（环境科学专业论文）罗源湾水环境质量与环境容量研究.pdf

环境状况和污染现状，提出了环境问题的管理对策，为罗源湾区域环 境质量和总量控制提供了科学依据。 关键词：罗源湾；水环境质量；入海负荷；环境容量 t h es t u d yo fw a t e re n vjr o n m e n t aiq u ai jt ya n dc a rr yin g c a p a cit yo fl u o y u a nb a y a b s t r a c t l u o y u a nb a y , w h i c hi sl o c a t e di nn o r t h e a s tp a r to ff u j i a np r o v i n c e ，h a sb e c o m e t h es c v c l ep o l l u t e ds e aa r e ai nf u j i a np r o v i n c ef o rs u c c e s s i v ey e a r sa n dh a sb e e n s e r i o u sp o l l u t e db yi n o r g a n i cn i t r o g e na n da c t i v a t e dp h o s p h a t e t h ee u t r o p h i c a t i o n s i t u a t i o ni nl o c a le n v i r o n m e n to fl u o y u a nb a yh a sb e c o m eo n eo ft h em o s ts e v e r e p r o b l e m si ne n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ，a tt h es a m et i m e ，t h et e r r i g e n o u sp o l l u t a n t e m i s s i o nh a sn o tb e e nb r o u g h tu n d e re f f e c t i v ec o n t r 0 1 a sa c o n s e q u e n c e ，s e v e r a lr e d t i d ee v e n t sh a p p e ni nr e c e n ty e a r ss ot h a te c o n o m i cl o s s e so fm a r i n ea q u a c u l t u r eh a s t h r o u g ht h es u r v e yi nj u l y , 2 0 0 9 ，w em a k et h ea n a l y s i sa n de v a l u a t i o na b o u tt h e e n v i r o m e n t a lq u a l i t yo fb o t hs u r f a c ew a t e ra n ds e aw a t e ri nl u o y u a nb a ya r e a a c c o r d i n gt oh i s t o r i c a ld a t a , w ea l s oa n a l y z et h es p a t i a la n dt e m p o r a lv a r i a t i o n c h a r a c t e r i s t i c so fe n v i r o n m e n t a li n d i c a t o r s o nt h a tb a s i s ，w es t u d yt h el o a do f p o l l u t a n t sd i s c h a r g e di n t os e aa n de n v i r o n m e n t a lc a r r y i n gc a p a c i t y , m o r e o v e r , w ep u t f o r w a r d c o r r e s p o n d i n ge n v i r o n m e n t a lm a n a g e m e n tm e a s l e s ， w h i c h p r o d d i n g s c i e n t i f i cp r o v e sf o re n v i r o n m e n t a lq u a l i t ya n dv o l u m ec o n t r o li nl u o y u a nc o a s t a l t h er e s u l t sa r es h o w na st h ef o l l o w s ： 1 ) t h er e s u l t so ft h es u r v e ya b o u tt h ee n v i r o n m e n t a lq u a l i t yo fb o t hs u r f a c e w a t e ra n