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莱州湾海洋环境评价与污染总量控制方法研究 摘要 随着沿海经济的飞速发展和人1 ：3 的快速增长，排海污染物逐年增加，近海 富营养化日益严重，是一个世界性的问题，并严重影响到近海资源与环境的可持 续利用。莱州湾作为我国北方具有重要生态学价值的海湾，近年来环境日益恶化， 生态系统功能严重退化，资源趋于枯竭。加强莱州湾环境现状与污染机理的研究， 寻求污染总量控制方法，是实现莱州湾资源与环境可持续利用所必需的。据此， 我们分别于2 0 0 1 年6 月和9 月实施了2 次莱州湾海洋环境现状的调查，进行了 莱州湾环境现状评价，并在此基础上，通过莱州湾水动力过程与污染物扩散机理 的数值模拟，结合莱州湾功能区划，计算了莱州湾主要入海河流的允许排污量、 削减量和削减率。 莱州湾主要污染物为c o d 和无机氮，活性磷酸盐、石油和挥发性酚也存在 超标现象，并表现出时空差异。6 月份主要污染物质有c o d 、无机氮、挥发性 酚，并主要集中在湾顶海域。9 月份整个莱州湾内都表现为不同程度的污染物超 标现象，主要污染物有c o d 、无机氮、活性磷、油类、挥发性酚。 菜州湾环境有进一步恶化的趋势。沿岸入海径流量下降导致莱州湾海水赫 度增加，两航次调查的盐度平均值为3 0 9 9 ，比8 9 年调查结果( 2 8 1 8 ) 高出28 1 。 总无机氮的平均含量为7 6 7 6 p m o l l ，比1 9 8 9 年莱州湾调查结果( 平均值 4 8 p m o l l o ) 显著增加。2 0 0 1 年调查中硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和铵氨分别占总无 机氮的6 2 6 5 、7 ，7 和2 9 6 1 。活性磷酸盐平均值为o 4 4 t m o l l ，几乎是8 9 年同期调查结果( 0 1 4 8l a m o l l 。) 的3 倍。挥发性酚的平均值为3 5 8 1 t t g l ，是 1 9 8 9 年调查结果( 平均值1 1 l x g l 。) 的3 倍多。同时化学需氧量虽然没有表现 出明显的增加现象，但仍保持较高的水平( 平均值1 5 m g l 。) 。 莱州湾海水营养盐组成严重失衡，1 9 9 5 年莱州湾n ：p 为9 2 3 2 ，1 9 9 8 年为 1 2 1 8 1 ，2 0 0 1 年的6 月份为8 2 ，4 4 ，2 0 0 1 年9 月份为1 1 0 0 。n 和p 是海洋浮游 植物生长的必需营养元素，其比例组成的变化将直接影响到浮游生态系统的结构 与功能。 莱州湾潮流场数值模拟表明，湾口区水体比较活跃，水交换能力较强。西部 及南部近岸水域，水深较浅，流速普遍很弱，水体呆滞，稀释扩散能力极弱，因 此莱州湾顶部区域的存贮容量和输移容量都是比较低的。 莱州湾余环流分布形势表明，在湾口东部，余流较强，海水交换比较活跃， 水体的物理自净能力较强。其它水域余流普遍较弱，特别是湾顶部，余流极弱， 对通过河口排放的污染物质的输运扩散极为不利。 莱州湾海水中c o d 主要受虞河和小清河排放的影响，无机氮主要受小清河排放 的影响。根据莱州湾海域的功能区划，近岸水质按二类标准计算，河流入海通量 取1 9 9 1 年值。虞河c o d 的允许入海量为1 0 1 7 2 9 0 t a ，达标削减量为2 1 6 4 9 0 1 t a ， 削减率为9 5 5 1 。小清河c o d 的允许入海量为1 2 1 2 9 2 3 u a ，达标削减量为 2 2 4 0 7 1 7 7 t a ，削减率为9 4 8 6 。小清河无机氮的允许入海量为1 2 1 1 9 2 t a ，达标 削减量为1 8 0 6 9 5 t a ，削减率为9 3 7 。 关键词：莱州湾：环境评价；污染：入海通量：总量控制 e n v i r o n m e n ta s s e s s m e n ta n ds t u d yo nt h et o t a lq u a n t i t y c o n t r o lo fp o l l u t i o ni nt h el a i z h o ub a y a b s t r a c t a l o n g w i t ht h e r a p i dd e v e l o p m e n t o fc o a s t a l e c o n o m y ，t h e f a s t g r o w t ho f p o p u l a t i o n a n dt h e y e a r - b y y e a ri n c r e a s i n g o f d i s c h a r g e dp o l l u t a n t ，o f f s h o r e e u t r o p h i c a t i o ni ss e r i o u sd a yb yd a y , w h i c h i saw o r l dp r o b l e ma n ds e r i o u s l ya f f e c t s t h eo f f s h o r er e s