第37卷第3期 地质调查与研究 V0l_37 No.3 2014年9月 GE0L0GICAL SURVEY AND RESEARCH SeD.2014 2002—20 12年唐山市海洋环境质量变化及影响因素分析 方成 ,刘金成 ,柳富田 ,王小丹 ,杨金霞 ,杨吉龙 ,胥勤勉 (1.中国地质调查局天津地质调查中心,天津300170;2.天津市国土资源和房屋管理局地质事务中心,天津300042; 3.天津市环境工程评估中心,天津300191) 摘 要:河北省海洋环境统计公报等资料显示,2002—201 2年间唐山近海海域环境质量没有明显改善。分析污染源 和海洋动力条件两个影响因素发现,入海污染物超出海洋环境容量是引起海水水质恶化的主要原因;污染的区域分 布在京唐港、大清河、曹妃甸一黑沿子一南堡等弱流区。由于沿海工程建设影响了海洋动力条件,曹妃甸工业区和 京唐港近岸海域成为污染物富集的新区域。 关键词:海洋环境质量变化;影响因素;污染源;海洋水动力;唐山市 中图分类号:X55 文献标识码:A 文章编号:1672—4l35(2014)03—021 7-07 渤海属半封闭型内海,水体交换能力差,近些 月坨岛等三岛旅游区,曹妃甸工业区、冀东南堡油田 年,渤海山东埕岛、长岛、蓬莱l9 3平台等溢油事件 等,人海排污河流有9条,分别是滦河、滦河岔、大清 频发,对海洋生态环境产生了危害,再次敲响保护海 河、青河、溯河、小青龙河、双龙河、沙河、陡河,直接人 洋环境的警钟。笔者查阅资料发现,渤海湾近岸海 海排污口1个,为三友化工厂碱渣液直接排放口旺 。 域海水污染严重,2002—2012年河北省海洋环境统计 海域潮流特征为不规则的半日潮流,运动形式 公报 。”显示,唐山近海海域海洋环境质量11年间没 基本呈往复式,流速自远海至近岸逐渐降低。大致 有明显改善,局部甚至污染加剧。笔者在2012.2013 以曹妃甸为界,东侧为离岸沙坝一泻湖体系,西侧为 年野外调查中发现,唐山南堡沿海多次发生海水污 岬湾泥质海岸 ,东侧海域涨潮流西南向,落潮流东 染养殖池导致鱼虾死亡事件。 北向;南侧深槽涨潮西向,落潮东向,西侧海域涨潮 众多学者在渤海、渤海湾、辽宁省以及曹妃甸等 流西北向,落潮流东南向。 近岸海域的研究” 显示,引起海洋环境恶化的主要 原因有两点:一是污染物人海排污量增加,二是海岸 2海洋环境变化 开发、填海造陆工程改变近岸潮流场,港湾纳潮量减 据海洋环境统计公报资料分析,2002—2004年唐 少口 ,导致海水净化能力下降。本文旨在分析11年 山市海洋环境显现出污染减轻的趋势,2005年后,仅 间唐山市近岸海洋环境质量特征,探索污染源和海 沉积物质量基本保持良好,海水质量、海洋生物质量 洋动力条件对海洋环境变化的影响,为唐山市海洋 以及赤潮和溢油灾害等数据均显示海洋环境呈劣化 环境污染预防和治理提供依据。 的趋势。 1唐山市近海海域环境概况 2.1海水质量 2002.2004年,未达国家一类海水水质标准的海 唐山市位于渤海湾西北岸,海岸线东起滦河口, 域面积逐年缩小,2005年后,部分海域呈现出中度污 西至涧河口西侧津冀省界,全长229.7 km,近海海域 染(四类)和严重污染(劣四类)的状态,2007—2011年 面积3492.5 km (图1)。沿岸分布有京唐港、浅水湾、 中度和严重污染面积开始减少。2012年海水污染再 收稿日期:2014—03—05 资助项目:中国地质调查项目:河北曹妃甸滨海地区海岸带环境地质调查评价(1212011120086);国家专项:我国海岸带基础 地质与重点经济区地质环境编图(GZH201200507) 作者简介:方成(1982一),男,硕士,工程师,现主要从事海岸带水文地质环境地质研究工作,E—mail:tjfangcheng@126.com;通 讯作者:刘金成(1979一),男,工程师,在读硕士,从事环境地质、水文地质、农业地球化学等研究工作,E—mail: big—bear99361@163.eom。 218 地质调查与研究 第37卷 图1唐山市沿海地区示意图 Fig.1 General situation of the coastal areas in Tangshan city 次加剧,未达一类水质标准的海域面积占到了 74.8%,远超往年最大值(表1)。 2.4赤潮和溢油灾害情况 据文献统计[1-11,24,25],1989—2012年的23年间唐山 区域上,东部滦河口至京唐港东近海海水质量 优于中西部。京唐港和黑沿子一南堡近海海域常年 处于超标状态,曹妃甸近岸海域水质自2007年开始 变差。海水中主要污染物为活性磷酸盐(PO .P)、无 市海域共发生赤潮13次,仅2001年以来达到了8次, 赤潮发生频率和范围呈增加的趋势。 2006年以来唐山近海溢油灾害频发,除受到渤 海石油溢油事故的影响外,燃料油溢油灾害也呈上 机氮(DIN)、铅和油类(表2),其中,PO 。P和DIN在 近海广泛分布,铅污染主要集中在黑沿子海域,油类 污染自2005年开始检出,主要分布在京唐港、大清河 和南堡近海。 升的趋势。2006年3月.6月期间共发现5次来自山 东埕岛和长岛溢油事故原油,近海大面积海域受到 溢油事故的影响 ;2011年,唐山海域发现有3次源于 蓬莱19.3平台溢油事故的上岸油污;2010.2012年, 2.2海洋生物质量 近海海域贝类体内检出污染物种类和分布范围 标 余物主要 。