大沽排污河入海口及其邻近海域水污染状况分析

王 娜，刘国山，李文雯，吴 宁，孟一耕，谷德贤

（天津市水产研究所，天津 300221）

大沽排污河入海口及其邻近海域水污染状况分析

王 娜，刘国山，李文雯，吴 宁，孟一耕，谷德贤

（天津市水产研究所，天津 300221）

通过对2014—2016年大沽排污河入海口及其邻近海域水环境的连续监测，分析了入海口及其邻近海域的水污染状况，结果显示：水环境呈现逐年改善的趋势；大沽排污河入海口主要受化学需氧量和五日生化需氧量的影响，化学需氧量3月开始逐渐上升至7月达到最高值，而后逐渐降低；邻近海域主要受到无机氮的影响。水环境的变化规律与陆地农田、工厂、生活污水等排放量密切相关，同时它们也是一个复杂的污染综合体，受到来自不同污染源、各类污染因子的影响。

大沽排污河；邻近海域；单因子污染指数；污染分担率；综合污染指数

天津是华北地区众多河流入海的必经之地，不仅承接了天津的工业、农业废水及生活污水，还接纳了来自北京、河北等地区的大部分污水。天津海岸线有几十个入海污染源对海域有一定的影响，按排放类型可分为市政排污口、入海河口、直排口和混排口。在众多污染源中，北塘口和大沽排污口的入海污染物总量最多，其附近的海域污染程度也较高[1]。

大沽排污河是本市西南部地区重要的排水河道，全长80.5 km，包括上游排污河、排咸河、先锋排污河及大沽排污河主河道[2]。主河道除接纳市区、沿途郊区乡镇的部分污水、雨水、农田沥水外，主要承接天津市中心城区西南部生活和工业污水，对天津市的污水排放起着至关重要的作用。

海洋和陆地的相互作用已渐渐成为全球环境变化研究的重点[3]，陆地对海洋影响的中心问题主要是入海河流的污染物情况和水质状况，而且已经受到了广泛的关注[4-5]。笔者根据2014—2016年大沽排污河入海口及其邻近海域的环境监测数据，分析其水污染特征，旨在探索天津入海排污口的主要水污染因子、变化趋势及主要污染问题，以便更好地贯彻执行国家“水十条”方针，为更好地环境保护提供决策支持。

1 材料与方法

1.1 监测时间与站位

2014—2016年，每年3、5、7、8、10、11月于大沽排污河流入渤海湾的最后一个闸口上游处设置1个站位进行水质环境监测；同时，每年的5、8月对大沽排污河邻近海域呈扇形布设8个站位进行水质环境监测，调查站位如图1所示。

图1 调查站位

1.2 监测环境因子与检测规范

大沽排污河入海口水质监测环境因子为化学需氧量COD、氨氮、总磷、悬浮物、五日生化需氧量BOD5、石油类、镉、汞、铅、砷、六价铬；邻近海域水质监测环境因子为化学需氧量、五日生化需氧量、悬浮物、无机氮、活性磷酸盐、石油类、汞、镉、六价铬、铅、砷。样品的采集、保存、检测参照《海洋监测规范》（GB/T17378-2007）[6]、《海洋调查规范》（GB/T12763-2007）[7]、《水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法》（HJ 535-2009）[8]、《水质总磷的测定钼酸铵分光光度法》（GB11893-1989）[9]、《饮用天然矿泉水检验方法》（GB/T 8538-2008）[10]、《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》（GB11914-1989）[11]、《水质铜、锌、铅、镉的测定原子吸收分光光度法》（GB/T7475-1987）[12]、《水质挥发酚的测定4-氨基安替比林分光光度法》（HJ 503-2009）[13]等有关规范执行。

1.3 分析评价方法

1.3.1 污染指数

污染指数包括单因子污染指数和综合污染指数[14]。

单因子污染指数的计算公式为：

式中：Ci为污染物的平均浓度（mg/L）；Si为污染物的标准值（mg/L）。

综合污染指数的计算公式为：

式中：n为参与评价的污染物数；Pi为某种污染物的污染指数。

1.3.2 污染分担率

污染分担率表示第i种污染物在诸污染物中的污染分担情况，其计算公式为[14]：

1.3.3 评价标准

水质评价时要依据不同的水质标准来判别水质的类别。笔者选取《污水综合排放标准》（GB8978-1996）[15]规定的二类标准评价大沽排污河入海口水质环境；选取《海水水质标准》（GB 3097-1997）[16]的第二类标准评价大沽排污河邻近海域的水质环境。

