莱州湾污染物分布特征及其污染物输移通量

莱州湾污染物分布特征及其污染物输移通量

河流中的污染物是重要的海洋污染来源之一。河流所排放的污染物质造成海洋环境污染的危害是十分严重的,特别是对渔业的危害更为直接,更为明显,对海区的渔业资源、海洋生物的生长繁殖及种群变动有着较为重要的影响作用,河流输入的营养盐为海洋生物的繁殖提供了重要的物质基础,但若过量将引起水域富营养化,导致生态被破坏。此外,由于在淡水与海水的混合过程中伴随着水体水文及物理化学条件的变化,可能会引起一系列的化学和生物化学情况改变,使河口生态环境变得异常复杂。因此,研究河口海区诸化学要素含量变化、化学特征及其入海通量,已成为国内外研究者所关注的问题之一。莱州湾位于渤海南部,面积约占渤海的10%。水深都在15m以内。沿岸有大小河流近20多条,沿岸90%的土地为冲积平原。莱州湾是黄、渤海水产资源群系的3大产卵场之一,有许多洄游性经济鱼虾类在这里产卵肥育。近十几年来经历了鱼虾满舱的黄金时期和资源衰退生态环境破坏的重大变迁。本文通过莱州湾污染源和海域水质现状评价、主要污染物和入海通量分析,分析影响渔业资源变化的可能原因,为更好地进行海洋开发,制定区域性污染防治对策,具有重要意义,对其他海域也有借鉴作用。1调查站位和方法分别在莱州湾底部的小清河口、虞河口和潍河口外设3个断面,并在小清河入海口(感潮段)、虞河口和潍河口分别设1个采样点。调查站位见图1。调查时间为1998年4、7、10月3个航次。测定项目包括:COD、Cu、Zn、Pb、Cd、Hg、As、无机氮、无机磷、挥发性酚、石油类、悬浮物等。分析方法均按《海洋监测规范》中规定的方法进行。2结果与讨论对莱州湾小清河、虞河和潍河入海口断面附近水域污染物质调查结果见表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莱州湾水域COD含量范围为0.83～2.13mg/L,总平均为1.46mg/L。季节变化为7、10月份各断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渐递减趋势,其中小清河附近水域水平梯度较大。由各河口断面海水中平均含量看,小清河口断面含量最高,虞河口断面次之,潍河口断面最小(图2)。2.1.2数据分析和指标分布莱州湾水域挥发性酚含量范围为0.43～5.46μg/L,平均为1.46μg/L。季节变化为10月份平均含量较高(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渐递减趋势,其中小清河口附近水域水平分布梯度较大。各河口断面海水中平均含量基本相同(图2)。2.1.3总平均的主张莱州湾水域石油类含量范围为4.0～11.0μg/L,总平均为5.36μg/L。季节变化为4、7、10月份含量相差不大且低于海水一类标准,说明莱州湾石油类污染不明显。各河口断面海水中平均含量基本一致(图3)。2.1.4季节变化特征莱州湾水域悬浮物含量范围为5.50～45.20mg/L,平均为15.76mg/L。季节变化为7月份平均含量较高(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渐递减趋势。各断面海水中平均含量,虞河口和潍河口断面相差不大且相对较高,小清河口断面含量相对较低(图3)。2.1.5水域水平分布特征莱州湾水域无机磷含量范围为2.89～60.14μg/L,平均为10.85μg/L,小清河口附近水域10、11号站位超过海水三类标准。季节变化为4月份平均含量较高(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渐递减趋势,小清河附近水域水平梯度较大。各断面海水中平均含量以小清河口断面含量最大,超过海水一类标准,其他断面相差不大(图4)。