ds e aw a t e rh a v es h o w nt h a tm a i nt e r r i g e n o u sp o l l u t a n t sa r ep e r m a n g a n a t e i n d e xa n dt h eo i l ，w h i l et h em a i ne x c e e d i n gs t a n d a r df a c t o r so fs e aw a t e ra r et h e r e a c t i v ep h o s p h a t e ，t h eo i la n di n o r g a n i cn i t r o g e n t h en u t r i t i v el e v e l sa s s e s s m e n t i n d i c a t e dt h a tt h en u t r i e n tl e v e lo fl u o y u a nb a yi sp o t e n t i a le u t r o p h i c a t i o n ，b e t w e e n m o d e r a t et r o p h i cl e v e la n de u t r o p h i c a t i o nl e v e l 2 ) t h es p a c ed i s t r i b u t i o n so fm a i ne n v i r o n m e n t a li n d e x e ss h o wt h a tt h e ya r e e f f e c t e dl a r g e l yb ya q u i e u l t u r ea n dt e r r i g e n o u si n p u t s t h ei n t e r a n n u a lc h a n g e so f n u t r i e n t ss h o wt h a tt h ev a r i a t i o n t e n d e n c yo fi n o r g a n i cn i t r o g e na n da c t i v a t e d l i t - p h o s p h a t ei sa l m o s tt h es a m e ，t h a ti s ，ar i s i n gt r e n d t h ec h a n g eo fe u t r o p h i c a t i o n i n d e xs h o w st h a tt h en u t r i t i v el e v e l so fl u o y u a nb a yh a sc h a n g e df r o mp o o r e u t r o p h i c a t i o ni nt h ee a r l y19 9 0 st oe u t r o p h i c a t i o ni nt h ee a r l y 2 1s tc e n t u r y 3 ) t h el o a do fm a i np o l l u t a n t si n c l u d i n gc o d ，t o t a ln i t r o g e n a n dt o t a l p h o s p h o r o u sa r e5 4 5 6 6 8t a ，15 9 1 0 3 t aa n d2 12 4 0 t ar e s p e c t i v e l y t h es o i le r o s i o n ， l i f ep o l l u t i o na n dl i v e s t o c kf a r m i n gc o n s t i t u t e st h em a i nt e r r i g e n o u sp o l l u t i o no f l u o y u a nb a y 4 ) c o m p a r e dw i t ha c t u a lt o t a lm a s si n t ot h es e a , t h er o w m a s so fc o d ，d i na n d p 0 4 一po fl u o y u a nb a ya r en om o r et h a nt h ee n v i r o m e n t a lc a r r y i n gc a p a c i t yi nt h e c o n d i t i o no ft h es t a t ew a t e rq u a l i t ys t a n d a r dia n dm a r i n ef u n c t i o n a lz o n i n g i nt h e s e t w oc o n d i t i o n s ，t h el o a do ft na n dt ps h o u l db ed e c r e a s e db y17 7 v a , 8 3v aa n d5 4v a , 2 0t a m e