2002-2012年唐山市海洋环境质量变化及影响因素分析

方成，刘金成，柳富田，王小丹，杨金霞，杨吉龙，胥勤勉

（1.中国地质调查局天津地质调查中心,天津 300170；2.天津市国土资源和房屋管理局地质事务中心，天津 300042；3.天津市环境工程评估中心,天津 300191）

2002-2012年唐山市海洋环境质量变化及影响因素分析

方成1，刘金成2，柳富田1，王小丹1，杨金霞3，杨吉龙1，胥勤勉1

（1.中国地质调查局天津地质调查中心,天津 300170；2.天津市国土资源和房屋管理局地质事务中心，天津 300042；3.天津市环境工程评估中心,天津 300191）

河北省海洋环境统计公报等资料显示，2002-2012年间唐山近海海域环境质量没有明显改善。分析污染源和海洋动力条件两个影响因素发现，入海污染物超出海洋环境容量是引起海水水质恶化的主要原因；污染的区域分布在京唐港、大清河、曹妃甸－黑沿子－南堡等弱流区。由于沿海工程建设影响了海洋动力条件，曹妃甸工业区和京唐港近岸海域成为污染物富集的新区域。

海洋环境质量变化；影响因素；污染源；海洋水动力；唐山市

渤海属半封闭型内海，水体交换能力差，近些年，渤海山东埕岛、长岛、蓬莱19-3平台等溢油事件频发，对海洋生态环境产生了危害，再次敲响保护海洋环境的警钟。笔者查阅资料发现，渤海湾近岸海域海水污染严重，2002-2012年河北省海洋环境统计公报[1-11]显示，唐山近海海域海洋环境质量11年间没有明显改善，局部甚至污染加剧。笔者在2012-2013年野外调查中发现，唐山南堡沿海多次发生海水污染养殖池导致鱼虾死亡事件。

众多学者在渤海、渤海湾、辽宁省以及曹妃甸等近岸海域的研究[12-19]显示，引起海洋环境恶化的主要原因有两点：一是污染物入海排污量增加，二是海岸开发、填海造陆工程改变近岸潮流场，港湾纳潮量减少[20]，导致海水净化能力下降。本文旨在分析11年间唐山市近岸海洋环境质量特征，探索污染源和海洋动力条件对海洋环境变化的影响，为唐山市海洋环境污染预防和治理提供依据。

1 唐山市近海海域环境概况

唐山市位于渤海湾西北岸，海岸线东起滦河口，西至涧河口西侧津冀省界，全长229.7 km，近海海域面积3492.5 km2（图1）。沿岸分布有京唐港、浅水湾、月坨岛等三岛旅游区，曹妃甸工业区、冀东南堡油田等，入海排污河流有9条，分别是滦河、滦河岔、大清河、青河、溯河、小青龙河、双龙河、沙河、陡河，直接入海排污口1个，为三友化工厂碱渣液直接排放口[21,22]。

海域潮流特征为不规则的半日潮流，运动形式基本呈往复式，流速自远海至近岸逐渐降低。大致以曹妃甸为界，东侧为离岸沙坝－泻湖体系，西侧为岬湾泥质海岸[23]，东侧海域涨潮流西南向，落潮流东北向；南侧深槽涨潮西向，落潮东向，西侧海域涨潮流西北向，落潮流东南向。

2 海洋环境变化

据海洋环境统计公报资料分析，2002-2004年唐山市海洋环境显现出污染减轻的趋势，2005年后，仅沉积物质量基本保持良好，海水质量、海洋生物质量以及赤潮和溢油灾害等数据均显示海洋环境呈劣化的趋势。

2.1 海水质量

2002-2004年，未达国家一类海水水质标准的海域面积逐年缩小，2005年后，部分海域呈现出中度污染（四类）和严重污染（劣四类）的状态，2007-2011年中度和严重污染面积开始减少。2012年海水污染再

次加剧，未达一类水质标准的海域面积占到了74.8%，远超往年最大值（表1）。

图1 唐山市沿海地区示意图Fig.1 General situation of the coastal areas in Tangshan city

区域上，东部滦河口至京唐港东近海海水质量优于中西部。京唐港和黑沿子－南堡近海海域常年处于超标状态，曹妃甸近岸海域水质自2007年开始变差。海水中主要污染物为活性磷酸盐（PO4-P）、无机氮（DIN）、铅和油类（表2），其中，PO4-P和DIN在近海广泛分布，铅污染主要集中在黑沿子海域，油类污染自2005年开始检出，主要分布在京唐港、大清河和南堡近海。