2 结果与分析

2.1 大沽排污河入海口

2.1.1 主要污染物单因子污染指数年变化

2014—2016年大沽排污河入海口各监测水质指标的单因子污染指数及污染分担率见表1及图2。监测结果表明：化学需氧量和五日生化需氧量在3 a中均超标，为主要超标污染因子。其中，化学需氧量单因子污染指数及污染分担率最高，并表现出逐年下降的趋势；五日生化需氧量单因子污染指数呈现出先增高后降低的趋势，2015年最严重；总磷污染分担率为第三位，呈现出2015年略增高、2016年明显下降的趋势；氨氮单因子污染指数2015年最低，呈现出先降低后增加的趋势；悬浮物单因子污染指数呈现出逐年增加的趋势；石油类单因子污染指数逐年降低；镉、汞、铅、砷、六价铬单因子污染指数低，比较稳定。

表1 2014-2016年大沽排污河入海口水质单因子污染指数及污染分担率

图2 2014-2016年大沽排污河入海口主要污染物单因子污染指数的年变化

2.1.2 主要污染物单因子污染指数的月变化

平均计算2014—2016年每月化学需氧量、总磷和五日生化需氧量单因子污染指数，如图3所示。其中，化学需氧量单因子污染指数由3月开始逐渐增高，7月达到最高，然后逐渐下降；五日生化需氧量单因子污染指数呈先降低后增加的趋势，8月最低；总磷单因子污染指数变化不大，11月最高。

图3 2014-2016年大沽排污河入海口主要污染物单因子污染指数的月变化

2.1.3 综合污染指数变化

通过单因子污染指数的计算结果，将大沽排污河入海口的综合污染指数分为非重金属的污染指数PNM和重金属污染指数PM。由图4可以看出，非重金属指数的变化与综合污染指数的变化趋势相同。综合污染指数2014年7、11月最高，呈波浪趋势变化；2015年先降低，10月最高，然后再降低；2016年5月最高，然后呈现出逐步降低的趋势。3 a18个航次的监测中，2015年10月污染最严重。对比2014—2016年，全年综合污染指数2016年最低，为0.493；其次为2014年，为0.633；2015年最高，为0.746。

图4 2014-2016年大沽排污河入海口综合污染指数的变化

2.2 大沽排污河入海口邻近海域

2.2.1 主要污染物单因子污染指数的年变化

由表2和图5可以看出，大沽排污河邻近海域的主要污染因子有无机氮、石油类、悬浮物、活性磷酸盐。其中，无机氮为大沽排污河邻近海域的最主要污染因子，3 a调查其污染指数均超过海水水质标准的第二类标准，其单因子污染指数2015年最高，污染分担率呈现逐年下降的趋势；悬浮物单因子污染指数2014、2015年超标，单因子污染指数和污染分担率呈现逐年下降的趋势；石油类单因子污染指数2014年超标，后逐年下降，其污染分担率2014年最高，2015、2016年污染分担率相同。活性磷酸盐单因子污染指数和污染分担率均呈现先增加后降低的趋势。

表2 2014-2016年大沽排污河入海口邻近海域主要污染物单因子污染指数及污染分担率

图5 2014-2016年大沽排污河入海口邻近海域主要污染物单因子污染指数及污染分担率的变化

2.2.2 主要污染物单因子污染指数的月变化

平均计算2014—2016年每月监测石油类、活性磷酸盐、无机氮、悬浮物的单因子污染指数，其变化如图6所示。其中，无机氮单因子污染指数2014、2015年5月、8月变化不大，2016年5月不超标、8月超标最严重；悬浮物单因子污染指数5月低，8月高；活性磷酸盐单因子污染指数2014年变化不大，其它年份5月低、8月高；石油类单因子污染指数2014、2015年5月低、8月高，2016年5月高、8月低。

图6 2014-2016年大沽排污河入海口邻近海域主要污染物单因子污染指数月变化

2.2.3 综合污染指数变化

2014—2016年大沽排污河入海口邻近海域的综合污染指数变化，如图7所示。由图7可以看出，综合污染指数呈现出逐年下降的趋势，2016年最低，为0.555；其次为2015年，为0.584；2014年最高，为0.828。

图7 2014-2016年大沽排污河入海口邻近海域综合污染指数变化

3 讨论

3.1 入海口的污染分析

大沽排污河入海口受重金属污染的程度较小，主要受到有机物的污染。其综合污染指数呈现降低趋势，可能与近年来水务、环保等相关部门对大沽排污河的河道清理、污水治理及排污量的控制有关，使得水质状况逐年好转。

