（环境工程专业论文）苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量cod的变化研究.pdf

浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 苏北灌河口海域水体中氮、磷含量及其化学耗氧量( e 0 d ) 的变化研究 摘要 苏北地区是江苏省经济欠发达地区，为了摆脱贫困，苏北各市县 纷纷进行招商引资，灌河口海域凭借着良好的港口航运条件，使得一 些企业纷纷落户于灌河口及上游两岸的工业园区。大量工业企业的落 户给灌河口海域水质环境带来较大的影响。 国家海洋局第二海洋研究所于2 0 0 5 年1 1 月、2 0 0 6 年5 月以及 2 0 0 9 年5 月在灌河口海域进行了三个航次的海洋环境质量现状监测。 本文以上述环境质量现状监测资料为依据，从中选取了无机氮、活性 磷酸盐和化学耗氧量( c o d ) 三项污染因子综合分析评价灌河口海域 水质污染程度、污染物的平面分布特征、污染物年度变化特征以及水 体富营养化程度，同时提出改善灌河口海域水体环境的对策措施。结 果表明，灌河口海域海水水质污染较为严重，无机氮污染尤其严重； 受陆源污染物排海的影响，无机氮、活性磷酸盐和化学耗氧量( c o d ) 浓度均呈现灌河口以内浓度高，向外海逐渐递减的特征；从2 0 0 5 年 至2 0 0 9 年三个航次的监测结果显示，污染物浓度呈逐年递减现象； 灌河口海域富营养化水平极高，极易引发赤潮等灾害的风险。 关键词：灌河口；无机氮；活性磷酸盐；c o d ；富营养化 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 t h e c h a n g e s o f i n o r g a n i cn i t r o g e n 、a c t i v e p h o s p h o r u sa n d c h e m i c a lo x y g e n d e m a n d ( c o d ) a t g u a n h er i v e re s t u a r yi n t h en o r t ho f j i a n g s up r o v i n c e a b s t r a c t t h en o r t h e r nj i a n g s ui se c o n o m i c a l l yu n d e r d e v e l o p e da r e a s i n o r d e rt oe s c a p ep o v e r t y , t h el o c a lg o v e r n m e n t sa r ea c t i v ei ni n v i t i n g i n v e s t m e n t s d u et ot h ee x c e l l e n tp o r ta n dm a r i t i m ec o n d i t i o n si nt h e g u a nh er i v e re s t u a r y , al o to fe n t e r p r i s e sh a v es e t t l e di nt h e i n d u s t r i a lp a r ko nb o t hs i d e so ft h eu p p e re s t u a r yr e a c h t h e s e t t l e m e n to fn u m e r o u si n d u s t r i a le n t e r p r i s e sh a sr e s u l t e di ng r e a t e n v i r o n m e n t a li s s u e st ot h es e aw a t e rq u a l i t yi nt h ee s t u a r y s e c o n di n s t i t u t eo f o c e a n o g r a p h y ( s o a ) o fs t a t e o c e a n i c a d m i n i s t r a t i o nh a dl a u n c h e dt h r e ev o y a g e so fm a r i n ee n v i r o n m e n t a l q u a l i t ys t a t u sm o n i t o r i n gi nt h eg u a n h er i v e re s t u a r yi nn o v e m t e r 2 0 0 5 ，m a y2 0 0 6a n dm a y2 0 0 9 i nt h i sp a p e r , t h r e ep o l l u t i o nf a c t o r s i n v o l v i n gi n o r g a n i cn i t r o g e n ，a c t i v ep h o s p h a t ea n dc h e m i c a lo x y g e n d e m a n d ( c o d ) ，o nt h eb a s i so f d a t af r o mt h ea b o v ee n v i r o n m e n t a l q u a l i t ym o n i t o r i n g ，w e