渤海环境容量研究问题探讨

张学辉

（河北省地矿局第四水文工程地质大队 沧州市海洋环境监测站 沧州市 061000）

渤海为辽东半岛、华北平原和山东半岛所环抱，是我国唯一半封闭内海，仅有南北宽约57海里的渤海海峡与黄海相通。渤海海岸线长3 784 km，面积7.8×104km2，平均水深18 m，有黄河、海河、辽河等40 条大小河流入海。近些年来环渤海地区经济迅速发展，已经成为继珠江三角洲、长江三角洲之后我国经济的“第三极”。与此同时，环渤海地区大力推进沿海地区的生产力布局，加快经济发展：天津滨海新区纳入国家总体战略发展布局，山东则开发利用海洋资源，培育海洋优势产业，打造山东半岛蓝色经济，河北省沿海地区发展规划也上升为国家战略，唐山曹妃甸新区及沧州渤海新区正在如火如荼地建设中。

当前，渤海海洋环境污染严重，海洋资源和环境的承载力遭受严重的破坏，这将严重制约环渤海地区经济的持续快速发展（王军等，2006）。纪建悦等运用主成分分析对渤海湾海洋环境综合评价的基础上，运用物理学中的容量耦合系数模型，计算环渤海地区经济和渤海海洋环境之间的耦合度，结果表明两系统基本上处于拮抗时期，环渤海地区经济进入快速发展同时，渤海海洋环境承载力下降，不能完全消化吸纳经济发展带来的影响（纪建悦等，2012）。

在此背景下，为提高对渤海海洋环境保护工作的认识，寻求改善渤海海洋环境的技术手段和政策措施，以渤海海洋环境容量研究成果为基础，探讨如何充分利用该研究方法，提升海洋管理水平，同时也为改善渤海海洋环境，促进沿海经济与环境保护协调发展提供借鉴。

1 概念及研究方法

1.1 概念

海洋环境容量是指为维持某一海域的特定生态环境功能所要求的海水质量标准，在一定时间内所允许的环境污染物最大入海量。它与海水的自净能力有关，是自净能力综合表现的定量描述。

海洋环境容量的大小主要取决于以下2 个因素：一是海域本身具备的条件，如海域环境空间的大小、位置、潮流、自净能力等自然条件及生物的种群特征、污染物的理化特性等，客观条件的差异决定了不同地带的海域对污染物有不同的净化能力；二是人们对特定海域环境功能的规定，如确定某一区域的环境质量应该达到何种标准（张永良等，1991）。

1.2 研究方法

20 世纪80年代至今，国内外诸多学者相继开展了对近岸海域环境容量的研究，早期主要关注沿海渔业应用，随着监测、调查资料的日益丰富和数据分析技术的不断改进，海洋环境容量经历了从定性描述到定量计算的发展阶段（王晓玮等，2012）。主要的计算方法有：模型试算法、均匀混合法、分担率法、最优化法、地统计学与GIS 方法（朱静等，2009）。

2 渤海海洋环境容量研究

海洋环境容量研究最繁盛的时期应该在2000年以后，主要集中在一些小型的海湾，如大连湾、辽东湾、渤海湾、莱州湾、胶州湾等，最早开始研究污染物输运模型。污染物输运模型与潮流模型是环境容量研究的基础手段，在此基础上，环境容量研究得到了发展。渤海海洋环境容量研究主要以中国海洋大学王修林教授带领的研究团队工作较多（王修林等，2006）。海洋环境容量研究主要侧重化学需氧量（COD）、氮、磷、石油烃、重金属等化学污染指标。

2.1 氮与磷的环境容量

2012年，渤海近岸海域海水污染程度有所增加，渤海劣4 类水质海域面积也显著增大。受7月京津冀地区强降水影响，渤海8月劣4 类水质海域面积约为13 080 km2，主要超标物质为无机氮、活性磷酸盐和化学需氧量（国家海洋局北海分局，2013）。

丁东生采用箱式模型，对渤海无机氮、活性磷酸盐的环境容量进行研究，在国家功能区水质标准条件下，渤海氮（氨氮）和磷的环境容量分别约为93×104t/a 和13×104t/a（丁东生，2012）。2012年，渤海沿岸主要江河携带入海的氨氮总量为2.59×104t，总磷0.49×104t（国家海洋局北海分局，2013）。从陆源污染物排海角度，氨氮和总磷的排放量远远小于其环境容量，与当前渤海无机氮、活性磷酸盐污染严重的事实存在差异。

