萊州灣污染物分布特征及其污染物輸移通量

萊州灣污染物分布特征及其污染物輸移通量

河流中的污染物是重要的海洋污染來源之一。河流所排放的污染物質(zhì)造成海洋環(huán)境污染的危害是十分嚴重的,特別是對漁業(yè)的危害更為直接,更為明顯,對海區(qū)的漁業(yè)資源、海洋生物的生長繁殖及種群變動有著較為重要的影響作用,河流輸入的營養(yǎng)鹽為海洋生物的繁殖提供了重要的物質(zhì)基礎,但若過量將引起水域富營養(yǎng)化,導致生態(tài)被破壞。此外,由于在淡水與海水的混合過程中伴隨著水體水文及物理化學條件的變化,可能會引起一系列的化學和生物化學情況改變,使河口生態(tài)環(huán)境變得異常復雜。因此,研究河口海區(qū)諸化學要素含量變化、化學特征及其入海通量,已成為國內(nèi)外研究者所關注的問題之一。萊州灣位于渤海南部,面積約占渤海的10%。水深都在15m以內(nèi)。沿岸有大小河流近20多條,沿岸90%的土地為沖積平原。萊州灣是黃、渤海水產(chǎn)資源群系的3大產(chǎn)卵場之一,有許多洄游性經(jīng)濟魚蝦類在這里產(chǎn)卵肥育。近十幾年來經(jīng)歷了魚蝦滿艙的黃金時期和資源衰退生態(tài)環(huán)境破壞的重大變遷。本文通過萊州灣污染源和海域水質(zhì)現(xiàn)狀評價、主要污染物和入海通量分析,分析影響漁業(yè)資源變化的可能原因,為更好地進行海洋開發(fā),制定區(qū)域性污染防治對策,具有重要意義,對其他海域也有借鑒作用。1調(diào)查站位和方法分別在萊州灣底部的小清河口、虞河口和濰河口外設3個斷面,并在小清河入?？?感潮段)、虞河口和濰河口分別設1個采樣點。調(diào)查站位見圖1。調(diào)查時間為1998年4、7、10月3個航次。測定項目包括:COD、Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As、無機氮、無機磷、揮發(fā)性酚、石油類、懸浮物等。分析方法均按《海洋監(jiān)測規(guī)范》中規(guī)定的方法進行。2結(jié)果與討論對萊州灣小清河、虞河和濰河入?？跀嗝娓浇蛭廴疚镔|(zhì)調(diào)查結(jié)果見表1。2.1污染物的含量和分布特征2.1.1平均含量和水平分布萊州灣水域COD含量范圍為0.83～2.13mg/L,總平均為1.46mg/L。季節(jié)變化為7、10月份各斷面平均含量基本一致(1.55、1.56mg/L),4月含量稍小(1.27mg/L)。水平分布呈由河口向外逐漸遞減趨勢,其中小清河附近水域水平梯度較大。由各河口斷面海水中平均含量看,小清河口斷面含量最高,虞河口斷面次之,濰河口斷面最小(圖2)。2.1.2數(shù)據(jù)分析和指標分布萊州灣水域揮發(fā)性酚含量范圍為0.43～5.46μg/L,平均為1.46μg/L。季節(jié)變化為10月份平均含量較高(2.77μg/L),4月(0.97μg/L)次之,7月(0.67μg/L)最小。水平分布呈由河口向外逐漸遞減趨勢,其中小清河口附近水域水平分布梯度較大。各河口斷面海水中平均含量基本相同(圖2)。2.1.3總平均的主張萊州灣水域石油類含量范圍為4.0～11.0μg/L,總平均為5.36μg/L。季節(jié)變化為4、7、10月份含量相差不大且低于海水一類標準,說明萊州灣石油類污染不明顯。各河口斷面海水中平均含量基本一致(圖3)。2.1.4季節(jié)變化特征萊州灣水域懸浮物含量范圍為5.50～45.20mg/L,平均為15.76mg/L。季節(jié)變化為7月份平均含量較高(26.88mg/L),4月和7月相差不大(10.24和10.15mg/L)。水平分布呈由河口向外逐漸遞減趨勢。各斷面海水中平均含量,虞河口和濰河口斷面相差不大且相對較高,小清河口斷面含量相對較低(圖3)。2.1.5水域水平分布特征萊州灣水域無機磷含量范圍為2.89～60.14μg/L,平均為10.85μg/L,小清河口附近水域10、11號站位超過海水三類標準。季節(jié)變化為4月份平均含量較高(19.77μg/L),10月(9.53μg/L)次之,7月(3.05μg/L)最小。水平分布呈由河口向外逐漸遞減趨勢,小清河附近水域水平梯度較大。各斷面海水中平均含量以小清河口斷面含量最大,超過海水一類標準,其他斷面相差不大(圖4)。萊州灣水域無機氮含量范圍為45.75～182.20μg/L,平均為103.24μg/L,小清河口附近水域含量較高。季節(jié)變化以7月份平均含量(134.06μg/L)高于10月(91.95μg/L)和4月(83.72μg/L)。