杭州灣主要污染物降解轉化模擬實驗及其在環(huán)境容量計算研究中的應用.pdf

1、杭州灣是一個喇叭形海灣，有錢塘江注入，灣內(nèi)水域潮強流急，動力條件好，是中國沿海潮差最大的海灣。由于杭州灣兩岸經(jīng)濟發(fā)達，水域內(nèi)圍墾灘涂、修建橋梁等人類活動頻繁，導致杭州灣海域入海污染物排放逐年增加，對杭州灣海域的生態(tài)環(huán)境的影響至為深遠。
　　 開展杭州灣入海污染物總量控制和減排技術研究，對于確定杭州灣海域主要污染物的環(huán)境容量和自凈能力，為政府部門制定合理有效的污染減排措施保護杭州灣海域環(huán)境質量具有重要作用。在海域主要污染物環(huán)境容量

2、計算中，污染物濃度場模型參數(shù)的選擇對于保證模型的準確性具有非常重要的作用，而如何確定該參數(shù)是一個研究的盲點和難點。目前使用經(jīng)驗公式確定污染物濃度場模型的水質參數(shù)是常用方法，這種方法使得容量計算值與實際值之間存在差距，增加了容量計算值的誤差和模型驗證的工作量。
　　 本文旨在根據(jù)2004-2008年杭州灣海域調查數(shù)據(jù)，評價杭州灣海域多年水質環(huán)境變化趨勢和08年水質現(xiàn)狀，以確定該海域主要污染物類型和污染程度。在此基礎上，針對主要污染

3、物開展降解轉化模擬實驗，以確定污染物濃度場模型中降解參數(shù)的數(shù)值，為環(huán)境容量計算服務。
　　 本文采用實驗室分析、環(huán)境質量評價及模擬實驗等方法研究了以下內(nèi)容:①描述2008年杭州灣海域春夏季水溫、鹽度、pH、溶解氧(DO)、化學需氧量(COD)、無機氮、活性磷酸鹽、葉綠素a以及懸浮物共九類主要水質指標現(xiàn)狀；②運用單項污染指數(shù)法、綜合污染指數(shù)法、富營養(yǎng)化指數(shù)法和富營養(yǎng)化分類分級評價法對2008年杭州灣海域春夏季水質污染狀況和富營養(yǎng)化

4、狀況進行評價；③分析2004-2008年杭州灣海域水體質量、水體污染程度及富營養(yǎng)化變化趨勢；④開展COD、磷酸鹽、無機氮降解轉化速率研究正交試驗，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算COD和磷酸鹽降解轉化速率系數(shù)，運用SPSS16.0軟件分析污染物初始濃度、懸浮物濃度、鹽度、pH四個因素對COD和磷酸鹽降解轉化速率的影響程度；⑤結合降解轉化速率系數(shù)在環(huán)境容量計算研究中應用的實例，與本文得出的杭州灣海域COD和磷酸鹽降解轉化速率進行比較。
　　 研究

5、發(fā)現(xiàn):①2008年杭州灣海域海水水質污染水平較高，處于嚴重污染狀態(tài)。其中超標最嚴重的指標是無機氮，所有測站無機氮濃度均達到超Ⅳ類海水水質標準，其次為磷酸鹽，多數(shù)測站為超Ⅲ、Ⅳ類水質；2008年杭州灣海域30個測站評價結果顯示富營養(yǎng)化指數(shù)(E)值均超過1，夏季富營養(yǎng)化指數(shù)均值高于春季，富營養(yǎng)化限制因子為磷酸鹽。②2004-2008年五年間統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示COD污染較輕基本為Ⅰ、Ⅱ類水質，磷酸鹽污染嚴重均達Ⅲ、Ⅳ類水質，無機氮污染非常嚴重均為劣

6、Ⅳ類水質:2004-2008年五年間水質綜合污染指數(shù)(P)各年均值全部超過2，其中2006年春季達到最高值為11.64:2004-2008年五年間E均值全部大于1。從而可以得出:近五年來，杭州灣海域水質一直處于污染狀態(tài)，造成污染的主要指標為無機氮和磷酸鹽；富營養(yǎng)化是該海域主要的環(huán)境問題之一，富營養(yǎng)化限制因子為磷酸鹽，與相關研究結果一致。
　　 根據(jù)以上的研究結果，本文選擇了杭州灣海域的主要污染物無機氮、磷酸鹽和COD作為降解轉化

7、速率系數(shù)模擬實驗的因子。為提高實驗效率，模擬在更多因素影響下，污染物的降解轉化速率大小，本文采用L9(34)型正交實驗模式，開展了3個水平，4個因素(污染物初始濃度、懸浮物濃度、鹽度、pH）實驗室模擬降解轉化實驗。研究發(fā)現(xiàn):①按照一級反應動力學方程處理COD和磷酸鹽不同時刻濃度值，得到相關性系數(shù)(R2)均值分別在0.8和0.75附近，無機氮降解轉化趨勢不明顯；②COD降解速率在0.1/d附近，對其影響最大的因素為懸浮物濃度和污染物初始濃