（环境科学专业论文）胶州湾入海点源、海水养殖污染物通量研究.pdf

递增趋势，从2 0 0 5 年以来，海水养殖c o d 的入海通量呈现平稳的趋势。具体 是讲，胶州湾海水养殖c o d 的入海通量自2 0 世纪9 0 年代初的7 0 0 t 左右，迅 速增加到2 1 世纪初的6 0 0 0 t a 左右，2 0 0 5 年以来，c o d 的入海通量基本保 持在5 6 0 0 t a 左右。 6 自2 0 世纪9 0 年代初到2 0 0 8 年以来，胶州湾的海水养殖d i n 入海通量整体上 递增趋势，从2 0 0 5 年以来，海水养殖d i p 的入海通量呈现下降的趋势。具体 是讲，胶州湾海水养殖d i n 的入海通量自2 0 世纪9 0 年代初的6 0 t a 左右， 迅速增加到2 l 世纪初的2 4 0 t a 左右，2 0 0 5 年以来，d i n 的入海通量有所减 少，基本保持在2 0 0 t a 左右。 7 自2 0 世纪9 0 年代初到2 0 0 8 年以来，胶州湾的海水养殖d i p 入海通量整体上 递增趋势，从2 0 0 5 年以来，海水养殖d 工p 的入海通量呈现下降的趋势。具体 是讲，胶州湾海水养殖d i n 的入海通量自2 0 世纪9 0 年代初的1 2 t a 左右， 迅速增加到2 1 世纪初的4 2 t a 左右，2 0 0 5 年以来，d i n 的入海通量有所减 少，基本保持在3 6 t a 左右。 关键词：胶州湾河流排污口海水养殖入海通量 s t l l d yo n t h ep o l l u t a l l to f p o i n ts o u r c ea n dm a r i c u l t u r ef l u x e s rl o w l n g 1 t o1 1 a o z n o u 上；a v 1 n 1 11 r 、 a b s t r a c t t h em a i nr i v e r sw h i c hw e r ei n v e s t i g a t e di i ls e p t e m b e r2 0 0 8a 1 1 do c t o b e ra r o u l l d j i a o 一曲o ub a yw e r ee v a l u a t e di nt e r m so fm es i i l 9 1 ef a c t o ri n d e xe v a l u a t i o nm e t h o d ， 。 c o m p r e h e n s i v ep o l l u t i o ni n d e xm e t h o da i l dc o m p r e h e n s i v et r o p l l i cs t a t ei n d e x a sa r e s u l t ，m ek e yp o l l u t a n t so ft l l er i v e r sa r et l l ei n v e s t m e n ta i l dt h em a i ne 蚰l a r y sa r e a 1 1 a l y z e d ，f i n a l l ym ep o l l u t a n tf l u xo fp o i n ts o u r c ea n dt l l ep 0 1 l u t a n to fm a r i c u l t u r e f l u x6 fj i a o z h o ub a y6 f2 0 0 8a r e 印p r o x i m a t e l yc a l c u l a t e d t 1 1 ec o n c l u s i o n sa r e f o l l o w i n g ： 1 a h l o n gf i v ed v e r sa r o u l l dj i a o z l l o ub a y ，t h es e v e r i t yo f p 0 1 l u t i o ni no r d e ri s h a i b or i v e r 、l i c u nr i v e r 、m o s h u i 矗v e r 、 l o u s h a nr i v e ra n dd a g ur i v e r 2 f i v er i v e r so fj i a o z h o ub a ya r ee x t r e m e e u 仃o p h i c a sar e s u l t ，t h ee u 仃o p h i c c o n d i t i o n so fr i v e r sa r o u n dj i a o z l l o ub a ya r e 陆s 嘶o u s f i v ee s 僦l r y so f j i a o z h o ub a ya r ea l s oe u t r o p l l i c ，i n2 0 0 8 ，e u t r o p h i c a t i o ni n d e xv a l u eei si n b e t w e e n8 2 3 2 