渤海海冰资源理化品质的空间分布特征

图 2 海冰和海水全盐变化
Fig.2 Total salt of sea ice and sea water on different sites
图 3 海冰和海水氯度变化
Fig.3 Cl- of sea ice and sea water on different sites
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（1.北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室，北京 100875； 2.国家海洋环境监测中心，大连 116023）
摘 要：海冰资源品质评定是实际工程性开采选址的有效依据，海冰理化特征分析是海冰资源品质评定的基 础和内容。本文主要选择海冰全盐量、氯度、硬度、pH 值、硫酸根、油类含量、悬浮物含量等 7 项理化特征指标。研 究结果显示，平整冰的全盐量、氯度、硬度、硫酸根以及油类含量要高于堆积冰，但低于母体海水；冰样的硫酸根和 油类含量高于母体海水。海冰全盐量、氯度、硬度、硫酸根空间分布特征为：海上＞辽东湾＞渤海湾；近海区总体 上随离岸距离的增加而呈现加大的趋势。海冰 pH 值总体呈碱性：海上＞辽东湾＞渤海湾；近海区总体随离岸距 离的增加而呈现减小的趋势。海冰悬浮物含量：渤海湾＞辽东湾＞海上，迎风岸＞背风岸；近海区总体随离岸距 离的增加而呈现减小的趋势。海冰油类含量：辽东湾西北海岸＞渤海湾＞辽东湾东南海岸＞海上；迎风岸＞背风 岸。实际进行工程性开采时，需要结合海冰理化特征和冰情参数，进行资源品质评估。
为海水结冰过程中全盐量、氯度（氯离子或氯根）以 及硬度（钙、镁等）的较大幅度的降低，使得其经过 简单的技术处理过程[12-17]而可以转化为淡水。不同 检测站点不同类型水样全盐量、氯度以及硬度（钙、 镁等）具有较强的相关性，其变化规律为：海水＞平 整冰＞堆积冰。
从图 2 可见，各检测站点海水、平整冰以及堆积 冰 全 盐（mg/L）分 布 区 间 分 别 为 [8690，33570]， [2990，26620] 和 [1390，19680]，均 值 分 别 为 30671， 9029 和 6315。渤海湾西海岸站点中，黄骅港（编号 1）平整冰和堆积冰全盐远高于正常海冰全盐，为奇 异点，可能由于采样时海冰受海水浸泡引起。渤海 湾站点平整冰和堆积冰全盐分布区间分别为[3810， 8310]和[1910，7540]，属于低盐度海冰。辽东湾站 点分别为[2990，19230]和[1910，11490]，极高值位于
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资源科学
第 32 卷 第 3 期
图 4 海冰和海水硬度变化
Fig.4 TDS of sea ice and sea water on different sites
东湾西北海岸）和鲅鱼圈（编号 14，辽东湾东南海 岸）。辽东湾东北近海区（编号 17-21）平整冰和堆 积 冰 氯 度 分 布 区 间 分 别 为 [4177，9172] 和 [2985， 7347]，而相应硬度分布区间分别为[1.499，3.116]和 [3.008]，各站点相应指标检测值总体随离岸距离的 增加而呈现加大的趋势。 3.2 硫酸根
分析[11]方面开展了大量的研究工作，但缺少从冰量 和冰质的角度进行海冰资源品质综合分析和评价 以及品区区划的有效研究工作。所以本文基于以 往海冰水质方面的研究工作基础，并结合 2006 年冰 期渤海冰调采集冰样水质分析数据，初步归纳渤海 海冰资源理化品质空间分布的总体特征，以期推动 海冰资源品质评价指标体系和品区区划研究，进而 为渤海海冰资源实际开采和脱盐工程[12-17]设计提供 背景数据和科学依据。
2 研究方法
2.1 冰调路线和冰样采集 渤海海冰资源是漂浮在海上的海水冻结物，具
有面积广、流动性强、空间分布不均匀的特点。实 际工程性开采时，如果考虑到海冰淡化、储存、供水 等环节，原料冰移送（输送）距离将决定海冰资源量 获取的难易程度，即冰源离岸越近，可获取性越强； 离岸越远，可获取性越差。渤海海冰资源主要分布 在辽东湾和渤海湾，主要为平整冰和堆积冰。辽东 湾海冰资源自然储量最为丰富，常冰年盛冰期海冰