发现小规模溢油灾害15次,其中5次为原油,8次为 燃料油,2次为不明污染源。 和滴滴涕等(表2): 篓 3影响因素分析 在2005—2006年海水检出油类超 一 、 川 。标后,自2007.2008年开始贝类体内石油烃残余物检 3.1污染源 出超标并长期存在,滴滴涕自2007年开始检出并长 期存在,仅分布在捞鱼尖一大清河海域。 3.1.1陆域污染源 陆源污染是引起渤海近海海域污染的主要原 2.3沉积物质量 近岸海域沉积物质量总体良好,仅2004年大清 因 。2005年以前,唐山海域人海河流中以滦河接纳 陆域排放污染物量最大,其次为沙河和陡河,但沙河 河海域个别站位滴滴涕超标,201 1年区域上个别站 位镉超标。 和陡河这两条河流中六价铬、氰化物、石油类和挥发 酚等污染物含量均高于其他三条河流之和(表3)。由 表1未达一类海水水质标准海域面积(km ) Table 1 Oceanic areas below class I marine water quality standard 年份 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 20l1 2O12 二类水质 三类水质 405 381 342 29 58 51 40 1O7 93 294 91 200 33 247 48 312 364 7 560 512 四类水质 劣四类水质 27 25 85 38 63 25 19 8 3 3 736 861 合计 786 371 58 143. 323 448 277 303 312 377 2669 注:资料来源:2001—2012年河北省海洋环境统计公报 第3期 方成等:2002—2012年唐山市海洋环境质量变化及影响因素分析 219 于沙河和陡河中废污水处理排放率低 ,陆域污染物 近海海洋环境负担。 通过河流排人黑沿子海域的污染物量同其他海域相 国家《渤海碧海行动计划》自2001年开始实施, 比处于较高的水平。在黑沿子海域,近岸的三友化 唐山市通过调整产业结构,加大排污治理力度等措 工厂直排口排放的碱渣液中COD、磷酸盐、氨氮、挥 施,提高污水处理率,控制污染物排放量口 ,因此 发酚等污染物长期处于超标状态 。’ ,加重了黑沿子 2002.2004年期间海洋环境显现出变好趋势。 表2近海海域海水主要污染物和贝类体内超标残留物分布情况表 Table 2 Distribution of the main pollutants in seawater and exceed standard residue in shellfish body in the offshore 年份 京唐港 捞鱼尖一大清河 唐海 曹妃甸 南堡 黑沿子 海水 贝类 海水 贝类 海水 海水 海水 海水 贝类 2002 P0a—P P0 一P、DIN PO 一P、DIN、Pb Cd、Pb 2003 DIN DIN Cd P0 一P DIN、Pb 粪大肠菌群 2004 P0 一P Pb Pb P0 一P、DIN Cd 2005 P0 一P Cd PO 一P、油类 Pb PO 一P、油类 Cd 2006 油类 As 油类 As PO 一P、油类 Cd、As 2007 Cd、 TPH、 P04一P、 P0 一P、 TPH DDT DIN DIN、油类 2008 Ph TPH Pb TPH、DDT Pb Pb Pb P0 一P、Pb TPH 2009 As、TPH DIN DIN DIN Cd、Pb、As、TPH 2O1O TPH As、 TPHPb、As、 DIN DIN DIN Pb、As、TPH 、DDT 2O11 PO 一P、油类 2012 DIN、 DIN 油类、 DIN DIN DIN 油类 DIN 注:资料来源:2001—2012年河北省海洋环境统计公报;“一”为数据不全 表3 2003年唐山海域入海河流接纳陆域排放污染物量统计表 Table 3 The pollutant quantity accepted by rivers flowing into the sea of Tangshan city in 2003 人海海域 河流 污染物量 污染物百分比(%) (万吨) C0D 六价铬 铅 氰化物 石油类 挥发酚 滦河口一 滦河 6568.5 38.45 3.1 99.67 1.43 2.04 京唐港东 长河 438.0 0_37 40.54 0 青龙河 2432.6 25-27 0.13 0.51 3.18 黑沿子 沙河 4883.4 25.88 83.82 0.95 0 陡河 3179.4 10.04 13.07 0_33 56.94 97.45 96.82 数据来源:唐山市环保局.