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科研新闻 |
| 陆域活动对渤海海岸带的影响 |
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关键字：富营养化 营养盐 陆域活动 海岸带环境
时间: 2003-05-20 点击率: 172669 |
| 摘 要： 近１０年来渤海水质的富营养化特征日趋显著。氮磷营养盐浓度在不同海区和年际中变化，并且连续超过海洋水质标准。采用卫星遥感照片与社会经济及常规监测结合的方法分析了这种原因。在沿海城市发展过程中，１９９６年渤海受污染的面积达５１％，比５年前增加２.４倍。受污染地点全在沿岸地区。这表明陆域活动是影响海岸带环境质量的主要因素。 |
一、概述
渤海在辽东半岛南与山东半岛北连线以西，为一半封闭型中国内海。渤海包括辽东湾、渤海湾、莱州湾３个湾和中部海区，海域面积７７０００ｋｍ２，为我国海域面积的１．６３％。渤海由河北、山东、辽宁３省和天津市环抱，总共有１３座环渤海城市。
过去的数十年中，丰富优质的渔业、港口、石油、景观和海盐资源，使得环渤海地区经济具有快速发展的显著特征。海洋资源的开发和海洋工业成为该地区经济发展重要的领域之一。
然而，随着海洋资源的开发利用活动，渤海的资源和生态环境同时受到较大的破坏。渤海环境质量严重恶化，表现于海岸带污染明显、污染范围扩大、生态系统弱化、生态环境退化、赤潮、富营养化等。渤海环境状况已经引起政府和研究机构的关注。对其环境质量已经开展了大量的研究工作，诸如生态系统、环境参数、赤潮、富营养化等。本文利用渤海多年水质数据，讨论渤海严重问题之一的富营养化，同时分析该问题的成因。
二、方法
分析研究范围内的多年常规监测数据和社会经济资料。为了便于比较，在数据处理中采用了归一化方法。此外，还将渤海历史的卫星遥感片用于研究范围问题的解析过程。
三、结果讨论
１．渤海的富营养化
邹景忠教授１９８５提出了评价海湾富营养化的方法如下：
ＥＩ＝ＣＯＤ?ＤＩＮ?ＤＩＰ／４５００（１）
式中：ＥＩ为富营养化指数；ＣＯＤ为化学耗氧量浓度，ｍｇ／Ｌ；ＤＩＮ无机氮浓度，μｇ／Ｌ；若ＥＩ＜１，则水体处于贫营养状况；若ＥＩ１，则水体出现富营养化；ＥＩ值越大，表明富营养化程度越严重。
根据公式（１）计算出渤海１９９４至１９９９年的ＥＩ值，列于图１，同时给出了ＴＮ、ＴＰ、ＣＯＤ和石油类的归一化浓度。
可以看出，尽管ＥＩ值和水质参数呈现总体向下的趋势，而１９９４年至１９９９年６年ＥＩ值全超过了１，特别是在１９９４年和１９９６年。即使是在１９９８年，ＴＮ、ＴＰ和ＣＯＤ的浓度分别是０．５２ｍｇ／Ｌ、３５．５??ｇ／Ｌ和２．６ｍｇ／Ｌ，ＥＩ值为６年中最小值，但ＥＩ仍达４．７３，超过富营养化阈值的４倍以上。这个结果表明，渤海的富营养化现象十分严重。
此外，自１９９８年以后，当ＣＯＤ开始升高时，氮和磷仍保持下降的趋势。这就暗示着，这些营养盐是渤海富营养化的主控因素。
２．环渤海地区的社会经济活动
（１）经济发展总体状况
环渤海城市是我国较发达的地区之一。其中拥有许多著名的大中型企业。１９９７年，１３座城市的ＧＤＰ占了全国ＧＤＰ的７．８％。因此，环渤海城市的经济对于全国十分重要。根据环渤海４省、直辖市工农业ＧＤＰ增长速度图２可以看出，这些地区的经济保持着高速发展的势头。其中工业包括钢铁、机械、电子仪器、石油、石油化工、造船等行业，在全国工业中发挥着重要的作用。近年来，该地区工业发展迅速。１９９４年到１９９８年河北和山东两省的工业ＧＤＰ持续增长；天津市和辽宁省在１９９４年到１９９７年保持增长，但到１９９８年稍有回落。尽管农业ＧＤＰ增长速度不及工业ＧＤＰ增长明显??尤其是在１９９６年以后，但农业发展稳定，产值保持稳定增加的趋势。在过去几十年的经济显著发展和城市化过程中，环渤海城市对全国经济的发展提供了基础支持。
