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文檔簡介
1、污染物總量控制已成為我國水污染防治的一項重要舉措,是實行水資源保護目標管理的重要依據(jù),也是開展水資源保護規(guī)劃工作的基礎(chǔ)。進行海灣入海污染物總量控制研究對保護和恢復海洋環(huán)境,協(xié)調(diào)和促進沿海經(jīng)濟發(fā)展與海洋的合理開發(fā)利用,實現(xiàn)海洋經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本文針對目前入海污染物總量控制中對氮磷等營養(yǎng)鹽和非點源污染研究工作的不足,進行了海灣入海污染物總量控制方法與應用研究。研究成果及結(jié)論主要包括以下幾個方面: 1.建立了膠州灣三維
2、非保守物質(zhì)水質(zhì)模型。以WASP5中的富營養(yǎng)化模塊為基本框架,并耦合了ECOM-si水動力模型,從而建立了膠州灣八個狀態(tài)變量的水質(zhì)數(shù)值模型,并且用觀測數(shù)據(jù)進行了校驗和修正,為氮磷等非保守物質(zhì)的環(huán)境容量計算打下了基礎(chǔ),為膠州灣水質(zhì)規(guī)劃與管理提供了科學依據(jù)。 2.改進了環(huán)境容量計算及總量分配優(yōu)化模型。以往的環(huán)境容量研究中常將氮磷等營養(yǎng)鹽作為保守物質(zhì)對待,而且非點源污染在污染負荷分配研究中亦考慮不足。鑒于此,本文通過在水質(zhì)約束方程中引
3、入生物化學作用對氮磷等營養(yǎng)鹽變化的影響及非點源污染對水質(zhì)濃度變化的貢獻,提出了氮磷等非保守物質(zhì)環(huán)境容量計算方法以及將非點源納入總量控制的方法,對環(huán)境容量計算及總量分配優(yōu)化模型進行了改進。 3.根據(jù)2005年膠州灣環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查資料,分別采用隸屬度加權(quán)綜合平均水質(zhì)級別法、模糊綜合評價模型和等標污染負荷法,對膠州灣綜合水質(zhì)、富營養(yǎng)化狀況、污染源進行了評價。結(jié)果表明:膠州灣海域整體水質(zhì)水平屬于Ⅱ類水質(zhì);膠州灣沿岸海域富營養(yǎng)化水平較高,
4、中央海域和南部海域營養(yǎng)水平較低;河流輸入等標污染負荷比達88.42%,成為膠州灣污染物最主要的來源:化學需氧量、氨氮和總磷,等標污染負荷比分別為34.43%、33.14%、29.95%,是膠州灣主要的入海污染物。 4.采用非保守物質(zhì)水質(zhì)模型,模擬了膠州灣2005.5~2006.5期間氨氮、硝氮、活性磷酸鹽的時空分布,估算了營養(yǎng)鹽年循環(huán)收支。結(jié)果表明:受陸源污染物輸入的影響,在膠州灣東岸、膠州灣北部墨水河口海域營養(yǎng)鹽濃度較高,在
5、東岸形成了一條貫穿南北的污染帶:氨氮和活性磷酸鹽都經(jīng)歷了春夏的減少和秋冬的補充,浮游植物生物量的變化對膠州灣水體中營養(yǎng)鹽的濃度變化具有下行控制作用。在膠州灣海域,浮游植物在營養(yǎng)鹽循環(huán)中起了重要的作用,光合作用吸收成為氨氮和活性磷酸鹽最大的匯,陸源輸入是其最大的源;由于氨氮對硝氮吸收有抑制作用,光合作用消耗的硝酸鹽較少,對流輸運成為其最大的匯,硝化作用轉(zhuǎn)化是其最大的源。經(jīng)過一年的循環(huán),氨氮、硝酸鹽和活性磷酸鹽分別增加了438t、116t、
6、138t。 5.模擬了膠州灣2005.5~2006.5期間溶解氧、化學需氧量的時空分布,模擬的DO和COD的變化趨勢與觀測值較吻合。與營養(yǎng)鹽分布不同,溶解氧濃度灣外高于灣內(nèi),灣中央高于沿岸。溶解氧濃度年內(nèi)波動較小,冬季含量較高,夏秋季含量較低。 6.模擬了膠州灣浮游植物生物量、初級生產(chǎn)力年變化,從模型的角度估算了f比,對初級生產(chǎn)力的結(jié)構(gòu)進行了探討。結(jié)果表明:膠州灣海域浮游植物生物量周年變化呈雙峰型特征,峰值分別出現(xiàn)
7、在夏季和春季;模擬的初級生產(chǎn)力夏季最高,春、秋季次之,冬季最低;模擬的浮游植物生物量和初級生產(chǎn)力年變化趨勢與觀測值符合較好。模型估算膠州灣f比值約為0.61,這表明膠州灣具有較高的新生產(chǎn)力水平,同時證明了氮源劃分基礎(chǔ)上的<'15>N同位素示蹤方法容易低估膠州灣的新生產(chǎn)力水平。 7.通過數(shù)值實驗定量討論了生態(tài)系統(tǒng)對污染物河流輸入量變化的響應。結(jié)果表明:河流污染物輸入變化對東部沿岸的水質(zhì)影響最大,對膠州灣南部海域影響最??;浮游植物
8、對河流污染物輸入變化最敏感,溶解氧最不敏感,當河流輸入減少75%時,在大沽河口附近海域浮游植物生物量減少了79.8%,溶解氧濃度變化僅為3.5%。 8.預測了非點源污染對膠州灣水質(zhì)濃度的貢獻和生物化學過程對膠州灣水質(zhì)變化的影響,并在此基礎(chǔ)上應用環(huán)境容量計算及總量分配優(yōu)化模型,計算得到膠州灣化學需氧量、無機氮、活性磷酸鹽的環(huán)境容量,分別為84601t/a、5085.3t/a和633.3t/a。將環(huán)境容量在主要排污單元進行了分配,
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