唐山市污染源现状分析与评价报告,2003 表4 2005—2012年唐海近岸排污口等级统计表 Table 4 Classification of outlets in the TangshancIty offshore frOm 2005 to 201 2 排污口等级 2O05 2O06 20O7 2OO8 2009 2OlO 2O11 2012 A级 1 2 1 B级 1 1 8 C级 2 3 1 2 1 D级 4 2 5 5 2 3 6 达标排放 2 1 4 3 5 3 1 合计 10 9 9 9 9 9 7 7 注:A级为GB8978—1996中规定的第一类污染物多项超标,或第二类污染物多次多项超标;B级为 第一类污染物一项超标,或第二类污染物多项超标;C级为第一类污染物未超标,但第二类污染物 一项多次超标;D级为第一类污染物未超标,但第二类污染物一项一次超标 220 地质调查与研究 第37卷 2005年后,虽然各人海排污口水质达标率不断 起唐山市近海海域水质变化的主要因素。 3.1.2海域污染源 提高(表4),但由于人海河流污染物排放量不断增 加,致使海洋环境质量不断恶化。以滦河为例,在国 家二类海水水质标准下,2005年以前,滦河COD人 海排污量均在环境容量允许排放范围之内, 渤海中COD和氮磷的海域污染源排人量仅占 0.34%和0.17%,油类海上污染源约占44.75%,主要 来源于运输船舶、渔船和事故溢油 。因此,选择海 2006—2010年COD人海排污量均超标,其中,2006年 排污量为允许排污量的16倍,属严重超标,2011年下 降至1.4倍左右(表5)。 河北省近岸海域环境容量评价报告研究显示, 在国家二类海水水质标准下,2006.2007年,滦河、二 域污染源中所占比重较大的油类污染源,分析其与 唐山近海海水质量之间的关系。 石油烃超标海域属船舶来往频繁区域,京唐港 以运输船舶为主,大清河以渔船和旅游船为主,唐海 以工程施工船为主,南堡以渔船为主。王娟等研究 滦河、三友化工排污口、沙河、陡河的COD排污量均 超出了环境容量,大清河、双龙河、沙河、陡河、三友化 工排污口的PO .P排放量均超出了环境容量口 ,崔正 还发现,南堡近海钻井平台附近石油类含量高于周 边,表明分布在南堡近海的冀东油田一号岛、二号岛 和三号岛对海水中石油类含量有很大影响 。在溢 油事故发生期间(2006年和2011-2012年),也均监测 国研究也显示,唐山市DIN人海通量超出国家一类 海水水质标准环境容量 。 对比滦河人海排污量与唐山市未达清洁海域水 质面积变化曲线(图2)发现,两者变化规律基本一 致,但水质面积变化滞后一年且幅度小于人海排污 量变化。 出海域石油烃超标(表2)。 而在2005—2007年以及2011-2012年,各人海排 污口石油烃污染物监测均达标u “ ,滦河石油烃人 海排污量远低于国家一、二类海水水质标准环境容 量(0.79 t/a)允许排放量 ”。据此推断,海上石油烃污 染源对近海海水质量影响远大于陆域污染源对其的 综合以上判断,陆源污染人海排污量变化是引 表5滦河入海污染物总量统计表(单位:10 t) Table 5 Total pollutant quantity of the Luanhe river(Unit:1O4t) 年份 2003 2005 2006 C0D 578O 9269 164703 营养盐 磷酸盐 氨氮 50 32-3 230 155_4 油类 220 72 72.1 重金属 120 l9 25.2 砷 1O 1.4 2.1 污染物 排放总量 6410 9549.1 165195.6 393.2 2007 2008 2009 201O 2011 24482.5 62707.7 36797 45434 436.49 589.9 749 389 84.22 139.08 218 96 48.31 31.52 23 26 3.99 7.75 2 3_3 25098.88 63475.96 37789 45948.3 14731.69 注:资料来源:2001—2012年河北省海洋环境统计公报;国家二类海水水质标准下,COD滦河口允许排污量为10469 t/at:Sl。 影响,但受资料限制,无法对不同石油类污染源影响 贡献值做具体分析。 3.2海洋动力条件影响分析 3_2.1海域动力条件 曹妃甸东侧,大致以曹妃甸港一月坨岛一京唐 港防沙堤外沿为界,外海强流区流速可达80 cm/s, 近海弱流区流速为10~30 cm/s,京唐港港池区流速 图2滦河入海排污量与未达一类水质面积变化对比图 Fig.2 Variations comparison of total pollutant quantity 低于10 cm/s;曹妃甸南侧深槽流速可达120 cm/s; 西侧外海域流速30~50 cm/s,近岸弱流区流速低于 30 cm/s[。 and water quality area below Class l of Luanheriver 第3期 方成等:2002—2012年唐山市海洋环境质量变化及影响因素分析 223 【21]陈武军.河北省海洋环境监测中心.2006年河北省人排污 岸工程,2006,25(1):68—76. 口监测报告[R].2006. [30】王娟,刘宪宏,张曾强,等.曹妃甸港海域环境质量现状评 【22]陈武军.河北省海洋环境监测中心.2007年河北省入排污 价与分析[J]_环境可持续发展,2007,(1):63—65. 口监测报告【R].2007. 【3 1】郭良波,江文胜,李凤岐,等.