十、浅谈胶莱人工海河生态治理功能
浅谈胶莱人工海河生态治理功能
蒋文婷
国家海洋局第一海洋研究所
摘要：面对污染日益严重的胶州湾和莱州湾海域，海洋学者、山东省海洋与渔业厅副厅长王诗成，经长期观察思考，提出：开凿人工海河，贯通两湾，形成渤、黄两海大环流，加快海水吸纳消化污染物的速度，同时加之各项综合治理措施，彻底改善两湾的生态环境。本文主要对胶莱两湾的污染原因、污染物扩散进行了分析，从生态治理和海水疏导的角度探讨了开凿胶莱人工海河整体污染治理思路。
关键词：胶莱人工海河 污染原因分析 污染物扩散分析 生态治理
1胶州湾、莱州湾污染现状分析
莱州湾是渤海三湾(渤海湾、辽东湾、莱州湾)之一。渤海是半封闭的内海，面积77284平方公里，水体交换能力很差，整个水体循环周期约需30年或更长的时间。渤海每年接纳的陆源污水量达40亿吨，各类污染物高达l40万吨，受污染的面积从1992年的25％上升到目前的60％。作为半封闭内湾中污染的重灾户，莱州湾生态灾害触目惊心，湾内局部海域已呈现“荒漠化”。资源承载力遭受严重破环，渔业资源趋于衰竭。优质鱼虾类已形不成渔汛。拯救渤海，拯救莱州湾已到了刻不容缓的地步。
胶州湾属半封闭型深水海湾，海湾面积388.12平方公里，其中海域面积
1.1两湾污染原因分析
从近年来的生态问题来看，造成两湾近岸海域海洋生态问题的主要原因包括：
据了解，渤海占我国管辖海域面积的3％左右，但是，每年通过各类排污口直接排入渤海的污水高达40亿吨，占全国直接排海污水总量的40％。其中工业废水占全国总量的20.2％，进入渤海的污染物占全国入海总量的30％。渤海近40％的面积已受到不同程度的污染。渤海区96.7％的污染物经河流输运入海，主要排污河道有潮河、溢洪河、小清河、广利河、马颊河、潍河、神仙沟。胶州湾排污河主要在东部海湾的海泊河、李村河。
陆源污染源主要分为三种：
（1）工业污染源
随着经济的不断增长，工业污染负荷日益加大，高污染的电镀、医药、化工、印染、制革等行业在沿海地区大量存在，尤其部分民营企业存在偷排和治理设施不正常运转的行为，这些污水直接或者间接的流入大海。而且，城市污水处理能力较低，已建成的部分污水处理厂不能正常运转。根据调查发现，尽管青岛市在胶州湾沿岸建设了团岛、海泊河、李村河等多个污水处理厂，但由于城市污水收集系统不完善，胶州湾沿岸仍有污水直排口、混合排污口和入海河口多达40多处，年排放污水2亿多立方米，直接向胶州湾排放污水的工业企业污染源有20余个，其中重点污染源有10个。
（2）城市生活污染源
随着工业废水达标排放率不断提高，生活污水在废水排放总量中所占比重日益增加，目前生活污水所占比重已从20年前的30～40％上升到70％以上。由于市政污水处理设施不足，大量生活污水通过江河源源不断进入大海。生活污水产生大量含磷污染物，磷在海水中迅速蓄积，成为诱发赤潮的“温床”。
（3）农业面源污染
除了生活污水、工业污水造成陆源污染以外，农业面源污染排放也比较突出。农业面源污染起因于土壤的扰动引起农田中的土粒、氮磷、农药以及其他有机或无机污染物质，在降雨或灌溉过程中，借助农田地表径流、农田排水和地下渗漏等途径而大量的浸入水体，或因畜牧养殖业的任意排污直接造成水体污染。农业面源污染分布面积大、稳定性差，因而治理的难度也较大。
排入莱州湾海域的废水中含COD、石油类、挥发酚以及重金属铅、铬、汞、铜、锌等多种污染物质。这些污染物质经入海河流、混合排污河道或工厂直接排污口输运入海，构成海域主要污染源。
胶州湾的主要污染物是营养盐氮、磷、COD和油类，其中以营养盐氮和磷污染最为严重；主要污染海域为工业和生活污水排放较为集中的东岸海域。陆源排污及养殖废水的排放，使近岸海域富营养化加剧。
