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.      

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.     

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。     

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.     

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.     

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。     

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.