渤海COD与油烃环境容量计 [23]陆永军,徐啸,张金善,等.南京水利科学研究院.唐山港曹 算 中国海洋大学学报,2007,37(2):310—316. 妃甸港区波浪潮流泥沙数学模型、滩槽稳定性及泥沙冲 [32】河北省海洋局,国家海洋局海洋环境监测中心.河北省 淤研究(R1.2009. 沿海陆源排污总量控制研究报告书(R1.2006. 【24】安鑫龙,齐遵利,李雪梅.河北省沿海赤潮研究20年[J1.安 [33]Rodriguez A,Sanchez-Arcilla A,Redondo J et a1.Pollutant 徽农业科学,2008,36(31):13787—13788,13861. dispersion in the nearshore region:modeling and measure- 【25]匡翠萍,刘曙光.同济大学.河北省近岸海域环境容量评 ments[J].watSci Tech,1995,32(9一lO):169-178. 价报告【R].2009. 【34]Sun T,Tao J H.Experimental and numerical study of 【2613 ̄浩,秦大庸,王建华.中国水利水电科学研究院,河北省 wave-induced long-shore currents on a mild slope beach【J1 .唐山市水务局.唐山市水资源综合规划(R1.2006. China Ocean Engineering,2005,19(3):469—484. [27]国家环保总局.《渤海碧海行动计划》中期报告[R/ [35】孙涛,陶建华.波浪作用下渤海湾近岸海域污染物的输移 OL].2004—5—21.http://wfs.mep.gov.en/hyhj/200405/t200405 扩散规律叭海洋与湖泊,2004,35(2):100—119. 21_90400.htm. 【36]方成,王小丹,杨金霞,等.唐山市海岸线变化特征及环境 【28】崔正国.环渤海13城市主要化学污染物排海总量控制方 影响效应分析【J1.海洋通报,2014,33(4):419—427. 案研究[D].青岛:中国海洋大学.2008. [37】匡翠萍.曹妃甸海域海洋海岸工程建设的环境影响评价 【29]屈强.渤海海域环境问题及其综合整治的几点构想【J]_海 (R],同济大学.2009.9. Research on the Change of Marine Environmental Quality and Its Influence Factor Analysis in Tangshan City from 2002 to 2012 FANG Cheng ,LIU Jin—cheng ,LIU Fu—tian ,WANG Xiao—dan , YANG Jin—xia ,YANG Ji-long ,XU Qin-mian。 (1.Tianjin Centre,China Geological Survey,Tianjin 300170,China;2.Tianjin Land—resources and housing management bureau geological center,Tianjin 300042,China;3.TianjinAppraisalCenterforEnvironment&Engineering,Tianjin 300191,China) Abstract:According to the marine environmental statistical bulletin of Hebei Province,etc.,the environmental quality of offshore zone in Tangshan city from 2002 to 20 1 2 has not signiifcantly improved.The influences of pol- lution sources and marine dynamic are analyzed in this paper.The result shows that the total pollutant beyond the environmental capacity is to cause the seawater quality deterioration.Pollution areas are distributed at the Jing— tang Port,Daqinghe and Caofeidian-Heiyanzi—Nanpu weak current areas.As the marine dynamic changed for project construction,Caofeidan engineering area and Jingtang Port become new enrichment pollutant areas. Key words:marine environment qualiyt change;influence factor;pollution source;marine dynamic;Tangshan ciyt