o u r c e sa n dt h es u s t a i n a b l eu s eo fe n v i r o n m e n tl a i z h o ub a yl o c a t e si n t h en o r t hp a r to fo u rc o u n t r ya n dh a si m p o r t a n te c o l o g yv a l u e s b u ti nr e c e n ty e a r s t h ee n v i r o n m e n to fl a i z h o ub a yh a sb e e nw o r s e n e dd a yb yd a y , t h ee c o s y s t e m f u n c t i o ni s s e r i o u s l yd e g e n e r a t e d ，a n dt h er e s o u r c e s a r et e n d e dt od r i e s u p i t i s i n d i s p e n s a b l et or e i n f o r c et h er e s e a r c hf o rt h ep r e s e n te n v i r o n m e n ts i t u a t i o na n dt h e p o l l u t i o n m e c h a n i s mo fl a i z h o ub a ya n ds e e kt h e c o n t r o l l i n g m e t h o do fg r o s s p o l l u t i o nt or e a l i z et h er e s o u r c e sa n de n v i r o n m e n ts u s t a i n a b l eu s e a c c o r d i n gt ot h e a b o v e ，t h ep r o j e c tt e a mh a si m p l e m e n t e dt w oi n v e s t i g a t i o n so fm a r i n ee n v i r o n m e n t p r e s e n ts i t u a t i o no fl a i z h o ub a ys e p a r a t ei nj u n ea n ds e p t e m b e r2 0 0 1 ，a n di nt h i s f o u n d a t i o n ，t h ep r o j e c tt e a mc a l c u l a t e st h ep e r m i s s i o nq u a n t i t yt od u m pp o l l u t a n t s ，t h e r e d u c e dq u a n t i t ya n dr e d u c t i o nr a t eo ft h em a i nr i v e r sf l o w i n gi n t ot h el a i z h o ub a y t h r o u g ht h el a i z h o ub a yh y d r o d y n a m i cp r o c e s sa n dt h em e c h a n i s mo fp o l l u t a n t p r o l i f e r a t i n gs i m u l a t i o n ，u n i f y i n g t h el a i z h o u b a y f i m c t i o nd e l i m i t t h em a i np o l l u t a n to fl a i z h o ub a yi sc o d ，t h ei n o r g a n i cn i 廿o g e n ( d i n ) a n d t h ei n o r g a n i cp h o s p h a t e ( d i p ) ，t h eo i la n dt h ev o l a t i l i t y p h e n o la l s o e x c e e dt h e s t a n d a r da n dd i s p l a ys p a c e - t i m ed i v e r s i t y i nj u n e ，t h em a i np o l l u t a n ti sc o d ，t h e i n o r g a n i cn i t r o g e na n dt h ev o l a t i l i t yp h e n o l ，a n dt h e ya r em a i n l yc o n c e n t r a t e si nt h e t i pb a ya r e a i ns e p t e m b e r , t h ep o l l u t a n te x c e e dt h es t a n d a r da tv a r y i n gd e g