2.2 COD 与石油烃环境容量

郭良波等通过对箱式模型（即均匀混合法）、分担率法以及最优化法比较，采用最优化法计算了渤海COD 与石油烃的环境容量。限于资料，在计算过程中背景浓度取为0，计算渤海全海域在I~IV 类水质条件下的环境容量。计算结果为：渤海在I~IV 类海水水质标准下的COD 环境容量分别为36.59×104t/a、54.88×104t/a、73.13×104t/a和91.45×104t/a；石油烃环境容量分别为2.82×104t/a、16.86×104t/a 和28.17×104t/a（郭良波等，2007）。

2012年，渤海沿岸主要江河径流携带入海的化学需氧量（CODCr）总量为109×104t，入海总量占入海污染物总量的96%（国家海洋局北海分局，2013）。与计算结果比较发现，江河径流携带入海的COD 总量已远高于渤海IV 类海水水质标准下的环境容量，渤海当前的污染程度应非常严重。但是，渤海整个海域COD 在5、8月未出现严重污染区域，在10月份仅在莱州湾西侧COD 污染程度较重，污染区域主要分布在黄河口附近（国家海洋局北海分局，2013）。丁东生采用箱式模型计算了渤海COD 的环境容量，在国家功能区水质标准条件下，渤海COD 环境容量约为980×104t/a（丁东生，2012），远高于最优化法在IV 类海水水质标准下的计算结果（郭良波等，2007），同时也高于2012年监测的渤海主要江河径流携带入海总量。相比而言，箱式模型的计算结果可靠性方面要优于最优化法。

受康菲19-3 溢油事故的影响，在渤海中部海域仍有小面积的石油污染区域，陆源排污对渤海的石油类污染影响较小。2012年监测统计的石油类主要江河携带入海量为1.17 万t（国家海洋局北海分局，2013），尚不足计算结果I~II 类海水水质标准下环境容量的1/2（郭良波等，2007）。

2.3 其他海域环境容量研究

莱州湾作为渤海三大湾之一，其水动力较强、面积较大，污染程度也较严重。虞兰兰通过建立一个基于PIC（Particle-In-Cell）粒子追踪方法的N-P-Z-D（营养盐-浮游植物-浮游动物-碎屑）生态模式，采用最优化法计算了莱州湾的氮、磷的环境容量。研究结果表明，21 世纪初莱州湾的营养盐环境容量，使用非线性规划法，在保持DIP 排放现状不变的情况下，莱州湾DIN年环境容量为21843t/a，剩余年环境容量为-8264t/a，需要减少点源DIN 的排放量；在保持DIN 排放现状不变的情况下，莱州湾DIP年环境容量为1 794 t/a，剩余年环境容量达1 485 t/a，可继续容纳部分DIP 的排放（虞兰兰，2012）。该计算结果较为客观，与2012年莱州湾主要污染物为无机氮的监测结果基本相符。

3 讨 论

根据对渤海环境容量研究成果，结合2012年北海区海洋环境公报数据，比较发现，环境容量研究在陆源污染物排海总量控制指标的设置、海洋环境保护相关措施的制定方面提供了有力的技术支撑，但模型计算中的数据来源，方法的选择、基础参数的筛选等影响计算结果的关键环节受人为影响较大，与实际监测结果存在差异。

环境容量研究是海洋环境保护工作的一种重要技术手段，尤其针对污染较为严重的半封闭海域，日常的环境监测工作仅能为海洋行政主管部门提供海洋环境的动态变化，唯有通过有效的控制污染物的排放才能进一步遏制环境的恶化。污染物总量控制是在环境容量明确的基础上采取的管理手段。建议环境容量研究应不断完善计算模型，以沿海各行政区管辖海域为主要目标海域，仍以氮、磷、COD 为主要计算参数，以相当长时间序列的监测数据进行验证，计算渤海近岸海域的环境容量，核算各行政区的污染物排海总量指标，为准确地量化陆源污染物排放、保护并改善渤海海洋环境质量做好技术支持，为管理部门决策提供技术指导。

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