8 3 i n2 0 0 8 ，t h ec o d 、d i na i l dp i po f p o i n ts o u r c en u x i n t o j i a o z h o ub a y a r e 4 8 2 0 1 9 4 讹、1 1 2 19 讹a i l d6 7 6 8 8 t a n l em a i np o i ms o u r c eo f j i a o z l l o ub a y a r et 啪d a ot r e a t m e n tp l a n t 、h a i b or i v e r 、l i c u i lr i v e r 、b a n q i a o f h gr i v e r 、 l o u s h a i lr i v e r 、m o s h u ir i v e r 、d a g ur i v e ra n dt h eo m e r t h e i rc o dn u xi m o j i a o z h o ub a y a r el8 4 0 2 t a 、7 9 3 2 9 t a 、1 0 5 3 9 2 “a 、1 5 4 1 6 5 t a 、9 1 2 7 8 6 t a 、 5 8 6 2 5 t a 、6 9 5 9 6 讹a n d4 3 9 8 0 7 t a ；t h e i rd i nn u ) 【i n t oj i a o z h o ub a ya r e 6 0 8 3 2 t a 、1 9 8 6 3 t a 、2 0 16 5 t a 、3 3 0 5 5 t a 、18 0 6 7 5 t a 、10 0 0 6 t a 、2 6 0 9 6 t a a n d 8 6 2 3 2 讹；1 1 1 e i rd i pn u xi n t oj i a o z h o ub a ya r e6 0 8 讹、9 3 1 讹、 1 6 4 5 t a 、2 0 1 5 t a 、2 4 5 t a 、1 2 1 6 9 t a 、1 3 5 4 t aa n d1 0 2 6 9 t a 4 i n2 0 0 8 ，t h ec o d 、d i n 、d i po fm 砸c u l t u r en u xo fj i a o z h o ub a ya r e 5 6 4 0 6 t a 、2 0 5 6 t aa n d3 5 9 7 t a a m o n g 也e m ，t h ec o dn u xi n t oj i a o z h o u b a yo f s h 矗m p 、f i s ha 1 1 ds h e l l f i s ha 】r e1 4 5 0 4 t a 、7 9 6 8 t aa n d3 3 9 3 4 4 t a ：t h e d i na r e4 3 6 “a 、11 7 7 “aa n d4 4 3 “a ：t h ed i pa r e5 3 9 t a 、2 3 8 t aa n d 6 7 8 t a 5 s i l l c et h ee a r l yo f19 9 0 st o2 0 0 8 ，t h ej i a o z l l o ub a ym 撕c u l t u r ec o dn u x i m ot h es e ai n c r e a s e dt h eo v e r a l lt r e n d ，s i n c e2 0 0 5 ，t l l es m o o t l lt r e n do f m a r i c u l t u r ec o df l u xi n t ot h es e ai ss t a b i l i t y i nd e t a i l ，t l l em a r i c u l t u r e c o dn u xi sa b o u t7 0 0 t ai nt h ee a r l yo fl9 9 0 s ，a n dt h e ni 1 1 c r e a s e sq u i c k l yt o 6 0 0 0 t ai nt h ee a r l y218 c e m m y s i n c e2 0 0 5 ，i tr e m a i n e d5 6 0 0 t a 6 s i n c et 王l ee 砌yo f19 9 0 st o2 0 0 8 ，t h ej i a o z l l o ub a ym 撕c u l t u r ed i nn u ) 【 i n t ot h es e ai n c r e a s e dt h eo v e r a l lt r e n d ，s i n c e2 0 0 5 ，t h em a r i c u l m r ed i nn u x 7 i n t ot h es e ah a ds h o 、nad o 、v n w a r d 仃e n d i nd e t a l i l t 1 1 em 撕c u l t u r ec 玎q n u xi sa b o u t6 0 t ai 1 1m ee a r l yo