长江口南支宝山近岸水域水环境的主要影响因素分析

柏育材， 耿立志， 李红红， 徐亚岩

(1.中海环境科技(上海)股份有限公司，上海 200135；2.宝山钢铁股份有限公司，上海 200941； 3.中国水产科学研究院 东海水产研究所，上海 200090)

长江口南支宝山近岸水域水环境的主要影响因素分析

柏育材1， 耿立志2， 李红红2， 徐亚岩3

(1.中海环境科技(上海)股份有限公司，上海 200135；2.宝山钢铁股份有限公司，上海 200941； 3.中国水产科学研究院 东海水产研究所，上海 200090)

为探明不同潮水环境条件下长江口南支宝山近岸水域水环境的变化及其主要影响因素，于2015年5—6月期间在大潮、小潮及涨潮、落潮不同潮期条件下进行水环境监测。监测结果表明，调查水域水质除总磷、总氮部分站位劣于二类水质标准，氨氮符合二类水质标准外，其他参数均符合一类水质标准。Cu，Zn，Pb，Cr和悬浮物明显表现出大潮期含量高于小潮期的特征，其他参数在不同潮期含量差别不大。相关性和主成分分析结果表明，物源输入是影响该水域水环境的主要因素，其次是生态环境的影响，人为污染也不可忽视。

长江口南支；近岸水域；水环境；影响因素

0 引 言

大陆沿岸特别是河口地区，因有丰富的物产资源和优越的自然条件，是人类活动的主要聚集地。由于该地区一般是经济比较发达的地区，也是咸淡水较强相互作用的区域，河水的径流输入与海水的洋流作用，使得该地区水动力条件复杂，将受到大小潮涨落潮等的潮汐作用，吸附-解析、氧化-还原、溶解-沉淀等化学作用，颗粒凝聚沉降和再悬浮等沉积动力的影响，再加上生物新陈代谢、死亡生物体的矿化和释放等生物作用，使得该区域的环境状况尤为复杂。另外，由于自然过程和人类社会的生产活动，营养盐、重金属等可通过河流、大气和倾废等许多途径进入海洋，可能会对海域环境造成影响，对海洋生物造成危害，甚至造成生态系统的破坏[1-7]。此种污染状况也引起了海洋科学家和各国政府部门的高度重视[8]。

为分析环境变化和人类活动对长江口南支宝山近岸海域的影响，探讨在不同潮水条件下影响该海域环境变化的控制因素，对2015年所采集的长江口南支宝山近岸水域环境因子的含量变化和分布特征进行分析，并现场测定温度、盐度和化学需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD)等相关水质参数，以期为该水域的环境研究提供基础资料和科学依据。

1 材料与方法

2015年5—6月，中国水产科学研究院东海水产研究所在长江口南支宝山近岸水域布设调查站位，在大潮、小潮及涨潮、落潮等不同潮期条件下，对该水域环境变化情况进行调查分析。现状调查及监测、样品采集和贮存与运输均参照《地表水和污水监测技术规范》《海洋监测规范》和《海洋调查规范》中的有关要求执行。调查因子见表1，调查点位见图1。

