到各年份的最高值0.26。这说明该海域的富营养化现象符合浮游植物的生长规律，N∶P值过高或过低都会引起浮游植物的生长受到某一相对含量低的元素的限制。图2结果显示该海域N∶P的值均高于浮游植物的氮磷吸收比例16∶1，该海域各年份磷元素相对短缺，处于磷限制贫营养状态，这也进一步解释了该海域海洋功能的变迁没有对其富营养化状况产生较大影响的原因。

从图2和表3，可以看出2004～2012年该海域虽然均处于贫营养状态，但是富营养化指数（E）发生了一定的波动并且与无机氮浓度的变化保持相对一致。这说明该海域的富营养化影响因子主要是无机氮。图2结果显示，该海域的无机氮浓度随着海洋功能的变迁发生

了较大变化，呈现出先减少后增加的趋势。出现这种现象的原因主要是随着该海域海洋功能的变迁，无机氮污染源种类发生了变化，由单一的海水养殖污染源转变为以陆源污染为主的复合污染源。2004年以前该海域大部分属于养殖区，该海域的无机氮主要来源于海水养殖；2005年随着养殖区的动迁该海域的氮素污染有所下降，但是伴随着该海域港口填海施工以及港口运营，该海域的氮素污染逐渐加重。这说明该海域的氮素污染源已经由单一海水养殖污染源转变为以陆源污染为主兼顾港口船舶的复合污染源。表3结果显示2011年该海域的无机氮浓度超过了《海水水质标准》一类水质的限值0.2 mg/L。这主要是由于该年周边区域的城市污水处理厂进行技术升级改造，导致污水厂无法正常运行。结果显示，随着污水厂的正常运行，该海域的氮素浓度在2012年出现了下降。

由此可见，无机氮是该海域富营养化的主要影响因素，海洋功能的变迁不会对大窑湾海域的富化营养状态产生较大影响，但是海洋功能区的变迁使大窑湾海域无机氮污染源由单一的海水养殖转变为以陆源污染为主兼顾港口船舶的复合污染源，有效的陆上污染控制措施是该海域的氮素污染的主要防控措施。

3.2大窑湾海域有機物污染的变化情况

根据调查结果，由公式（2）以一类海水水质限值作为参照标准计算得到2004～2012年大窑湾海域的有机污染评价指数（A）（如表4所示）。结果显示该海域有机污染指数（A）均小于1，并且COD浓度均满足海水水质一类标准。由此可见，该海域的有机物污染不明显，有机物不是该海域的主要污染因素。根据表4，无机氮与有机污染指数（A）的变化趋势一致，这表明无机氮是该海域有机物污染指数（A）的关键影响因子。endprint

另外，表4显示该海域2004～2012年的溶解氧浓度出现波浪式变化，特别是从2009～2012年直线下降。这表明海域海洋功能区的变迁对该海域溶解氧浓度产生了影响。其主要原因是随着周边港口的建设，该海域无机氮等污染物浓度逐渐升高而磷元素含量相对较低导致该海域处于磷素限制状态，引起浮游植物的光合作用受到抑制，同时无机氮的化学氧化需要消耗溶解氧。这说明无机氮通过影响溶解氧的变化对有机污染指数（E）产生了间接影响。

[7]中一类海水水质规定的相应污染物浓度限值，COD0=2.0 mg/L，DIN0=0.2 mg/L，DO0=6 mg/L

综上所述，无机氮对有机污染指数（E）会产生直接和间接影响，同时鉴于无机氮浓度受该海域海洋功能的变迁的影响，因此该海域海洋功能的变迁会对有机污染产生影响。

3.3海域其他污染物变化情况

3.3.1重金属

2004～2012年Cu、Pb、Zn、Cd等重金属污染物浓度的变化如图3所示。结果显示：2004～2011年随着大窑湾海域港口以及保税区的建设，大窑湾海域的重金属浓度呈现线性升高趋势。2011～2012年该海域Cu的浓度以及2008～2012年该海域的Pb浓度满足海水二类水质[9]，该海域其他重金属浓度均满足海水一类水质标准限值[9]。这说明该海域海洋功能的变迁对重金属污染产生了影响。该海域的重金属污染属于陆源污染，受陆源污染物的变迁影响较大，但是在2012年大窑湾海域的重金属污染明显改善。这主要是由于该海域周边的污水处理厂和城镇市政管网进行了技术升级改造，污水得到有效收集和处理，外排污水水质得到有效改善。由此可见，海洋功能区的变迁会对该海域的重金属污染产生影响。鉴于重金属污染物的特性，它们在水体中具有相当高的稳定性和难降解性，有效控制陆源重金属污染物的排海是保护该海域水质的重要保障[10，11]。