大沽排污河入海口主要污染因子为化学需氧量和五日生化需氧量。化学需氧量是反映有机物污染相对含量的一个综合指标[17]。大沽排污河每年3月因为排入河道的水量小，化学需氧量含量低；随着雨季的到来，大量有机污染物排入河道，同时水温升高，也促使底泥的有机物释放，导致化学需氧量含量7月达到最高；伴随水量的减少和水温的降低，化学需氧量逐渐降低，因此化学需氧量呈现出3月开始升高至7月达到最高值而后逐渐降低的趋势。五日生化需氧量是在一定条件下微生物分解水环境中可氧化物质的过程中消耗溶解氧的量，它易受温度、酸碱性以及菌种等因素的影响[18]。在实际测定中，由于不同时期水体变化较大，化学需氧量和五日生化需氧量的氧化率也不同，二者相关性不明显[19]。大沽排污口五日生化需氧量的监测值时高时低，没有明显的规律性，可能与相关化工企业的污水排污时间及排放量有关，有待进一步分析。

3.2 邻近海域的环境分析

邻近海域的综合污染指数表明，其水质条件逐年变好，这与天津加强海洋、陆地等的环境治理密切相关，也与入海口的监测结果一致。邻近海域受无机氮污染最大[20]，这与天津海域的调查结果一致。无机氮2014与2015年基本持平，2016年春季明显好转，到8月急剧升高，这可能与2016年8月天津出现特大暴雨天气有关，大量的陆源污水急剧排入海域，导致无机氮急剧升高。悬浮物表现出每年5月低8月高的规律，基本与入海净流量的变化相符，5月净流量小，8月净流量大，排入邻近海域的物质变多，导致邻近海域悬浮物增加。活性磷酸盐的单因子污染指数基本处于低水平状态。石油类的污染指数表现出逐年减小的趋势，这与近年来海上船舶、石油平台的严格管理密切相关。

3.3 综合分析

综合分析大沽排污河入海口及其邻近海域，发现其水环境呈现逐年改善的趋势。大沽排污河入海口主要受化学需氧量的影响，邻近海域主要受无机氮的影响。入海口化学需氧量与邻近海域无机氮的变化规律均与陆地农田、工厂、生活污水等排放量密切相关。其它指标呈现出无规律的变化，这也说明入海排污口及邻近海域是一个复杂的污染综合体，受到来自不同污染源、各类污染因子的影响。

[1]章元，孔令辉.渤海海域环境现状及保护对策[J].环境科学研究，2000，13（2）：23-27.

[2]李振川，薛杨，张悦，等.天津大沽排污河治理工程与综合效益[J].城市道桥与防洪，2010（7）：64-65.

[3]盂宪伟，刘焱光，王湘芹.河流入海物质通量对海、陆环境变化的响应[J].海洋科学进展，2005，23（4）：391—397.

[4]Zhou J L.Fluxes of organic contaminants from the river catch⁃ment into through and out of the Humber Estuary，UK[J].Ma⁃rine Pollution Bulletin，1998，37（3—7）：330-342.

[5]Grimvall A.Time scales of nutrient losses from land tosea——a european perspective[J].Ecological Engineering，2000，14（4）：363— 371.

[6]GB/T17378-2007，海洋监测规范[S].

[7]GB/T12763-2007，海洋调查规范[S].

[8]HJ 535-2009，水质氨氮的测定纳氏试剂分光光度法[S].

[9]GB11893-1989，水质总磷的测定钼酸铵分光光度法[S].

[10]GB/T 8538-2008，饮用天然矿泉水检验方法[S].

[11]GB11914-1989，水质化学需氧量的测定重铬酸盐法[S].

[12]GB/T7475-1987，水质铜、锌、铅、镉的测定原子吸收分光光度法[S].

[13]HJ 503-2009，水质挥发酚的测定4-氨基安替比林分光光度法[S].

[14]马兴，胡万里，邵德智，等.海河塘沽段水污染指数变化及其原因分析[J].水资源与水工程学报，2008，19（1）：69-76.

[15]GB8978-1996，污水综合排放标准[S].

[16]GB 3097-1997，海水水质标准[S].

[17]王立柱，隋强，谢强，等.济南市机动车排放因子的确定[J].交通环保，2002，23（2）：18—20．

[18]王洁，张凯，许肖云，等.涪江流域遂宁段COD与BOD的相关性探讨[J]，绿色科技，2016（10）：74-76.

[19]乔晓平，李娜娜.特定水体中CODmn与BOD5相关性研究[J].污染防治技术，2014，27（1）：36-39.

[20]崔健，张秋丰，牛福新，等.浅谈天津近岸海域环境质量现状及管理措施建议[J].海洋开发与管理，2013（5）：65-68.

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A

1004-7328（2017）05-0016-04

10.3969/j.issn.1004-7328.2017.05.006

2017—05—18

天津市水产局青年科技创新项目（J2016-04青）

王娜（1981—），女，工程师，主要从事渔业资源研究工作。