2.2 海洋生物质量

近海海域贝类体内检出污染物种类和分布范围均呈增加趋势，超标残余物主要为镉、铅、砷、石油烃和滴滴涕等（表2）。在2005-2006年海水检出油类超标后，自2007-2008年开始贝类体内石油烃残余物检出超标并长期存在，滴滴涕自2007年开始检出并长期存在，仅分布在捞鱼尖－大清河海域。

2.3 沉积物质量

近岸海域沉积物质量总体良好，仅2004年大清河海域个别站位滴滴涕超标，2011年区域上个别站位镉超标。

2.4 赤潮和溢油灾害情况

据文献统计[1-11,24,25]，1989-2012年的23年间唐山市海域共发生赤潮13次，仅2001年以来达到了8次，赤潮发生频率和范围呈增加的趋势。

2006年以来唐山近海溢油灾害频发，除受到渤海石油溢油事故的影响外，燃料油溢油灾害也呈上升的趋势。2006年3月-6月期间共发现5次来自山东埕岛和长岛溢油事故原油，近海大面积海域受到溢油事故的影响[7]；2011年，唐山海域发现有3次源于蓬莱19-3平台溢油事故的上岸油污；2010-2012年，发现小规模溢油灾害15次，其中5次为原油，8次为燃料油，2次为不明污染源。

3 影响因素分析

3.1 污染源

表1 未达一类海水水质标准海域面积（km2）Table 1 Oceanic areas below class I marine water quality standard

3.1.1 陆域污染源

陆源污染是引起渤海近海海域污染的主要原因[12]。2005年以前，唐山海域入海河流中以滦河接纳陆域排放污染物量最大，其次为沙河和陡河，但沙河和陡河这两条河流中六价铬、氰化物、石油类和挥发酚等污染物含量均高于其他三条河流之和（表3）。由

于沙河和陡河中废污水处理排放率低[26]，陆域污染物通过河流排入黑沿子海域的污染物量同其他海域相比处于较高的水平。在黑沿子海域，近岸的三友化工厂直排口排放的碱渣液中COD、磷酸盐、氨氮、挥发酚等污染物长期处于超标状态[21-22]，加重了黑沿子近海海洋环境负担。

国家《渤海碧海行动计划》自2001年开始实施，唐山市通过调整产业结构，加大排污治理力度等措施，提高污水处理率，控制污染物排放量[27]，因此2002-2004年期间海洋环境显现出变好趋势。

表2 近海海域海水主要污染物和贝类体内超标残留物分布情况表Table 2 Distribution of the main pollutants in seawater and exceed standard residue in shellfish body in the offshore

表3 2003年唐山海域入海河流接纳陆域排放污染物量统计表Table 3 The pollutant quantity accepted by rivers flowing into the sea of Tangshan city in 2003

表4 2005-2012年唐海近岸排污口等级统计表Table 4 Classification of outlets in the Tangshancity offshore from 2005 to 2012

2005年后，虽然各入海排污口水质达标率不断提高（表4），但由于入海河流污染物排放量不断增加，致使海洋环境质量不断恶化。以滦河为例，在国家二类海水水质标准下，2005年以前，滦河COD入海排污量均在环境容量允许排放范围之内，2006-2010年COD入海排污量均超标，其中，2006年排污量为允许排污量的16倍，属严重超标，2011年下降至1.4倍左右（表5）。

河北省近岸海域环境容量评价报告研究显示，在国家二类海水水质标准下，2006-2007年，滦河、二滦河、三友化工排污口、沙河、陡河的COD排污量均超出了环境容量，大清河、双龙河、沙河、陡河、三友化工排污口的PO4-P排放量均超出了环境容量[25]，崔正国研究也显示，唐山市DIN入海通量超出国家一类海水水质标准环境容量[28]。

对比滦河入海排污量与唐山市未达清洁海域水质面积变化曲线（图2）发现，两者变化规律基本一致，但水质面积变化滞后一年且幅度小于入海排污量变化。

综合以上判断，陆源污染入海排污量变化是引起唐山市近海海域水质变化的主要因素。

3.1.2 海域污染源

渤海中COD和氮磷的海域污染源排入量仅占0.34%和0.17%，油类海上污染源约占44.75%，主要来源于运输船舶、渔船和事故溢油[29]。因此，选择海域污染源中所占比重较大的油类污染源，分析其与唐山近海海水质量之间的关系。