莱州湾水域无机氮含量范围为45.75～182.20μg/L,平均为103.24μg/L,小清河口附近水域含量较高。季节变化以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渐递减趋势,小清河附近水域水平分布梯度较大。各断面海水中平均含量以小清河口断面含量最大,虞河和潍河断面相差不大(图4)。2.1.6动态cd、hg、as含量分布莱州湾水域Cu含量范围为1.37～4.12μg/L,平均为3.32μg/L;Zn含量范围为8.08～49.29μg/L,平均为35.83μg/L;Pb含量范围为1.37～4.12μg/L,平均为1.36μg/L;Cd含量范围为0.19～1.06μg/L,平均为0.54μg/L;Hg含量范围为0.005～0.040μg/L,平均为0.016μg/L;As含量范围为0.13～2.01μg/L,平均为0.68μg/L。季节性变化除Zn外,其他季节性变化不明显。水平分布除小清河附近水域呈舌状外,其他断面不明显。由各断面比较可看出,基本呈小清河断面大于其他断面趋势(图5),但其他含量仍低于海水一类标准,说明莱州湾水域受重金属影响不明显(山东省渔业环境监测站2001)。2.2海洋污染物对莱州湾的影响和流量2.2.1污染物空间分布通过上述对莱州湾水域调查分析表明,其特点为:一是莱州湾西南部小清河和西部附近水域污染物浓度高于东部;二是莱州湾南部(湾底部)污染物浓度高于北部(深水);三是污染物平面分布基本以莱州湾西南部小清河口为轴心向东或东北方向,浓度由高到低呈舌状分布,说明了莱州湾的主要污染源是陆源性的,主要分布在西部和西南部,以小清河为主。与有关调查结果相一致(田家怡等1996;山东省渔业环境监测站2001;山东省渔业环境监测站1998)。由各断面调查分析比较,各断面海水中石油类和挥发性酚平均含量相差不大且含量较低,小清河口外海水域除悬浮物平均含量低于虞河和潍河断面外,COD、无机氮、无机磷等平均含量均高于其他断面。2.2.2进水通量估算对小清河、虞河和潍河河口(感潮段)落潮时水中污染物含量分析统计,并根据有关各河流入海多年平均流量(田家怡等1996;纪灵等1993),依次大致估算各河流污染物入海通量。由计算结果可见,莱州湾各主要入海污染物通量呈小清河>虞河>潍河,且小清河COD、悬浮物、无机氮、无机磷、石油类等污染物入海量较其他两河相比差别较大,挥发性酚小清河和虞河差别不大,特别是潍河和虞河的径流量与小清河相比要小得多,因此可认为,沿岸河流所携带的污染物对莱州湾污染的贡献主要以小清河为主(表2)。2.3海洋污染的危害海洋污染意味着人类直接或间接地将物质或能源输入海洋环境中,致使生物资源和生态系统遭到破坏,人类健康受到危害,对渔业生产或其他海洋资源的合理利用受到影响。海洋污染的不断加重所造成对渔业资源的破坏,近几年比较清晰明显,这是因为海洋污染对生态环境的破坏往往是潜移默化,不易被人们察觉,所产生的危害效应也具有潜在性和滞后性。本文以渤海和莱州湾的资源状况为例,说明污染对海洋生态环境和渔业资源的影响。2.3.1cod与幼虾相对数量的相关性我国早在70年代初期就对渤海进行过大规模污染调查。发现许多河口、近岸海湾环境质量恶化,对渔业资源产生一定的危害。80年代后环境污染不断加重,渔业资源严重衰退,大部分渤海经济鱼类品种相继消失。尤其是进入90年代后,渤海的虾类、蟹类资源岌岌可危,贝类资源基本破坏。如对虾资源连续几年都是历史上最低产量,近几年更是少得可怜。以资料较完整的1990～1998年对莱州湾幼对虾数量调查及环境调查资料(COD、无机氮、无机磷)为例,进行相关分析表明,各环境因子与幼对虾数量变化均有一定的关系。从1990～1998年年际变化看,莱州湾COD平均含量与幼对虾相对数量变化有一定的相关性(γ=-0.5658),而无机氮和无机磷相关性不显著。