大鹏湾水质区域控制策略研究

在污染源调查和污染负荷估算的基础上,利用Delft 3D数学模型对大鹏湾现状和未来条件下的水质进行了数值模拟,并采用模型试算法估算出了大鹏湾的水环境容量.针对有关影响大鹏湾水质的主要因素,对大鹏湾水质区域控制策略提出建议,并制定控制策略实施方案.     

基于Delft 3D模型的大鹏湾水环境容量分析

在污染源调查和污染负荷估算的基础上,利用Delft 3D数学模型对大鹏湾现状和未来条件下的水质进行了数值模拟,并采用模型试算法估算出大鹏湾的水环境容量.结果表明:在现状和未来条件下,大鹏湾整体水质良好,沙头角海及印洲塘的水质有下降的迹象.预测除了这2个次区外,其他次区的污染负荷到2015年仍未超出其水环境容量,建议深港双方政府采取污染物总量控制、制定社会经济发展规划等方法,以确保大鹏湾水质在现在和将来都能符合水质标准.      

深圳市大鹏湾近岸海域水质状况与评价

根据2013—2017年大鹏湾近岸海域的水质监测结果,采用单因子质量指数评价法、综合质量指数法和富营养化评价法对大鹏湾近岸海域功能区水质状况进行了分析评价。结果显示:大鹏湾海域水质达标率为100%,水质均符合各功能区管理类别,但主要污染物无机氮仍然偏高。分析原因为深圳市大部分入海河流污染整治工作正在推进过程中,河流入海污染物尚未得到有效控制。     

2000~2010年大鹏湾溶解有机氮的时空分布

依据2000~2010年每月一次的调查资料,简要描述和讨论了大鹏湾中溶解有机氮(DON)质量浓度的时空分布,并结合现场盐度、5d生化需氧量(BOD5)、总溶解氮(TDN)和叶绿素a (Chl a)实测数据探讨DON的组成、来源和滞留时间(TDON).结果表明,大鹏湾的水动力条件对DON的分布变化影响不大.DON质量浓度为(0.15±0.08)mg/L,与大亚湾的相近,但比珠江口的低,而比南海北部沿岸的高.由二元混合质量平衡模式结合周边小河溪(向海排放淡水)中TDN的DON质量分数估算的大鹏湾中陆源DON质量分数约为19%,远小于海源的,暗示大鹏湾中的DON以自生来源为主.由平均不稳定DON(LDON):BOD5比率估算的LDON质量分数约为41%.由表层平均浮游植物DON (PDON):Chl a比率估算的PDON质量分数约为17%,而由此结合累计DON估算的大鹏湾中的TDON约为15d.11a研究期间,LDON的年际变化呈下降趋势,而DON和难降解DON (RDON)的年际变化略呈上升趋势,表明RDON在大鹏湾中逐渐缓慢积累.     

大鹏湾环境容量研究Ⅰ:自净能力模拟分析

在估算大鹏湾污染源强及统计海水污染物浓度的基础上,采用三维水动力模型及污染物扩散模型,模拟了大鹏湾的海水交换及污染物扩散过程,分析了大鹏湾海水交换与生化降解对自净能力的贡献.结果表明,大鹏湾潮差小,约为1m,潮流弱,污染物难于向湾外扩散,其物理自净能力差,湾内海水自净主要取决于生化降解.在吐露港海区与沙头角海区,污染排放较大,水深较小,海水难于交换,容易受到污染.     

2000~2010年大鹏湾颗粒有机物的年变化和年际变化

依据2000～2010年每月一次的调查资料,简要描述和讨论了大鹏湾中颗粒有机物(particulate organic matter,POM)质量浓度的时空分布,并结合叶绿素a(chlorophyll a,Chl-a)实测数据探讨POM的组成和滞留时间.结果表明,大鹏湾的水动力条件对POM的分布变化影响不大,POM质量浓度为(1.1±0.8)mg·L-1,与珠江口伶仃洋和大亚湾的差别不大,但比南海北部的高.在表层,POM与Chl-a之间存在显著正相关,浮游植物有机物(phytoplankton POM,PPOM)∶Chl-a比率为70 g·g-1左右,由此估算的大鹏湾PPOM质量浓度为(0.31±0.39)mg·L-1,约占POM的28%.由初级生产力(primary productivity,PP)和累计POM(integrated POM,IPOM)估算的大鹏湾中POM的滞留时间约为6.5 d,与东海南部沿岸陆架区POC的相近.11 a调查期间,PP的年际变化略呈下降趋势,而POM和IPOM的年际变化呈较明显的上升趋势,暗示难降解的碎屑POM在大鹏湾中逐渐积累.     