f19 9 0 s ，a n dt h e ni n c r e a s e sq u i c k l yt o2 4 0 t a i 1 1t l l ee a r l y21 吼c e n t l l r y s i n c e2 0 0 5 ，i tr e m a i n e d2 0 0 t a 7 s i n c et 1 1 ee a r l yo fl9 9 0 st o2 0 0 8 ，t 1 1 ej i a o z h o ub a ym 撕c u l t u r ed i p n u xi n t o t l l es e ai n c r e a s e dt h eo v e r a l lt r e n d ，s i n c e2 0 0 5 ，t h em a r i c u l t l l r ed i p n u xi n t o t h es e ah a ds h o mad o w n 衄t r e n d i nd e t a j l ，t h em a r i c u l t u r ed i pn u ) 【i s a b o u t12 t ai nt h ee a r l yo fl9 9 0 s ，a 1 1 dt l l e ni n c r e a s e sq u i c u yt o4 2 t ai nt h e e a r l y2 18 c e n t u r y s i n c e2 0 0 5 ，i tr e m a i n e d3 6 t a k e yw o r d ： j i a o z h o ub a y础v e r so u t f a um a r i c u l t u r ef l u xi n t ot h e s e a 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 ( 注! 翅遗直墓丝盂要挂星4 童盟鲍：奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：王冈j 签字日期：砷年月，月 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同时授权中国科学技术信息 研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公 众提供信息服务。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：王冈j 导师签字： 签字日期：y 7 了年f 月以日 签字日期：y 7f 年6 月，c ，日 孤玖 签字日期：) p 争7 年多月，多日 胶州湾入海点源、海水养殖污染物通量研究 0 前言 胶州湾位于山东半岛东南部、黄海之滨，是我国北方沿海自然环境条件良好 的半封闭型浅水海湾，也是我国乃至世界上为数不多的天然优良港湾之一。胶州 湾地处山东半岛青岛市地域内，四周被青岛市区、胶州市、胶南市所包围，湾东 部和东北部沿岸是青岛市区的工业密集区域，湾南部的黄岛为新开发区，其东北 部建有我国目前最大的深水输油码头。随着环胶州湾地区经济的高速发展，大量 的工业、生活污水通过沿岸河流、排污口排入胶州湾，成为了胶州湾地区污染物 的重要来源。近几年来，除胶州湾东部沿岸外，其余大部分海区的水产养殖业发 展迅速，也给胶州湾带来了大量的氮、磷及有机污染物。 由于半封闭海湾水动 力交换比较缓慢，不利于污染物的输移扩散，因此，不断增加的污染物对海区产 生了严重的破坏，导致胶州湾海域水质不断恶化、海洋生态系统失衡、赤潮灾害 频发等重大海洋生态环境问题，经济损失严重。胶州湾生态环境问题已成为青岛 市社会经济可持续发展和建设“国际化城市”战略目标实现的重大制约因素。为 解决胶州湾海洋环境污染的问题，达到合理利用海洋资源，保护海洋环境，使之 与社会、经济发展相协调的目的，本文在收集胶州湾自然、周边经济、养殖状况、 河流水质及陆源点污染源历史资料并于2 0 0 8 年9 月和1 0 月对胶州湾主要入海点 源和胶州湾海水养殖进行现场监测的基础上，研究胶州湾主要污染物及入海点 源，并运用单因子评价法、综合污染指数法、综合营养状态指数法等对主要河流 进行了水质评价，并对胶州湾主要河流河口富营养化状况进行分析，同时估算了 环胶州湾点源和海水养殖污染物入海通量。 本文的研究内容主要包括：文献综述、研究内容和技术路线、胶州湾点源调 查及入海通量、海水养殖调查及入海通量和结论五个部分。 胶州湾入海点源、海水养殖污染物通量研究 1 文献综述 1 1 河流污染评价研究现状 1 1 1 河流水质评价方法研究现状 针对河流水评价方法的研究，西方国家开始较早。早在十九世纪初，西方国家就 利用水的色、味、臭、混浊度等物理指标进行评定水的优劣。十九世纪末二十年 代初，随着西方工业和经济的发展，大量的工业废水和生活废水被排入水体，严 重影响了水体环境和人类身体健康，仅有的感官评价不能满足人们对水体的正确 评价，因此开始加入了生化需氧量( b o d ) 、化学需氧量( c o d ) 、重金属、有机 化合物等化学指标和大肠菌落、细菌总数等生物指标等参数评价河流水质状况。 