表1 水质调查因子及分析方法

2 结果与分析

根据《地表水环境质量标准》，对调查水域各水质参数采用单因子标准指数法进行逐级评价，参数评价结果见图2～图13。

溶解氧(DO)：测值为7.17～7.61 mg/L，在大潮落潮的1#站底层含量最低，在大潮涨潮的1#站表层含量最高，均符合一类地表水环境质量标准。

悬浮物(SS)：测值为10～32 mg/L，在小潮落潮的1#站中层含量最低，在大潮涨潮的1#站表层含量最高，均符合一类地表水环境质量标准。

化学需氧量(CODCr)：除在大潮落潮1#站表层为5.1 mg/L外，其他均低于检出限或未检出，均符合一类地表水环境质量标准。

高锰酸钾指数(CODMn)：测值为1.51～1.90 mg/L，在大潮涨潮的1#站中层含量最低，在小潮落潮的1#站中层含量最高，均符合一类地表水环境质量标准。

生化需氧量(BOD5)：测值为0.70～1.59 mg/L，在小潮涨潮的2#站底层含量最低，在小潮涨潮的1#站表层含量最高，均符合一类地表水环境质量标准。

氨氮(NH4-N)：测值为0.114～0.399 mg/L，在大潮涨潮的2#站表层含量最低，在大潮落潮的2#站底层含量最高，均符合二类地表水环境质量标准。

总氮(TN)：测值为1.63～2.33 mg/L，在大潮涨潮的1#站中层含量最低，在小潮涨潮的1#站中层含量最高，劣于二类地表水环境质量标准。

总磷(TP)：测值为0.076～0.122 mg/L，在小潮涨潮的1#站表层含量最低，在大潮落潮的1#站表层含量最高，劣于二类地表水环境质量标准。

铜(Cu)：测值为未检出～6.74 mg/L，在小潮均未检出，在大潮落潮2#站底层含量最高，均符合一类地表水环境质量标准。

铅(Pb)：测值为未检出～9.78 μg/L，小潮多半未检出，且小潮含量明显低于大潮，在大潮涨潮1#站底层含量最高，均符合一类地表水环境质量标准。

锌(Zn)：测值为未检出～16.70 μg/L，小潮多半未检出，且小潮含量明显低于大潮，在大潮落潮2#站中层含量最高，均符合一类地表水环境质量标准。

镉(Cd)：测值均低于检出限或未检出，均符合一类地表水环境质量标准。

铬(Cr)：测值为2.33～9.07μg/L，在小潮落潮的1#站底层含量最低，在大潮涨潮的1#站底层含量最高，均符合一类地表水环境质量标准。

石油类：除小潮落潮1#站含量为0.04 mg/L外，其他站均未检出，均符合一类地表水环境质量标准。

根据调查结果显示，2015年5—6月所调查水域水体在不同潮期环境下，溶解氧、悬浮物、高锰酸钾指数、化学需氧量、生化需氧量、Cu，Zn，Pb，Cr，Cd和石油类等均符合一类地表水环境质量标准；氨氮符合二类地表水环境质量标准；总氮劣于二类地表水环境质量标准；而总磷除在小潮涨潮符合二类地表水环境质量标准外，其他均劣于二类地表水环境质量标准。

对各参数在不同潮水环境下的变化进行分析可知，Cu，Zn，Pb，Cr及悬浮物都明显表现出大潮期含量高于小潮期的特征；而总磷、总氮、高锰酸钾指数、溶解氧和BOD5在不同的潮期含量差别不大，总磷在大潮期的落潮含量最高，而总氮在小潮期的涨潮含量最高，高锰酸钾指数、溶解氧表现为在小潮期略高于大潮期；氨氮和挥发酚均是底层含量最高。

3 讨 论

3.1相关性分析

为分析各环境因子的相互作用和受影响因素，对各环境因子进行相关性分析(见表2)。由表2可知，Cu与氨氮有非常好的正相关关系，Cr与悬浮物有较好的正相关关系，Pb与Zn，Cr，TP之间也呈现明显的正相关，这些主要是因为上述组合来源相同，受外界作用的响应相似，造成影响其含量分布的因素相似；而Pb与DO则有较强的负相关，说明作用于Pb的影响因素对DO有相反的作用力；总磷、总氮与其他环境因素也显示一定程度的相关性，但相关系数都明显低于以上几种重金属的相关系数，这表明虽然重金属的来源可能有多种渠道，其含量和分布的受控因素较多，但研究结果却表明重金属受外界的影响相对较小，且含量分布相对总磷、总氮较为稳定；BOD5和挥发酚与其他环境因子的相关性最差，最容易发生变化的环境参数。

表2 各参数相关性分析

3.2主成分分析

利用SPSS统计分析软件对各环境因子的含量进行主成分分析(见图14)，分别给出主成分分析的因子方差贡献和负荷矩阵(见表3和表4)，提取出的3个主因子共有74.62%的方差占有率，说明这3个主因子可提取出这些环境参数的主要信息。

