ABSTRACT

From 2011 to 2013, the water quality of the pulp and paper industry sewage outlet and its adjacent water in Qinzhou harbor was monitored. The pH, inorganic nitrogen (DIN), chemical oxygen demand (COD), suspended solids (SS) and petroleum were analyzed in order to research the dynamic changes and trends of the water quality. Meanwhile, the single-factor evaluation index method was used to analyze and evaluate the water quality. The results showed that from 2011 to 2013, the water quality of the pulp and paper industry sewage outlet in Qinzhou harbor was generally well, and the pH value did not exceed the standard. DIN and COD contents increased abnormally in March 2012, which could relate to the increase of sewage content or the wastewater pipeline was broken so that the wastewater was directly discharged into the sea. The content of suspended solids and petroleum in the individual period was excessive, which has little effect on the sea environment. The water quality of the pulp and paper industry sewage outlet adjacent water in Qinzhou harbor was better than the water quality requirements of this marine functional area. The pollution index of the corresponding monitoring project was generally conformed to the characteristics of the sewage outlet > adjacent sea area. It showed that the pollutant content of the adjacent sea area was affected by the land source pollutant discharge, as well as the runoff, rainfall, urban sewage and production wastewater emissions increased in the Qinzhou Bay. The contents of DIN, COD and petroleum in the pulp and paper industry sewage outlet adjacent water from 2011 to 2013 are increasing. In the future monitoring, the monitoring and management of DIN, COD and petroleum should be focused on, and the waste water discharge should be strictly controlled and the impact of major pollutants on the coastal waters of Qinzhou Bay should be reduced, so as to improve the ecological security.

Keywords:Qinzhou Harbor, Pulp and Paper Industry, Sewage Outlet, Water Quality, Evaluation

钦州港造纸厂排污口及邻近海域环境 监测与评价

亢振军^1,2,3，郭伟³，王培³，李 杰³，周炳伟³，韦 秋³，农明良³

¹广西北部湾海洋生物多样性养护重点实验室，广西 钦州

²广西北部湾海岸科学与工程实验室，广西 钦州

³钦州学院，广西 钦州

收稿日期：2017年3月27日；录用日期：2017年4月11日；发布日期：2017年4月14日

摘 要

于2011~2013年对钦州港造纸厂排污口及其邻近海域水质进行监测，通过分析该水域水体中pH值、无机氮(DIN)、化学需氧量(COD)、悬浮物(SS)、石油类等指标，研究该水域各水质指标的动态变化及趋势，并采用单因子评价法对其结果进行水质分析和评价。结果表明：2011~2013年钦州港造纸厂排污口水质状况整体良好，其中pH值未出现超标现象；DIN和COD含量在2012年3月份异常增大，可能与造纸厂增产导致所排污水含量增加或是造纸厂出现的废水排管管道断裂使得废水直接排海有关；悬浮物和石油类含量在个别时期出现超标，对该海域环境的影响不大。2011~2013年钦州港造纸厂排污口邻近海域水质优于该海洋功能区水质要求，相应监测项目污染指数大体符合排污口>邻近海域的特点，显现出邻近海域污染物含量受陆源污染物排放，以及钦州湾内湾径流、降雨、城区生活污水及生产废水排放量增加等因素影响较大。2011~2013年排污口邻近海域的主要污染物DIN、COD和石油类含量呈增长趋势，在以后的监测过程中，应该着重做好DIN、COD和石油类的监控与治理，严格控制相关废水的排放，降低主要污染物对钦州湾近岸水质影响与破坏，提高生态安全性。