从二十世纪六十年代r k h o n o n 提出了水质评价的质量指数法( q i ) 概念和 公式开始，关于水质评价工作才逐渐由描述性的，简单定量的评价走向成熟 ( m a i l a l l a ，2 0 0 3 ) 。随后，r m b r o w n 等提出了水质现状评价的质量指数法 ( w q i ) 、n l n e m e r o w 提出了内梅罗法评价指数( l a n 、e n h u i 等，2 0 0 2 ) 、s l r o s s 提出了分级评价指数( j a c o b shl ，1 9 7 2 ) 、s y l v e r s t e r 提出的多元回归技术 ( s y l v e s t e rro ，1 9 6 2 ) 、d u 衄e 位e 采用的聚类分析方法( d u n n e t t eda ，1 9 7 5 ) 等一系列方法评价水体水质，使得水质评价工作更加成熟和科学。 自二十世纪八十年代以来，我国开始了全国范围内的河流水质评价工作。其 中，单因子评价法、污染指数法、模糊数学评价法、灰色系统评价法、层次分析 法、物元分析法、人工神经网络评价法是目前较常用的水质评价方法( 徐祖信， 2 0 0 5 ) 。 目前，河流水质评价方法较以前单一模式有了很大的发展，国内许多学者运 用不同的评价方法来评价水质状况。胡必彬( 2 0 0 3 ) 运用单因子指数法评价了我 国十大流域片的水质现状。李小龙等( 2 0 0 6 ) 采用综合污染指数法，选择溶解氧、 高锰酸钾指数、生化需氧量等指标对淮河水质进行评价，结果显示氨氮、高锰酸 钾指数、溶解氧是主要污染物。孙文章等( 2 0 0 7 ) 利用模糊模式识别方法，浓度 指数法和评分法对东昌湖现状水质进行了评价分析，得出东昌湖水体呈现富营养 化。张云龙等( 2 0 0 7 ) 改进了物元可拓法，并对黄河水质进行了水质综合评价。 胶州湾入海点源、海水养殖污染物通量研究 刘荣珍等( 2 0 0 7 ) 采用模糊数学方法对长江1 7 个地区水质状况进行了综合评价。 吴沛等( 2 0 0 7 ) 通过对黄河监测点的评价，分析比较了灰色关联分析法、模糊综 合评价和物元分析法。姜建梅等( 2 0 0 8 ) 通过研究石家庄滹沱河地区为例，采用 内梅罗指数、模糊数学法以及水质分级进行评价，分析比较3 种方法的优缺点。 刘颖等( 2 0 0 8 ) 运用指数评价法对黑龙江中游两个断面进行了研究，并给出了方 法的计算公式。于福荣等( 2 0 0 8 ) 改进了尼梅罗污染指数法，并对黄龙工业园的 地下水进行了综合评价。徐晓云等( 2 0 0 8 ) 运用模糊综合评价法对京杭运河扬州 段水质进行评价。常欢等( 2 0 0 8 ) 运用灰色聚类法对阜新河流水质状况进行评价。 王文强( 2 0 0 8 ) 通过比较综合指数法、内梅罗指数法和综合评判指数法，指出综 合指数法更简便，评价结果更直接、精确度更高。伊海龙等( 2 0 0 8 ) 针对目前水 质评价方法，探讨了7 种河流综合水质评价方法，并给出了它们的优缺点。 综合污染指数根据国家地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) ，能够直观的 判断综合水质是否达到功能区目标，准确的给出河流的首要污染物，并且该方法 更简便、精确度更高。综合污染指数目前仍然是国内外评价河流时应用范围最广、 较为成熟的一种方法。评价指标主要涵盖有机污染指标、氮和磷营养盐等( 王文 强，2 0 0 8 ；伊海龙，2 0 0 8 ；金相灿，1 9 9 5 ；溪立旦，1 9 8 7 ) 。 1 1 2 水体富营养化研究现状 富营养化是指水体内的氮、磷营养盐元素富集，致使水体的生产力提高，引 起藻类的迅速繁殖，导致水体的溶解氧降低，进而引起水体的水质恶化和水体中 鱼类及其它水生生物大量死亡的污染现象( 赵不凋，2 0 0 7 ) 。 水体富营养化分为天然富营养化和人为营养化，在自然条件下，湖泊和河流 会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增加，不过这个过程十分缓慢， 通常需要几千年甚至几万年。而人为排放含富营养物质的工业废水和生活污水所 引起的水体富营养化现象，可在短期内出现( 王玲玲，2 0 0 7 ) 。水体富营养化本 质上只不过是一种缓慢的自然演变过程，而在此过程中涉及到物理、生物等诸多 条件变化，而且它们是一种渐变性质。一旦水体发生富营养化，破坏了水体原有 的生态系统平衡，即使人们控制了外来营养盐物质来源，水体本身也难以白净和 恢复到原来正常水平，致使水体处于恶性循环的过程( 顾乾坤，2 0 0 7 ，陈水勇， 胶州湾入海点源、海水养殖污染物通量研究 1 9 9 9 ) 。 富营养化过程分为三个阶段：第一阶段是污染物导致水体的化学需氧量急剧 增高，溶解氧锐减，致使水体处于厌氧状态，继而引起水生生物的大量死亡，导 致水体的自净能力的下降；第二阶段，被排放进入水体的c o d 变成了藻类丰富的 有机碳源，提高了藻类的生产力，致使它们大量繁殖，形成了局部的水华现象； 第三阶段，被排放进入水体的氮磷营养盐类污染物，为藻类的生长提供了营养来 源，进而引起更大面积的水华现象( 张英慧等，2 0 0 7 ；贺丽君等，2 0 0 8 ) 。 