曹妃甸主要入海河流与近岸海域污染趋势及其相互关系研究

赵益栋，赵英杰

(交通运输部天津水运工程科学研究院 水路交通环境保护技术实验室，天津 300456)

1 引言

随着我国沿海经济的高度发展、围填海工程的大量兴建，区域生态问题日益突显[1，2]，特别是河口毗邻的海域、海湾和入海河口处的污染比较严重。河北省唐山市曹妃甸区位于河北省东北部，唐山市东南部55 km，海岸线长约80 km，海域面积约2000 km2。历年来的《河北省海洋环境状况公报》显示，曹妃甸海域主要污染物为无机氮、活性磷酸盐。因此研究并分析曹妃甸区域主要入海河流和近岸海域污染变化趋势及其相关关系，对于近岸海域环境生态综合整治极具现实意义。

2 趋势与相关关系分析方法

趋势是某一现象在较长时期内发展变化的总态势，是时间序列最基本的构成要素。最小二乘法是进行线性拟合、趋势分析等工作最有效、最简洁的方法[3]，如式(1)、(2)所示。

xi=A+B×ti|i=1,2,…,n

(1)

式(1)中，xi是指时间序列x1,x2,…,xi,…,xn在时刻ti对应的值；n为变量的个数；A和B分别表示趋势系数和常数，可采用最小二乘法计算而得，如式(2)所示。

(2)

相关性分析是研究多元随机变量之间相关关系的一种统计学方法[4]。

(3)

式(3)中，X和Y分别为两个变量，n为变量中数据的个数。

3 主要入海河流污染变化趋势

曹妃甸区域及邻近海域地处六河下梢，由西向东依次为：陡河、沙河(包括戟门河、黑沿子排干)、双龙河、青龙河(包括曹妃甸区一排干)、溯河、小清河。其中，陡河位于滦河及潮白、蓟运、永定新河两大水系之间，属长年河，是本区域最主要的入海河流，河流长度为121.5 km，流域面积为1340 km2。近3年来，陡河的氨氮和总磷污染物变化过程与趋势，如图1所示。

图1是陡河氨氮和总磷的变化趋势图，由图可见：陡河水质是有一定程度的改善的，陡河的氨氮浓度已有所下降；相反，总磷的浓度有所上升。根本原因在于唐山市制定了一系列的污染防治与减排支撑性工程如水产养殖清理、污水处理厂提标改造等措施，对陡河等区域河流的总氮和氨氮实施削减，但减排工程中未涉及总磷，随着区域经济的发展，氮和磷则呈现出一减一增的发展趋势，因此未来的削减和相应减排工程也应重点关注总磷。

4 近岸海域无机氮变化趋势

近10多年来，曹妃甸近岸海域无机氮和活性磷酸盐污染平均水平的变化趋势，如图2和3所示。

从图2可以看出：无机氮污染平均水平，除2012年和2015年满足二类海水水质标准外，其余年份均满足一类海水水质标准。

从图3中可以看出：活性磷酸盐污染平均水平，除2005年满足二三类水质标准外，其余年份均满足一类水质标准。

图1 陡河污染趋势分析

图2 曹妃甸海域无机氮平均污染水平变化趋势

5 相互关系分析

应用相关关系分析方法，研究计算陆源排放氨氮污染物时间序列与海域内部无机氮污染物时间序列以及陆源排放总磷污染物时间序列与海域内部活性磷酸盐污染物时间序列的相关关系，其相关系数可高0.8以上，表明：陆源排污口是海域内部污染物的重要来源，应着重加强对入海排污口和入海河流流域的综合管理、整治以及切实的解决方案。

图3 曹妃甸海域活性磷酸盐平均污染水平变化趋势

6 结论

本文采用趋势分析与相关性分析方法，对曹妃甸区域主要入海河流和近岸海域的污染变化趋势和相互关系进行了分析研究，研究结果表明：①氮是该区域最重要的污染物质之一。②陆源排放是近岸海域污染的重要来源之一。③今后应加强对总磷的管控与削减。因此为切实保障区域环境质量向好发展，应重点加强区域陆源入海河流等排污口的管理工作。