a n w h i l e ，c o n s i d e r i n gt h ee n v i r o m e n t a lc o n d i t i o n sa n dp o l l u t i o ns i t u a t i o n ， w ep u tf o r w a r dm a n a g e m e n tm e a s u r e sa b o u tt h ee n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s ，w h i c h p r o v i d i n gs c i e n t i f i cp r o v e sf o re n v i r o n m e n t a lq u a l i t ya n dv o l u m ec o n t r o li nl u o y u a n c o a s t a la r e a s k e yw o r d s ：l u o y u a nb a y ；w a t e re n v i r o n m e n t a lq u a f i t y ；l o a de s t i m a t i o n ； e n v i r o n m e n t a lc a r r y i n gc a p a c i t y 罗源湾水环境质量与环境容量研究 o 前言 罗源湾是位于福建东北部，形似倒葫芦状的典型的半封闭型港湾，口小腹大， 由连江黄岐半岛和罗源鉴江半岛合抱而成。罗源湾属于窄口型海湾，仅仅在东北 角经由可门口与东海相通。水动力条件较差，环境容量较小。随着海峡西岸经济 区发展战略的提出，面临新一轮的开发热潮。据相关历史资料，罗源湾已连续多 年成为福建省严重污染海域，为无机氮和活性磷酸盐污染较重区域。罗源湾海域 局部海水富营养化问题较为严重，陆源性污染物的排放问题尚未得到有效控制， 曾多次爆发赤潮事件，造成海水养殖业的损失。 许多学者对罗源湾污染现状进行了研究，主要是对营养盐和富营养化情况进 行了调查分析，对于入海负荷和环境容量的研究则较少。 ， 本文通过2 0 0 9 年7 月所作调查，分析评价了罗源湾区域地表和海域水环境 质量，并参考历史数据进行环境指标的时空变化特征分析。在此基础上，探讨了 污染物入海负荷和环境容量的研究，并提出相应的环境管理对策，为罗源湾环境 质量和总量控制提供了科学依据。 罗源湾水环境质量与环境容量研究 1 文献综述 1 1 海湾环境研究意义 海湾是深入陆地形成明显水曲的海域。海湾除包括水域部分外，还应包括水 域周边的陆域部分，可以将海湾看成由海水、水盆、周边和空域共通组成的综合 地貌体【。由于海湾地区处于陆地和海洋之交的纽带地位和优越的开发环境，自 古以来，它就是人类通往海洋的桥头堡，于人类社会其发展过程中中处于非常突 出的地位【2 】。远古时代开始，人们就在湾畔活动，先人们在那里捕鱼采贝，开始 了最原始的航海事业；今天，人们对海湾这一资源综合区进行了各方面的开发利 用，不论是潮汐能的利用开发、海洋养殖的兴起，还是港口货运与旅游业的发展， 都与与海湾密切相关【3 】。尤其是大型海湾周边，已发展为以航运交通为先导的经 济、技术发达的城市化带。我国2 4 个海港城市，其中1 7 个是依托海湾发展起来 的；而1 4 个开放港口城市中，1 3 个位于海湾和河口。总之，海湾以其优越的自 然和资源条件，成为人类活动和经济发展最为活跃的区域。 由于人类缺乏对海湾资源之开发利用的资源保护和长远规划的意识，虽然海 湾资源丰富，但周边地区的环境污染日益严重，造成了海湾生物多样性锐减和生 态系统的功能衰退【3 1 。中国海洋2 0 0 9 年环境质量公报显示【4 】：全中国海域未达 到清洁水质标准的海域面积为1 4 69 8 0 平方千米，其中严重污染的海域面积为2 9 7 2 0 平方千米；这部分海域主要分布在渤海湾、辽东湾、莱州湾、长江口、珠江 口、杭州湾等；主要污染物是无机氮、活性磷酸盐和石油类。 监测与评价结果表吲4 1 ，处于不健康、亚健康和健康状态的海洋生态系统分 别为2 4 、5 2 和2 4 ；不健康和多数亚健康海洋生态系统仍然承受巨大的污染 压力；实施监测的入海排污口共有4 5 7 个，其中7 3 7 污染物排放超标；陆源排 污口排放的污染物主要有化学需氧量、营养盐、悬浮物、石油类和重金属；长江 口、黄河口、珠江口和渤海湾等区域营养盐污染严重。 8 0 年代中后期，我国近海海水中含油量超标率( 超过i 类海水水质标准) 一 般从百分之几到十几，1 9 9 3 年达到3 7 6 ；4 个海区中，南海近海油污染最为严 重。其他污染比较严重的海区还有长江口、杭州湾、舟山渔场等地，尤其是舟山 罗源湾水环境质量与环境容量研究 渔场，油类的检出率达1 0 0 ，且大多超出渔业水质标准，最高超标达几十倍； 对渔业资源造成了明显影响【纠。 营养盐比例失衡及富营养化问题是近年来我国海洋环境日益突出的问题之 一，无机氮、活性磷酸盐等营养盐近年来在近海的污染程度日益加重。1 9 8 5 年 只东海近海含量较高；1 9 9 0 年南海近海开始出现超标情况；1 9 9 1 年，黄海、渤 海、南海、东海无机氮的超标率高于7 0 ；1 9 9 4 年，东海超标率达8 4 。