深圳近岸海域水质遥感监测及时空变化

近年来,近岸海域富营养化与赤潮暴发问题日益突显,对粤港澳大湾区核心城市深圳的可持续发展构成重要挑战。为有效解决这一问题,了解深圳近岸海域水质和赤潮暴发事件的时空动态变化至关重要。利用MODIS卫星传感器数据,建立了水质遥感反演和赤潮自动化提取模型,首次揭示了深圳海域水质关键参数与赤潮暴发的时空格局,并分析了主要驱动因素。研究结果显示,深圳市辖海域赤潮年均影响范围为300.50 km²,年均暴发频次为2.38次。2015—2022年,赤潮暴发覆盖面积每年增长约为6.7%。珠江口和深圳湾海域的悬浮泥沙浓度和叶绿素a浓度高于大鹏湾和大亚湾,并呈增长趋势。尽管珠江口东部海域富营养化程度高,赤潮暴发频次却较低,主要受河口悬浮泥沙的影响。而水质较好的大鹏湾和大亚湾赤潮暴发频次较高,且呈逐年上升趋势,这可能与氮磷比的变化有关。南澳、葵涌与坝光海域的氮磷比含量需重点关注,并对其陆域片区的面源污染源进行综合评估,研究结果可为稳步推进深圳及其周边海域环境治理修复和考核管理提供重要基准信息。     

大鹏湾近岸海域叶绿素a的时空分布特征

根据2015年度大鹏湾近岸海域5个海洋环境浮标的在线监测数据,分析大鹏湾海域海水中叶绿素a（Chl a）的时空分布特征及其与主要水质参数的相关关系。结果表明大鹏湾Chl a含量在春、夏、秋季较高,而冬季较低,实测最大值为82.23 μg/L;受水动力环境及陆源排放影响,终年沙头角附近海域的Chl a含量明显高于其他区域。Pearson相关分析结果表明,大鹏湾海域Chl a含量与水温呈现正相关关系,但与盐度不存在显著意义的相关关系。总体来看,Chl a含量的时空分布受陆地径流、外源输入和养殖环境状况等的共同影响。     

水质模型在东莞污染源负荷估算中的应用

为解决水环境规划中经常碰到的污染源数据缺失问题,以水质数学模型为基础,通过污染源-水质响应关系,建立了从水质监测数据推算污染源负荷的计算方法.主要步骤包括：通过水质模型建立污染源负荷和水质数据之间的响应关系;提出估算污染源负荷的优化目标和约束方程;优化问题求解,评估污染源负荷估算效果,确定污染源负荷. 同时,以东莞市为例,对该市用水量和污染源特征进行了分析,并采用圣维南方程,建立了一维河流水质模型. 最后以东莞市2005年水质调查数据为基础,对比实测水质数据和模型模拟结果,对东莞市2005年的污染源负荷进行了评估. 结果表明,东莞2005年生活和工业污染源CODCr排放量为25.2×104 t,其中,生活源占60.4％,工业污染源占39.6％. 东莞污染源负荷估算结果能够较好地反映当时条件下的水质变化过程.     

近40年深圳大鹏湾海域赤潮发生规律及其演变机制分析

对我国典型赤潮高发区深圳大鹏湾海域自1980至2018年的赤潮发生记录进行统计和分析,并对1991－2018年间大鹏湾盐田附近海域氮、磷及可溶性硅的年际变化和月变化进行了分析。分析结果表明,大鹏湾海域赤潮次数分布、赤潮生物演变均与营养盐变化直接相关,2000年以后,氮、磷降低是赤潮减少的主要原因;大鹏湾海域春季赤潮频发也与该季节营养盐较高有关;且硅藻几乎从大鹏湾海域赤潮生物中消失,无机氮、磷酸盐及可溶性硅的降低是导致海域赤潮生物演变的主要原因,甲藻由于可以在营养限制的条件下采用各种应对机制,故而成为海域占主导地位的赤潮优势种。     

大鹏湾大梅沙海域氮、磷含量及富营养化状态

根据１９９５ 年４ 月～１９９７ 年１ 月大鹏湾大梅沙海域水质营养盐（ＮＨ＋４ Ｎ、ＮＯ－３ Ｎ、ＮＯ－２ Ｎ）２ ａ 的含量检测资料，报道了其含量水平、平面与垂直含量分布、含量季节变化及海水Ｎ、Ｐ 比值和海水质量状况。为了解大梅沙海域水质质量提供基础资料。     

深圳近岸海域环境状况近10a变化趋势

基于深圳市2000~2011年《海洋环境质量公报》,分析了深圳近岸海域海水水质、赤潮发生情况和沉积物质量。结果表明,深圳近岸海域污染状况总体有加重迹象;赤潮发生先降后升,最近几年变化平缓,发生区域以大鹏湾居多。赤潮引发种以甲藻居多,并逐年增加;沉积物东部海域优于西部,质量同样有下降趋势。深圳近10 a来快速增长的经济带来的大量陆源污染可能是深圳近岸海域污染的主要原因。     