石油烃超标海域属船舶来往频繁区域，京唐港以运输船舶为主，大清河以渔船和旅游船为主，唐海以工程施工船为主，南堡以渔船为主。王娟等研究还发现，南堡近海钻井平台附近石油类含量高于周边，表明分布在南堡近海的冀东油田一号岛、二号岛和三号岛对海水中石油类含量有很大影响[30]。在溢油事故发生期间（2006年和2011-2012年），也均监测出海域石油烃超标（表2）。

而在2005-2007年以及2011-2012年，各入海排污口石油烃污染物监测均达标[10-11，21-22]，滦河石油烃入海排污量远低于国家一、二类海水水质标准环境容量（0.79 t/a）允许排放量[31]。据此推断，海上石油烃污染源对近海海水质量影响远大于陆域污染源对其的影响，但受资料限制，无法对不同石油类污染源影响贡献值做具体分析。

表5 滦河入海污染物总量统计表（单位：104t）Table 5 Total pollutant quantity of the Luanhe river（Unit：104t）

图2 滦河入海排污量与未达一类水质面积变化对比图Fig.2 Variations comparison of total pollutant quantity and water quality area below Class I of Luanheriver

3.2 海洋动力条件影响分析

3.2.1 海域动力条件

曹妃甸东侧，大致以曹妃甸港－月坨岛－京唐港防沙堤外沿为界，外海强流区流速可达80 cm/s，近海弱流区流速为10～30 cm/s，京唐港港池区流速低于10 cm/s；曹妃甸南侧深槽流速可达120 cm/s；西侧外海域流速30～50 cm/s，近岸弱流区流速低于30 cm/s[32]。

渤海湾近岸海域污染物在波浪潮流作用下沿平行岸输移扩散[33，34]，不能很快地扩散至渤海中部[17,35]。滦河口近岸海域开放性较好，污染物在涨落潮作用下顺岸运移速度较快，尽管滦河入海排污量大，但近岸海域水质仍能保持良好；南堡－黑沿子全海域属中弱流区，岸边浅滩区流速极小[32]，污染物在潮流作用下很难扩散到渤海中部。京唐港港池和南堡－黑沿子近岸海域易成为污染物富集区。

3.2.2 海洋动力条件变化

海岸线变化影响海洋动力条件[17,18]，2000年后，曹妃甸工业区、京唐港扩建是唐山市海岸线变化的主要因素[36]。

曹妃甸通岛堤于2004年建成（图3），由于其阻断了浅滩潮道，海水的自净能力减弱[19]。2008年潮流场与工程建设前对比（图4），东侧前缘a区涨潮落潮小幅度减少；老龙沟b区整体涨潮流速变化不大，但落潮流平均流速减少；通道堤东部c港区涨落潮平均流速均大幅度降低；西侧前缘d区涨潮落潮流速均小幅度减少；西部港池e区流速趋近于0，f区涨潮落潮平均幅度30%以上，g区大幅度减少[37]。工程建设后，东侧海域涨落潮流速降低，污染物向外海的运移速率降低；西侧港池e、f、g区域潮流速度大幅度下降，纳潮量减少，海水自净能力下降，污染物容易在南堡－曹妃甸近海海域富集。除唐山市辖区内岸线变化影响外，天津港北部围海造地工程使天津港北部至曹妃甸的逆时针余留消失，受其影响污染物高值区向东北方向的曹妃甸迁移[18]。

京唐港防波堤不断向海延伸（图5），受挡沙堤影响潮流沿防波堤形成顺岸流，涨潮时潮水绕过北挡沙堤向西南流动，落潮时潮水自西南绕过堤头[32]，港池内形成弱流区。

3.3 综合影响分析

污染物在波浪潮流作用下沿平行岸输移扩散，在京唐港港池、大清河河口－捞鱼尖以及黑沿子－南堡海域等弱流区富集，引起贝类体内残余物超标。特别是黑沿子－南堡近海，陆域污染源在2005年以前入海排污量高而且超标排放，导致海水水质和贝类体内残余物长期处于超标状态。2005年后，由于唐山市污染物入海排污量超出了国家二类海洋水质标准下环境容量，引起海洋环境恶化。2005-2007年，京唐港、大清河和南堡近海在陆域排污以及海域船舶、油井开采和渤海溢油共同作用下，石油烃污染物超标，受此影响，2006-2008年，相同海域贝类体内石油烃残余物陆续检测超标。2011-2012年，受溢油事故影响，海水中石油烃再次检出超标。

图3 曹妃甸填海造陆进度（左2000年，中2005年，右2008年）Fig.3 Sea reclamation progress of the Caofeidian(Left:2000;middle:2005;right:2008)

图4 2008年曹妃甸近海潮流场变化研究区[37]Fig.4 Study area of the current changes in the Caofeidian offshore tide field[37]

