春季大亚湾海域海洋环境中石油类含量、分布特征及评价研究

Study on the Petroleum Content, Distribution Characteristics and Evaluation in the Marine Environment of Daya Bay in Spring

摘要: 本研究通过对2018年春季大亚湾海域的海水、沉积物及生物体中石油类含量的调查检测，分析评估其分布特征及质量状况，并对大亚湾历年来海水及沉积物石油类含量以及国内各海域生物体石油类含量进行对比。结果表明，海水石油类含量为0.006~0.038 mg/L，均值为0.015 mg/L；沉积物石油类含量为44.1~483 mg/kg，均值为105 mg/kg；生物体石油类含量为 < DL~31.7 mg/kg，均值为8.5 mg/kg。海水、沉积物中石油类含量呈现出从大亚湾北部沿岸向外海下降的趋势；评价结果是海水、沉积物及生物体石油类含量基本符合1类标准；通过历年比对(1996年至本研究数据采集时间)，大亚湾的海水、沉积物石油类质量情况相对良好，而通过对比我国其他海域，大亚湾的生物体石油类含量处于中低水平。

Abstract: On the basis of monitoring concentration of petroleum in seawater, sediments and organisms along Daya Bay in spring of 2018, the distribution and environmental quality were analyzed and evaluated, as well as compared the petroleum content of seawater and sediments in Daya Bay over the years, and compared the petroleum content of organisms in various sea areas in China. The result shows that the petroleum content of seawater is 0.006~0.038 mg/L, the average is 0.015 mg/L, the petroleum content of sediment is 44.1~483 mg/kg, the average is 105mg/kg, the petroleum content of organism is < DL~31.7 mg/kg, the average is 8.5 mg/kg. The concentration of petroleum in seawater and sediments shows a downward trend from the northern part to the outside in Daya Bay. The petroleum quality of seawater, sediments and organisms roughly conforms to Grade 1 standard. Through the comparison over the years the petroleum quality situation of seawater and sediments is good (data collected from1996 to 2018). But the petroleum content of organisms in Daya Bay is at low to medium level among bays around China.

1. 引言

大亚湾是我国重要的石化产业区，对惠州市的经济建设发展举足轻重，根据《惠州市功能区划(2013-2020年)》海洋环境要求，对大亚湾海域的海水、沉积物和生物体质量要求相对较高，但由于大亚湾地理位置特殊，其经济社会发展被定位为世界级石化产业基地、陆域统筹综合发展区以及带动粤东粤北发展增长极等重要区域。快速发展下随之而来的是人类活动所带来的污染，不可避免会对大亚湾近岸海域带来了一定影响和风险，而石油类污染是影响大亚湾海洋生态环境质量的重要因素之一，故研究大亚湾海域石油类污染意义重大。人们向来对大亚湾海域环境非常关注，但对石油类含量的研究大多数集中在海水和沉积物，且石油类含量通常作为综合评价的其中因子之一，本研究聚焦大亚湾海域环境质量单一因素石油类，不仅对海水及沉积物的石油类质量进行检测分析，还增加对生物体石油类质量的研究，对采自2018年春季大亚湾海域的海水、沉积物和生物体中石油类含量进行检测，分析石化工业对该片海域的影响，为大亚湾海域的石油类污染防控与治理提供技术支撑。

2. 材料与方法

2.1. 采样储存

本次实验生物体采自大亚湾海域东部A~D四个站位点(见图1)，生物体种类详见表1；同时选取39个站位点(见图1)采集海水及沉积物样品。根据《海洋监测规范第3部分：样品采集、贮存与运输》(GB17378.3-2007) [1]，采用近岸表层采水法、抓斗式采泥方法以及虾拖捕捞法，获取水质样品39个、沉积物样品39个、生物体样品20个，共计样品98个；并对海水样品进行酸化、低温冷藏处理，对沉积物样品装入棕色玻璃瓶、低温冷藏处理；以及对生物体样品装入密封的聚乙烯袋、冷冻保存处理。