r e ei nt h e e n t i r ea r e ao fl a i z h o ub a y , a n dt h em a i np o l l u t a n ta r ec o d ，t h ei n o r g a n i cn i t r o g e n ， t h ei n o r g a n i c p h o s p h a t e ，t h eo i l s ，a n dt h ev o l a t i l i t yp h e n 0 1 t h ee n v i r o n m e n to fl a l z h o ub a yi sr u n n i n gt of u r t h e rw o r s e t h ed e c r e a s eo f c o a s t a lr i v e r se n t e r i n gt h es e ac a u s e st h ew a t e r s a l i n i t yo f l a i z h o u b a y t oi n c r e a s e t h em e a nv a l u e o f s a l i n i t yo f t w oi n v e s t i g a t i o n si s3 0 9 9 ，w h i c hi s2 8 1h i g h e rt h a n r e s u l to f19 8 9 si n v e s t i g a t i o n ( 2 8 1 8 ) t h ea v e r a g e c o n t e n to f i n o r g a n i cn i t r o g e ni s 7 6 7 6 i t m o l l ，w h i c hw a sr e m a r k a b l yi n c r e a s e dc o m p a r e d t h ei n v e s t i g a t i o nr e s u l t ( m e a n v a l u e4 8 9 m o l l 。1o f l a i z h o ub a yi n1 9 8 9 t h en i t r a t en i t r o g e n ，t h en i t r i t e n i t r o g e na n d t h ea m m o n i u m n i t r o g e ns e p a r a t e l yo c c u p i e s6 2 6 5 77 a n d 2 96 1 o f t h e i n o r g a n i cn i t r o g e ni ni n v e s t i g a t e si n2 0 0 1 t h e m e a nv a l u eo f t h ei n o r g a n i c p h o s p h a t e i s0 4 4 1 a m o l l ，n e a r l y3t i m e st ot h ei n v e s t i g a t i o nr e s u l t ( 0 1 4 8 p m o l l “) o n t h es a l n et i m eo f1 9 8 9 t h em e a nv a l u eo f t h ev o l a t i l i t yp h e n o li s3 5 8 肛g l ，w h i c hi s m o r et h a n3t i m e so f t h ei n v e s t i g a t i o nr e s u l t ( m e a nv a l u e1 1 p g l “) i n1 9 8 9 a n d a l t h o u g ht h ec o d h a sn o t o b v i o u s l yi n c r e a s e d ，i ts t i l lm a i n t a i n e dah i g h e rl e v e l ( m e a n v a l u e1 5m g l “) t h en u t r i e n tc o m p o s i t i o no fl a l z h o ub a yw a t e ri ss e r i o u s l yu n b a l a n c e d i n19 9 5 ， n ：po fl a i z h o ub a yi s9 2 3 2 ，i n1 9 9 8i s 1 2 1 8 1 ，i nj u n eo f2 0 0 1 i s 8 2 4 4 ，i n s e p t e m b e r o f2 0 0 1i s11 ，0 0 na n dpa r ee s s e n t i a ln u t r i t i o n a lf a c t o r sf o rt h eg r o w t ho f s e ap h y t o p l a n k t o n ，a n dt h ec h a n g eo fi t sp r o p o r t i o nc o m p o s i t i o nw i l ld i r e c t