水体富营养化的主要原因是外源性营养物质( 主要是氮和磷) 的过量输入，造 成水生生物大量繁殖，引起水生生态系统的失衡。根据相关调查研究发现，主要 有以下来源：一是未经处理的生活污水的排入，生活污水中含有大量的可容性营 养盐类、有机质等污染物。尤其是生活污水中含有大量的磷；二是工业废水的排 入，化肥、制革、化工、食品等工业废水含有大量的氮磷及其他无机盐类污染物； 三是农田等面源污水的排入，由于大量化肥、农药的施用，大量氮磷污染物随地 表径流进入水体，以太湖为例，农业面源入湖的氮占到了总量7 2 一7 5 ( 王玲玲， 2 0 0 7 ；张惠英等，2 0 0 7 ；陈奥密，2 0 0 8 ；金东根，2 0 0 8 ) 。 所有富营养化的研究表明，水体的富营养化发生的根本原因就是氮磷、c o d 等污染物的大量输入，引起了河流、湖泊本身生态系统失衡，导致藻类的大量繁 殖，水体的水质恶化。随着人口的增长和工农业的发展，我国的河流和湖泊的富 营养化较严重，其中5 大淡水湖水体中的营养盐已经大大超过了氮磷富营养化发 生的浓度，尤其总氮的浓度是正常水平的1 9 倍，太湖、巢湖、滇池等已经处于 严重的富营养化状态( 贺丽君等，2 0 0 8 ；金根东，2 0 0 8 ) 。 河流和湖泊的富营养化已经成为当今国际上重大的水环境问题之一，已经引 起了世界各国的高度重视。我国学者也针对我国河流、湖泊严重的状况，开展了 一系列的研究。裴廷权等( 2 0 0 8 ) 通过对三峡库区的典型次级流域一小江水域水 体的研究，提出了三峡库区次级流域的评价体系及评价方法。根据富营养评价标 准和影响因子的不确定性，建立不同的评价指标所对应的隶属度函数，确定其权 重系数和模糊综合指数。万金保等( 2 0 0 8 ) 以鄱阳湖为研究对象，对参数法营养 级别评价、营养物质负荷模型和预测模型进行了比较。卢垒等( 2 0 0 8 ) 通过改变 幂函数加和型普适指数公式的参数，研究表明该方法的适用性较好。杨松秦等 4 胶州湾入海点源、海水养殖污染物通量研究 ( 2 0 0 8 ) 采用评分发和综合营养状态指数对郑州生活饮用水源进行富营养评价， 并构建了b f 人工神经网络富营养化预测模型，研究表明，人工神经网络技术能够 运用于水体富营养化预警。姜雅萍等( 2 0 0 8 ) 基于神经网络评价方法的缺点，使 用r p r o p 算法评价水体富营养化，研究表面该法与传统的评价结果具有高度的相 关性，是一种有效地方法。陈为国等( 2 0 0 8 ) 以东昌湖为例验证多级模糊识别模 型的准确性和实用性。白微扬等( 2 0 0 8 ) 采样分析了嘉陵江重庆段水体总氮、总 磷、叶绿素a 、c o d 及透明度等参数，运用综合营养状态指数法对其进行了评价， 研究表明，水体处于轻度富营养化状态。陈秀珍等( 2 0 0 8 ) 通过历史监测数据， 建立数学模型，运用相关分析和逐步回归分析方法，研究得出了骆马水质富营养 化的主控因子。邓焕广等( 2 0 0 8 ) 运用卡尔森指数法对东昌湖水体进行了评价， 研究发现水体处于中等富营养状态，并提出了采用生物控制模式来防止东昌湖水 体富营养化的加剧。 目前，富营养化的评价方法主要包括特征法评价指标、参数法( 总氮、总磷、 透明度、藻类、叶绿素a 、生物多样性指数、水质综合污染指数等生物和生态学 指数) 、生物指标参数法( 藻类污染指标种及综合指数、多样性指数、指示生物 法) 、营养状态指数法( t s i 指数法、综合营养状态指数法、a h p p c a 法) 、营养 评分模式、数学评价法( 模糊评价模式、人工神经网络评价法) 等。其中，营养 指数法主要适用于河口和近海海域的的富营养化评价( 陈斌，2 0 0 2 ) ，综合营养 状态评价指数法是国家环境保护总局推荐应有评价河流湖泊富营养化状态的评 价方法( 金相灿等，1 9 9 0 ) 。 污染物入海通量研究现状 随着社会经济的不断发展，大量的工业和生活污水排放入海，对河流和排污 口邻近海域环境影响非常严重。根据2 0 0 8 年中国海洋环境质量公报，2 0 0 8 年实 施监测的河流和排污口邻近海域中，高达7 3 的排污口邻近海域水质不能满足海 洋功能区要求，6 7 的排污口邻近海域水质为第四类和劣于第四类，2 7 的排污口 邻近海域水质为第三类；近3 0 的排污口邻近海域沉积物质量不能满足海洋功能 区要求，1 5 的排污口邻近海域沉积物质量为第三类和劣于第三类) 。排入我国近 岸海域的污水和各种有害有毒物质，绝大部分来自陆地，有的工业污水和生活污 胶州湾入海点源、海水养殖污染物通量研究 水从工厂企业和沿海城市直接排入海水，有的排入江河，再经河口入海，造成局 部海域严重污染。因此，研究污染物入海通量对于控制海洋污染物排放有着十分 重要的意义。 1 2 1 河流入海通量的研究现状 陆源污染物向海洋转移，是造成海洋污染的主要根源。而陆上8 0 污染源通 过河流进排入海洋( 练兴常，2 0 0 6 ) 。