关键词 :钦州港，造纸厂，排污口，水质状况，评价

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1. 引言

我国是海洋大国，拥有1.8万km的海岸线。随着工业化的大规模发展，沿海工业园迅猛发展，海洋环境不断恶化，近岸局部海域污染严重，15%的近岸海域水质劣于第四类海水水质标准，约1.8万km²海域呈富营养化状态，由于陆源排污导致近岸污染比较严重 [1] - [7] 。钦州港位于我国南海的北部湾顶端，处于钦州湾的中部，是我国西南海岸上的天然深水良港。钦州港经济不断发展，越来越多具有污染大型企业进驻钦州港临海工业园，与此同时钦州港这片海域的海洋环境也在不断恶化 [8] [9] [10] [11] [12] 。张晨晓等2009年对广西钦州港海水进行春、夏、秋、冬四季的实地调查并应用富营养化状态指数(E)法进行了评价和分析表层海水pH值、盐度、水温、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、叶绿素a、溶解无机氮、磷酸盐和硅酸盐等污染指标，结果表明：钦州港海域海水水质状态良好，各项指标均符合国家二类海水水质标准 [13] ；蓝文陆等采用有机污染指数法以1990至2010年长期监测的结果对钦州湾近20年有机污染程度进行评价，探讨其对海湾环境的潜在生态影响并分析其变化趋势，结果表明近20年钦州湾的有机污染指数变化较大，内湾的变化范围为−0.55~5.49，外湾的变化范围为−0.44~3.96 [14] ；张荣灿等在2010年6月采集钦州湾近岸海域15个站位的海水样品并测定海水中的化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐等的浓度采用单因子污染指数法对污染程度进行评价，得出钦州湾出现了一定的富营养化 [15] 。造纸工业是一个古老的行业，也是我国国民经济的重要产业之一。造纸工业是用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一 [16] - [25] 。钦州港造纸厂一体化工程年产250万吨纸及纸板工程项目投产后，单机产纸量为世界最大，是钦州港经济开发区内大型企业中污染较重的。造纸厂废水主要来源于备料车间废水、化机浆车间、碱回收车间废水，抄浆车间多余白水、化学水车间排水、备用热电站等，全厂废水排放量为51,276.7 m³/d，项目设计废水经处理后污水处理站总排口污染物浓度为pH 6~9，COD 59.7 mg/L，SS 21.4 mg/L，总氮2.45 mg/L，达标排放的废污水量最大为0.610 m³/s (5.26万 m³/d)，年排放量为1789万m³，制浆废水经碱回收处理，生活污水经污水处理站处理后通过8.6公里排海管道深海排放。随着社会的不断进步与科技的发展，人们对生活质量的要求的提高，环境保护的压力也越来越大，因此造纸工业对环境所造成的污染问题也日益突出。在我国，造纸工业2012年废水排放量为34.27亿吨，排放废水中COD为62.3万吨，占全国工业COD总排放303.9万吨的20.5% [17] [21] ，可见造纸工业废水污染不可小视。钦州湾造纸厂排污口位于钦州湾东南岸，邻近海域为港口区，目前对钦州区内的陆源入海排污口对邻近海域水质影响研究还很少，因此有必要掌握钦州区重点排污口及邻近海域水质污染现状，有必要针对钦州港造纸厂排污口及其邻近海域水质进行监测与综合评价，为保护钦州湾的生态环境，渔业资源及为相关部门治理污染提供建议等都具有重要意义。

2. 材料与方法

2.1. 研究区域概况

根据钦州市长期(1995~2014)地面气象统计资料，钦州港造纸厂所在地平均气温22.7℃，年最高气温37.9℃，年最低气温2.4℃，年平均降水量2154.7 mm。造纸厂四周均为地表水体环绕，金鼓江和鹿耳环江分别位于东西两侧，北侧为围海造地，海岛四周海岸线长约22.6 km。钦州湾潮汐属不正规全日潮，根据龙门港潮汐站1966-1987年实测最高高潮位6.57m，最低低潮位−0.42 m，最大潮差5.49 m。流入钦州湾的河流有钦江，茅岭江，金鼓江和鹿耳环江，其中钦江和茅岭江为流入钦州湾的主要河流，为常年性河流。金鼓江和鹿耳环江为海岔，其水文状况受海洋潮汐影响极大。钦江年输沙量46.5万吨，夏季输沙量64.8%，冬季输沙量21.12%；茅岭江年输沙量55.3万吨，夏季输沙量44.3%，冬季输沙量49.44%。

2.2. 样品采集与分析

按照《陆源入海排污口监测技术规程》(HY/T076-2005) [26] ，排污口处水质全年监测四次，分别于2011~2013年3月、5月、8月、10月开展实施排污口水质监测工作。以钦州港造纸厂排污口为中心，在排污口邻近海域按扇形布设7个站点，分别为P1~P7站位(如图1所示)。排污口邻近海域全年监测两次，分别于2011~2013年5月、8月开展排污口附近水域水质监测工作。各监测项目的样品采集、处理和分析方法均按照国家标准《海洋监测规范，第4部分：海水分析GB17378.4-2007》 [27] 进行。采样和分析过程均采取运输空白样、现场平行样、密码样和加标样等进行质量控制。

图1. 排污口附近监测点站位

2.3. 数据分析方法

采用单因子评价法对钦州港造纸厂排污口邻近水域环境进行评价与分析。单因子评价法公式为：Pi = Ci/Si，式中：Pi为污染物i的污染指数；Ci为污染物i的浓度(mg/L)；Si为污染物i的排放标准(mg/L)，若水质污染指数大于1，则监测海域水质为超标。按照《陆源入海排污口及邻近海域生态环境评价指南》(HY/T086-2005) [28] ，钦州港造纸厂排污口临近海域为港口区水质排放标准为不劣于第四类；在《中华人民共和国国家标准污水综合排放标准》(GB8978－1996) [29] 执行二级排放标准，因为钦州港造纸厂为制浆造纸行业，故其再根据《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544－2008) [30] 可得其排污口水质排放标准(见表1)。