l ya f f e c tt o t h es t r u c t u r ea n df u n c t i o no f p l a n k t o ne c o s y s t e m t h es i m u l a t i o no ft i d ef i e l dv a l u ed a t ao fl a i z h o ub a yi n d i c a t e st h a t ，t h ew a t e ro f b a ym o u t hr e g i o ni sq u i t ea c t i v e ，a n dt h ew a t e re x c h a n g ec a p a c i t yi ss t r o n g e r t h e w e s ta n ds o u t hi n s h o r ew a t e ri ss h a l l o w e r , t h ev e l o c i t yo ff l o wi sg e n e r a l l yv e r yw e a k ， t h ew a t e ri sd e l a y , a n dt h ed i l u t i o na n dd i f f u s i v i t yi se x t r e m e l yw e a k t h e r e f o r et h e s t o r a g ec a p a c i t ya n dt r a n s p o r t a t i o nc a p a c i t yo f l a i z h o ub a y t o pr e g i o n i sq u i t el o w t h e r e m a i n i n g c u r r e n td i s t r i b u t e ds i t u a t i o no f l a i z h o ub a yi n d i c a t e st h a t ，a te a s t b a ym o u t h ，t h er e m a i n i n g c u r r e n ti ss t r o n g ，s e aw a t e re x c h a n g ei sq u i t ea c t i v e ，a n dt h e p h y s i c a ls e l f - c l e a n i n ga b i l i t yo f w a t e r b o d y i ss t r o n g e r o t h e rw a t e r s ，i sg e n e r a l l y w e a k l y , e s p e c i a l l yi nt h eb a yt o p t h er e m a i n i n g c u r r e n ti st e r r i b l yw e a k ，w h i c hi s e x t r e m e l yd i s a d v a n t a g e o u st ot h et r a n s p o r t a t i o na n dd i f f u s i o no f p o l l u t a n td i s c h a r g e s t h r o u g h t h eb a y c o di nl a i z h o ub a yi s m a i n l y i n f l u e n c e d b yd i s c h a r g eo fy u h er i v e ra n d x i a o q i n g h er i v e r ，a n dt h ei n o r g a n i cn i t r o g e ni sm a i n l yi n f l u e n c e db yd i s c h a r g eo f x i a o q i n g h er i v e r a c c o r d i n gt os e af u n c t i o nr e g i o nd e l i m i t so f t h el a i z h o ub a y , t h e i n s h o r ew a t e rq u a l i t yc o m p u t a t i o n si sa c c o r d i n gt os t a n d a r di i ，a n dt h ef l u xo ft h e r i v e ri n f l o ws e at a k e st h ev a l u eo f1 9 9 1 t h ep e r m i s s i o n q u a n t i t yo f c o de n t e r i n gt h e s e af i o my u h er i v e ri s1 0 1 7 2 9 0 “a ，t h e s t a n d a r dr e d u c t i o ni s2 1 6 4 9 0 1 t a ，t h e r e d u c t i o nr a t ei s9 5 51 t h ep e r m i s