汪晋三　曾水泉　潘树荣　易绍桢　许贻婴

　　一、电厂附近的水域和渔业、农业概况

　　1．水域　沙角电厂面向伶仃洋的交椅湾。交椅湾位于伶仃洋的东北部，面积约72.7平方公里，平均水深3.5米，容积为2.74亿立方米。

　　虎门水道和蕉门水道从北面和西北面流入伶仃洋，经伶仃水道(又称西槽)和矾石水道(又称东稽)出海，小部分由西向东流入交椅湾。涨潮时，潮流先从矾石水道上溯，在旗山西南汇入川鼻洋水道，然后流入虎门和蕉门，部分潮流停留在矾石水道以东滩地。交椅湾的东北部有磨碟河和茅洲河流入，属地区性小河，流经农田和村庄，带来较多的有机物质。

　　2.渔业和农业生产　伶仃洋的东岸至深圳湾是我省主要养蚝区，约有蚝田16,900多亩，其中采苗区5，610亩，生长区44，600亩，寄肥区10，000亩。从事蚝业生产有6个公社16个半蚝农大队和6个蚝业大队，养蚝人数11,000多人。每年生产鲜蚝5万担，最高年达7万担。本区养蚝已有5 0 0年历史，沙井蚝是名贵产品，盛名两广和港澳。珠江口是我省主要渔场之一，盛产各种经济鱼类。同时也是许多鱼类孵化繁殖区。从事渔业生产的单位有东莞县的新湾渔业公社、蛇口渔业协会、番禺县的莲花山和新垦公社，珠海市的香洲，湾仔、万山等公社。从事渔业生产总人数约5万人，拥有机动船和非机动船4-5千艘。近一、二十年来，由于滥捕、大面积围垦和水污染等的影响，渔产大量减少。

　　伶仃洋两岸是河口冲积平原，俗称“沙田”地区，这些农田主要靠潮水进行灌溉，冬半年由于水质含盐度高，除咸草田外，一般不进行排灌。伶仃洋东岸靠近交椅湾的地方，约有农田5万亩，这些土地以种植水稻、甘蔗、黄麻和水草为主，冬半年依靠东引工程和附近山塘水库进行灌溉。 

　　 3．东江引水工程水质情况　东江引水工程是从东江下游的桥头引水，流经茶山、莞城、沙田、虎门、长安等公社在太平镇口和虎门公社的磨碟口流入虎门和交椅湾。据1981年东莞县环保办的调查资料，每年排入东江废水563万吨，污染物含有氮的化合物、氟化物、氰化物、铬、铅、酚和砷等污染物，致使东江引水工程的水质受到不同程度污染，但当流到下游的镇口附近，由于河流的自净作用，仅有氮化物、氰化物和砷还有轻微污染，水质基本还是好的。

　　二、水域中化学物质含量和变化

　　1．水化学特征　水域的水化学特征，受珠江径流和水质，河口区的潮汐、交椅湾的湾床和气象因素的综合影响。

　　丰水期，珠江径流的影响起主导作用，水域基本为淡水所控制，咸、淡水交界(氯化物含量l‰界线)在伶仃洋的中南部，即交椅湾以南。水中悬浮物平均含量为127.42毫克／升，比枯水期高出2.5倍，水的pH值平均为7.12，溶解氧平均含量为5.78毫克／升，耗氧量平均为2.28毫克／升，氯化物和硫酸盐受咸水轻微影响，平均含量分别为30.92毫克／升和7.9毫克／升。潮汐对水质的影响，表现在大潮汛和低潮的悬浮物，耗氧量、硫酸盐的含量和pH值都高于小潮汛和高潮，而小潮汛和高潮的溶解氧含量高于大潮汛和低潮。

　　丰水期各种化学成分的分布有不同的特点，氯化物、硫酸盐和pH值的分布南部>中部>北部，而悬浮物和耗氧量的分布东滩>东槽>西槽(图1)。悬浮物、溶解氧垂直变化较明显，悬浮物含量底层>中层>上层，溶解氧含量底层>上层>中层。氯化物、硫酸盐和耗氧量垂直变化不明显。各种化学成分变化与流速的关系，pH值在退急和涨急时高，退平和涨平时低，溶解氧含量在涨平、涨急时高，退平和退急时低。

