有机农药六六六对胶州湾海域水质的影响Ⅱ.污染源变化过程

杨东方, 苗振清 丁咨汝 , 徐焕志 曹根庭

(1. 浙江海洋学院 海洋科技学院, 浙江 舟山 316000; 2. 舟山海洋环境监测预报中心, 浙江 舟山 316000;3. 国家海洋局 北海环境监测中心, 山东 青岛 266033)

有机农药六六六对胶州湾海域水质的影响Ⅱ.污染源变化过程

杨东方1,3, 苗振清1, 丁咨汝2, 徐焕志1, 曹根庭1

(1. 浙江海洋学院 海洋科技学院, 浙江 舟山 316000; 2. 舟山海洋环境监测预报中心, 浙江 舟山 316000;3. 国家海洋局 北海环境监测中心, 山东 青岛 266033)

根据 1979～1984年(缺少 1980年)的胶州湾水域调查资料, 分析有机农药六六六(HCH)在胶州湾水域的水平分布和污染源变化。研究结果表明： 在1979～1984年(缺1980年)期间, 由于我国在1983年禁止 HCH的使用, 胶州湾水域HCH的污染源发生了很大变化, 分为3种类型： 重度污染源、轻度污染源以及没有污染源, 并用3个模型框图来表示, 展示了HCH污染源的变化过程。在HCH的禁用前后, HCH污染源的含量、水平分布、输入方式和污染程度都发生了变化。然而, 唯一不变是HCH的污染源是面污染源, 甚至是在没有污染源情况下, 进入胶州湾水域的HCH来源也是面来源。

HCH; 水平分布; 污染源变化; 禁用; 胶州湾

六六六(HCH)作为有机氯农药是1825年法拉第首先制造成功的, 直到1946年英国帝国化学公司在对其杀虫效力进行深入研究之后, 才投入了正式的工业化生产。HCH杀虫力极强, 对于农业上几种主要害虫都可以起到防治作用, 所以在我国20世纪60～80年代广泛的使用, 大量的残留在土壤底泥中, 对环境造成持久性的污染。陆地上的残留, 最后进入水体[1-7], 研究水体中HCH的污染源含量变化, 对了解HCH对环境造成持久性的污染有着非常重要的意义。

本文根据1979～1984年(缺少1980年)胶州湾的调查资料, 研究在1983年禁用前后HCH在胶州湾海域的污染源变化及其变化特征和过程, 为判断和治理HCH对环境的污染程度提供科学理论基础。

1 调查水域与研究方法

1.1 胶州湾自然环境

胶州湾是一个半封闭的深入内陆的天然海湾,位于黄海中部, 山东半岛南部。胶州湾位于 35°55′～36°18′, 东经 120°04′～ 120°23′, 面积为 390 km2, 平均水深为7 m, 最大水深为50 m, 是一个半封闭型海湾, 周围为青岛、胶州、胶南等市县区所环抱(图1)。胶州湾入海的河流十几条, 其中径流量和含沙量较大的为大沽河和洋河。

1.2 数据来源与分析方法

本文分析时所用调查数据由国家海洋局北海监测中心提供。胶州湾水体 HCH的调查[8-9]是按照国际标准方法, 这个方法与古堂秀等[7]是一致的。

图1 1979年8月表层HCH的分布(μg/L)Fig. 1 HCH distribution in surface water of Jiaozhou Bay in August 1979(μg/L)

在1979年5月、8月、11月; 1981年4月和8月; 1982年4月、6月、7月和10月; 1983年5月、9月和10月; 1984年7月、8月和10月, 进行胶州湾水体HCH的调查[8-9]。

2 结果

2.1 1979年8月HCH水平分布

1979年8月, 表层HCH含量的等值线展示在大沽河入海口的近岸区域, 形成了 HCH的高含量区(图1), HCH含量为12.480 μg/L。在胶州湾水体中沿着大沽河的河流方向, HCH 的含量在递减(图 1)。HCH的含量值从大沽河入海口的近岸区域向湾中心区域由12.480μg/L降低到5.393μg/L。

2.2 1981年8月HCH水平分布

1981年8月, 表层HCH含量的等值线展示在海泊河和李村河的这两个入海口中间的近岸区域(图2),以此区域为中心形成了HCH的高含量区, 以此高含量区为中心, 形成了一系列不同梯度的半个同心圆。HCH 含量从中心高含量 4.427μg/L 沿梯度降低。HCH的值从湾的东北沿岸区域向湾中心区域由4.427μg/L降低到0.167μg/L, 在胶州湾水体中沿着海泊河、李村河和娄山河的河流方向, HCH的值在递减(图 2)。

图2 1981年8月表层HCH的分布(μg/L)Fig. 2 BHC distribution at the surface in Jiaozhou Bay in August in 1981(μg/L)