s i o nq u a n t i t y o fc o de n t e r i n gt h es e af r o m x i a o q i n g h e r i v e ri s1 2 1 2 9 2 3 “a ，t h es t a n d a r dr e d u c t i o ni s2 2 4 0 7 ，1 7 7 t a ，t h er e d u c t i o n r a t ei s9 4 8 6 t h ep e r m i s s i o nq u a n t i t yo ft h ei n o r g a n i cn i t r o g e ne n t e r i n g t h es e a f r o m x i a o q i n g h e r i v e ri s1 2 1 1 9 2 9 a ，t h e s t a n d a r dr e d u c t i o ni s1 8 0 6 9 5 t a ，t h e r e d u c t i o nr a t ei s9 3 7 k e yw o r d s ：l a i z h o ub a y ；t h ee n v i r o n m e n t a s s e s s m e n t ；t h ep o l l u t i o n ；f l u xo f e n t e r i n gt h es e a ；t h et o t a lq u a n t i t y c o n t r o l 莱州湾海洋环境评价与污染总量控制方法研究 o 前言 渤海是我国唯一内海，由于其独特的地缘优势和资源优势，是环渤海经济 圈的重要支持系统。近年来随着环渤海城市化和经济的高速发展，人口迅速增加， 渤海正承受着前所未有的压力：污染严重，环境恶化；生物多样性锐减，生态系 统功能退化，养殖生物大规模死亡，渔业资源衰竭，补充能力下降；赤潮等海洋 生态灾害频发造成严重损失；资源开发和环境利用长期基本处于无序、无度状态； 渤海j 下在趋于“荒漠化”，某些海区已成“死海”。渤海服务功能和可持续利用能力 的严重减退，不仅制约了环渤海地区经济的快速发展，也严重威胁着沿岸居民的 身体健康。 渤海问题已经引起国家领导的高度重视，控制污染、恢复渤海的生态环境、 合理开发资源、优化区域产业布局不仅是维持渤海生态系统健康与服务功能的需 要，也是促进环渤海地区社会、经济、文化持续发展、提高人民生活水平、维持 子孙后代生计的追切需求。 基于此，国家科技部于2 0 0 0 年设立了国家社会公益性研究专项“渤海生态 综合整治技术示范研究”，以莱州湾作为示范研究海区，综合考虑资源和环境的 依存关系，从现代生态系统管理思路出发，针对海洋生态综合整治中的关键问题， 充分利用现有技术和研究成果，加强创新开发和技术集成，为“渤海综合整治” 提供技术储备。 本文是“渤海生态综合整治技术示范研究”专项研究内容的一部分，项目 实施过程中得到国家海洋局、山东省海洋与渔业厅等有关部门的大力支持和帮 助，在此作者深表感谢。 莱州湾海洋环境评价与污染总量控制方法研究 1 、研究意义与国内外现状 1 。1 研究意义 近年来，我国沿海地区临港、临岸工业得到了迅速发展，但不少企业治污 净化设施没能同步跟上，污水向河道和入海口无度排放，排海污染物逐年增加， 使得海洋这块蓝色国土污染日趋严重( 殷鹏，2 0 0 3 ) 。近海污染与富营养化日益 严重，是一个世界性的问题( 邹景忠，1 9 8 3 ) 。在我国，根据中国海洋环境质量 公报，近岸未达到清洁海域水质标准的海域面积连续多年超过1 7 万平方公里， 其中中度污染和严重污染海区维持在4 ，5 万平方公里左右，主要污染物为无机氮 和磷酸盐( 国家海洋局，2 0 0 0 ) 。海洋污染与富营养化已经成为我国近海所面临 的重要环境问题，改变了近海浮游生态系统的结构与功能，严重影响到近海资源 与环境的可持续利用( 王文翰，2 0 0 1 ) 。 随着海洋污染的加强，富营养化日益严重，改变了海洋化学环境，导致近 海浮游生态系统的变化，这不仅表现在生物多样性迅速下降，更表现为优势种的 更替( 彭云辉，1 9 9 1 ；蒋国昌，1 9 8 7 ；程振波，1 9 9 2 ；g r a y ，1 9 8 2 ) ) 。如在渤海 的莱州湾，网采浮游植物由1 9 8 9 年的1 1 4 种减少到2 0 0 1 年的6 3 种，1 9 8 9 年夏 季占浮游植物群落3 7 的优势种掌状冠盖藻，在2 0 0 1 年夏季却没有出现；在胶 州湾，在硅藻多样性最高的冬季与秋季，优势种与常见的细胞较大的硅藻 ( 6 9 p m a ) 的种类数由8 0 年代的1 8 种降低到9 0 年代的5 种，一些8 0 年代中常 见的优势种在9 0 年代消失或被其它硅藻所替代，常见种的多样性显著下降，绝 对丰度也显著降低( 焦念志2 0 0 1 。我国近海其它海区也都存在类似的情况( 邹 景忠，1 9 8 3 ) 。 海洋污染引起浮游生态系统结构的变化，必然导致近海生态系统功能的衰 退( m c o r a d y - s t e e de ta 1 ，19 9 7 ；n a e e m & l i ，19 9 7 ；p e t c h e ye ta 1 ，19 9 9 ) 。