r es e l e c t e dt oc o m p r e h e n s i v e l ya n a l y z ea n d e v a l u a t et h ew a t e rp o l l u t i o nl e v e l ，p l a n ed i s t r i b u t i o no fp o l l u t a n t s ， 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 p o l l u t i o n a n n u a lv a r i a t i o nc h a r a c t e r i s t i c sa n dt h ew a t e r e u t r o p h i c a t i o n i ng u a n h er i v e re s t u a r y t h ec o u n t e r m e a s u r e st o i m p r o v e t h es e aw a t e re n v i r o n m e n tw e r ep r o p o s e da sw e l l t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h es e aw a t e ri ng u a n h er i v e re s t u a r y w a ss e v e r e l yp o l l u t e d ，e s p e c i a l l yt h ei n o r g a n i cn i t r o g e ni s s u e d u et o t h ei m p a c to fl a n d - b a s e dp o l l u t a n t s ，t h ec o n c e n t r a t i o nt e n d e n c yo f i n o r g a n i cn i t r o g e n ，a c t i v ep h o s p h o r u sa n dc o dw e r ed i m i n i s h i n g f r o mt h eg u a n h er i v e re s t u a r yt ot h eo p e ns e a t h ee u t r o p h i c a t i o n l e v e li nt h ee s t u a r yi st o oh i g ht ob ev u l n e r a b l et od i s a s t e r ss u c ha s r e dt i d ep h e n o m e n o no c c u r s k e yw o r d s ： g u a n h er i v e re s t u a r y , i n o r g a n i cn i t r o g e n ，a c t i v e p h o s p h o r u s ，c o d ，e u t r o p h i c a t i o n i v 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，在国家海洋局第 二海洋研究所的调查数据基础上独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已 经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研 究成果，也不含为获得浙江工业大学、国家海洋局第二海洋研究所或其它教育机 构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已 在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 作者签名：壤专噜日期：2 l ，刁年，二月巧日 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，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权浙江工业大学可以将本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和汇编本学位论文，将本 人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社的中国博士 学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库投稿，希望中国 博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库给予出版，并 同意在中国博硕士学位论文评价数据库和c n k i 系列数据库中使用，同意按 章程规定享受相关权益。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密。 ( 请在以上相应方框内打“4 ) 作者签名：匆伟噜 导师签名： 秒因d 日期：冲n 月巧日 醐：矿2 _ 月夕日 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 1 1 世界海洋概况m 第一章绪论 地球总表面积约5 1 1 0 8 k m 2 ，分属于陆地和海洋。