　　枯水期，珠江径流小，海水侵入河口区，整个交椅湾都受咸水控制，氯化物和硫酸盐含 量很高，氯化物平均含量为10，444.68毫克／升，硫酸盐平均含量为l，365.64毫克／升。pH值平均为7.97，属弱碱性，由于此时珠江径流比丰水期小，带来的泥沙少，加上交椅湾枯水期风力较小，因此，悬浮物和耗氧量都较低，悬浮物平均含量为36.48毫克／升，耗氧量平均为1.66毫克／升。枯水期的气温较低，水中的还原性物质比较少，溶解氧含量增高，平均含量为8.30毫克／升。潮汐对水化学成分的影响也很明显，大潮汛和低潮的悬浮物含量和pH值都高 于小潮汛和高潮。而小潮汛和高潮的氯化物、硫酸盐，溶解氧的含量又都大于大潮汛和低潮。

　　枯水期各种物质分布，氯化物、硫酸盐，pH值和悬浮物都是东滩>东槽>西槽(图2)，而溶解氧和耗氧量则是西槽>东槽>东滩(图3)。氯化物、硫酸盐、

　　悬浮物和溶解氧的含量垂直变化比较明显，前三种物质的含量都是底层>中层>上层，溶解氧的含量是底层>上层>中层。

　　 2．水中污染物质的时间、空间变化

　　根据电厂排污和水域特点，这次水中测定污染物有石油、酚、氰化物、汞、砷、铜、铅、六价铬、锌、镍和镉。

　　上述大部分污染物由于珠江径流量大，自净能力强，同时电厂附近水域没有大的污染源，因此，大多数污染物质的含量不高，仅石油和酚的含量由于轮船排放舱水的影响，某些测次含量较高，石油的超标率(超过地面水最高容许浓度百分比)为5.2%，酚的超标率为2.4%，其它污染物未发现超地面水最高容许浓度(表1)。若从渔业用水的水质标准来看，石油超过标准达71.4%，铜超过标准达27.3％，酚和镍有少数测次超过标准，其它各项均未超过渔业用水标准。 

　　各种污染物的分布情况：丰水期，东滩的石油、酚和铜的含量高于东槽和西槽(图4)，这与东滩是浅水区和向风面，水中悬浮物较多和污染物易在此停留等有关，因此，大部分污染物含量较高，仅有汞和氰化物的含量西槽略高于东槽和东潍。枯水期，东滩的石油、氰化物和汞的含量高于东槽和西槽，酚的含量西槽和东滩很接近，砷、铜和铅的含量则东槽和西槽高于东滩(图5)。

　　3.底质主要污染物的分布与累积

　　底质砷的含量较高(平均为22.69毫克／公斤),各采样点含量相差颇大，最高含量与最低含量相差8倍。东滩和西槽南部含量较高，西槽北部和东槽中部含量较低。砷的累积系数最大，为16，844.2倍，系数最大区分布在东槽和东滩的北部，最小区分布在东滩的南部。

　　 底质汞的含量也很高(平均为0.1912毫克／公斤)；各采样点含量相差很大，最高与最低含量相差54倍。交椅湾的北部、东滩南部和虎门水道东测含量较高，东槽中部和西槽南部含量较低。汞的累积系数较大，为5，406.5倍，系数最大、最小分布区与汞的含量最高区、最低区相似。

　　铜的含量较低(平均为10.27毫克／公斤)，各采样点相差颇大，最高和最低含量相差接近6倍，东滩北部和西槽南部含量较高，西槽北部含量较低。铜的累积系数为24，445.9倍，最大区分布在东槽附近，最小区在西槽北部和东滩南部。酚的含量不高(平均为0.0479毫克／公斤)，各采样点含量相差较大，最高和最低含量相差16倍，西槽附近含量最高，其次为东槽南部和东滩，东槽中部含量最低。酚的累积系数较低为133.9倍，最大区分布在西槽附近，最小区分布在东滩。

　　氰化物含量也不高(平均为0.0582毫克／公斤)，各采样点含量变化很大，最高与最低含量相差38倍。东滩北部、东槽和西槽含量较高，东滩的中部和南部含量较低。氰化物的累积系数为336.8倍，最大区分布在东滩北部和西槽南部，最小区分布在西槽北部。