浮游植物 是海洋生态系统结构与功能维持的基础，浮游植物光合作用形成的有机物是海洋 各级消费者的物质和能量来源。正常生态过程中，硅藻是浮游植物群落优势种， 支持着丰富的渔业资源( i r i g o i e ne ta 1 2 0 0 2 ) 。近年来，随着沿海人类活动的加 强，排海污染物急剧增加，富营养化严重，近海浮游植物组成发生了显著变化， 如我国近海许多海区甲藻比例迅速增加，甚至在某些海区成为优势种( d i p p n e r 莱州湾海洋环境评价与污染总量控制方法研究 1 9 9 8 ) 。与此同时，有毒和有害赤潮事件发生频率逐年提高( s m a y d a ，1 9 9 0 ； r i e g m a n 1 9 9 5 ；j o r g e n s e n & r i c h a r d s o n ，1 9 9 6 ) 。诚然，这些现象是由多种因素引 起的，但都是生态系统失衡的体现( h u s t o n ，1 9 7 9 ) 。 海洋环境变化与富营养化已经影响到我国近海渔业资源的可持续利用。近 年来，我国近海渔业资源严重衰退，昔日的海上粮仓，今日已经无鱼可捕。以莱 州湾为例，莱州湾被认为是渤海最主要的渔业区，黄渤海生态系中渔业生物的产 卵场与索饵场( 许昆讪，1 9 9 2 ) 。近年来由于石油的开采、工业排污、生活废水， 以及农田化肥、除草剂、杀虫剂的大量使用等原因，致使莱州湾的渔业生态环境 遭到不同程度的破坏，尤以近岸和河口表现严重。污染区又多属经济动物的产卵 索饵区，海水的污染严重影响了这些动物的早期幼体的存活。对贝类的影响尤为 突出，经常造成滩涂成贝的大面积死亡( 山东省科学技术委员会，】9 9 0 ) 。如上 世纪5 0 年代的机帆船作业，一次出海小黄鱼、带鱼数百斤、对虾数拾斤、毛虾 单网产量几十至上百斤。7 0 年代的机帆作业，莱州湾对虾高产网次2 0 0 3 0 0 箱， 一航次仅兼捕渔获叫姑鱼、小带鱼数万斤习以为常( 山东省渔业环境监测站， 1 9 9 8 ) ；9 0 年代樯张网作业尚可捕到几尾小黄鱼、对虾和十几斤毛虾( 山东省渔 业环境监测站，2 0 0 1 ) 。到2 0 0 2 年除了毛虾、赧虎鱼和少量的蓝点马鲛之外，已 经没有像样的经济鱼种。诚然，渔业资源的衰退具有过度捕捞等多种原因，但由 于海洋污染造成经济生物产卵场和索饵场的破坏也是一个重要的原因。 随着海洋经济在国民经济中地位的日益加强，海洋资源的合理利用、环境 的保护已经受到越来越多的重视。在充分了解海洋环境特征与变化机理的基础 上，采取有效对策，减轻海洋污染，加强海洋生态环境的保护和资源的合理利用， 是海洋环境与资源可持续利用所必需的。选择我国近海具有重要生态学价值、海 洋生态环境变化明显的海区开展海洋生态环境现状的调查与研究，分析海洋污染 的控制机理与方法，探讨海洋生态环境的保护对策，不仅具有重要的科学意义， 同时，对我国近海生态环境与资源的保护和可持续利用都具有重要的实践价值。 1 2 莱州湾概况 莱州湾位于山东半岛西北，渤海南部，与辽东湾、渤海湾并称渤海三大海湾 ( 邓慧平，2 0 0 0 ) 。湾口西起现代黄河新入海口( 3 7 。3 9 n ，1 1 9 。1 6 e ) ，东迄屺姆 岛高角( 3 7 。4 l 1 0 ”n ，1 2 0 。1 3 1 0 ”e ) ，宽9 6 k m ；海岸线长3 1 9 0 6k m ，海湾面积 莱州湾海洋环境评价与污染总量控制方法研究 约7 0 0 0k m 2 ( 图1 1 ) 。 图1 1 莱州湾地理位置 莱i 1 湾沿岸自西向东分布有东营市的东营区、河口区、垦利县、广绕县， 潍坊市的塞亭区、寿光市、昌邑市，烟台市的莱州市、招远市和龙口市等1 0 个 市、县、区，总面积1 5 9 0 2 5k m 2 ，总人口1 5 4 6 1 5 万( 李爱贞，1 9 9 7 ) 。 湾东部沿海地区土地肥沃，农业比较发达，地方工业为主，其中龙口市工 业基础较好：湾西部土地盐碱化严重，农业基础较差，但土地资源丰富，开挖潜 力较大。湾西部以重工业为主，中国第二大油田一胜利油田就在这里。莱州湾地 区的自然资源不仅种类多，而且储量丰富( 崔毅，1 9 9 6 ) 。 莱州湾大部分水深在i o m 以内，自西向东、自南向北逐渐变深，最大水深 1 8 m ，沿岸有黄河、小清河等十几条河流的淡水挟带着大量泥沙和营养盐类，主 要从西岸冲入莱州湾内，形成海水盐度和透明度自西向东、自南向北逐渐上升， 营养盐类和浮游生物量却有逐渐下降的趋势( 项福亭，1 9 9 2 ) 。丰富的饵料生物 和适宜的温度盐度条件，位莱州湾变成了多种经济动物良好的索饵、产卵和栖息 场所，形成我国北方一个重要的渔场( 董成业，1 9 8 9 ：夏世福，1 9 8 6 ) 。滩涂广 阔，适合水产养殖业和盐业的发展( 邓景耀，1 9 9 1 ) 。沿岸工业和交通比较发达， 东部沿岸有黄金矿：中部潍北沿岸的卤水资源储量相当可观；西部沿岸则有丰富 4 柴州湾海洋环境评价与污染总量控制方法研究 的油气资源。石油、化工、电子、盐化、造纸和黄金等行业在全国有重要地位， 已经成为山东省重要的经济开发区。