唐山近海由于工程建设改变了近岸海洋动力条件，如曹妃甸工业区建设引起东西两侧近岸大部分区域涨潮落潮流速降低，西侧纳潮量大幅度降低；京

唐港防沙堤内港池海水交换能力减弱，导致海水自净能力下降。曹妃甸工业区近海及京唐港港池区域成为新的污染物富集区。

图5 京唐港扩建防沙堤变化（左2000年，右2008年）Fig.5 Sand control dam changes of the Jingtangport(left：2000，right：2008)

4 结论和建议

（1）陆域污染物排放量超出了近岸海域环境容量，是唐山市海洋环境质量恶化的主要原因。海水中石油烃超标的主污染源为溢油事故、船舶以及油井开采等海域污染源。

（2）污染物在波浪潮流作用下沿平行岸运移，在弱流区富集。在海岸工程建设影响下，工程区近岸潮流流速降低，海水净化能力下降，成为新的污染物富集区。

（3）唐山市海洋环境治理应从根源入手，加强监督和管理，通过调整产业结构和布局等措施，提高污水处理率，减少陆域和海域污染物排放量。重点降低黑沿子－南堡－曹妃甸等近岸弱流区污染物排放量；加强外海域污染物监测、预警和拦截，减少临近海域特别是渤海溢油事故对近海海域的影响；开展海域不同石油烃污染源贡献值监测研究，对防治石油烃污染十分关键。

（4）从保护渤海大环境出发，应建立起环渤海海岸带开发综合管理决策机制，综合开展重大工程环境影响评价和海洋赤潮溢油灾害预警等工作，减轻渤海环境压力，减少海岸带开发可能引起的地域间负面影响。

[1]2002年河北省海洋环境质量公报(R).石家庄:河北省海洋局,2003.

[2]2003年河北省海洋环境质量公报(R).石家庄:河北省海洋局,2004.

[3]2004年河北省海洋环境质量公报[R].石家庄:河北省海洋局,2005.

[4]2005年河北省海洋环境质量公报[R].石家庄:河北省海洋局,2006.

[5]2006年河北省海洋环境质量公报[R].石家庄:河北省海洋局,2007.

[6]2007年河北省海洋环境质量公报[R].石家庄:河北省海洋局,2008.

[7]2008年河北省海洋环境质量公报[R].石家庄:河北省海洋局,2009.

[8]2009年河北省海洋环境质量公报[R].石家庄:河北省海洋局,2010.

[9]2010年河北省海洋环境质量公报[R].石家庄:河北省海洋局,2011.

[10]2011年河北省海洋环境质量公报[R].石家庄:河北省海洋局,2012.

[11]2012年河北省海洋环境质量公报[R].石家庄:河北省海洋局,2013.

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Research on the Change of Marine Environmental Quality and Its Influence Factor Analysis in Tangshan City from 2002 to 2012

FANG Cheng1，LIU Jin-cheng2,LIU Fu-tian1，WANG Xiao-dan1，YANG Jin-xia3,YANG Ji-long1，XU Qin-mian1
(1.Tianjin Centre,China Geological Survey,Tianjin 300170,China;2.Tianjin Land-resources and housing management bureau geological center,Tianjin 300042，China;3.TianjinAppraisal Center for Environment&Engineering,Tianjin 300191,China)

According to the marine environmental statistical bulletin of Hebei Province,etc.,the environmental quality of offshore zone in Tangshan city from 2002 to 2012 has not significantly improved.The influences of pollution sources and marine dynamic are analyzed in this paper.The result shows that the total pollutant beyond the environmental capacity is to cause the seawater quality deterioration.Pollution areas are distributed at the Jingtang Port,Daqinghe and Caofeidian-Heiyanzi-Nanpu weak current areas.As the marine dynamic changed for project construction,Caofeidan engineering area and Jingtang Port become new enrichment pollutant areas.

marine environment quality change;influence factor;pollution source;marine dynamic;Tangshan city

X55

A

1672－4135（2014）03－0217-07

2014-03-05

中国地质调查项目：河北曹妃甸滨海地区海岸带环境地质调查评价（1212011120086）；国家专项:我国海岸带基础地质与重点经济区地质环境编图（GZH201200507）

方成（1982-），男，硕士，工程师，现主要从事海岸带水文地质环境地质研究工作，E-mail：tjfangcheng@126.com;通讯作者：刘金成（1979-），男，工程师，在读硕士，从事环境地质、水文地质、农业地球化学等研究工作，E-mail: big_bear99361@163.com。