钦州港造纸厂排污口临近海域海洋功能区划分为港口区，水质达到《海水水质标准》(GB3097-1997) [31] 第四类海水水质标准。污染物i的排放标准Si采取海水水质标准中的四类水质标准(见表2)。

3. 结果与讨论

3.1. pH值

3.1.1. 排污口水体pH值

从图2可以看出，排污口pH值在7.27~8.16之间，其中2011年3月和5月pH值略高，超过了8；2011年8月到2012年10月pH值略低，基本在7.5左右；2013全年pH值在7.8左右。根据表1中排污口pH水质标准在6~9之间，均符合国家排放标准。

3.1.2. 排污口邻近海域水体pH值

从图3可以看出，2011~2013年5月份和8月份pH值范围在7.73~8.27之间，根据表2中海水水质标准第四类标准pH范围在6.8~8.8，均符合国家标准。从3幅小图中可以看出同一年内pH值的波动不

表1. 制浆造纸排污口水质排放标准

表2. 海水水质标准

图2. 2011~2013年造纸厂排污口水体中pH值变化情况

图3. 2011~2013年造纸厂排污口邻近海域水体中pH值变化情况

大，说明各站位的pH值受排污口影响不大。5月份和8月份的pH值对比来看，5月份略高于8月份，这可能是由于8月份为丰水期，降水对pH值的影响较大。

3.2. 无机氮(DIN)

3.2.1. 排污口水体无机氮(DIN)

如图4所示，2011~2013年排污口的无机氮变化范围为0.03~8.91 mg/L，平均值为1.14 mg/L。2012年3月份排污口的无机氮含量异常大，超过了海水四类水质标准，而其它时期内的无机氮含量保持在0.4 mg/L左右，这可能与造纸厂一期工程中的年产30万吨纸浆生产线于2011年12月30日开始运行，生产线初次运行导致无机氮排放剧增有关，另外造纸厂发生废水排海管道断裂，导致局部海域水质下降，此次无机氮含量异常增高也可能与此有关。

3.2.2. 排污口邻近海域水体无机氮(DIN)

如图5所示，2011~2013年排污口邻近海域水体中的无机氮变化范围为0.013~0.201 mg/L，采用单因子法对其评价，其污染指数在0.026~0.402之间，均远小于1，即均未超过第四类海水水质标准。除了2013年8月份P6站水质略超一类水质，处于第二类海水水质标准，其它站位在监测期内均达到第一类海水水质标准。从三年无机氮波动情况来看，排污口排放的无机氮对邻近海域的影响甚微，但是近年来水体无机氮含量呈上升趋势，导致这现状的原因可能是工业和生活污水排放，养殖业喂饲料含有无机氮所致。2011~2013年期间，8月份无机氮比五月份大，主要原因可能是8月份为丰水期，由于降雨、城区生活污水及生产废水排放量增加等因素，排污口污水排放量大于5月份，随之排入邻近海域的污染物总量也相应增加，由此造成了8月份无机氮劣高于5月份。

3.3. 化学需氧量(COD)

3.3.1. 排污口水体化学需氧量(COD)

由图6所示，2011~2013年排污口排出水体中COD在6.90~569 mg/L之间。根据表1排污口水质标准为90 mg/L，采用单因子评价法，其污染指数在0.08~6.32之间。其中2011年3月、5月、8月均略超标；2012年3月、5月排放水体的COD则超标比较严重，尤其是3月份高达569 mg/L；2013年8月排放水体中COD超标。2012年3月排出水体中COD异常高，原因可能与2012年3月造纸厂增产导致污水中COD含量的较高有关，也可能与造纸厂发生的废水排海管道断裂，导致局部海域水质下降有关。

3.3.2. 排污口邻近海域水体化学需氧量(COD)

从1983年到2003年这20年来，钦州湾COD的平均值在0.43~2.64 mg/L之间，并随时间和季节变化较大 [32] ，而由图7可以看出，2011~2013年排污口邻近海域水体COD变化范围为0.29~3.26 mg/L，该结果与往年前人研究结果相近。根据表2中评价标准，其污染指数在0.06~0.65之间，均未超标，其水质达到二类水质，2013年P2站位水质是三类水质。从图7可以看出，2011~2013年3年间，春季和夏季的COD随时间和季节变化比较明显，并且2013年的COD值较前两年都有一个明显的增加，从同一站位时间纵向比较来看，5月份在不同年代间COD值差异较大，而8月份在不同年代间COD值差异不明显。韦蔓新等(2006)指出钦州湾的COD呈现季节性变化一方面与钦州市沿岸生活排污影响有关，另一方面与强潮流引起的沉积物向上覆水补充影响有关 [32] 。

3.4. 悬浮物(SS)

3.4.1. 排污口水体中悬浮物(SS)

