青岛黄岛电厂温排水对海域温盐分布影响调查研究

王兴，张爱君，耿晓，郑琳，刘首华

（1.国家海洋局北海环境监测中心，山东 青岛 266033；2.山东省海洋生态环境与防灾减灾重点实验室，山东 青岛 266033；3.国家海洋信息中心，天津 300171）

近年来，经济的高速发展使得电力需求持续上升，引发了电厂建设的热潮，沿海地区修建了大量滨海电厂，利用海水来进行冷却，然后又将加热后的海水排放到海洋中。加热后的海水的温度均比原海水温度高，排放入海后，可能对海洋环境产生热污染效应，对局部海洋生态环境产生不良影响。这种由工厂排入海域且其温度比周围海水温度高的海水即为温排水（郑琳等，2012），也称为冷却水。

国内外关于电厂温排水对水生生态环境的影响的研究可归纳为3 种情况：①根据电厂温排水的实际情况，采用数值计算温排水引起的温升范围；②根据实际调查资料，分析电厂温排水引起的周围水域水产资源数量减少的程度；③在电厂温排水引起的温升范围内，定性分析温排水对水生生态的影响（孙艳涛等，2008）。本文以1978年开始运行的黄岛电厂为例，到电厂进行了调访，对其邻近海域环境状况开展了调查，并深入分析、探讨电厂邻近海域的温盐平面、断面分布特征及其形成原因，作为滨海电厂温排水对海域生态环境影响研究的一部分。

图1 温盐断面调查站位（a） 与大面调查站位（b） 布设示意图

1 材料和方法

1.1 电厂温排水受纳海域概况

黄岛电厂位于胶州湾西海岸的青岛市经济技术开发区，毗邻青岛前湾港，全厂总装机容量约2 000 MW，是青岛电网内主要电厂之一，担负青岛市一半以上的电力供应任务。电厂邻近海域的主要功能定位为：港口区、航道区、海水利用区，温排水口位于胶州湾内，电厂采用海水作为冷却用水，设计电厂取排水温差为8.0 ℃。黄岛电厂从1978年开始建设以来陆续建设了四期，两个排水口分别位于取水口的南、北两侧（图1a），第一二期的排水口位于北侧，第三四期的排水口位于南侧，电厂各期建设的温排水量分别为：34 540 m3/h、54 276m3/h、133 450 m3/h、66 725 m3/h。

黄岛电厂温排水受纳海域是胶州湾，胶州湾位于黄海之滨，山东半岛的南岸，是以团岛头与薛家岛脚子石连线为界、与黄海相通的半封闭式海湾，湾口开向东南，口门最窄处为3.1 km（中国海湾志，1993）。胶州湾又以团岛头和黄岛的黄山咀连线分为内湾和外湾，电厂温排水入海口位于外湾的黄岛前湾的东北部，靠近胶州湾内湾口主水道，海域水动力较强。黄岛电厂邻近海域水深基本在0～25 m，水深分布呈近岸向外海深度增大的趋势，向东靠近胶州湾主水道水深大幅变大，主水道处水深可达50 m。

1.2 调查概况

2011年9月，分别选高潮期和低潮期在黄岛电厂邻近海域开展了温排水海洋环境影响调查；共设置12 个大面调查站位（图1b） 及3 条温盐调查断面（图1a）；低潮期监测时间为9月19日11 时至15 时，高潮期监测时间为9月23日10 时至13时。

断面调查设置了B、C、D 3 个断面，共22 个站位，调查项目有：温度、盐度，采用多参数水质仪监测。12 个大面调查站的项目主要有：水温、盐度、pH、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、磷酸盐、油类、悬浮物、硫化物、有机碳、总汞（Hg）、表层沉积物、海洋生物等，水深范围在2.3～25.0 m，10 号站和2号站分别为靠近南、北排水口位置设置的调查站，最东侧的9 号站作为调查参考站（图1b），样品采集与分析均按照《海洋监测规范》进行。

2 结果与讨论

2.1 温度

（1） 水温大面分布特征

调查海域海水水温的变化范围在21.72 ℃～25.60 ℃之间，平均为22.70 ℃。各站低潮、高潮表层温度与高低潮温差见表1，温度最高值都出现在10 号站，其中低潮表层海水水温的变化范围在22.08 ℃～25.60 ℃之间，平均为23.07 ℃，低潮表层水温平面分布呈自近岸海域向外海递减的趋势，电厂温排水口附近形成明显的高值区（图2a）；高潮表层海水水温的变化范围在21.85 ℃～25.49 ℃之间，平均为22.83 ℃，高潮表层水温平面分布也呈自近岸海域向外海递减的趋势，电厂温排水口附近形成明显的高值区（图2b）；表层低潮高温区面积大于高潮。低潮底层水温的变化范围在22.38 ℃～22.86 ℃之间，平均为22.56 ℃；高潮底层水温的变化范围在21.72 ℃～21.89 ℃之间，平均为21.82 ℃；表层水温明显高于底层，表明电厂温排水表层水温明显，对底层水温的影响较小。