主因子特征根植方差贡献率/%累积方差贡献率/%F13．7631．3731．37F22．9924．9056．27F32．2018．3574．62

表3 各环境参数元素方差最大旋转后因子载荷矩阵

F1的方差占有率为31.37%，包含DO，氨氮，Cr，Pb，Cu和Zn等大部分重金属元素在其中，说明F1主要受控于这些重金属的影响，代表物源输入，性质相对较为稳定；F2的方差占有率为24.90%，包含悬浮物，BOD5，CODMn，而BOD5和CODMn常受生物碎屑和氧化还原等条件的影响，说明F2容易受如生态过程、氧化还原条件等因素影响，代表生态环境因素影响，较为不稳定；F3的方差占有率为18.35%，包含总磷、总氮、挥发酚，这3个因子受人为排污影响最为严重，说明F3主要代表的是人为污染的影响。

从主成分分析数据来看，占有份额最大的为代表物源输入的F1，其次是生态环境影响的F2，占有份额最小的是人为污染的F3。数据分析说明在该水域环境主要的影响因素是物源输入，而非近岸的人为污染，但人为污染也占有一定的份量，其可带来的污染也不可忽视。

[1] 刘宗平. 环境重金属污染物的生物有效性[J]. 生态学报,2005,25(2): 243-248.

[2] 林磊,刘东艳,刘哲,等. 围填海对海洋水动力与生态环境的影响[J]. 海洋学报,2016(8):1-11.

[3] 刘伟民,陈桐生,汪涛,等. 沿海地区经济发展对海洋生态环境的影响分析[J]. 生态科学,2013(6):738-743.

[4] 傅秀梅,宋彦龙,戴桂林,等. 中国海洋生态资源环境问题与海洋生态补偿对策分析[J]. 海洋湖沼通报,2013(2):146-154.

[5] 李明玉. 港口升级换代背景下临港产业与海洋生态环境耦合作用研究[D].大连:大连海事大学,2013.

[6] 张明慧,陈昌平,索安宁,等. 围填海的海洋环境影响国内外研究进展[J]. 生态环境学报,2012(8):1509-1513.

[7] 高会旺,张英娟,张凯. 大气污染物向海洋的输入及其生态环境效应[J]. 地球科学进展,2002(3):326-330.

[8] HAAS P M. Prospects for Effective Marine Governance in the NW Pacific Region[J]. Marine Policy, 2000(24): 341-348.

InfluencingFactorsofInshoreBaoshanWatersEnvironment

BAIYucai1,GENGLizhi2,LIHonghong2,XUYayan3

(1. China Shipping Environment Technology (Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 200135, China; 2. Baoshan Iron&Steel Co.,Ltd., Shanghai 200941, China; 3. East China Sea Fisheries Research Institute,Chinese Academy of Fisheries Sciences, Shanghai 200090, China)

Inshore waters environment was monitored from May to June in 2015 under different levels of tide, in order to find the influencing factors in the area adjacent to Baoshan in the southern branch of the Yangtze estuary. Results suggested that water quality of ammonia nitrogen was Grate 2, total phosphorus and total nitrogen were inferior to Grade 2, while other environment parameters were Grate 1. It appeared that the concentrations of Cu, Zn, Pb, Cr and suspended solids during spring tide were obviously higher than those during neap tides, while there were little differences among other environment parameters. By correlation analysis and principal component analysis, it showed that the principal factor influencing water environment was source input or eco-environment, while man-made pollution affected environment least, not to be neglected though.

southern branch of the Yangtze estuary; inshore waters; water environment; influencing factors

X52

A

2017-05-12

中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助项目(2011T07)

柏育材(1986—), 男, 山东临沂人，助理研究员，从事建设项目环境影响评价、竣工环保调查及日常环保咨询工作。

徐亚岩(1982—)，女，山东荷泽人，副研究员，博士，从事海洋环境化学研究。

1674-5949(2017)03-0054-06