整体 上看，营养盐的污染程度呈现逐年加重的趋势【5 】。受大量人口趋海转移造成的压 力、影响，陆源性污染物造成的冲击，生态目标与经济目标的冲突，以及不合理 的开发利用造成的破坏，海洋环境保护面临的形势依然严峻。 科学规划海洋资源的开发利用，合理测度海洋水环境质量，不仅是维持近海 和海岸带健康发展的需要，也是海洋环境综合治理的迫切需求【6 】。 1 2 海湾环境质量研究进展 海湾水环境质量评价，是根据海水的用途，按照一定的评价标准、评价方法 和评价参数，对海域的水质或水域综合体的质量进行定量或定性评定的过程。水 环境质量反映多种因素共同作用的整体效应i t 。 1 2 1 水环境质量研究方法进展 2 0 世纪6 0 年代以来，随着对海洋环境保护的重视和海洋环境科学的发展， 国内外众多学者对海洋环境质量评价的研究进行了大量的工作，提出了诸多海洋 环境质量评价方法和模型m 。主要包括：指数分析法【8 1 ，内梅罗评价方法【9 】，综 合指标评价模式，综合指数混合加权法【1 0 1 ，相关分析聚类分析模型【1 1 】，模糊数 学模型【1 2 】，几何均值模型【13 1 ，半集均方差模型【1 4 】，向量模型【1 3 】等。多数模型的 共同点是单因子评价均采用指数法，而综合评价方法则不尽相同，但都从某一个 角度出发建立数学模型，力图表现评价区域的环境质量优劣状况【1 3 】。大致可以把 现有的评价方法分为以下几类： 罗源湾水环境质量与环境容量研究 1 2 1 1 指数评价法 i ) 单因子污染指数法 单因子污染指数法是利用污染物的实测浓度与其评价标准的比较确定水质 类别的方法，也就是将各水质参数与其水质标准进行比对分析，并计算检出率、 达标率或超标率、超标倍数等。 对于只有浓度上限规定的污染物： 公式： b = g g式1 - 1 式中：p f 一某一评价因子污染指数；o 一某一评价因子实测浓度；g 一某一 评价因子标准值。 对于只具有下限浓度规定的污染物，如溶解氧( d o ) ： 公式： p f ( d o ) = j d o ：- d o , j ( d o ：- d o , ) ( d d d a ) 式1 - 2 p ，( d o ) = 1 0 - 9 d o i d o ,( d d d a ) 式1 3 d o ：= 4 6 8 ( 3 1 6 + t ) 式1 _ 4 其中：a ( d d ) 一d o 污染指数；d o i d o 实测浓度；d 仍d o 标准值；d o ： 为现场水温条件下，水样中氧的饱和浓度，z 一水温( ) 。 对于同时具有上下限浓度规定的污染物，如p h ： 公式： a ( ) = i c , - c - q c l c - ：1 式1 - 5 式中：r ( ) 一d o 污染指数：g - p h 实测浓度；c j - - p h 标准上下限平均值 值：c 上p h 标准上限值。 水质质量指数若等于零，说明该项污染物在测定时未检出( 对于p h ，o 表示 和平均值相等，对于d o ，o 表示和饱和溶解氧值相等) ；若数值等于1 ，说明测值 与标准值相同：若数值小于l ( 对于d o ，可以为负值) ，数值愈小，水质愈好；若 数值大于1 ，表明水质不能满足水质标准要求( 水质超标) ，数值愈大，水质愈差。 罗源湾水环境质量与环境容量研究 污染物超标率( r e ) 一般是指单一化学污染物实测浓度超过一定等级海水水 质标准的站位数占总调查站位数的百分比： 也= 等1 0 0 式1 6 其中n e 为单一污染物浓度超标的站位数，n 为总调查站位数。 单因子污染指数法是最基本的评价方法，简单明了，容易使用，可直接反应 环境质量的优劣状况，可以清楚地判断出主要污染因子、污染时段和主要污染区 域，是其他模式的基础【15 1 。缺点是只能代表一种污染物对水质污染的程度，确定 的水质类别过于保守，是较为悲观的评价方法，不利于不同断面水体水质的对比 排序【1 6 】。 2 ) 综合污染指数法 2 0 世纪6 0 7 0 年代研究应用较多的水质评价方法中大部分都属于综合指数 评价法【1 7 1 ，是通过各种数学手段，以单项指标为基本单元，进行综合运算，得出 综合指数，以此作为评价水质的标准，反应水体的污染程度【3 射。这种方法可以 在整体上反映水体污染的程度，便于在空间、时间上进行污染状况的比较 i s j 。 依据各种对分指数不同的处理方式，可分为如下几类： 内梅罗水质评价方法 内梅罗( n l n 钌 r l e l o w ) 在其河流污染的科学分析【9 】中提出的一种水质 污染指数，自二十世纪七十年代以来，我国研究人员将其引用到某些地区的水污 染评价中，其计算公式为： 瑚凹= 式1 7 是单一强调了最大单因子指数的作用，当p 1 时，有抵消的作用。优 点是计算简便，评价结果便于比较。它不仅考虑了单因子评价法中参与评价的各 种污染物的污染指数，还考虑了最大污染物的污染指数，加大了最大污染物的权 重，更合理地反映了水环境的污染性质和程度，使人们对邻近海域水环境评价结 果的认识更直观【l 引。 