Figure 1. Sampling stations

图1. 采样站位

Table 1. Marine organisms species

表1. 生物体种类

2.2. 检测方法

本研究选择《海洋监测规范第4部分：海水分析》(GB17378.4-2007) [2] 的紫外分光光度法对海水石油类含量进行检测，其原理为水体中油类的芳烃组分在紫外光区有特征吸收，其吸收强度与芳烃含量成正比；用正己烷萃取海水中的石油类，根据标准曲线测量出的吸光值，计算出萃取液中石油类的浓度，

通过公式 $\rho =Q\frac{V_1}{V_2}$ ，计算得出海水样品中石油类含量的大小。

沉积物石油类检测采用《海洋监测规范第5部分：沉积物分析》(GB17378.5-2007) [3] 的紫外分光光度法，原理及步骤与海水的类似，但在实验的过程中，除了用正己烷对沉积物进行萃取，测得萃取液吸光值并计算出石油类浓度，还需对未受石油污染的沉积物样品进行萃取效率系数的测量与计算，以及计

算出被检沉积物样品中的含水率，最后通过公式 ${\omega }_{oil}=\frac{\rho \times V}{K\times M\times \left(1-{\omega }_{{\text{H}}_{\text{2}}\text{O}}\right)}$ ，计算得出沉积物样品中石油

类含量的大小。

生物体石油类含量检测采用《海洋监测规范第6部分：生物体分析》(GB17378.6-2007) [4] 的荧光分光光度法，生物样品经过皂化，用二氯甲烷萃取蒸发后，以脱芳石油醚溶解残留物，于激发波长310 nm，发射波长360 nm进行荧光分光光度测定，同时测量计算出生物体样品的干湿比，通过公式 ${\omega }_{oil}=\frac{\left(m\times V\right)}{\left(F\times M\right)}$ ，

计算出生物体样品中石油类含量的大小。

2.3. 数据处理

本研究对采样站位的布点，以及海域中海水和沉积物石油类含量的分布图，使用surfer软件进行分析绘制。

2.4. 评价依据

对海水、沉积物和生物体石油类质量状况使用单因子污染指数评价法： $P{I}_i=C_i/S_i$ [5]，其中海水的 $S_i$ 污染物评价标准参照《海水水质标准》(GB3097-1997) [6] 中第1、2类标准；沉积物的 $S_i$ 污染物评价标准参照《海洋沉积物质量》(GB 18668-2002) [7] 中第1类标准；生物体的 $S_i$ 污染物评价标准参照《海洋生物质量》(GB18421-2001) [8] 中第1类标准。根据《惠州市功能区划(2013~2020年)》对大亚湾海域不同功能区的划分，本研究将对应不同的海洋环境保护要求(见表2)，对大亚湾海域进行分区评价。

Table 2. Marine environmental protection requirements of Daya Bay functional area

表2. 大亚湾海域功能区海洋环境保护要求

3. 结果和讨论

3.1. 海洋环境中石油类含量状况

3.1.1. 海水中石油类含量状况

由检测数据可得(见表3)，海水石油类含量范围为0.006~0.038 mg/L，平均值为0.015 mg/L。大亚湾海域海水石油类含量分布状况详见图2，靠近大亚湾石化区的海水石油类含量相对较高，浓度由大亚湾西北部近岸向东南部外海呈下降趋势，说明石化产业可能对海水石油类含量的升高具有一定影响。

Table 3. The petroleum content of sea water and sediments and Single factor pollution index (PIi)

表3. 海水、沉积物石油类含量及单因子污染指数(PI_i)

Figure 2. Distribution of Petroleum content in sea water

图2. 海水中石油类含量分布图

3.1.2. 沉积物中石油类含量状况

沉积物石油类含量范围为44.1~483 mg/kg，均值为105mg/kg (见表3)，含量分布详见图3。由此可得，沉积物的石油类浓度空间分布趋势与海水基本一致，均是从沿岸石化区向外海逐渐降低。