水平分布呈由河口向外逐漸遞減趨勢,小清河附近水域水平分布梯度較大。各斷面海水中平均含量以小清河口斷面含量最大,虞河和濰河斷面相差不大(圖4)。2.1.6動態(tài)cd、hg、as含量分布萊州灣水域Cu含量范圍為1.37～4.12μg/L,平均為3.32μg/L;Zn含量范圍為8.08～49.29μg/L,平均為35.83μg/L;Pb含量范圍為1.37～4.12μg/L,平均為1.36μg/L;Cd含量范圍為0.19～1.06μg/L,平均為0.54μg/L;Hg含量范圍為0.005～0.040μg/L,平均為0.016μg/L;As含量范圍為0.13～2.01μg/L,平均為0.68μg/L。季節(jié)性變化除Zn外,其他季節(jié)性變化不明顯。水平分布除小清河附近水域呈舌狀外,其他斷面不明顯。由各斷面比較可看出,基本呈小清河斷面大于其他斷面趨勢(圖5),但其他含量仍低于海水一類標準,說明萊州灣水域受重金屬影響不明顯(山東省漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測站2001)。2.2海洋污染物對萊州灣的影響和流量2.2.1污染物空間分布通過上述對萊州灣水域調(diào)查分析表明,其特點為:一是萊州灣西南部小清河和西部附近水域污染物濃度高于東部;二是萊州灣南部(灣底部)污染物濃度高于北部(深水);三是污染物平面分布基本以萊州灣西南部小清河口為軸心向東或東北方向,濃度由高到低呈舌狀分布,說明了萊州灣的主要污染源是陸源性的,主要分布在西部和西南部,以小清河為主。與有關調(diào)查結(jié)果相一致(田家怡等1996;山東省漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測站2001;山東省漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測站1998)。由各斷面調(diào)查分析比較,各斷面海水中石油類和揮發(fā)性酚平均含量相差不大且含量較低,小清河口外海水域除懸浮物平均含量低于虞河和濰河斷面外,COD、無機氮、無機磷等平均含量均高于其他斷面。2.2.2進水通量估算對小清河、虞河和濰河河口(感潮段)落潮時水中污染物含量分析統(tǒng)計,并根據(jù)有關各河流入海多年平均流量(田家怡等1996;紀靈等1993),依次大致估算各河流污染物入海通量。由計算結(jié)果可見,萊州灣各主要入海污染物通量呈小清河>虞河>濰河,且小清河COD、懸浮物、無機氮、無機磷、石油類等污染物入海量較其他兩河相比差別較大,揮發(fā)性酚小清河和虞河差別不大,特別是濰河和虞河的徑流量與小清河相比要小得多,因此可認為,沿岸河流所攜帶的污染物對萊州灣污染的貢獻主要以小清河為主(表2)。2.3海洋污染的危害海洋污染意味著人類直接或間接地將物質(zhì)或能源輸入海洋環(huán)境中,致使生物資源和生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞,人類健康受到危害,對漁業(yè)生產(chǎn)或其他海洋資源的合理利用受到影響。海洋污染的不斷加重所造成對漁業(yè)資源的破壞,近幾年比較清晰明顯,這是因為海洋污染對生態(tài)環(huán)境的破壞往往是潛移默化,不易被人們察覺,所產(chǎn)生的危害效應也具有潛在性和滯后性。本文以渤海和萊州灣的資源狀況為例,說明污染對海洋生態(tài)環(huán)境和漁業(yè)資源的影響。2.3.1cod與幼蝦相對數(shù)量的相關性我國早在70年代初期就對渤海進行過大規(guī)模污染調(diào)查。發(fā)現(xiàn)許多河口、近岸海灣環(huán)境質(zhì)量惡化,對漁業(yè)資源產(chǎn)生一定的危害。80年代后環(huán)境污染不斷加重,漁業(yè)資源嚴重衰退,大部分渤海經(jīng)濟魚類品種相繼消失。尤其是進入90年代后,渤海的蝦類、蟹類資源岌岌可危,貝類資源基本破壞。如對蝦資源連續(xù)幾年都是歷史上最低產(chǎn)量,近幾年更是少得可憐。以資料較完整的1990～1998年對萊州灣幼對蝦數(shù)量調(diào)查及環(huán)境調(diào)查資料(COD、無機氮、無機磷)為例,進行相關分析表明,各環(huán)境因子與幼對蝦數(shù)量變化均有一定的關系。從1990～1998年年際變化看,萊州灣COD平均含量與幼對蝦相對數(shù)量變化有一定的相關性(γ=-0.5658),而無機氮和無機磷相關性不顯著。