　　 三、电厂废水中主要污染物的扩散规律

　　1．扩散模式的选择

　　沙角电厂附近目前没有有明显的集中的污染源，水域面积很大，我们采用现场实测的方法来研究污染物扩散情况。实测的物质是水体中内在和比较保守的成分——氯化物。

　　氯化物在调查区的变化还是明显的，枯水期南、北含量相差达951.6毫克／升，水期受到珠江径流淡水的影响，南、北部含量相差47.41毫克/升。

　　我们曾用这次实测污染物资料，对不同模式进行试算，最后我们选用盐度法，比较适合调查区的实际情况。盐度法的关系式如下：  

　　Ci=C0Sm-SiSm(qQ)t

　　Ci：排污口至一定距离后的某污染物浓度

　　Co；各种污染物的排放浓度  

　　Sm：河口区外的海水盐度

　　S；：河口区内某测点的河水盐度

　　q；污水排放量

　　Q:河流的流量

　　t；时间，

　　t=LV

　　Lt排污口至某计算点的距离 

　　 V:河流的平均流速

　　2．参数数值的确定

　　参数数值的获得，大部分来自野外实测、实验室实验和设计部门提供资料，小部分利用其它单位的调查资料。

　　 C0：各种污染物的排放浓度，根据省环境保护研究所的实验数据(单位ppm)：

　　Hg 6.0×10-5，Cd 0.018，  Pb　0.041,

　　Zn 0.066，Ca O.24，

　　 Cr    0.21，    Ni   0.42，  As  0.039。

　　Sm：  珠江口以外海水的盐度，丰水期为32.57克／升，枯水期为33．97克／升(南海海洋研究所等单位，1978年。)

　　    Sm:各计算点氯化物的平均含量(表3、表4)

　　    q：废水排放量2，670吨／时(省电力设计院提供)

　　    Q；交椅湾电厂附近过水断面流量(表5)

　　    V：交椅湾电厂附近过水断面流速(表6)

　　3．废水污染物扩散情况

　　污染物的扩散，首先受到水文因素的影响，随着水文期、潮汛、潮别的不同，各种重金属的扩散速度也不同。据我们计算结果，重金属污染物的扩散速度枯水期较丰水期快，枯水期的大潮汛的涨、落潮和小潮汛的涨潮比小潮汛的落潮扩散快，丰水期的大潮汛的涨、落湖比小潮汛的涨落潮扩散快。

　　污染物的扩散，还与各污染物排放浓度有很大关系。电厂污染物的排放浓度，以铜、镍和镉较高，虽然未超过国家排放标准，但超过渔业用水标准，其中铜超过23倍，镍超过3.2倍，镉超过0.8倍。砷和铬的排放浓度居中，未超过国家排放标准和渔业用水标准，与渔业用水标准同一数量级。铅，锌和汞的排放浓度较低，均未超过国家排放标准，而且比渔业用水标准低1～2位数量级。

　　污染物的扩散程度还受电厂附近水域各污染物的背景值影响，污染物的背景值高，电厂排出的污染物的扩散，经过一定距离后就不起作用。在枯水期，铜、镉的背景值较高，有部分测次超过渔业用水标准，镍、锌和砷的背景值居中，低于渔业用水标准一位数量级，铅、铬和汞的背景值较低，一般低于渔业用水标准二位数量级或未检出。在丰水期，砷和铜的背景值低于渔业用水标准一位数量级，汞的背景值更低，低于渔业用水标准二位数量级。

　　综合上述情况，由于交椅湾水域广阔，流量大，水域中污染物背景值(铜例外)不高，电厂废水排出的重金属污染物浓度也不高，大部分污染物的浓度在国家排放标准和渔业用水标准以下，不致造成污染。仅有铜、镍和镉的排放浓度高于渔业用水标准，铜的排放浓度需要经过25-30分钟(400—740)的扩散，浓度下降二位数量级，才达到渔业用水标准以下，同时，铜的背景值较高，预计可能造成局部的污染。镍的浓度经过6-8分钟(101-183米)的扩散，才达到渔业用水标准以下，预计将造成小面积的污染。镉的浓度经过1.6分钟(27-42米)的扩散，可达到渔业用水标准以下，预计将造成小面积的污染。