在水质污染评价中应用广泛，丁菁1 1 9 】将其用于排污口附近海域水环境质量的 评价；杨琳 2 0 】考虑最大权重因子提出了权重修正内梅罗污染指数法。 罗源湾水环境质量与环境容量研究 几何均值模式 w q i = 届 式1 8 是反映评价因子分指数的平均状况，当万 3 2 3 2 富营养水平 中营养水平 贫营养水平 4 ) 潜在性富营养化程度评价法 由r e d f i e l d 比率可知，海水中正常的氮磷比为1 6 ：1 ，过低或过高的氮磷比比 值都会可能引起相应的赤潮藻类大量繁殖。并且在近海海水中的生物试验中发 现，氮磷比小于8 时，浮游植物生长受氮限制；氮磷比大于3 0 时则受磷限制【5 2 】。 上述两种方法忽略了n 、p 营养盐限制对富营养化的影响，为此，郭卫东等 【5 3 】考虑到中国近岸海域的富营养化普遍具有营养盐比例不平衡而会使浮游植物 生长受制于某一相对不足营养盐的特性，提出了潜在性富营养化程度评价法。此 方法评价参数包括d i n 、d i p 含量和n o 比值，方法简单易用，至今仍在我国广 泛使用【5 4 1 。表l - 4 为潜在性富营养化程度评价法的营养水平评价分级。 罗源湾水环境质量与环境容量研究 表1 _ 4 潜在性富营养化评价法营养水平分级 删营养级 ( 三( 凝) n p i贫营养 1 4 58 - 3 0 p磷限制中度营养 1 4 2 8 - 2 1 4 1 3 0 v p磷中等限制潜在性富营养 2 1 4 1 3 0 , - , 6 0 p磷限制潜在性富营养 2 1 4 1 6 0 n氮限制中度营养0 9 7 - 1 4 5 1 4 54 8 n氮限制潜在性富营养 1 4 5 法计算公式如下： d = ( 以一1 ) 2 + ( 1 一也) 2 式1 1 8 其中：以为表层溶解氧饱和度； 以为底层溶解氧饱和度。 当d 0 4 时，表示海水为富营养型；当 d = 0 2 加4 时，表示海水为中营养型【5 5 1 。 6 ) 营养盐生态分布法 i g n a t i a d e s 等5 6 】：先把目标海域分为四类：a 近岸海湾水体；b 离岸海湾水； c 近岸大洋水；d 离岸大洋水。在此基础上，用统计学方法把n 、p 等数据归 一化，使数据成正态分布，并确定数据在正态分布时的相应平均值( ) 和标准 差( 孑) ，如果实测值介于石，( 一, u + 一c r ) 之间为贫营养型；介于( 石+ 孑) ，( 石+ 2 孑) 之间为中营养型；介于( 石+ 2 孑) ，( i + 3 孑) 之间为富营养型。 7 ) 浮游植物群落结构指数评价法 由于浮游植物的优势种群及及群落结构特征指数( 个体密度、生物量、多样 性指数和均匀性指数) 的变化可在一定程度上反映环境变化的影响，它对环境的 罗源湾水环境质量与环境容量研究 变化十分敏感因此浮游植物群落结构与密度是评价水体质量的一项重要指标【5 7 】。 采用4 个生物学评价指标：浮游植物密度、c h l a 、均匀度指数和多样性指数， 如表1 5 所示。其中均匀度为群落的实测多样性与最大多样性即在给定物种数下 的完全均匀群落的多样性的比率。 表1 5 浮游植物密度、叶绿素a 、均匀度指数、多样性指数与水体富营养水平 的关系 ，黧、c h l 舂 均匀度指数多样性指数营养水平 ( 万个l ) ( m g m 3 1 蚓叫反日姒岁什。士日姒目 月 贫营养型 1 0 0 1 0 9 0 一一10 0 3 设贫营养、中营养、富营养分别以1 、2 、3 来代表，将各参数实测值与表5 中的标准相比较，确定各单项指标的得分，然后将1 1 个参数单项指标得分平均， 得到各展位的综合营养等级指标。计算公式如下： g 2 吉酗 式1 9 其中：g 为综合指标； g ，为单项指标； 力为指标数。 浮游植物群落结构指数评价法的综合评价分级标准5 7 】见表1 - 6 。 表1 - 6 浮游植物群落结构指数法营养水平分级 q 值 2 5 营养水平分级 贫营养水平 中营养水平 富营养水平 1 2 2 3 模糊综合评价法 鉴于水体富营养化程度是一个模糊的概念，近年来，有些学者提出了以模糊 理论为基础的模糊评判法【5 l j 。 早在1 9 8 2 容越等5 8 1 就已将模糊数学理论应用于水质评价：1 9 9 1 年，曹斌等 罗源湾水环境质量与环境容量研究 【5 9 1 将模糊数学理论应用于湖泊水质富营养化的评价；彭云辉等【删首次将其应用 于近海及河口区水域富营养化水平的评价。他们使用4 个评价指标：c o d 、t n 、 p 和c h l a 及三类海水标准类别。李凡修、熊德琪、王焕松等对模糊数学评价方 法又进行了改进和创新【6 1 巧3 1 。 模糊综合评价模型法的基本思路是首先根据下列式子计算各站位各指标对 各类海水标准的隶属度： e = = 】，；i i = x 4 鲁 4 工 4 4 4 1 z 正 0 工= 4 x 一4 鸣一44 x 4 a 3 一工鸣 x 4 4 一鸣 o x 4 x 4 兰= 生4 x 4 4 一鸣 x a 0 式中y 为隶属度，下标i 、i i 、i i i 为对应的隶属类别，a 为评价标准值，下 标为对应的l 2 ，3 类标准类别，x 为实测周年中值。 