潮汐河网水质数学模型

以南通市濠河为例,建立了潮汐河网水质数学模型,并提出了参数估算的方法。所建模型可用作潮汐河网地区进行水污染控制、水质管理、评价、规划的工具。     

彩色红外航片用于水污染遥感监测的定量分析

采用比值法对1：2000彩红外航空胶片透射密度值进行修正,并与运河水质污染参数进行相关统计分析,提出了水质有机污染参数的最佳影象探测密度,建立了相关模型。根据航片密度值估算了苏南大运河水质有机污染参数。结果表明,利用彩红外航片进行大范围水污染遥感监测是可行的。     

大鹏湾环境容量研究Ⅱ:环境容量规划

采用基于响应场的线性规划方法,考虑非点源与湾外污染物输入形成的本底值,结合深圳沿岸排污口的分布计算了大鹏湾的环境容量,并给出了总量分配方案.结果表明,大鹏湾物理自净能力差,但水体容量大,具有较大的稀释容量,加上污染物的生化降解,大鹏湾具有较大的环境容量.BOD5、总氮、总磷的最大允许排放总量分别为79.0,11.418,0.86t/d,BOD5、总氮、总磷的剩余环境容量分别为61.34,9.318,0.43t/d.     

水质监测中影响水质采样质量的因素及控制对策

为保证水质采样质量,做好水质监测工作,分析了影响水质采样质量的因素,即:环境因素、采样设备因素、人为因素.提出水质采样质量控制策略:加强前期准备,加强设备管理和维护,提高监测人员业务能力与素养,以确保水质采样流程科学合理,提升水质监测工作的精准性.     

湖泊水质参数空间优化估算的原理与方法

地统计学是近几十年发展起来的一门处理空间数据的数学方法,在地学方面的应用已日趋成熟.近年来,环境学的研究开始借鉴其理论,开辟了环境学研究的新方向.本文着重阐述了区域化变量理论和克立格法在湖泊水质参数分析研究中的应用,并对湖泊水质参数空间优化估算的方法进行了探讨.     

河流污染物通量估算方法筛选及误差分析

准确估算污染物通量对河流污染物总量控制和水质保护具有重要意义,但常规监测方法通常不能进行连续采样,数据相对比较稀缺,因此,选择恰当的采样间隔和通量估算方法,并对方法可能带来的误差进行估算,对提高通量估算的可靠性具有十分重要的意义.基于此,以江西赣江滁槎水质自动站2005—2007年3个水文年的水量和水质资料为基础,采用Monte Carlo方法模拟时间间隔分别为2、3、5、6、10、15和30 d的河流水质离散采样方案,并计算每种采样方案下的通量.同时,采用偏差(系统误差)和不精确度(离散程度)两个指标,比较了A、B、C、D、E 5种常规通量计算方法的误差分布,并建立了各算法误差随时间间隔变化的相关性曲线,以对河流污染物通量估算方法进行筛选.研究表明,滁槎断面COD_Mn采用瞬时值C_i与时段平均流量 Q_p乘积的方法计算年通量更准确;而NH₄⁺-N由于瞬时通量与流量相关性不显著,采用时段瞬时通量平均计算年通量更准确.     

太湖总磷、总氮宏观水环境容量的估算与应用

在2000—2011年水量水质数据的支持下,估算了各种水质约束条件下太湖TP和TN的宏观水环境容量.基于宏观水环境容量,估算了2015年和2020年太湖TP和TN的允许入湖负荷和允许排放量,并将允许排放量分配到相应的行政区,为各行政区制订污染物控制方案提供依据.在上述研究的基础上,评估了2015年和2020年太湖水环境质量目标的合理性和可行性,结果表明,实现上述目标的可能性是存在的,但需要付出极大努力.在2020年以后,太湖的水质将长期维持在Ⅲ类(TP)和V类(TN),这是藻类易于暴发的浓度区间,保障太湖水质安全的各种应急措施,如"引江济太"、蓝藻打捞等要长期常抓不懈.     

大鹏湾表层沉积物中碳、氮、磷的多年调查结果和有机质来源分析

依据1998—2006年18个航次13个站的调查资料,简要描述和分析了大鹏湾表层沉积物中包括碳、氮、磷的多项生物地球化学要素多年的平均空间分布和年际变化,并依据TOC/TN原子比探讨沉积物中有机质的来源.结果表明,大鹏湾的水动力条件对沉积物中各生物地球化学要素的分布变化影响不大,TOC、TN和TP含量分别为(17600±4600) mg·kg^-1、(1738±446) mg·kg^-1和(562±89) mg·kg^-1,比珠江口和大亚湾高.9年调查期间,TOC、TC、TN和TP含量的年际变化趋势都是上升的,表明随着周边地区经济的迅速发展和人口的不断增加,产生的大量有机质通过小河流和地表径流排放入海,使大鹏湾中沉积物的环境逐渐恶化.TOC/TN原子比为12.4±2.5,介于海洋浮游生物源和陆生高等植物源之间,反映了大鹏湾表层沉积物中有机质是陆源和水生2种来源的混合输入.TOC/TN原子比呈逐年上升趋势,表明大鹏湾接受陆源有机质与水生有机质的比例逐渐增加.