辽东湾北部海域氮磷污染物环境容量及总量控制研究

摘要

近年来，受到社会经济快速发展和海洋资源无序开发利用的影响，陆上及海上人为活动产生的大量污染物被排放进入海洋环境，造成近岸海域水质恶化、生态环境退化和生产力下降，甚至影响到沿岸地区社会经济的进一步发展。因此保护海洋环境，维护海洋生态健康是合理开发利用海洋资源，促进社会和经济可持续发展的重要前提。辽东湾位于渤海的东北部，仅西南部与渤海相连，是一个典型的半封闭海湾，水交换能力较弱。其中辽东湾北部海域作为陆源污染的主要纳污场，成为辽东湾污染最为严重的海域。本文以辽东湾北部近岸海域为研究对象，针对2014—2016年的氮磷污染现状进行营养盐分布特征研究和富营养化水平分析，并在此基础上根据功能区水质要求计算了无机氮和活性磷酸盐在研究海域的环境容量，并对其入海污染物总量控制提出建议。本文的主要研究内容和结论如下：
　　（1）在2014—2016年夏季对辽东湾北部海域进行现场调查，获取常规水质和营养盐类资料，分析其空间分布特征。夏季辽东湾北部海域无机氮、活性磷酸盐、COD和叶绿素 a均表现出2014年和2016年浓度高，2015年浓度相对较低的特征。
　　（2）选取无机氮、活性磷酸盐、COD和叶绿素a作为富营养化评价指标，建立基于误差逆向传播（Back-Propagation）的人工神经网络模型，对夏季辽东湾北部海域进行富营养化评价。结果表明，2014年和2016年调查海域富营养化水平较高，2015年主要以贫营养和中营养水体为主，且三年来富营养化程度均呈现沿岸河口海域高，外海区域较低的特征。
　　（3）利用2015年夏季大、小潮期辽东湾北部海域水动力观测资料，采用不引入差比数计算调和常数的方法进行准调和分析，得出了夏季辽东湾北部海域表底层潮流椭圆要素、潮流类型、余流特征和潮汐振幅迟角，并计算了其平均潮差与最大可能潮差。辽东湾北部海域的潮流类型为规则半日潮流，主要分潮流为M2分潮流，其运动方向呈垂直于等深线的NE—WS，且潮流特征以往复流为主。余流流速在10.15~14.5 cm/s之间，表底层差别较小。研究海域潮汐振幅较大，其中M2分潮振幅达到1.31 m，平均潮差为2.71 m，最大可能潮差为5.23 m。
　　（4）利用研究区域最新的岸线和水深数据，将研究空间进行网格化处理，并通过判断研究海域内的网格数，以计算各功能区面积，又以各功能区水质要求判定可容纳氮磷污染物的最高浓度，依此计算研究海域各功能区污染物环境容量。计算结果表明，在2014年和2016年，无机氮和活性磷酸盐的超标情况几乎出现在所有功能区，2015年由于污染物浓度降低致使仅有无机氮在沿岸河口功能区内超标。
　　（5）辽东湾北部海域污染物来源主要包括市政生活污水污染，农业非点源污染和工业污水排放。针对不同的污染类型以及污染物的发生过程，本文提出在污染源控制方面进行工业产业结构改善和农业、渔业的科学种植、养殖，从源头进行污染物控制；在污染物输移方面，完善城市污水输移管网，完成污染物的集中处理；在排放终端的污染物控制主要以种植芦苇和翅碱蓬的生物修复工程为主。
　　针对辽东湾北部海域的污染现状，本文在各功能区管理环境容量、已利用环境容量和剩余环境容量的基础上，紧贴污染物总量控制管理需求，系统地给出了减少辽东湾北部海域入海污染物量、进行污染物总量控制的可行性方案，对改善水体环境质量，保护辽东湾生态环境具有重要意义。

目录

声明

第一章 引言

1.1 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究思路及研究内容

2.第二章 辽东湾北部海域概况

2.1 自然环境概况

2.2 海洋功能区划及水质要求

2.3 污染物入海通量

3. 第三章 辽东湾北部海域污染及水动力特征分析

3.1 数据来源

3.2 污染物浓度分布特征

3.3 富营养化评价

3.4 辽东湾北部海域水动力特征

3.5 小结

4. 第四章 辽东湾北部海域污染物环境容量分析

4.1 计算方法

4.2 各功能区污染物环境容量

4.3 单位面积污染物环境容量

4.4 小结

5. 第五章 污染物总量控制对策建议

5.1 污染源的污染防治

5.2 加强污水处理和中水利用

5.3 纳污区的污染防治

5.4 小结

6.第六章 结论

6.1 主要结论

6.2 主要创新点

6.3 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

致谢