但从不同时间段看,1990～1993年COD平均含量与幼对虾相对数量无相关性,而1994～1998年却呈显著负相关关系(γ=-0.8633);无机磷1990～1993年与幼对虾数量相关系数为γ=-0.4285,而1994～1998年与幼对虾数量呈显著负相关关系(γ=-0.7928);无机氮1990～1993年与幼对虾数量呈正相关关系(γ=0.8483),但1994～1998年与幼对虾数量相关性不显著,说明了近年来COD、无机磷对莱州湾幼对虾相对数量的变动构成一定的负面影响,其影响机理有待进一步研究(图6)。从以上莱州湾幼对虾相对数量与环境因子的关系,从一个侧面可说明渔业资源的衰退固然与捕捞过度有直接关系,但环境污染也是主要的影响因素之一。如70年代捕捞强度过大,主要经济鱼类资源衰退时,对虾资源有上升趋势,1978～1980年连续3年为历史最高产量。后来在资源管理上不断采取一些保护措施,一是从1985年开始进行对虾增殖放流,每年放流几亿尾至20亿尾对虾苗;二是1988年开始让对渔业资源破坏最大的底拖网退出渤海,这些措施非但没能使渤海对虾资源上升,而且年复一年,每况愈下。同时在污染较轻的山东南部沿海和辽宁东部沿海的黄海北部水域,进行的对虾放流,多年来效果明显,与渤海的增殖放流形成鲜明对照(纪灵等1993)。这进一步说明了污染对渔业资源的破坏,即使增殖放流,成活率却很低,也无法挽回渤海对虾资源衰退的趋势。2.3.2小清河污染,严重破坏产卵场小清河口一带,历史上就是莱州湾主要产卵场,小清河入海口附近沿岸1～2m深水域内都是产卵场。其中渤海对虾产卵场莱州湾占40%以上(单志欣等1998)。据监测表明,小清河水质污染一直呈逐年加重趋势。仅以河口羊口地段为例,CODMn含量1990年为23.8mg/L,1992年为37.9mg/L,1994年为50.7mg/L(单志欣等1998)。小清河污染不仅破坏了地方渔业,更重要的是破坏了产卵场。黄、渤海大多数鱼虾类都在近岸低盐水域产卵、孵化。小清河20世纪60年代开始污染,逐渐河内淡水鱼类死亡殆尽,70年代河口渔业破坏,致使溯河产卵的银鱼等绝迹,其水色由以前的黄色→常年棕色→棕黑色→黑色。据有关研究结果表明,渤海的渔业资源密集分布区已由莱州湾一带水域变为秦皇岛和龙口外海水域(金显仕等1998),莱州湾近海捕获的鱼类、无脊椎动物种类明显减少,鱼卵的种类和数量亦明显锐减,其在小清河附近海域的分布范围也在缩小,仔稚鱼的分布数量,已由小清河附近海域北移至黄河口至刁口一带,仔稚鱼有回避该区污染的现象(田家怡等1996)。2.3.3毛污染和繁殖异常小清河口潮间带主要经济动物为软体动物,重要经济种类有文蛤、缢蛏、四角蛤等,河口低潮线以下至水深约10m海区内,是毛蚶的主要分布区。20世纪80年代由滩涂贝类受污染破坏,延伸至浅海贝类破坏,贝类污染死亡和养虾污染事故频频发生。1986年初和1987年春因污染出现大面积死亡,死亡率平均达50%,损失毛蚶约15t,更为严重的是翌年也没有发现幼贝,成贝也不产卵,破坏了毛蚶的正常繁殖规律,其后果尤为惨重,至今没有恢复的迹象(田家怡等1996;单志欣等1998)。3陆源性污染—结语通过上述分析表明,莱州湾污染主要是陆源性污染,主要分布在西部和西南部,污染物平面分布基本以莱州湾西南部小清河口为轴心向东或东北方向,浓度由高到低呈舌状分布以小清河为主。各河口水域污染物含量基本均呈由河口向外逐渐递减趋势,其中小清河附近水域水平分布呈舌状分布。对主要污染物入海通量估算结果为小清河>虞河>潍河,其中小清河COD、悬浮物、无机氮、无机磷、石油类等污染物入海通量较虞河、潍河大的多,可认为对莱州湾的污染贡献主要以小清河污染为主。污染不仅破坏了渔业资源,更重要的是破坏了产卵场。黄、渤海大多数鱼虾类都在近岸低盐水域产卵、孵化。由于河口污染的加剧,仔稚鱼的分布数量,已由小清河附近海域北移至黄河口至刁口一带,仔稚鱼有回避该区污染的现象。综上所述,由于陆源性污染对海域