在水质检测中，硫酸根（泻药成分）具有腹泻作 用，超标对人体有害。从图 5 可见，所选检测站点不 同冰型和海水水样硫酸根总体特征表现为：平整冰 ＞堆积冰＞海水。所选择站点相应检测值空间特 征：海上＞辽东湾＞渤海湾。其中，各检测站点平 整冰、堆积冰以及海水硫酸根（mg/L）分布区间分别 为[1030，9050]，[864，7360]和[44，234]，均值分别为 4063，3181 和 1366。渤海湾站点平整冰和堆积冰相 应 检 测 值（mg/L）分 布 区 间 分 别 为 [1402，4850] 和 [864，4010]，极大值点位于唐山（曹妃甸，编号 4）。 辽 东 湾 站 点 相 应 检 测 值 分 布 区 间 分 别 为 [1030， 9050]和[1130，6870]，相应极高值位于鲅鱼圈（编号 14，辽东湾东南海岸）。辽东湾东北近海区（编号
10
兴城（海滩）
（SO42-）以及氯度（Cl-）四项 。 [11] 参照国家生活饮用
11
葫芦岛（东北港湾）
水 标 准（GB5749-2006）、地 表 水 环 境 质 量 标 准
12
三道沟
辽东湾东海岸
（GHZB1-1999） 以 及 农 田 灌 溉 水 质 标 准 （GB5084-2005）的相关水质指标，同时为有效考察 渤海近岸海区海冰资源品质的空间差异，特选定以 下理化检测指标：全盐量（TS）、氯离子（Cl-）、硬度 （TDS）、硫酸根（SO42-）、pH 值、悬浮物（泥沙含量）以 及石油类（Oil）等。
鱼圈港区外近岸海区，见表 1）。冰调时间为 2006
编码
名称
备注
年 1 月 30 到 2006 年 3 月 5 日，其中租破冰船进行海
1
黄骅
渤海湾西海岸
上调查（营口鲅鱼圈港区外近岸海区）3 天。海冰采
2
大港
集冰样为平整冰和堆积冰，海水水样为冰层下表层
3
汉沽（大神堂码头）
海水。近岸海冰监测站点均离岸 1km 左右，每个站
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许映军等：渤海海冰资源理化品质的空间分布特征
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2010 年 3 月
T17378-98）；氯 根（ 氯 度 ）采 用 摩 尔 法（GB/ T11896-89）；硬度采用络合滴定法。
3 结果及分析
3.1 全盐、氯度与硬度 海冰的资源性主要在于其低含盐量，主要表现
各检测站点三类水样（平整冰、堆积冰以及海 水）共 63×2 组，委托国家相关认证机构（国家海洋环
13 14 15 16 17—21
大洼县（盘锦港） 鲅鱼圈 长兴岛 大连 海上（破冰船）
辽东湾营口鲅鱼圈东北近海区
境监测中心）进行检测分析。其中，pH 采用仪器法 （GB/T17378-98）；油 类 采 用 荧 光 分 光 光 度 法（GB/ T17378-98）；硫酸根、全盐量以及悬浮物（泥沙）采 用 重 量 法（GB/T11899-89、HJ/T51-1999 以 及 GB/
关键词：渤海；海冰资源；理化品质；空间分布
1 引言
经过十余年的研究，开发利用渤海海冰资源已 经从一个科学设想，逐渐成为一个具有理论基础、 技术基础、工程试验基础和产业化开发前景的资源 利用现实问题 。 [1-3] 渤海海冰资源工程性开采和产 业化开发是海冰资源开发利用的关键环节，而海冰 资源品质评定是工程性开采选址的有效依据。笔 者认为海冰资源品质包括冰量（海冰资源量）和冰 质（海冰资源质地）两个方面，其中冰量指渤海海冰 资源量；冰质指渤海海冰资源品味，具体涉及一年 生特定冰型海冰的理化特征空间分布，包括特定冰 体和冰源区两个层面。区域海冰资源品质总体性 差异主要表现为冰期、冰型、盛冰期一次冰厚、生长 周期 以 [4] 及工程性开采次数的不同，而局域海冰资 源品质个体性差异主要表现为海冰理化指标的时 空分异。海源性原生海冰资源的形成过程是热力 作用和海洋动力作用的耦合过程，因而其基于海冰 理化指标时空分异的品质差异具有显著性。目前， 渤海海冰资源化研究在海冰资源量估算[5-10]和水质