3.3.2悬浮物和石油类

该海域悬浮物和石油类等污染物浓度的变化如图4所示。结果显示，2004～2012年随着该海域养殖区的动迁和港池的建设，该海域的悬浮物浓度出现波浪式变化。2005～2009年该海域的悬浮物出现线性增长，并且仅能满足海水水质三类标准的浓度限值[9]。悬浮物的污染主要是来源于入海河流、海洋的潮流运动以及海洋工程的建设。鉴于此，该海域的悬浮物浓度变化主要是进行港口码头建设和填海施工引起的。随着填海施工的结束，2010～2012年该海域的水质浊度得到明显改善，但是较2004～2005年悬浮物浓度提高了1.5倍。这主要是该海域成为港口航区以后，通航的船舶数量大幅上升并且码头非透水构筑物的填海施工对湾内的水文动力环境产生了一定影响，导致该海域的悬浮物污染较2004～2005年有所加剧。由此可见，海洋功能的变迁对该海域的悬浮物污染产生了较大影响。

石油类是海洋环境的主要污染物之一，其主要来自陆域、船舶和海上钻井平台等[12]。根据调查结果（见图4）2004～2012年该海域石油类污染物的浓度呈现抛物线变化，2008～2009年达到最大值80 μg/L，此时该海域的石油类污染物浓度仅满足海水水质三类标准[9]，2011～2012年该海域的石油类污染物浓度满足海水水质一类标准。这可能是由于填海施工过程中施工船舶的维护不当造成的。施工结束后，海域的石油类污染状况明显改善。因此，海洋功能的变迁对该海域的石油类污染产生了短期影响。

4结语

大窑湾海洋功能的变迁对该海域水质环境的影响主要表现为：氮素污染源由单一海水养殖污染源转变为以陆源污染为主兼顾港口船舶的复合污染源；该海域的有机物污染不明显，但是需要有效控制氮素污染提高该海域的溶解氧浓度；海洋功能变迁对悬浮物和重金属污染产生了较大影响，悬浮物和部分重金属分别仅能满足三类、二类水质要求；海洋功能变迁对石油类污染产生了短期影响，港口建成后通过有效的制度管理和监督维持了该海域较好的水质环境。

针对该海域海洋功能变迁带来的上述影响，建议在实施建设和投入运行时应以“控源为主，修治为辅”的原则采取相应的入海污染物防治措施，以减少陆源型污染物的入海，实现区域的可持续发展。

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[11]姚刚. 微藻污水处理与生物质能耦合技术综述[J]. 绿色科技，2011（11）：100～104.endprint

[12]徐嘉偉，郑学林. 海洋环境污染现状分析[J]. 绿色科技，2015（3）：208～209.

Analysis on the Characteristics of Marine Functional Change Impact on Water Quality in Dalian Dayao Bay

Gao Fan， Yuan Zhongjie， Tian Zhenping， Wang Bing， Yu Datao， Jiang Hengzhi

（National Marine Environmental Monitoring Center， Liaoning， Dalian 116023， China）

Abstract： According to 2004-2012 six routine water quality survey data of Dalian Dayao Bay， the impact characteristics of marine functional change （from the culture area into Port Area for shipping） on the water quality were analyzed. With Dayao Bay marine functional change， nitrogen pollution source has changed from single marine aquaculture pollution to land-based pollution based on composite pollution source， and pollutants have been converted from organic pollutants into heavy metals， suspended solids and petroleum. According to the changing characteristics of water pollution in this area， the “Control source mainly， Repair as auxiliary” prevention and control measures were put forward.

Key words： marine functional change； Dayao Bay； water quality； eutrophicationendprint