陆地和海洋的相互作用己成为全球环境变 化研究的重点问题，入海河流的水质状况和污染物输送通量作为陆地对海洋影响 的中心问题已曰益受到广泛的关注( w e b bb w ，1 9 9 7 ；n e a lc ，1 9 9 7 ) 全球变化 的实质是陆一海之间发生的物质、能量和动量的通量发生变化的结果。而大河流 的河口是陆地和海洋环境系统的主要界面( 孟宪伟，2 0 0 5 ) 。 t u r n e r ( 1 9 9 4 ) 通过研究m i s s i s s p p i 河的氮磷含量，发现河水氮磷浓度的升 高，致使墨西哥湾内溶解态的氮磷浓度比1 9 5 0 年增加了一倍。w e b b ebw 等( 1 9 9 7 ) 通过对污染物平均浓度、河流断面瞬时流量等的研究，构造了5 中时段通量的计 算公式。g r e l o w s k i ( 2 0 0 0 ) 通过对o d e r 河总氮、总磷污染物通量研究发现，每 年约有7 1 一8 8 的总氮和7 3 一8 9 的总磷进入波罗的海。 我国自2 0 世纪9 0 年代以来，国家自然科学基金项目和国家重大基础研究计 划项目( 东海陆架边缘海洋物质通量研究项目、东海海洋通量关键问题和长江口 通量研究项目、国家“9 7 3 ”计划、国家“9 0 8 ”计划) 都开展有关河流和边缘海 物质通量的研究( 孟宪伟等，2 0 0 5 ) 。孙敬惠( 1 9 9 7 ) 通过对福建沿海河流入海 口的水质监测资料的统计和分析，估算了福建省八达河流的污染物入海通量。刘 国华等( 2 0 0 1 ) 利用1 9 9 3 1 9 9 7 年海河水质监测资料，研究计算了各污染因子的 污染指数和其入海通量。逢勇( 2 0 0 1 ) 利用河网区非稳态水量数学模型，计算了 1 9 8 5 1 9 9 5 年珠江东四口门的入海水量，并根据相关监测资料，估算了该时段每 年丰、平、枯三季从东四口门排入伶仃洋的污染物总量。叶立群( 2 0 0 1 ) 根据珠 江八大口门的径潮实际情况，选取“潮时入海通量计算方法1 、2 ”估算了珠江 总汞、铜、铅、镉等重金属入海通量。富国( 2 0 0 3 ) 通过对河流时段通量所采 用的估算方法的误差进行比较分析，研究实例河流断面时段通量中时间平均离散 通量的贡献和污染源的点源、面源类型的差别对选择年通量估算方法的影响。富 6 胶州湾入海点源、海水养殖污染物通量研究 国( 2 0 0 3 ) 提出了简单的通量误差判断公式，对于采用以时空平均的一维对流量 方式估算河流通量，提出了排除不可靠的通量估值的方法。孙丽华( 2 0 0 3 ) 利用大 亚湾大鹏澳3 条主要入海河流南涌河、王母河和龙岐河水体中营养盐的监测数 据，分析了营养盐的分布特征和主要来源，并计算其入海通量。沈志良( 2 0 0 4 ：2 0 0 6 ) 分别研究了长江流域的氮、磷和硅的的入海通量。王晖( 2 0 0 4 ) 通过采用的5 种不 同的时段通量的估算方法对淮河干流水断面污染物的年通量进行了估算，并比较 了它们之间的差异。杨清书等( 2 0 0 4 ) 根据虎门潮汐水道狮子洋4 个采样点洪、 枯水期有机物污染物的浓度的平均值估算了多环芳烃、有机氯农药的年入海通 量。张乃英( 2 0 0 5 ) 研究分析了太子河鞍山段3 各监测断面的c o d 、氨氮等主要 污染物通量的相关性，结果表明，各断面c o d 和b o d 、b o d 和石油类、氨氮与l a s 等污染物通量之间均呈现显著的相关性。许鹏柱等( 2 0 0 5 ) 利用2 0 0 卜2 0 0 2 年 1 1 5 条环太湖河道的同步监测资料，估算了它们的水量和污染物通量。罗缙等 ( 2 0 0 5 ) 利用经率定验证的太湖流域平原河网地区河道水量、水质计算模型以及 太湖流域废水负荷模型计算出太湖流域河网区各主要入湖河道污染物入湖量，并 给出了该地区主要的污染源。王卫平等( 2 0 0 6 ) 对目前常用的河流污染物通量估 算方法进行了分析，选用高锰酸钾指数与氨氮，利用各种估算公式进行污染物入 海通量估算。周国华等( 2 0 0 6 ) 通过对河流中活性物质的研究，对估算河流活性 物质入海通量的方法进行了研究。叶玉玲等( 2 0 0 6 ) 分析了目前地下水入海通量 三种主要方法，并探讨了其发展方向及其趋势。曹飞凤等( 2 0 0 7 ) 应用a d c p 获 得钱塘江主要断面的流量资料，结合其氮磷、石油类等污染物浓度资料，估算分 析了钱塘江主要断面的污染物通量。徐大海等( 2 0 0 7 ) 根据2 0 0 卜2 0 0 5 年松花江 同江断面的流量和高锰酸钾指数监测数据，结合数学模型估算了其通量，研究表 明，同江断面高锰酸钾指数通量与流量呈正相关。袁宇等( 2 0 0 8 ) 通过改进目前 的点源和非点源分割的常规方法，提出了简单的分割技术，并以大凌河为例，估 算了大凌河主要污染物的入海通量。袁宇等( 2 0 0 8 ) 通过对目前河流入海通量估 算方法的比较分析，针对我国北方的大部分河流属中小河流，监测频率不高，潮 周径流量与进潮量之比很小的情况，指出了估算河流入海通量的技术故障，分析 各种河流、河口通量估算方法的误差来源、应用条件，比较潮时通量法、水期加 权法、年平均法、概率分布法以及对流一扩散模式等各种时段通量的估算方法。 