各站高潮表层水温基本低于低潮表层水温（表1），即：高潮期外海水涨入后温度较低，低潮期近岸水向外退潮后温度较高，也反映了9月份胶州湾外海水温度低于近岸水温。表层温度分布呈从电厂排水口向外海降低的趋势，并且越靠近电厂排水口的海域等值线越密，即靠近排水口海域温度递减地较快（图2）。

表1 各调查站表层水温（℃）

图2 调查海域低潮（a）、高潮（b） 表层水温状况（℃）

（2） 表层温升分布

通过大面调查各站表层温度减去参考站的表层温度，得到各站温升值；低潮各站表层温升最大值为3.52 ℃，平均值为0.99 ℃；高潮各站表层温升最大值为3.64 ℃，平均值为0.98 ℃。基于各站表层温升值，采用克里格方法插值（陈欢欢 等，2007） 得到表层温升场，再分别绘制（低潮、高潮、高低潮平均、高低潮最大） 表层温升分布图（图3）。

由于高潮海水涨入后形成堆积效应，温排水扩散的速度变慢（图3b），低潮则相反，相比高潮温升分布，低潮的温升等值线高值区较密，而低值区较疏（图3a）。表2 是各种条件下温升超过某一值的海域面积，温升超过（0.5、1.0、2.5、3.0、3.5） ℃的区域高潮面积比低潮大，温升超过（2.5、2.0） ℃的区域高潮面积比低潮面积大。

（3） 温度断面分布

依据断面监测水温，绘制断面温度分布图（图4、图5），结果显示：温度水平分布呈排水口附近向远岸降低的趋势，温度垂向分布呈从表层到底层降低的趋势，并且水温垂直分层明显，等值线密集区集中在5 m 以浅上层水域，温排水引起的浮力分层效应明显（郝瑞霞等，2007）。

2.2 盐度

（1） 盐度大面分布状况

调查海域海水盐度的变化范围在29.084 ～29.793 之间，平均为29.549；各站低潮、高潮表层盐度与高低潮盐度差值见表3，其中低潮表层海水盐度的变化范围在29.084～29.657 之间，平均为29.385；高潮表层海水盐度的变化范围在29.604～29.793 之间，平均为29.705。低潮底层盐度的变化范围在29.194～29.664 之间，平均为29.376；高潮底层盐度的变化范围在29.607～29.781 之间，平均为29.709。

图3 低潮（a）、高潮（b）、高低潮平均（c）、高低潮最大（d） 表层温升分布（℃）

表2 电厂邻近海域温升范围

调查海域高潮盐度明显高于低潮盐度（表3），低潮时盐度分布呈近岸向海减小的趋势（图6a），高潮时盐度波动范围较小，分布较均匀（图6b）。

（2） 盐度断面分布

根据断面监测盐度，绘制断面盐度分布图（图7、图8），结果显示：高潮的盐度高于低潮盐度，高潮时排水口附近盐度略高，低潮时5 m 以深水域盐度随着深度增大增高趋势明显。

从本次调查的盐度大面和断面分布状况看，调查海域盐度分布没有整体的排水口附近高向海减小的现象，黄岛电厂温排水带来的高盐水现象不明显；相比武雅洁等（2008） 的研究结果，对海域盐度分布影响很小。

表3 各调查站表层盐度

图4 B 断面低潮（a）、高潮（b） 温度分布（℃）

图5 C 断面低潮（a）、高潮（b） 温度分布（℃）

图6 调查海域低潮（a）、高潮（b） 表层盐度平面分布（℃）

图7 B 断面低潮（a）、高潮（b） 盐度分布

图8 C 断面低潮（a）、高潮（b） 盐度分布

3 结论

黄岛电厂温排水对邻近海域生态环境具有一定影响。调查海域的温度水平分布为排水口附近高向外海降低，并在高、低潮期呈现出不同的特点；温度垂向分布从表层到底层降低，并且垂向分布层化明显，等值线密集区集中在5 m 以浅上层水域。调查结果显示：温排水对电厂邻近海域温度分布的影响明显，但影响的程度比数值模拟（张慧 等，2009） 研究得到结果要小，调查各站的最大温升没有超过4 ℃，反映了取排水口的温差没有达到8 ℃或者说取排水口的温差并不稳定。调查海域盐度分布没有整体的排水口附近高向海减小的现象，垂向分布在5 m 以深水域有层化现象，盐度随着深度增大而增高。调查结果显示：温排水带来的高盐水现象不明显，对海域盐度分布的影响很小。

黄岛电厂温排水温盐断面调查结果显示，温度垂向分布有着明显的层化现象；因此在采用二维数值模型模拟实际的温排水扩散状况存在很大的局限性。

致谢：国家海洋局第一海洋研究所吴伦宇和中国科学院海洋研究所南峰为文章修改提供宝贵意见和帮助，在此一并致谢。

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