　　  四、电厂温排水扩散的估算

　　1. 模式的选择

　　我们选用美I~Ediager和Polk的公式(~auderbilt，1969)

　　AAm=0.168(ScSD)-S

　　A=在指定的升温度数的等温线所包围的表面积　0.168　常数

　　Sc=指定的升温度数　单位F。  

　　SD=温排水的升温度数单位F。

　　Am=4π3/3·W2Qp3DyQr2d

　　W=水域的宽度

　　Qp=温排水排放量单位ft3/S

　　Qr=河流流量　单位同上

　　d=水深　单位ft

　　Dy(Brooks，1959)为横向扩散

　　 Dy=9.4×10-4W4/3　单位ft2/S

　　2．参数数值的确定

　　Sp(广东省电力设计院，1981)—8℃电厂进出水最大温差Sc=2℃  

　　W=4.500m(不计泥滩的交椅湾水面宽度)

　　Qp=50立方米／秒(广东省电力设计院，1981)    

　　d=4米(交椅湾断面的平均水深)

　　Qr见表7：

　　我们选择升温2℃的界限(超过此温度会给水生生物带来比较明显的影响)，计算出丰、枯水期大、小潮的涨，落潮温排水扩散面积(表8)。

　　    温排水影响的面积变化在1.34-5.79平方公里之间，大潮汛影响面积较小，小潮汛影响面积较大，特别是丰水期的小潮汛的落潮和涨潮以及枯叶水期小潮汛的落潮，温排水影响面积都在5平方公里以上。

　　沙角电厂附近水域，丰水期表层平均水温为29.5℃(图6)，变化范围为27.2-32.1℃，日平均水温(垂线平均值)为29.8～30.3℃，最高水温32.1℃。枯水期表层平均水温为16.1℃，变化范围14.9-17.4℃，日平均水温(垂线平均值)为16.7℃，最低水温为14.9℃。

　　根据水域水温特点和温排水的影响面积，可以预料，秋、冬和春季的水温不高，对水生生物影响不大，夏季水温比较高，电厂温排水进入水域后，可以引起局部范围内一些鱼类的逥避或死亡(当水温超过了鱼类最适水温的1-3℃时，将出现逥避现象。美国环境保护局编，中国建筑工业出版社，1981年。)

　　五、结语

　　1. 沙角电厂附近水域的水质，现阶段基本上是好的。污染物中的石油和挥发酚在局部采样点和一些测试中，有超过地面水最高容许浓度现象，而重金属目前含量还比较低，均未超过地面水最高容许浓度(铜、镉、镍一些测次超过渔业用水标准)，说明电厂附近水域，可以承受一定量的污染物。但是也应该看到，目前水域中各种重金属是不同的，其中铜、镍、镉、铅和锌的含量较高，汞、砷和六价铬含量较低，电厂灰场排出的废水又含有各种不同浓度的重金属，其中以铜、镍、镉的浓度较高。所以必须从全面和长远的角度来考虑重金属的污染问题，因此，建议电厂灰场废水的排放应建立管理制度，经常进行水质监测，排放废水时应符合标准，以免造成污染。

　　    2．根据污染物扩散计算结果，预计铜将造成局部污染，镍和镉将造成小面积污染。其它各种污染物的排放浓度均在渔业用水标准以下，不会造成污染。设计中的灰场的东界与蚝场寄肥区仅隔十几米宽的磨碟口出水道。因此，我们认为灰场排污口选择在灰场的西南部比较合适，可以避免或减轻对蚝场的影响。此外，在排放废水时应选择扩散最有利和有利扩散方向，如大潮期的涨潮，由于涨潮流速和流量大，污染物扩散快，加上潮流方向由ESE-NNW，可以把废水带入川鼻洋，那里水深、流量大，自净力强。

　　3．根据温排水扩散的估算，水温升高2℃的面积在1.34-5.79平方公里之间，所影响地区因潮流方向和排水口位置而异，涨潮时偏向排水口的西北方向，落潮时偏向排水口的东南方向。设计中排水口位置有三种方案，即主变西南、吸水口西侧和煤场西侧，煤场西侧的排水口距蚝场和吸水口较远，无论涨、落潮对蚝场和吸水影响均较轻，是较合适的排水口。

　　原载：中山大学学报（自然科学）论众［4］环境科学论文集，1984