7 胶州湾入海点源、海水养殖污染物通量研究 从河口上游水文站时段通量、区间排放量的关系出发，提出了实用化的河流入海 通量的计算方法，并用于水质监测频率较低的感潮河流入海通量的估算和分析。 1 2 2 养殖污染物入海通量的研究现状 自2 0 世纪8 0 年代以来，由于海洋渔业资源的锐减使得海水养殖业迅速发展， 掘统计，全球的海水养殖每年以1 0 的速度增加。我国的海水养殖业在养殖面积、 放养种类以及产量等方面也得到了很大的发展( 陈慧娟，2 0 0 7 ) 。而随之产生的 是海水养殖海域的严重被污染，主要原因是外源性大量的投饵、肥料以及养殖物 的粪便排泄等，造成了局部水域的氮磷负荷加大，海水透明度下降，水质恶化， 富营养化加重，引发赤潮等自然灾害，导致鱼类的大量死亡( 陈秀国2 0 q 8 ；陈 慧娟，2 0 0 7 ；陈祖峰等，2 0 0 4 ) 。 针对日益突出的海水养殖污染问题，国外学者早在2 0 世纪8 0 年代就要开始 研究工作。k a u s h y 等( 1 9 8 5 ) 通过对自然种群的贻贝所产生粪便的研究发现， 每年每克干重贻贝排泄1 7 6 9 粪便，其中含有的碳、氮和磷分别为0 1 3 9 、0 0 0 1 7 9 和o 0 0 0 2 6 9 。h a l l 等( 1 9 9 0 ) 研究发现每生产1 t 鱼排放8 7 8 9 5 2 k g 的碳，约占 碳输入量的7 5 一7 8 。p i l l a y ( 1 9 9 2 ) 研究发现养殖过程产生的残饵、粪便排泄 物、化学物质是主要的污染物来源。f o y 等( 1 9 9 1 ) 通过对北爱尔兰池塘养殖的 虹鳟研究发现，虹鳟的氮磷排放负荷分别为1 2 4 2 k g t 和2 5 6 k g t 。f u n g e 等 ( 1 9 9 8 ) 通过对精养虾池中污染负荷的研究发现，整个养殖周期中只有1 0 的氮 和7 的磷被利用，其他的都以溶解态和非溶解态的形式进入海洋环境。t o v a r 等( 2 0 0 0 ) 研究海水鱼类精养负荷得出，氮、磷的排放量分别为1 4 2 5 k g a 和 2 5 7 k g a 。l e f e b v r e 等( 2 0 0 1 ) 将养殖物的粪便的营养盐含量，残饵中营养盐 含量以及水流贡献量作为质量平衡公式的输入项，将通过沉降和水流输出的营养 盐作为输出项，研究了法国大西洋沿岸集约化养殖鱼塘内颗粒态氮磷的质量平 衡。m a c l e o d 等( 2 0 0 4 ) 调查发现大西洋鲑的网箱养殖场所改变后，原网箱区的 环境2 个月后有显著改善。 我国在2 0 世纪9 0 年代也陆续开始了海水养殖污染物负荷方面的研究。唐森 铭等( 2 0 0 3 ) 通过对香港东部水域牛尾海1 9 9 8 年3 月一1 9 9 9 年1 月对浮游植物 的连续监测数据分析，发现赤潮与富营养化水平有关，网箱养殖规模是赤潮发生 胶州湾入海点源、海水养殖污染物通量研究 的主要影响因子。杨逸平等( 1 9 9 9 ) 通过研究虾池发现，投放的氮营养盐仅有1 9 被利用，被下体吸收转化，其余的或沉积在池底( 6 2 一6 8 ) 或以悬浮态、溶解 态的形式进入水体。周毅等( 2 0 0 2 ) 对多种经济双壳贝类和养殖中的污损动物的 氮磷的排泄成分、排泄速率进行了研究。张玉珍等( 2 0 0 3 ) 以福建省九龙江五小 川小流域水产养殖为例，分别应用目前估算水产养殖的3 方法，结果表明，氮磷 负荷估算值大小顺序为：竹内俊朗法 物料平衡法 化学分析法。赵清等( 2 0 0 4 ) 总结了五类方法的研究现状和结果，其中“基于现场测定的数学模型分析比较 了竹内俊朗法、物料平衡法和化学分析法等估算方法。李纯厚等( 2 0 0 4 ) 通过分 析广东海水对虾养殖饵料、养殖品种的组成成分、养殖效率等变化，采用质量守 恒和增量估算法，估算了对虾养殖主要污染物的环境负荷，结果显示，对虾池塘 中养殖氮磷的环境负荷分别为4 5 8 和1 0 1 k g t 。崔毅等( 2 0 0 5 ) 通过研究投饵 和非投饵两种养殖方式发现，海水养殖产量与营养盐类、c o d 和赤潮发生的次数 均成正相关关系；并且估算出了黄渤海海水养殖向海洋排放氮磷、c o d 的通量。 葛长字等( 2 0 0 6 ) 通过模拟实验研究了爱伦湾抗风浪网箱沉降颗粒物的通量并估 算了1 2 h 内s p m 中无机氮、无机磷的释放速度，结果表明，网箱内的s p m 、p o c 、 t n 、t p 的通量均大于网箱外的，其中s p m 中的n p 为2 1 6 6 9 2 。杨卫华等( 2 0 0 7 ) 通过对胶州湾西部扇贝养殖区及其周围海区的研究得出，胶州湾养殖区的海水的 c o d 和无机营养盐含量均明显高于非养殖区海域。杨卫华( 2 0 0 8 ) 通过对扇贝筏 养式养殖的无机营养盐污染负荷估算方法的改进，估算了胶州湾扇贝养殖所产生 的营养盐污染负荷通量。 1 3 环胶州湾主要河流研究现状 1 - 3 1 胶州湾概况 胶州湾位于山东半岛南部，介于北纬3 5 。5 57 3 6 。1 87 ，东经1 2 0 。