沿海地区工业废水和生活污水以及面源污染物的排放已造成两湾近岸海域污染呈现持续严重的趋势，海域富营养化程度日益增高，主要渔业资源养护区、养殖功能区等功能严重衰退，赤潮频发，生境条件趋于恶化。
海岸带地区是地球表层岩石圈、水圈、大气圈与生物圈相互交叉、各种因素作用频繁、物质与能量交换活跃、变化极为敏感的地带。现今的天然海岸线是在各种动力因素作用下经过长期演变形成的，处于一个相对动态平衡的状态，而围海造地是在短时间、小尺度范围内改变自然海岸格局，对系统产生强烈的扰动，造成新的不平衡，有时甚至会引发环境灾害，造成巨大的损失。
据有关专家介绍，胶州湾面积“萎缩”严重，其海域面积已从1928年的560平方公里下降到2003年的362平方公里,面积缩小了35%。特别是近年来，沿岸的围海造地项目和海洋工程数量增加很快,据不完全统计，仅2002年以来，胶州湾内就有20多个用海项目，填海面积达16平方公里。
（1）围海造地对纳潮量的影响
港湾的纳潮量是反映湾内水体与外海海水交换的一个重要参数。纳潮量和潮汐周期水体交换量的减少将直接影响到海水水位、流速、海湾污染物的迁移扩散。
胶州湾海域面积的缩小，直接导致海湾纳潮量减少，现已由1935年的11．822亿立方米减少到现在的7亿多立方米，减少了近40％；对气候与环境调节的能力降低，水动力强度减弱，水体交换和携沙能力下降，导致海洋自净能力降低，生态环境恶化。
（2）围海造地对近岸水环境的影响
围海造地占用沿海水域面积，减少海湾纳潮量，使得湾内与外海海水的交换能力下降，比如原先通过2个潮周期就可使湾内水体循环一遍,围垦后需要7~8个潮周期，这意味着原先1d就可以轮换一遍的海水现今需要3~4d才能循环一遍，在这种状况下对上游或沿海的污染物稀释能力大大降低,造成水域污染加重。
（3）围海造地对海洋生态环境的影响
据统计，胶州湾内中度污染和轻度污染海域约占总面积的五分之三，胶州湾东岸沿线一些入海河口的水质为劣五类水质。受沿岸排污的影响，胶州湾生态环境破坏严重，生物种类锐减，上世纪60年代河口附近多达54种，上世纪70年代减到33种，上世纪80年代制只下17种，原有的14种优势种仅剩下1种，东岸的贝类养殖已不复存在。海岸生态承载力下降，使得生物多样性降低，物种数量大幅减少，海岸生态环境质量下降。
1.2污染物扩散分析
污染物进入水体以后，在水体中发生的物理行为包括稀释、扩散、沉淀等过程。所谓稀释扩散主要是指污染物进入海洋后，由于水体的流动形式的污染物不断与海水发生混合作用，最终水体中污染物的浓度逐渐降低的过程。研究表明，海流输送和湍流扩散是污染物快速物理自净的主要机制。海流输送的过程相对简单，当污染物排入海洋后，海流（近岸海域主要表现为浅海陆架环流和潮流）将污染物从高浓度区输送至低浓度区；而湍流扩散是由于湍流场中质点的各种动力状态（流速、流向等）瞬时值相对于其时均值的随机脉动而导致的分散现象。潮流和潮余流对海湾和近岸海域污染物质的迁移和扩散起重要作用，海水在潮汐的作用下通过湾口往复运动，使湾内水与外海水得到交换，涨潮时，流入的外海水在水动力作用下与湾内原有海水混合，使湾内海水中污染物浓度降低，当潮位最高时浓度最低；退潮时，则潮位最低时污染物浓度最高。而潮余环流导致近岸或海湾的海水混换，促进域外海水的交换。
根据建立拉格朗日余流场可以推断，污染物质流出计算域的质点一部分将随下一个潮过程返回原来的海域，另一部分则被带离到较远的外海而不再返回。这部分不再返回的海水将会被外部海域的新鲜海水取而代之，并填补到该空白区内。因此，可以认为这些空白区是该计算域中水交换活跃区,而若湾内余流速度较小，且有环流存在，这部分海域为水交换滞缓区，物理自净能力较弱。