2.3 1982年6月HCH水平分布

1982年 6月, 表层 HCH含量的等值线(图 3)以李村河的入海口为中心, 形成了一系列不同梯度的半个同心圆。HCH含量从中心相对较高含量 0.790 μg/L 沿梯度降低。HCH的值从湾的东北沿岸区域向湾中心区域由0.790 μg/L降低到0.473 μg/L, 在胶州湾水体中沿着李村河的河流方向, HCH的值在递减(图 3)。

图3 1982年6月表层HCH的分布(μg/L)Fig. 3 HCH distribution at the surface in Jiaozhou Bay in June in 1982(μg/L)

2.4 1983年5月和9月HCH水平分布

在1983年5月和9月, 在胶州湾水域, 水体中表层HCH的水平分布状况是其含量大小由北部的近岸向南部的湾口方向递减。表层HCH含量的等值线(图 4, 图 5)几乎平行于北部的海岸线, 并且形成了一系列不同梯度的平行线。在 5月, HCH从 0.461 μg/L 降低到 0.144 μg/L(图 4); 在 9 月, 从 0.768 μg/L降低到0.325 μg/L(图5)。在5月, 在湾口有 3个低值区域, 形成了一系列不同梯度的低值中心, 由外部到中心降低, 在外部的HCH含量为0.29、0.27 μg/L。在湾口外部, 表层HCH含量的等值线形成了平行于湾口两岸联线的一系列不同梯度的平行线, 从湾口向湾外方向递减(图4)。

图4 1983年5月表层HCH含量的分布(μg/L)Fig. 4 HCH content distribution at the surface in Jiaozhou Bay in May in 1983(μg/L)

图5 1983年9月表层HCH含量的分布(μg/L)Fig. 5 HCH content distribution at the surface in Jiaozhou Bay in September in 1983(μg/L)

2.5 1984年7月和10月HCH水平分布

在1984年7月和10月, 在胶州湾水域, 水体中表层HCH的水平分布状况是表层HCH含量的等值线(图6, 图 7)几乎平行于北部的海岸线, 并且形成了一系列不同梯度的平行线。在7月, 其含量大小由北部的近岸向南部的湾口方向递减, 从 0.255 μg/L降低到 0.086 μg/L(图 6); 10月的水平分布与 7月的减少方向相反,在10月, 其含量大小由北部的近岸向南部的湾口方向递增, 从 0.097 μg/L 增加到 0. 156 μg/L(图 7)。在 10 月,在李村河口有一个低值区域, 形成了一系列不同梯度的低值中心, 由外部到中心降低, 在外部的HCH含量为 0.117 μg/L 降低到中心 0.097 μg/L(图 7)。

图6 1984年7月表层HCH含量的分布(μg/L)Fig. 6 HCH content distribution at the surface in Jiaozhou Bay in July (μg/L)

3 讨论

3.1 污染源的变化

在 1979～1984年(缺 1980 年)期间, 由于 1983 年我国对 HCH的禁用, 胶州湾水体中 HCH的含量逐年都在减少, 而且, 含量越高, 相应的月份含量减少幅度就越大[10]。作者定义HCH的污染源在禁用前为重度污染源, 在禁用后为轻度污染源, 以及没有受到HCH的污染, 得到HCH污染源三种类型： 重度污染源、轻度污染源以及没有污染源。

图7 1984年10月表层HCH含量的分布(μg/L)Fig. 7 HCH content distribution at the surface in Jiaozhou Bay in October (μg/L)

1) 重度的污染源 1979年8月, 1981年8月和1982年6月的HCH水平分布表明, HCH污染源在入海口的近岸区域, HCH值范围为 0.790～12.480 μg/L。在土壤中残留大量的HCH通过地表径流方式汇入河流, 由入湾河流输送到近岸水域, 在近岸水域 HCH含量形成了 HCH的高含量区, 在河流的输送下, 以此高含量区为中心, 形成了一系列不同梯度的半个同心圆。这样, 在胶州湾水体中沿着河流的方向, HCH的值在递减。因此, 河流输送HCH入海,HCH的污染源是面污染源。

2) 轻度的污染源 1983年 5月、9月和 1984年7月的HCH水平分布表明, HCH污染源在入海口的近岸区域, HCH值范围为0.255～0.768 μg/L。在土壤中残留的HCH通过地表径流方式汇入近岸水域。而且, HCH的含量很低, 在近岸水域HCH含量形成了几乎平行于北部的海岸线, 并且形成了一系列不同梯度的平行线, 表层HCH的含量由北部的近岸向南部的湾口方向递减。因此, 地表径流直接输送HCH入海, HCH的污染源是面污染源。

在胶州湾北部沿岸水域, 没有入海的河流。在胶州湾近岸水域就没有显示以某点近岸水域为中心的HCH较高含量。而且, HCH通过河流输入近岸水域和通过地表径流直接输入近岸水域的含量是一样的,非常低。因此, 通过分析1983年5月和9月HCH含量变化的水平分布, 发现土壤中残留的HCH通过地表径流方式汇入近岸水域, 并且 HCH的含量很低。HCH来源是面来源。