0 4 7 一1 2 0 。2 37 之间，为青岛市所辖。胶州湾以团岛与薛家岛连线为界，与黄海 相通，湾口宽3 k m ，面积约为2 9 0 k m 2 ，平均水深约7 米，是一个典型的半封闭型 海湾。胶州湾入海的河流十几条：其中径流量和含沙量较大的为大沽河，青岛市 区海泊河、李村河、墨水河、娄山河等河基本上无自身径流，河道上游常年干涸， 9 胶州湾 海点源、海水养殖污染物通量研究 中、下游己成为市区工业废水和生活污水的排污河，构成了外源有机物质和污染 物的重要来源。青岛属于受海洋影响的季风型大陆性气候，冬无严寒，夏无酷暑。 冬季多为西北风，夏季多为东南风，降水集中在夏季，约占全年的6 0 ，且春夏 之间多雾。 胶州湾的潮汐和潮流均为正规半日潮性质，潮流为往复流，涨潮流速大于落 潮流速，涨潮历时小于落潮历时。湾口流速最大，由湾口向湾内流速逐渐减少。 胶州湾四周为青岛市、胶州市、胶南市所包围形成高度密集的沿海产业区。胶 州湾与周边社会经济体系己构成丁一个多元化的复合生态体系。工农业生产、港 口开发、交通运输、商业贸易、旅游观光、居民生活等各类活动无不与胶卅1 湾联 系在一起环胶州湾经济圈的持续发展问题已成为政府、群众和科学家共同关心 的问题。胶州湾东部的青岛港和港口西部的黄岛码头以及前港湾也是胶州湾污染 的重要来源。其它人类活动( 包括养殖、捕捞等经营开发) 也都给予胶州湾生畚 系统咀强烈影响。胶州湾的自然环境与周边社会这一经济复合体，已成为高度人 为干预下的多功能复台生态系统，是生态环境监测的典型站点。 幽】1 胶州湾位置酗 132 胶卅l 湾主要河流水质研究现状 目前，环胶卅湾河流污染严重，许多学者针对这一状况，对其进行了不同的 研究。张俊等( 2 0 0 3 ) 利用0 u a l 2 e 综舍水质模型和水库水环境容量计算方法， 胶州湾入海点源、海水养殖污染物通量研究 研究计算了大沽河干流丰水期和平水期及枯水期的水环境容量。王淑英( 2 0 0 4 ) 运用断面计算方法估算了大沽河和洋河地区的地下水及营养盐入海量，并建立了 白沙河区地下水的数值模型，采用断面法、水量均衡法及m o d f l o w 模型估算了自 沙河地区地下水及营养盐向海湾的输送，比较了各种方法的计算结果。胡颖等 ( 2 0 0 4 ) 根据己建立的大沽河水质数据库，对胶州段水质进行了评价，研究发现 悬浮物、c o d 、氨氮是主要污染物。徐进等( 2 0 0 5 ) 通过分析大沽河青岛段水质 现状，发现该区域的主要污染物是c o d 和氨氮。周明莹等( 2 0 0 6 ) 通过对环胶州 湾的主要河流( 大沽河、墨水河、桃源河、洪江河) 入海口的水样采集，研究了这 几条河流水中h c h s 和d d t s 的含量分布及季节变化特征。牛青山等( 2 0 0 6 ) 通过 李村河、张村河1 8 个监测断面数据研究分析了2 0 0 0 一2 0 0 3 年李村河、张村河水 - 质污染状况。于雯泉等( 2 0 0 7 ) 研究了胶州湾李村河口区沉积物酸可挥发硫化物 的环境效应。王艳玲等( 2 0 0 7 ) 在野外调查的基础上，利用2 0 0 5 年的遥感影像， 结合2 0 世纪8 0 年代至2 0 0 5 年的监测数据，分析研究了大沽河河口区的生态环 境现状，并提出相应的保护对策。杨媚媚等( 2 0 0 7 ) 利用二维有限元方法建立了 胶州湾东岸娄山河、李村河附近海域的水质模型，预测娄山河污水处理厂一期和 李村河污水处理厂二期建成以后对附近海域的水质的影响。单长青等( 2 0 0 7 ) 通 过模拟实验研究了胶州湾海泊河口和李村河口沉积物中的汞在不同环境条件下 向海水的释放，并对汞的释放动力学数据进行了拟合。孟春霞等( 2 0 0 8 ) 采用 2 0 0 0 2 0 0 5 年大沽河青岛段地表水水质监测资料，对大沽河青岛段地表水功能区 水质进行了评价，发现近六年来大沽河青岛地表水污染状况总体上呈好转趋势， 主要污染物是c o d 、悬浮物和氨氮。刘娟等( 2 0 0 8 ) 利用胶州湾海域成熟的c o d 平流扩散输运模型，对胶州湾东岸典型河流河口区c o d 响应系数进行了系统的计 算和分析。 胶州湾入海点源、海水养殖污染物通量研究 本文的研究思路和技术路线 2 1 研究目的 随着沿岸社会经济的不断发展，排入胶州湾的各类污染物逐年增加，其水质 逐年恶化。由于胶州湾是典型的半封闭海湾，水交换能力差，不利于污染物的输 移扩散，这更加剧了胶州湾的海水污染。为解决胶州湾海洋环境不断恶化的问题， 国家设立了9 0 8 专项“我国近岸典型海域环境质量评价和环境容量研究” ( 9 0 8 0 2 0 2 一0 3 ) 。因此本文在大量收集胶州湾自然、周边经济、养殖状况、河 流水质及陆源点污染源历史资料并于2 0 0 8 年9 月和1 0 月对胶州湾主要入海点源 和胶州湾海水养殖进行现场监测的基础上，确定胶州湾主要污染物及点入海污染 源，并运用单因子评价法、综合污染指数法、综合营养状态指数法等对河流进行 了评价，给出了各条河流的首要污染物，并对胶州湾主要河流河口污染状况进行 分析，同时估算了环胶州湾点源和海水养殖污染物入海通量，为胶州湾的环境治 理