从图 3 与图 4 可见，各检测站点海水、平整冰以 及 堆 积 冰 氯 度（mg/L）分 布 区 间 分 别 为 [3660， 21057]，[559，12617] 和 [387，9725]，均 值 分 别 为 1 7365，4292 和 3005；而硬度（mg/L）分布区间分别为 [0.197，6.784]，[0.316，4.229]和[0.194，3.615]，均值分 别为 5.260，1.485 和 1.159。渤海湾站点平整冰和堆 积 冰 氯 度（mg/L）分 布 区 间 分 别 为 [1593，3660] 和 [387，2818]，而 相 应 硬 度（mg/L）分 布 区 间 分 别 为 [0.592，1.420] 和[0.197，1.320]，同样黄骅港（编号 1） 相应指标检测值为奇异值。辽东湾站点平整冰和 堆 积 冰 氯 度 分 布 区 间 分 别 为 [559，7794] 和 [559， 5210]，而相应硬度（mg/L）分布区间为[0.828，2.524] 和[0.636，1.893]，相应极高值位于兴城（编号 10，辽
图 1 冰样采集点空间分布
Fig. 1 Spatial distribution of sea ice sampling sites
湾西海岸、渤海湾东海岸、辽东湾西北海岸、辽东湾 东南海岸以及辽东湾东北近海区 5 个区域（营口鲅
表 1 近岸海冰检测站点信息
Table 1 Sea ice sampling sites in the sea by the coastline
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资源科学
第 32 卷 第 3 期
自然储量多年均值约占渤海海
冰自然储量的 60%~70%，而渤
海湾约占 20%。根据历史冰情
资料分析和多年多点现场观测
可知，渤海湾海冰基本都分布
在沿岸 20km 以内，而辽东湾海
冰分布很广，冰量随着离岸距
离不同有着明显的差异。以常
冰 年（1999 年 /2000 年）为 例 ，
辽东湾主要结冰区（营口、兴城
等）各离岸等间距海冰分区海
冰量随着离岸距离的增加呈现
逐渐减少的趋势[5-8]。
基于渤海海冰资源的空间
分布特征和未来各海区海冰资
源工程性开采实际可操作性，
特选定沉积型海岸（渤海湾）和
基岩性海岸（辽东湾）海冰资源 富集区代表点为检测站点（采 样点，见图 1），具体划分为渤海
收稿日期：2010-01-15；修订日期：2010-02-23 基金项目：国家“863”计划重点项目课题（编号：2006AA100206）；国家科技支撑计划重大项目课题（编号：2006BAB03A03）；国家自然科 学基金项目（编号：40801230，40335048）；国家高技术产业化专项：“渤海海冰淡化关键设备研制及工程试验”。 作者简介：许映军，男，江苏南通人，博士，讲师，主要从事海岸带资源开发利用研究。E-mail: xyj@bnu.edu.cn 通讯作者：顾卫，E-mail: weigu@bnu.edu.cn
4
点每类水样平行采集 2 组。样品采集后放入随车携
5
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
带的冰柜，在-15℃温度条件下储存。
6 7
2.2 冰样检测指标与分析
8
前期海冰理化检测分析结果表明：海冰水质超
9
唐山（曹妃甸） 滦河口（东岸） 滦河口（南岸） 南戴河（黄金海岸） 北戴河 绥中（二河口）
渤海湾北海岸 辽东湾西海岸
标的检测项目主要为盐度（S）、全盐量（TS）、硫酸根
第 32 卷 第 3 期 2010 年 3 月
2010，32（3）：405-411
Resources Science
Vol.32，No.3 Mar.，2010
文章编号：1007-7588（2010）03-0405-07
渤海海冰资源理化品质的空间分布特征
许映军 1，顾 卫 1，袁 帅 2，林叶彬 1，史培军 1，黄树青 1
兴城（编号 10，辽东湾西北海岸）和鲅鱼圈（编号 14， 辽东湾东南海岸），总体属于中高盐度海冰。辽东 湾 东 北 近 海 区（编 号 17—21）分 布 区 间 分 别 为 [7050，17060]和[6150，14190]，各站点海冰全盐总体 随离岸距离的增加而呈现加大的趋势，属于高盐度 海冰。总体上，海冰全盐空间分布规律为：海上＞ 辽东湾＞渤海湾。