3.1.3. 生物体中石油类含量状况

生物体石油类含量范围为 < DL~31.7 mg/kg，均值为8.5 mg/kg，不同种类的生物体石油类含量详见图4，甲壳动物虾类石油类含量测量值范围为 < DL~14.1 mg/kg，均值为8.7 mg/kg；蟹类石油类含量测量值范围为 < DL~15.2 mg/kg，均值为6.3 mg/kg；软体动物石油类含量测量值范围为 < DL~21.1 mg/kg，均值为10.8 mg/kg；鱼类石油类含量测量值范围为 < DL~31.7 mg/kg，均值为9.8 mg/kg。

Figure 3. Distribution of petroleum content in sediments

图3. 沉积物中石油类含量分布图

“< DL”视为小于检出限 0.2 mg/kg 的未检出值[9]。

Figure 4. Test result of the petroleum content of organisms (unit: mg/kg)

图4. 生物体石油类含量检测结果(单位：mg/kg)

3.2. 海洋环境质量评价

3.2.1. 海水

通过海洋环境单因子污染分析，海水石油类PIi值范围为0.12~0.76，均值为0.30 (见表3)，符合《海水水质标准》(GB3097-1997) [6] 中第1、2类质量标准；除了靠近石化区的站位2和3中海水石油类含量值偏高，大亚湾海域整体海水质量优良。站位2和3属于大亚湾惠州港口区，该区域总体开发强度较大，沿岸建有石化基地，海底布设电缆管道、建众多石化码头、集装箱码头、煤码头、渔港及渔业码头等，并停泊大量渔船，使用类型为交通运输用海及适度兼容旅游开发。海洋环境保护要求执行海水水质第3类标准，故站位2和3的海水石油类含量虽偏高，但海水质量仍远低于管控标准。

3.2.2. 沉积物

通过单因子污染分析，沉积物石油类PI_i值范围0.09~0.97，均值为0.21 (见表3)，符合《海洋沉积物质量》(GB 18668-2002) [7] 中第1类质量标准；其中，站位7和26的沉积物石油类含量值偏高，站位7所处小桂文体休闲娱乐区，该区域存在较大面积的浮筏养殖、网箱养殖等开放式养殖用海；零星分布有几个小型码头，停泊大量渔船，相适宜的海域使用类型为旅游娱乐用海及适度兼容网箱养殖用海，海洋环境保护要求执行海洋沉积物质量1类标准。而站位26所处大亚湾海洋保护区，该海域总体未开发，建有大亚湾水产资源省级自然保护区，对该海域进行保护和管理采取严格的生态保护措施，相适宜的海域使用类型为特殊用海，用海要求高，海洋环境保护要求执行海洋沉积物质量1类标准。故站位7及26的沉积物石油类含量虽未超过1类标准，但其偏高的石油类含量值得关注且需做长期监测。值得一提的是，站位26的沉积物石油类含量达到了483 mg/kg的高值，已经接近超1类标准，而该站位对应的海水石油类含量却属低值范围，造成这种差异有可能是因为相比起水质，沉积物的石油类含量更为稳定，而水体具有流动性，得到的数值稳定性较差。

3.2.3. 生物体

根据生物体石油类含量情况分析(见图4)，除了锥螺的21.1 mg/kg、二长棘鲷的31.7 mg/kg超出了《海洋生物质量》(GB18421-2001) [8] 中1类生物体质量的标准，其余的生物体石油类含量基本符合1类标准。超出1类的生物体锥螺是软体动物，相比其他动物，软体动物代谢石油类能力弱 [10]，且锥螺的运动习性缓慢，难以规避石油类污染的风险 [11]，这可能导致其石油类含量数值偏高；而二长棘鲷属于洄游小型鱼类，虽具有较强的回避风险能力及较高的石油类代谢能力 [10] [11]，但也受到了石油类的污染，这说明除去生存环境与运动习性，影响生物体受到石油类污染的因素很多。

若除掉二长棘鲷这一异常值，鱼类石油类含量范围为 < DL~14.3 mg/kg，均值为5.3 mg/kg，4种生物体石油类含量的富集程度为软体动物 > 甲壳动物虾类 > 甲壳动物蟹类 > 鱼类，这一结论与任娜 [12]、王召会 [11] 等人的研究所得基本相符。