但從不同時間段看,1990～1993年COD平均含量與幼對蝦相對數(shù)量無相關性,而1994～1998年卻呈顯著負相關關系(γ=-0.8633);無機磷1990～1993年與幼對蝦數(shù)量相關系數(shù)為γ=-0.4285,而1994～1998年與幼對蝦數(shù)量呈顯著負相關關系(γ=-0.7928);無機氮1990～1993年與幼對蝦數(shù)量呈正相關關系(γ=0.8483),但1994～1998年與幼對蝦數(shù)量相關性不顯著,說明了近年來COD、無機磷對萊州灣幼對蝦相對數(shù)量的變動構(gòu)成一定的負面影響,其影響機理有待進一步研究(圖6)。從以上萊州灣幼對蝦相對數(shù)量與環(huán)境因子的關系,從一個側(cè)面可說明漁業(yè)資源的衰退固然與捕撈過度有直接關系,但環(huán)境污染也是主要的影響因素之一。如70年代捕撈強度過大,主要經(jīng)濟魚類資源衰退時,對蝦資源有上升趨勢,1978～1980年連續(xù)3年為歷史最高產(chǎn)量。后來在資源管理上不斷采取一些保護措施,一是從1985年開始進行對蝦增殖放流,每年放流幾億尾至20億尾對蝦苗;二是1988年開始讓對漁業(yè)資源破壞最大的底拖網(wǎng)退出渤海,這些措施非但沒能使渤海對蝦資源上升,而且年復一年,每況愈下。同時在污染較輕的山東南部沿海和遼寧東部沿海的黃海北部水域,進行的對蝦放流,多年來效果明顯,與渤海的增殖放流形成鮮明對照(紀靈等1993)。這進一步說明了污染對漁業(yè)資源的破壞,即使增殖放流,成活率卻很低,也無法挽回渤海對蝦資源衰退的趨勢。2.3.2小清河污染,嚴重破壞產(chǎn)卵場小清河口一帶,歷史上就是萊州灣主要產(chǎn)卵場,小清河入?？诟浇匕?～2m深水域內(nèi)都是產(chǎn)卵場。其中渤海對蝦產(chǎn)卵場萊州灣占40%以上(單志欣等1998)。據(jù)監(jiān)測表明,小清河水質(zhì)污染一直呈逐年加重趨勢。僅以河口羊口地段為例,CODMn含量1990年為23.8mg/L,1992年為37.9mg/L,1994年為50.7mg/L(單志欣等1998)。小清河污染不僅破壞了地方漁業(yè),更重要的是破壞了產(chǎn)卵場。黃、渤海大多數(shù)魚蝦類都在近岸低鹽水域產(chǎn)卵、孵化。小清河20世紀60年代開始污染,逐漸河內(nèi)淡水魚類死亡殆盡,70年代河口漁業(yè)破壞,致使溯河產(chǎn)卵的銀魚等絕跡,其水色由以前的黃色→常年棕色→棕黑色→黑色。據(jù)有關研究結(jié)果表明,渤海的漁業(yè)資源密集分布區(qū)已由萊州灣一帶水域變?yōu)榍鼗蕧u和龍口外海水域(金顯仕等1998),萊州灣近海捕獲的魚類、無脊椎動物種類明顯減少,魚卵的種類和數(shù)量亦明顯銳減,其在小清河附近海域的分布范圍也在縮小,仔稚魚的分布數(shù)量,已由小清河附近海域北移至黃河口至刁口一帶,仔稚魚有回避該區(qū)污染的現(xiàn)象(田家怡等1996)。2.3.3毛污染和繁殖異常小清河口潮間帶主要經(jīng)濟動物為軟體動物,重要經(jīng)濟種類有文蛤、縊蟶、四角蛤等,河口低潮線以下至水深約10m海區(qū)內(nèi),是毛蚶的主要分布區(qū)。20世紀80年代由灘涂貝類受污染破壞,延伸至淺海貝類破壞,貝類污染死亡和養(yǎng)蝦污染事故頻頻發(fā)生。1986年初和1987年春因污染出現(xiàn)大面積死亡,死亡率平均達50%,損失毛蚶約15t,更為嚴重的是翌年也沒有發(fā)現(xiàn)幼貝,成貝也不產(chǎn)卵,破壞了毛蚶的正常繁殖規(guī)律,其后果尤為慘重,至今沒有恢復的跡象(田家怡等1996;單志欣等1998)。3陸源性污染—結(jié)語通過上述分析表明,萊州灣污染主要是陸源性污染,主要分布在西部和西南部,污染物平面分布基本以萊州灣西南部小清河口為軸心向東或東北方向,濃度由高到低呈舌狀分布以小清河為主。各河口水域污染物含量基本均呈由河口向外逐漸遞減趨勢,其中小清河附近水域水平分布呈舌狀分布。對主要污染物入海通量估算結(jié)果為小清河>虞河>濰河,其中小清河COD、懸浮物、無機氮、無機磷、石油類等污染物入海通量較虞河、濰河大的多,可認為對萊州灣的污染貢獻主要以小清河污染為主。污染不僅破壞了漁業(yè)資源,更重要的是破壞了產(chǎn)卵場。黃、渤海大多數(shù)魚蝦類都在近岸低鹽水域產(chǎn)卵、孵化。由于河口污染的加劇,仔稚魚的分布數(shù)量,已由小清河附近海域北移至黃河口至刁口一帶,仔稚魚有回避該區(qū)污染的現(xiàn)象。綜上所述,由于陸源性污染對海域