博徽惊麟黜= c , , l c o 叩1 ) ，骺栅馘碚焘博各 罗源湾水环境质量与环境容量研究 评价因子的权重，得出一模糊向量彳= ，w 2 ，) ，最后以综合评价矩阵 】，= 彳r = 轨，y ：，y 。) 作为综合评价的结果。饧为任一评价因子f 对其级标准 的隶属度，而为评价因子i 的实测值，墨为评价因子i 各级标准的平均值，w 为 归一化后因子i 的权重，玎为标准级数，柳为评价因子个数，y ，为海水对i 级水 质标准的隶属度 6 4 - 6 5 】。 1 2 2 4 主成分分析法 这一方法是将具有相关性的各因子转化为相对独立的综合因子，能够去掉原 因子之间错综复杂的重叠性信息，反应指标间的明显差异。也就是，不改变原始 数据所表现的信息，更典型地表现研究因子的特性 6 6 , 6 7 , 6 8 】。 潘恒健【6 9 3 将主因子分析法应用于小清河水质的研究：徐雅静等7 0 1 提出使用 均值化的方法消除变量量纲和数量级的影响，改进主成分分析法。 1 2 3 罗源湾环境质量研究情况 1 9 7 8 年国家海洋局第一海洋研究所开展罗源湾与三沙湾回淤调查。 1 9 8 0 1 9 8 6 年开展福建省海岸带和海涂资源综合调查，由国家海洋局第三海 洋研究所等1 3 个单位，对罗源湾进行水文、气候、地质、地貌、海水化学、环 境保护、海洋生物、土壤、土地利用等1 4 个专业的调查。 1 9 8 2 1 9 8 4 年华东师范大学对罗源湾大官坂潮汐电站泥沙淤积问题进行调 查。 1 9 8 6 - 1 9 8 7 年厦门大学开展罗源湾水产资源调查。 1 9 9 1 年国家海洋局第三海洋研究所，在编写中国海湾志过程中，又对 罗源湾进行了水文、海水化学、海洋生物和地质地貌的补充调查。 阮金山【7 1 】于1 9 8 9 1 9 9 0 年对罗源湾的渔业水域环境现状进行检测，就海水中 重金属的分布特征进行了探讨和研究。 陈水土等【7 2 】讨论了1 9 9 3 1 9 9 4 年连江大官坂垦区对虾养殖的水环境特点。 胡建_ 字1 7 3 , 7 4 】根据多年监测资料，分析罗源湾主要水文特征，探讨了水文要素 与水产养殖的关系。 1 5 罗源湾水环境质量与环境容量研究 全娟真【7 5 1 1 9 9 9 年建立罗源起步溪水环境质量灰色预测模型，其预测结果与 实测值相符。 郑小宏等【1 2 5 】针对1 9 9 7 年夏季罗源湾欧鳗养殖区发生的流行性病害进行了 调查研究，发现n f l 4 n 、n 0 2 n 、d o 和c o d 等指标尚在正常范围内，但有机 氮与有机磷数值偏高。 郑小宏等【7 6 1 1 9 9 8 1 9 9 9 年对罗源湾渔业水质环境进行监测调查，发现无机氮 与无机磷超标情况明显，且无机磷超标情况较无机氮严重，判定罗源湾几乎常年 处于富营养化状态。这与本文所得结论基本一致。 李松泉【7 刀根据2 0 0 0 年调查资料，对罗源湾水质和底质进行评价，针对水产 养殖存在的问题和预防赤潮的发生进行了探讨。结果表明，活性磷酸盐已超过二 类海水标准，无机氮接近超标，潜在富营养化的危险。同时，根据四个重点养殖 区2 0 0 0 - 2 0 0 2 年水质监测报告发现，无机氮达到海水三类标准，无机磷达到海水 四类标准，存在着严重的富营养化。 蔡清海等【7 8 1 依据2 0 0 0 年调查资料，分析评价了罗源湾的环境质量。研究结 果表明：罗源湾的d o 、p h 值、c o d 和活性磷酸盐基本符合i i 类海水水质标准， 而无机氮严重超标，潜在富营养化因素。 陈加列7 9 1 设计和开发了罗源湾海洋环境信息系统，利用2 0 0 1 年罗源湾养殖 区的监测数据，就p h 、d o 、c o d 、无机氮、磷酸盐等项目利用模糊聚类法进行 了综合评价，并研究了沿岸污染源现状。结果表明，局部区域出现过较为严重的 缺氧现象，还曾出现因缺氧造成大面积死鱼的状况：c o d 部分站位严重超标； 无机氮、活性磷酸盐所有站位均超标，且活性磷酸盐超标情况更为严重；这与本 文所得结论一致。 陈金平8 0 1 结合罗源牛坑湾港口围垦( 填海) 工程调查及资料，分析了其对海 洋生态环境的影响，探讨减轻影响的对策措施。 魏海燕【8 1 1 根据2 0 0 2 一- 2 0 0 4 年水质监测数据和历史资料，对罗源湾营养盐含 量水平及其变化趋势进行分析和评价。研究结果表明，罗源湾海水中的营养盐 ( d i n 和d i p ) 显著超标，与1 9 9 0 年相比，营养盐污染较为严重，海域富营养化 明显。 蔡清海等 8 2 , 8 3 1 依据2 0 0 4 年调查资料与历史资料对比，分析了罗源湾海区多 罗源湾水环境质量与环境容量研究 年来水质、养殖力等的变化，结果表明，罗源湾局部水域，尤其是重要工业区的 排污口和渔业增养殖水域污染比较严重，主要污染问题是富营养化( 氮、磷等营 养盐) ，水体中的无机氮和活性磷酸盐超过二类水质标准，沉积物中除h g 、c d 污染较为严重外，其他重金属的生态危害很小。 郑小宏【8 4 】结合2 0 0 3 2 0 0 5 年监测数据，分析罗源湾海水中氮磷营养盐的时 空变化情况，并与历史资料比对，结果发现，罗源湾海水中的氮磷营养盐呈周期 性的变化，峰值出现在冬季，低谷在夏季；罗源湾海水已处于富营养化状态，而 且还呈现逐年加重的趋势；海水中的氮磷比例也已发生重大变化。 