3) 没有污染源 1984年10月的HCH水平分布表明, HCH污染源在近岸水域是没有的。在北部近岸水域HCH含量形成了一系列不同梯度的一个低值中心。在南部水域HCH的含量很低, 形成几乎平行于北部的海岸线, 并且形成了一系列不同梯度的平行线, 其含量大小由南部的湾口向北部的近岸方向递减。因此, 海流输送HCH入胶州湾水域, HCH的来源于外海。

3.2 污染源的变化特征

在 1979～1984年(缺 1980年)期间, 通过胶州湾水体HCH的含量大小、水平分布和输入方式的分析,发现在1983年我国对HCH的禁用前后, HCH污染源的变化特征有很大的不同。在禁用前, HCH的污染源的含量为0.790～12.480 μg/L, 在禁用后, HCH的污染源的含量为0.255～0.768 μg/L; 在禁用前, HCH的污染源的水平分布为半圆式, 在禁用后, HCH的污染源的水平分布为平行式; 在禁用前, HCH的污染源的输入方式为河流, 在禁用后, HCH的污染源的输入方式为地表径流; 在禁用前, HCH的污染源为重度污染源, 在禁用后, HCH的污染源为轻度污染源。特别是在禁用后, 在近岸水域出现了HCH的低值中心 0～0.156μg/L, 没有 HCH污染源, 通过水平分布展示HCH对胶州湾水域的输入, 来源于外海,其方式是外海海流输送(表1)。

在 1979年～1984年(缺 1980年)期间, 在 1983年我国对HCH的禁用前后, HCH的污染源均为面污染源。甚至是在没有污染源情况下, 进入胶州湾水域的HCH来源也是面来源。

3.3 污染源的变化过程

在 1979～1984年(缺 1980年)期间, 在胶州湾水体中HCH的含量逐年都在减少[10], 我国在1983年对HCH禁用, HCH的污染源变化过程出现三个阶段： 重度污染源、轻度污染源以及没有污染源, 可以用三个模型框图来表示(图8)。反之, HCH的污染源状况通过模型框图来确定, 就能分析知道属于重度污染源、轻度污染源以及没有污染源的那个阶段。对此, 三个模型框图展示HCH的污染源的变化过程。

表1 HCH污染源在禁用前后的变化特征Tab. 1 Characteristics of HCH pollution sources changes during the fore-and-aft of HCH prohibition

图8 HCH污染源变化过程Fig. 8 The change process of the HCH pollution of sources

4 结论

在 1979～1984年(缺 1980年)期间, 由于我国在1983年禁止HCH的使用, 胶州湾水域HCH的污染源发生了很大变化。在HCH的禁用前后, HCH污染源的含量由高值变为低值, 其水平分布由半圆式变为平行式, 其输入方式由河流变为地表径流, 其污染源程度由重度污染变为轻度污染。特别是在禁用后, 在1984年10月胶州湾水域没有HCH污染源, 其来源于外海, 其方式是外海海流输送。而且, 用三个模型框图来表示重度污染源、轻度污染源以及没有污染源, 展示了HCH污染源的变化过程。

在1979～1984年(缺1980年)期间, 对 HCH的禁用前后, HCH的污染源唯一不变的是均为面污染源。甚至是在没有污染源情况下, 进入胶州湾水域的HCH来源也是面来源。

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Effect of HCH use prohibited in the Jiaozhou Bay WatersⅡ. the change process of the HCH pollution sources

YANG Dong-fang1,3, MIAO Zhen-qing1, DING Zi-ru2, XU Huan-zhi1, CAO Gen-ting1
(1. Marine Science College, Zhejiang Ocean University, Zhoushan 316000, China; 2. Zhoushan Sea Environmental Forestating Monitoring Center, Zhoushan 316000, China; 3. North China Sea Environmental Monitoring Center, SOA, Qingdao 266033, China)

Jun., 10, 2010

HCH; horizontal distribution; pollution source change; prohibition; Jiaozhou bay

By investigation data in Jiaozhou bay waters from 1979 to 1984(absent of 1980), the horizontal distribution and pollution source change of HCH in Jiaozhou Bay are analyzed. The results showed that in Jiaozhou bay the pollution source of HCH greately changed because of the prohibition of HCH use in China in 1983 during from 1979 to 1984(absent of 1980). The pollution source change was divided into three types： heavy pollution source,light pollution source and no pollution source, which was respectively expressed with three model sketchs, exhibiting the change process of HCH pollution sources. Before and after the prohibition, largely changed were the content,horizontal distribution, import way and pollution souce degree. However, only area pollution source changed in the HCH pollution source, even in the case of no pollution, the HCH souce into the Jiaozhou bay waters was area souce.

X55

A

1000-3096(2011)05-0112-05

2010-06-10;

2010-08-11

国家海洋局海洋溢油鉴别与损害评估技术重点实验室基金资助项目(07EMC08); 中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX 2-207); 国家海洋局北海监测中心主任科研基金资助项目(05EMC16)

杨东方(1962-), 男, 陕西延安人, 教授, 研究方向： 海洋环境学、生态学、生物地球化学, E-mail： dfyang@shfu.edu.cn

张培新)