近年来，随着海洋意识的不断加强和海洋经 济的迅速崛起，菜州湾在沿岸地区社会经济中的地位起来越重要，2 0 0 0 年渔业 生产产值达到5 6 7 4 6 亿元，占山东省沿海渔业总产值的1 6 3 5 ( 刘瑞玉，1 9 9 2 j 。 但是，随着沿岸工农业的发展和人口的增长，排海污染物迅速增加，海水 污染严重，加上海洋石油开采业的兴起以及渔业资源的过度捕捞，莱州湾的生物 资源结构发生了变化，种类的交替出现及数量下降，渔获个体小型和低质化，严 重地影响了渔业生产( 邓景耀等，1 9 8 8 b ；金显仕等，1 9 9 8 ) 。近几年入海河流的 陆源污染日趋严重，导致赤潮频发且范围不断扩大，致使莱州湾渔业资源量和生 态结构都发生了较大的变化( 单志欣，1 9 9 6 ) 。控制莱州湾海洋污染，加强莱州湾海 洋环境与生态系统保护已刻不容缓。 1 ，3 国内外研究现状 海洋污染以及由此所造成的海洋生态灾害是世界i 临海国家所共同面临的生 态环境问题( g e o h a b2 0 0 1 ) 。近年来，随着海洋科学技术的发展，人们对海洋环 境污染有了新的认识，关于海洋污染物对海洋环境和海洋生物的影响进行了重新 评价。如根据污染物的危害机理和对海洋生态系统和经济生物的危害强度，人们 对污染物的性质和来源进行了排序( 王俊，张义生，1 9 9 3 ) 。研究表明吸附在悬浮物 上的络合态重金属对海洋生物毒害很小，因此以往常用的对重金属总量的测定往 往不具有真实意义；而有机物入海后，经过化学、生物等过程，将发生转化。转 化产物的毒理效应不同，有些无害，有些有剧毒。已有的结论表明：有机污染物 ( 如农药等) 对生物的危害作用较大：海域富营养化常导致有害赤潮的发生，对 海洋生态系统往往造成很大的破坏( 程振波，1 9 9 2 ) 。因此，海洋中化学污染物危害 程度的排序已有很大变化，由重金属、油类为重点转为以营养盐、有机物等为重 点。如1 9 9 4 年召开的北太平洋海洋科学组织( p i c e s ) 海洋环境质量委员会提 出的排序为：营养盐一塑料一有机金属一重金属( 栾维新，王茂军，2 0 0 0 ) 。 在水质监测方面，各国都在不同程度上注意到了在调查研究工作中存在盲 目追求项目多而全的错误倾向，对一些习用已久但未曾显示有明确意义的项目， 往往为了数据资料的完整性，没有加以剔除，而根据近期科研成果已显示有重要 意义的项目未能及时加入。因此，有必要对现行的监测项目进行增删，并深入开 柴州湾海洋环境评价与污染总量控制方法研究 展有机污染物的测定方法、技术、迁移转化与归宿以及生物毒理效应等方面的研 究。 2 0 世纪6 0 年代以前，世界各国，特别是发达国家，忽视了社会、经济发展 对环境的负面效应，由此而付出了沉重的代价( s m i t h ，1 9 8 4 ) 。2 0 世纪6 0 年底术， 国际上开始重视环境问题，并将其作为社会、经济可持续发展的重要国家战略， 并且随着环境科学与工程等的发展，许多国家开始逐步实施环境污染物总量控制 ( 蔡载昌等，1 9 9 1 ) 。排海环境污染物总量控制主要是以海域功能区划为依据，以 海域功能区划所确定的海水水质标准为约束研究入海污染物在海洋环境中的迁 移、转化过程及其所产生的环境生态效应，在此基础上，根据污染物入海通量与 海水水质的定量响应关系或海洋环境容量理论，确定排海环境污染物总量控制方 案。根据总量控制所规定的标准，结合经济承受能力逐步削减污染物的排放量， 以达到逐步改善海洋环境和恢复海洋生态平衡的目的。到2 0 世纪8 0 年代，发达 国家大多数曾经被污染海域，如日本的濑户内海、美国的纽约湾和长岛海域、欧 洲的波罗的海等，通过排海污染物总量控制和综合治理措施，都得到了一定程度 的恢复和改善( s t e e l ej h ，1 9 6 2 ) 。为了充分利用近海洋环境容量为社会、经济发 展服务，我国自2 0 世纪9 0 年代开始探讨并实行排海污染物总量控制，目前已取 得了初步成效。 海洋污染物入海总量控制的基础是海洋环境容量。海洋环境容量是实行环 境污染物排海总量控制的科学基础，也是实施海洋生态环境管理的技术支撑。环 境容量一般是指为维持海域特定功能所要求的海水质量标准，所允许陆源环境污 染物的最大入海量。海洋环境容量的大小主要决定于污染物入海后在海洋各个界 面问的物理、生物、化学等迁移、转化动力学过程，以及由此所产生的自净能力 ( 邹景忠等1 9 8 3 ) 。海洋环境容量大小主要取决于两个因素：海域环境本身的条 件和海洋功能。前者包括海域环境空间的大小、位置、物理、化学和生物自净能 力等和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。例如：我国南部海域海水温度较高，水体的化学活性和生物活 性比北方强。从南到北，重金属活性减低，迁移能力减弱，所以在其他条件类似 的情况下，北方水体重金属环境容量相对较大。后者主要是人类对海洋环境的要 求，即确定某一区域的环境质量应该达到何种标准等( 张煦荣，2 0 0 4 ) 。污染物 的自身的理化性质不同，被从目标水团去除的能力不同，其环境容量也有很大的 柴州湾海洋环境评价与污染总量控制方法研究 差异：此外，由于不同的污染物对海洋水生生物的毒性作用及对人体健康的影u 向 程度存在较大差异，允许存在于水体中的量不同，环境容量也随之变化( 杨积武， 2 0 0 1 ) 。 