参照海洋生物体单因子污染评价法的评价标准 [12] [14]，PI_i < 0.2为正常污染程度，0.2 ≤ PI_i ≤ 0.6为轻度污染程度，0.6 < PI_i < 1.0为中度污染程度，PI_i ≥ 1.0为重度污染程度。本研究调查的生物体石油类单因子污染指数详见表4，虽大多数生物体石油类含量不超过1类标准，但污染程度大多集中在正常到中度污染的范围内；其中，处正常污染范围的生物体占总体的40%，处轻度污染范围的占15%，处中度污染范围的占30%，处重度污染范围的占15%，频率分布见图5。

Table 4. Single factor pollution index of petroleum in organisms (PIi)

表4. 生物体单因子污染指数(PI_i)

数据分析中，未检出值按照《海洋检测规范第2部分：数据处理与分析质量控制》处理 [13]。

Figure 5. The frequency of single factor pollution index of petroleum in organisms

图5. 生物体石油类单因子污染指数频率

3.3. 讨论

3.3.1. 大亚湾海域海水石油类含量历年比较

本研究收集了大亚湾海域2005至2018年以来海水石油类含量的数据，从而进行计算对比。整体上看(见表5)，2005到2018年间，大亚湾海水石油类含量范围虽逐年以微弱的形式增加，但仍属1类水标准；2012年到2015年期间，海水石油类含量范围和平均含量变大，除去2014年，其余的年份均超出1类水范围。

Table 5. Analysis of petroleum content in sea water and sediments from Daya Bay in different years

表5. 大亚湾历年来海水、沉积物石油类含量分析

3.3.2. 大亚湾海域沉积物石油类含量历年比较

大亚湾海域沉积物石油类含量的历年数据收集不足，单从1996~1997年、2007年、2012年、2015年和2018年六个年度看，沉积物石油类含量大体上处于较为稳定的状态，都属1类沉积物标准。

通过与本研究的数据比较，历年来大亚湾海水石油类含量偏高，这可能是近些年来，由于人们对海洋生态环境保护意识的提高，政府对海洋环境保护工作力度的加大，使得大亚湾海水的石油类污染情况得到改善；而历年来的沉积物石油类含量偏低且变化趋势稳定，这与海水的情况存在着差异，造成这一差异的原因，一是可能海水的流动性大而沉积物的稳定性大，二是海水存在的悬浮颗粒，对水体中石油类污染物具有较高的富集系数，而沉积物由于其粒度相对于海水中悬浮颗粒较大，故对石油类的凝絮作用就相应较小 [21]。

3.3.3. 生物体石油类含量与其他地区相比较

本研究通过收集和计算我国各地海域生物体石油类含量的均值，与大亚湾海域的生物体石油类含量进行对比分析(见表6)，大亚湾海域鱼类的石油类含量高于均值，而甲壳类和软体动物的石油类含量低于均值，生物体质量情况整体处中低水平。由于收集到的数据时间跨度较长，在此只能借以参考。由此可见，尽管近些年来开展了一系列历史围填海生态修复工作，但大亚湾海域的生物体质量仍受到石化产业一定程度的影响，需要加强政府部门与企业间的联系，做好石化污染源的控制与监管工作，共同维护好海域的生态环境。

Table 6. Analysis of petroleum content in organisms from different seas (unit: mg/kg)

表6. 不同海域生物体石油类含量分析(单位：mg/kg)

“-”为未查到详细数据。

4. 结论

本研究通过对大亚湾海域石油类质量状况的调查分析，得出以下结论：

大亚湾海域海水、沉积物石油类含量均符合1类标准，生物体石油类含量基本符合1类标准；靠近石化区的海水与沉积物石油类含量偏高，浓度大体呈现从北部石化区向外海降低的分布状况；生物体的石油类含量富集程度为软体动物 > 甲壳动物虾类 > 甲壳动物蟹类 > 鱼类。

通过对大亚湾海域历年石油类含量的情况比较，2018年春季大亚湾海水、沉积物的石油类质量相对良好；而通过与我国各地海域生物体石油类含量的均值对比，大亚湾的生物体石油类含量大体上处于中低水平。

基金项目

惠州市海洋与渔业资源环境调查项目(F2017-01-2)。

NOTES

^*通讯作者。