王若凡【耶】根据2 0 0 5 和2 0 0 6 年的调查结果，发现罗源湾主要超标因子为活性 磷酸盐、无机氮、石油类和溶解氧，活性磷酸盐超标较为严重；分析了罗源湾 的近海海域生态足迹，总结海域开发利用的主要问题，并提出相应对策。 黄哲强【8 6 】根据2 0 0 6 年3 月对罗源湾进行的海洋化学一生物要素的调查资 料，分析了罗源湾春季营养盐和叶绿素a 的分布特征，进行了潜在富营养化评 价。调查发现，罗源湾营养盐和叶绿素a 分布具有明显的空间区域性，罗源湾 内湾春季水体为氮限制中度营养水平；水产养殖是影响罗源湾海区磷偏高的重 要因素。 吴品煌【盯】依据2 0 0 3 年与2 0 0 7 年监测数据，评价了罗源湾环境质量，结果表 明：罗源湾富营养化程度较高，水质状况呈恶化趋势。 林志兰等【8 8 】依据2 0 0 3 2 0 0 8 年观测调查及相应历史数据，对氮磷的季节及长 期变化趋势进行了研究，结果表明：海水的氮磷含量夏季最低，春秋两季较高， 表明罗源湾海域氮磷含量受陆域丰水期降雨产生的陆域污染影响较小，与罗源湾 周边无大河流入海、河流径流短有关，表层海水的氮磷含量的季节变化主要与不 同季节浮游植物生长对氮磷的吸收有关；罗源湾表层海水中氮磷含量变化趋势基 本一致，有上升趋势，与陆源入海排放及海水养殖紧密相关。 王灏【8 9 】依据2 0 0 8 年调查，结合历史数据对罗源湾水体富营养化进行分析和 评价。结果表明：罗源湾海域四个季节均处于富营养化状态。富营养化程度夏季 最低，秋季最高。各营养要素对富营养化状态指数的贡献中以c o d m n 所占的比 重最大，其次为无机氮。通过历史数据分析，发现罗源湾富营养化程度逐年加重， 目前各营养要素中c o d 对富营养化状态指数的贡献正在减少，而磷酸盐的贡献 罗源湾水环境质量与环境容量研究 则有所增加。已接近严重富营养化。 1 3 水环境容量研究进展 1 3 1 水环境容量 水环境容量研究与应用是联系人类社会经济发展与水环境保护之间的桥梁 和纽带。环境容量涉及生态平衡和地球化学循环的基本概念，是环境科学中一个 具有重要意义的基本理论问题，环境容量也是环境管理中一个函待解决的问题 【唰。6 0 年代，日本学者9 1 1 首先将“环境容量 的概念借用到环境科学中来，水 环境容量主要指水体对污染物的稀释、扩散和净化能力容量，或者说是在一定时 期和一定环境状态下，某一区域环境对人类社会经济活动支持能力的阈值。环境 容量主要包括稀释容量和自净容量两部分，也有人将水环境容量定义为在规定的 环境目标下所能容纳的污染物的量；它反映了污染物在环境中的迁移、转化和积 蓄的规律，也反映满足特定环境功能条件下环境对污染物的承受力。环境容量是 环境规划的主要环境约束条件，是环境目标管理的基本依据，也是区域环境保护 实行污染物总量控制的关键参数；它同时也是国家制定环境标准和污染物排放标 准的基本依据，是环境质量分析、评价和环境区域规划的主要依据【9 2 彤】。 尽管水环境容量研究已经获得多方面的进展，取得了丰硕成果，但是至今为 止水环境容量的系统化理论尚未形成。国内外很多学者对于环境容量的定义从不 同角度开展了各方面的研究，大致可以归纳为以下几类【舛l ： 1 ) 水环境容量是指某水体单元，所能容纳的污染物质的最大数量； 2 ) 水环境容量就是环境质量标准的污染物允许浓度与水体总体积的乘积； 3 ) 水环境容量就是水体介质容纳各种污染物质的多少； 4 ) 水环境容量等于水环境质量标准减去水体本底的浓度值再乘以该水体的 总体积； 5 ) 水环境容量就是污染源释放某种污染物于水体中，由于复杂的环境作用 而不对环境造成伤害的最大允许污染物排放频率； 6 ) 水环境容量体现了水体的自净能力，它等于自净系数与水体总体积的乘 积： 罗源湾水环境质量与环境容量研究 7 ) 水环境容量是最大允许排放污染物的增加量与污染物控制浓度增加量的 比值； 8 ) 水环境容量等于水环境质量标准规定的基本水环境纳污能力与水体本身 对该种污染物的自净同化能力之和。 经过一定时期的研究和探讨，水环境容量的概念至今已基本趋于一致：通常 指水体使用功能不受破坏的条件下，所能接纳的最大污染量；在水资源开发利用 区域内，按给定的水质目标和设计水量、水质条件，水域能纳污染物的最大数量 称为水环境容量【9 5 1 。 1 3 2 海洋环境容量 海洋环境容量问题属于海洋环境科学中的基础理论问题。联合国海洋污染专 家小组( g e s a m p ，j o i n tg r o u po fe x p e r t s0 1 1t h es c i e n t i f i ca s p e c t so fm a r i n e p o l l u t i o n ) 9 6 - 9 7 1 认为：环境容量是环境的一种属性，指在不造成环境不可承受的 影响的前提下，环境所能容纳某种特定的活动或活动速率的能力，比如单位时间 内的采矿量，倾废量和排污量。这个概念包括三层意思：1 污染物在海洋环境中 存在，只要不超过一定的阈值，就不会对海洋环境造成损害：2 在不影响生态系 统特定功能的前提下，任何环境都有有限的容量容纳污染物；3 环境容量可以定 量化。 