污染物进入水体后，通过多种物理、化学、生物自净作用而得以去除。目 前，关于海洋环境容量的研究主要考虑水动力输运的自净过程，一般不考虑生物 自净和化学自净等作用( z a i k a ，1 9 9 2 ：b r a g i n s h i je t a l ，1 9 9 4 ) 。其主要原因是生 物与化学自净取决于生态系统的结构组成和污染物的性质，同时目前关于不同生 物对污染物的吸收还不清楚( z a i k a ，1 9 9 2 ) 。另一个重要原因是目前人们主要依 据的急性毒性、毒理分析和对生物生长影响等实验只能定性描述环境负荷物对生 物群落结构及数量变化现状的影响( 唐森铭等，1 9 9 3 ：袁有宪，1 9 9 6 ：庄栋法等， 1 9 9 5 ，1 9 9 7 ；c a n d a c ee ta 1 ，1 9 8 7 ；b a k k ee ta l ，1 9 8 8 ；w a r w i c he ta 1 ，1 9 8 8 ； s c h w i n g h a r n e r ，1 9 8 8 ) ，无法定量描述环境负荷物在食物链中的分布，也难于预 测生物群落结构及数量变化趋势。 在总量控制取得实效后，目前发达国家已从总量控制过渡到排污口控制和 离岸排放，实施总量控制和污染源控制相结合的方法。实现这一目的的科学依据 是对海洋环境容量现状的评价和对未来交化趋势的预测，并且在环境容量理论的 基础上，根据同一海域不同地点海水自净能力的差异，合理布局排污点，并控制 各排污点的排放量，实施定量排放，从而达到对海洋环境保护的目的。国际上自 2 0 世纪7 0 年代末开始海洋环境容量研究，但是主要研究水动力输运过程对环境 容量的贡献。例如，以英国为首的北海沿岸国家正在实施的l o i c z 计划中，把营 养盐和其他污染物河流入海通量及其控制过程，以及未来环境变化下通量变化的 预测模型研究作为该计划的主要内容。 水质模型是海洋污染趋势预测的重要工具( r e i c h e r tp , 2 0 0 1 ) 。2 0 世纪7 0 年 代，美国对影响c h e s a p e a k e 湾的各种污染物和生物、非生物过程进行了深入地 研究，建立了d o b o d 化学反应模型( 即著名的“兰德”模型) ，采用了有机物 耗氧和海面受氧的一级反应系数，未考虑光合作用和生物呼吸等过程( 傅国伟， 1 9 8 7 ) ；9 0 年代的进步研究发现，就污染物的入海量来看，点源入海量占2 3 ， 非点源占6 8 ，来自大气的直接输入占9 。而当考虑到大气在海湾周围的沉降， 而后通过间接方式入海的量，大气沉降量占入海氮总量的2 3 3 5 。因此，在其 9 0 年代的第3 代水质预测模型中，不仅包括了水体模型和河口模型，也包括了 莱州湾海洋环境评价与污染总量控制方法研究 大气沉降模型，是3 个模型的有机祸合。欧洲波罗的海和北海地区也进行了水质 预测模型的研究和水质预，推动了海区的环境保护和污染治理工程。8 0 年代， 日本以建立了d o c o d 水质模型。近年来，荷兰开发了包括d o 、b o d 、营养 元素n 、p 、重金属和细菌等指标的水质模型，获得了较为广泛的实际应用。 我国自2 0 世纪8 0 年代中期开始对中国近岸海域环境污染物自净能力和环 境容量进行了一些有益的探讨，国家环保局“七五”开始组织海洋环境污染物自 净能力研究，国家海洋局“九五”期间在大连湾、胶卅l 湾和长江口组织实施了以 中国近海环境容量计算为目标的有关研究计划。此外，国家基金委也相继支持有 关研究项目，例如2 0 0 1 年启动的重点项目“渤海典型环境负荷物的迁移、转化 过程及环境容量研究”( 王文翰，2 0 0 1 ) 。通过这些研究，已经在环境污染物物理、 化学、生物、地球化学迁移、转化过程对环境容量的贡献等方面取得了一些有价 值的成果。但是，由于海洋环境容量研究涉及海洋科学诸多分支学科及诸多基本 海洋过程，使我们且前对中国近海海域环境污染物自净强度和环境容量了解不 多，尚不能满足排海环境污染物总量控制的要求。随着有害赤潮的频发，目前国 际上有关环境污染物迁移、转化过程和环境生态效应研究，已经由重金属和油类 为重点转为以富营养化物质( 如无机氮，无机磷，含氮磷有机物等) 为重点( 中 国海湾志编纂委员会，1 9 9 1 ) 。我国在入海污染物的迁移、转化的数值模拟方面 也做了大量的工作( 贾振邦等，1 9 9 6 ；陈春华，1 9 9 7 ) 。目前，我国采用的水质 模型一c o d 浓度模型( 魏亚东，1 9 8 9 ) ，视c o d 为准保守物质，即不考虑有机 物在输运过程中的氧化作用，实际上是按保守物质处理的。然丽，我国近岸海域 ( 包括渤海) 中氮、磷等营养元素普遍超标，甚至是首要污染物，c o d 模型难 以反应海域的水质状况，因此，亟待开发包含c o d 、d o 、n 、p 等元素的水质 模型( s h a n a h a np , 2 0 0 1 ) 。 随着沿海社会经济的高速发展陆源化学污染物的排海通量有增无减，不 断加重了近岸海域水质的污染程度。为了有效地对近海环境现状做出科学地评 价，并对其环境状况的未来变化趋势做出科学预测，必须