如图8所示，2011~2013年排污口排出水体中悬浮物在7~132 mg/L之间，根据表1排污口悬浮物排

图4. 2011~2013年造纸厂排污口水体中无机氮变化情况

图5. 2011~2013年造纸厂排污口邻近海域水体中无机氮变化情况

图6. 2011~2013年造纸厂排污口水体中化学需氧量变化情况

图7. 2011~2013年造纸厂排污口邻近海域水体化学需氧量变化情况

图8. 2011~2013年造纸厂排污口水体中悬浮物变化情况

放标准，采用单因子评价方法评价，其污染指数在0.23~4.40之间，其中2011年5月、2012年8月和10月污染指数分别为4.40、3.09、1.3，均超过1，超过排污口水质排放标准。

3.4.2. 排污口邻近海域水体中悬浮物(SS)

由图9可知，2011~2013年造纸厂排污口邻近海域水体悬浮物在3.70~43.20 mg/L之间，根据表2中海水水质标准，采用单因子评价方法得出其水质污染指数在0.02~0.29之间，均未超标，排污口邻近海域的悬浮物属于三类海水水质标准。而据图8中2011~2013年5月份和8月份的排污口排放的悬浮物是异常大，但是排污口排放的悬浮物的对排污口邻近海域影响甚微，说明水体存在自我净化功能。纵观2011~2013年各站位悬浮物的变化发现，2012年各站位悬浮物含量要略高于2011年和2013年，并且呈现出悬浮物含量为2011年8月份高于5月份，而2012年和2013年是5月份高于8月份的现象。

3.5. 石油类

3.5.1. 排污口水体中石油类

如图10所示，2011~2013年排污口排出水体中石油类在0.084~60.54 mg/L之间。根据表1的排污口石油类排放标准，采用单因子指数评价方法，得出其污染指数在0.08~6.05之间，其中2011年8月、10月和2013年3月、10月污染指数分别为4.60、6.05、1.50、4.92，均超过1，排放污水中石油类超标比较严重。

3.5.2. 排污口邻近海域水体中石油类

从1983年到2003年这20年来，钦州湾近岸海域的石油类浓度为0.00~0.50 mg/L [33] 。本实验如图11所示，2011~2013年排污口邻近海域的石油类在0.013~0.087 mg/L之间，根据表2海水水质标准，得到其污染指数在0.026~0.174之间，均未超标，排污口邻近水域石油类为三类海水水质标准。从2011~2013年排污口邻近海域石油类含量变化情况来看，邻近海域石油类含量正在逐年增加，主要原因可能是由于钦州港港口迅猛发展，过往货轮增多排放石油类增加，且钦州港工业近年迅猛发展排放的污水含大量石油类。

图9. 2011~2013年造纸厂排污口邻近海域水体悬浮物变化情况

图10. 2011~2013年造纸厂排污口水体中石油类变化情况

图11. 2011~2013年造纸厂排污口邻近海域水体石油类变化情况

4. 结论

1) 2011~2013年钦州港造纸厂排污口水质状况整体良好，其中pH值未出现超标现象；DIN和COD含量在2012年3月份异常增大，可能与造纸厂增产导致所排污水含量增加或是造纸厂出现的废水排管管道断裂使得废水直接排海有关；悬浮物和石油类含量在个别时期出现超标，对该海域环境的影响不大。

2) 2011~2013年钦州港造纸厂排污口邻近海域水质优于该海洋功能区水质要求，相应监测项目污染指数大体符合排污口>邻近海域的特点，显现出邻近海域污染物含量受陆源污染物排放，以及钦州湾内湾径流、降雨、城区生活污水及生产废水排放量增加等因素影响较大。

3) 2011~2013年排污口邻近海域的主要污染物DIN、COD和石油类含量呈增长趋势，在以后的监测过程中，应该着重做好DIN、COD和石油类的监控与治理，严格控制相关废水的排放，降低主要污染物对钦州湾近岸水质影响与破坏，提高生态安全性。

基金项目

广西自然科学基金青年基金项目(2016GXNSFRA380108)；广西高校科学技术研究项目(KY2015YB315)；钦州学院校级重点项目(2014XJKY-01A)；广西北部湾海洋生物多样性养护重点实验室探索项目(2015ZB08)；广西北部湾海岸科学与工程实验室自主项目(2016ZYB12)；钦州学院大学生创新创业训练计划项目(201511607183)。

文章引用

亢振军,郭伟,王培,李杰,周炳伟,韦秋,农明良. 钦州港造纸厂排污口及邻近海域环境监测与评价
Environmental Monitoring and Evaluation of Pulp and Paper Industry Sewage Outlet and Its Adjacent Water in Qinzhou Harbor[J]. 环境保护前沿, 2017, 07(02): 93-103. http://dx.doi.org/10.12677/AEP.2017.72014

参考文献 (References)