比较图２和图３可以发现，在ＧＤＰ稳定增长中富营养化水平却在下降。显然，该地区采取了经济发展与环境保护协调一致的战略发挥了作用。
（２）人口及其相关活动
图３给出环渤海地区人口、旅游人数和运输货运的统计结果。由于控制人口措施的效果，１９９４年至１９９８年人口增长率处于相当低的水平，但实际人口数一直保持增加。该地区旅游业在１９９４年到１９９８年间迅速发展，游人数量和旅游业收入均显著增长。
为了控制因人口增加带来的废物排放，在国家的渤海碧海行动计划中，要求加强城市污水处理厂的建设。
（３）海洋开发活动
环渤海地区的海洋开发活动可以由各种海洋产业产值的变化表示，如渔业、石油、天然气、海盐等图４和图５。可以看到，１９９４年到１９９８年所有海洋产业呈现出总体增长的态势。
３．水质
图６表示１９９２年至１９９８年渤海３个海湾和中部海域水质参数ＴＮ和ＴＰ的变化，探讨水质恶化和富营养化的主要成因。
从１９９４年到１９９８年，除了莱州湾１９９７年外，３个湾的ＴＮ浓度显著高于渤海中部海区。１９９４年到１９９８年辽东湾和渤海湾的ＴＰ浓度亦大于中部海区。莱州湾１９９４年到１９９６年ＴＰ浓度略低于中部海区，１９９６年以后，ＴＰ浓度增高，超过了中部海区。总体上讲，海岸带地区的ＴＮ和ＴＰ浓度高于中部海区。此外，渤海中部海区的ＴＮ和ＴＰ浓度较稳定，变化平缓，而在辽东湾、渤海湾和莱州湾各年变化剧烈。造成这种状况的原因是，海岸带地区比渤海中部海区更容易受到陆域活动的影响。在不同海域和不同时间内，陆域活动具有不同的影响频率和程度。显然，渤海中部海区水质是来自海岸带地区污染物混合扩散的结果。所以，陆域活动应当认为是造成渤海中部海区水质下降和富营养化的最终原因。
将渤海水质数据比较各类第Ｉ类至第Ⅳ类海水水质标准，图７表示出１９９２年和１９９８年渤海清洁、轻度污染、污染和严重污染的范围。
可以发现，出现污染的范围从河口区扩大到渤海整个海岸带地区，范围明显增加。此外，据报道，海水达标率由１９９２年的７８．７７％降到１９９６年的４９．０５％。２００１年渤海受污染面积由２４．７％增加到２００２年的４１．３％。该结果意味着，过去几年中渤海水质明显下降。ＴＮ、ＴＰ和石油类超过标准。ＴＮ超标严重，石油类超标较小。因此可以推断，渤海水质主要问题和富营养化主要原因来自于营养盐氮和磷。
比较图７和图６可以发现，即使污染物浓度变化不大时，渤海受污染的面积亦逐年扩大。解析渤海卫星遥感照片能够清楚地看到，１９９２年整个海域受污染面积为１６３４７ｋｍ２达海域的２１．２％，１９９６年则增加到３９２３２ｋｍ２达５１．０％。这样一来，受污染面积较５年前增加了２．４倍。另外可以看出，海洋水文和海洋动力学特性对污染物的扩散起到重要的作用。在海流较弱的物质输移作用下，大部分受污染海区靠近海岸带地区，尤其是在河口地区。这就证明了渤海环境质量主要受来自陆域活动的影响。
四、结论
根据上述结果可以得出以下结论：
①渤海自１９９６年以来富营养化指数略有下降，但仍高于可接受水平的４倍以上。富营养化是渤海的主要环境问题之一。因此，主要污染物是营养盐而不是ＣＯＤ。
②ＧＤＰ稳定增长时富营养化水平却在下降。该地区发展经济的战略有利于环境保护。
③渤海受污染面积逐年扩大，而污染物浓度水平变化不大。大部分受污染区域靠近海岸带地区，特别是在河口地区。
④渤海富营养化的主要原因来自陆域活动以及对海洋环境的有关损害。
参考文献(略）
作者：苏一兵 雷坤 孟伟
单位：中国环境科学研究院
来源：《中国水利》2003-4A刊
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