我国学者f 9 8 1 定义海洋环境容量为：在充分利用海洋的自净能力和不造成污染 损害的前提下，某特定海域所能容纳的污染物质的最大负荷量。容量的大小即为 特定海域自净能力强弱的指标。它与海水的自净能力有关，是自净能力综合表现 的定量描述。 海洋环境容量的是区域海洋污染控制、海洋生态控制与建设的重要基础工 作。对于实施污染物排海总量控制规划、制定近岸海域环境规划等都有重要的科 学意义。海洋环境容量的大小与海域特征、海水水质目标及污染物特性有关。海一 域特征是指海域范围、海底地形、海流、海水的物理化学性质及水生生物状况等， 它决定着海域对污染物扩散、稀释能力和自净能力；海水水质目标是指海域所能 满足的环境功能指标，它包括渔业用水功能、工业用水功能、旅游娱乐功能、航 运功能等；污染物特性是指海域污染物种类及其稳定性能哪】。 罗源湾水环境质量与环境容量研究 1 3 3 国内外研究进展 1 3 3 1 国外研究进展 环境容量的概念首先是由日本学者提出的，最初源于类比电工学中的电容 量。2 0 世纪6 0 年代，日本的水和大气污染相当严重，为了改善环境质量，提出 污染排放总量控制问题；日本学者西村肇根据总量控制的原则提出了环境容量的 定义表达式【叫： x = k x y 式1 - 2 0 式中： x 排污污染负荷； j | 污染物的环境浓度； j ，环境容量。 环境容量的概念，作为环境科学的基本理论问题，其提出具有决定性的意义， 随后环境容量在日本得到广泛应用【1 0 0 1 ，到1 9 7 5 年从定性的概念发展到定量( 计 算) 化【1 0 1 1 ，并提出进入某一水域环境的污染物必须限制在一定的限度内( 即在水 域固有的自然净化能力范围内) ，对污染物排放量进行总量控制，以保护该水域 环境。这样，环境容量的研究就逐步向定量化、计量化方向发展，环境容量的研 究也就成为污染物总量控制的理论基础【9 6 , 1 0 2 】。 近几年，一些不同国家的学者相继开展海洋环境容量的深入研究【1 0 3 棚5 1 ，并 提出了海洋环境容量的预警原理( p r e c a u t i o n a r yp r i n c i p l e ) 1 0 5 】。西方欧美学者采 用同化容量、最大容许纳污量和水体容许排污水平等概念，而较少使用“环境容 量这一术语。 联合国海洋污染专家组g e s a m p 9 7 】发布了题为( e n v i r o n m e n t a l c a p a d t y ：a n a p p r o a c ht om a r i n ep o l l u t i o np r e v e n t i o n 的报告，该报告给出了海洋环境容量的 计算方法，即建立箱式模型，该模型包括污染物输入，输出和悬浮物吸附等三个 过程，并将其应用到富利海湾( t h ef u t u r ab a y ) 研究。其后又学者【1 删考虑到人为 要素，将此应用于半封闭型海湾环境容量的估算。 m a r g c t a r 等1 0 7 】提出了研究南斯拉夫k a s t e l a 湾环境容量的具体方法，同时结 罗源湾水环境质量与环境容量研究 合海湾自然资源管理问题，为海湾容量的计算和自然资源的最优化管理提供了策 略；d u k a 等 1 0 8 1 利用模拟系统估算了自然水体中有机物的自净容量；y i y o n gy o o n 等【1 0 9 1 通过测量最初溶解的有机络合痕量金属和其总浓度，预测地中海有毒金属 的潜在环境容量。 1 3 3 2 国内研究进展 随着环境管理工作发展的要求，我国在7 0 年代后期引进了水环境容量的概 念，并且开展了水环境容量的研究工作。目前我国是这样定义水环境容量：一定 水体环境在规定的环境目标下所能容纳的污染物量【1 1 们。 八十年代初期主要结合环境质量评价等项目进行研究，研究集中在水质模 型、水污染自净规律、水质排放标准制定的数学方法上；其后把环境容量理论同 水污染控制规划相结合，对污染物在水体中的化学、物理行为进行了探讨。 九十年代以来，随着水污染物总量控制政策的逐步落实，水环境容量进入系 统化、实用化的新阶段。随着环保事业的发展，我国一些重点城市和地区相继将 环境容量用于城市综合整治规划、水污染综合防治规划、污染物总量控制规划以 及水环境功能区划【n 1 1 ，为水环境容量理论研究和实际应用提供了广阔的天地。 对我国近岸海域环境污染物自净能力和环境容量的研究自八十年代开始；九 十年代，国家对近海环境容量开展了大规模的研究，国家海洋局“九五 期间在 大连湾、长江口和莱州湾组织实施了以中国近海环境容量为目标的有关研究计 划；二十一世纪以来，启动了“我国近海海洋综合调查与评价 等项目，并于 2 0 0 8 年开展近海海洋环境综合评价工作，分析我国近海海洋环境质量与容量， 以确定各海域污染物质最大允许排放量，并依据此提出海域环境控制对策与措施 【1 1 2 ，1 1 3 匡国瑞等【1 1 4 】利用水质预测公式对如山东湾的海水交换和环境容量进行了初 步探讨；陈泽夏等【1 ”】进行了厦门西海域环境容量研究，提出周边区域环境