以大地水平面为基准， 陆地面积为1 4 9 x 1 0 8k m 2 ，占地表总面积的2 9 2 ；海洋面积为3 6 1 x 1 0 8k m 2 ， 占地表总面积的7 0 8 ，因此地球表面的大部分为海水覆盖。 地球上的海洋相互连通，面积广大。在地球表面，陆地被海洋包围、分割， 彼此分离。而且地表海陆分布也是极不均衡的，具体表现为北半球的海洋与陆地 比例分别为6 0 7 和3 9 3 ，而南半球的海陆比例则分别是8 0 9 和1 9 1 。 地球上互相连通的广阔水域构成了统一的世界海洋。世界海洋通常被分为四 大部分，即大平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。各大洋的面积、容积和深度见表 1 1 。太平洋是面积最大、最深的大洋，其北侧以白令海峡与北冰洋相接；东边 以通过南美洲最南端合恩角的经线与大西洋分界；西以经过塔斯马尼亚岛的经线 ( 1 4 6 。5 1 e ) 与印度洋分界。印度洋与大西洋的界线是经过非洲南端厄加勒斯 角的经线( 2 0 。e ) 。大西洋与北冰洋的界线是从斯堪的纳维亚半岛的诺尔辰角经 冰岛、过丹麦海峡至格棱兰岛南端的连线。北冰洋大致以北极为中心，被亚欧和 北美洲所环抱，是世界最小、最浅、最寒冷的大洋。 表l - 1世界各大洋的面积、容积和深度 t a b l e1 1t h ea r e a v o l u m ea n dd e p t ho ft h ew o r l d so c e a n s 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 1 2 中国海洋概况 根据联合国海洋法公约，中国拥有主权和管辖权的海洋面积达3 0 0 多万 k m 2 ，拥有的海岸线长达3 2 万多公里，面积5 0 0m 2 以上的岛屿有6 5 0 0 多个2 1 。 中国近海依传统分为四个海区，即渤海、黄海、东海和南海【3 】。 渤海为中国内海，是深入中国大陆的近封闭型浅海，它通过东面的渤海海峡 与黄海相通。渤海总面积为7 7 1 0 4 k r n 2 ，东北至西南纵长约5 5 5k m ，东西宽约 3 4 6k m ，海区平均水深仅1 8m ，最大水深8 3m 。 黄海是全部位于大陆架上的一个半封闭浅海，北起辽宁，西傍山东、江苏， 东邻朝鲜、韩国，西北经渤海海峡与渤海沟通，南面以长江口北岸的启东嘴至济 州岛西南角的连线与东海相接，东南面至济州海峡。黄海总面积为3 8 0 3 1 0 4 k m 2 ，平均水深4 4m ，最大水深1 4 0n l 。 东海位于中国岸线中部的东方，西邻上海市和浙江、福建二省，北界是启东 嘴至济州岛西南角连线，东北部经朝鲜海峡、对马海峡与日本海相通，东面以九 州岛、琉球群岛和台湾岛连线为界与太平洋邻接，南界至台湾海峡的南端。东海 总面积为7 7 1 0 4 k m 2 ，平均水深为3 7 0m ，最深达2 7 1 9m 。 南海位于中国大陆南方，西南面经马六甲海峡与印度洋相通，东南经民都洛 海峡、巴拉巴克海峡与苏禄海相接，西邻中南半岛和马来半岛，北靠中国的广东、 广西和海南，东邻菲律宾群岛。南海总面积达3 5 0 1 0 4 k m 2 ，平均水深1 2 1 2m ， 最大水深可达5 3 7 7m 。 1 3 海洋环境现状 1 海洋污染定义 海洋污染的定义有多种，目前在国际上得到广泛应用的有以下两种。 第一种，联合国海洋污染专家组( g e s a m p ) 4 1 ( 1 9 8 3 ) 将海洋污染定义为： 人类直接或间接把物质或能量引入海洋环境( 包括河口湾) 以至造成损害生物资 源，危害人类健康，妨碍包括捕鱼、损坏海水使用质量和减损环境优美等有害影 响。 第二种，联合国海洋法公约( t h eu nc o n v e n t i o no nt h el a wo f t h es e a ) 5 】 将海洋污染定义为：人类直接或间接把物质或能量引入海洋环境，其中包括河口 2 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 湾，以至造成或可能造成损害生物资源和海洋生物、危害人类健康，妨碍包括捕 鱼和海洋的其它正当用途在内的各种海洋活动、损坏海水使用质量和减损环境优 美等有害影响。 按照以上定义，海洋污染的构成有三个条件：( 1 ) 将物质和能量引入海洋环 境，也就是说，这些物质对海洋来说并非固有，而是外来的；( 2 ) 这类物质或能 量进入海洋环境并不是因海洋中发生的自然过程所引起的，而是由人们有意或无 意的行为直接或间接造成的；( 3 ) 这类物质或能量进入海洋环境后造成或可能造 成污染及其它有害后果。 海洋污染物的种类众多，从形态上分有废水、废渣和废气。根据污染物的性 质和毒性，以及对海洋环境造成危害的方式，大致可以把污染物类型分为以下几 种：( 1 ) 石油及其产品；( 2 ) 重金属和酸碱；( 3 ) 农药；( 4 ) 有机物质和营养盐 类；( 5 ) 放射性核素；( 6 ) 固体废物；( 7 ) 废热。 2 全球海洋环境现状 由美国国家生态分析及合成中心1 9 名研究人员组成的调查小组，在对全球 海洋环境进行研究分析后绘制出了多张地图，于2 0 0 9 年2 月1 5 日在美国科学 周刊中发表。他们在这些地图中标示出了不同人类活动对海洋环境的影响状况， 随后通过将它们重叠，制作出一张新的海洋污染世界地图( 图1 1 ) 。在占地球表 面7 0 8 的海洋中，几乎没有哪里可以保持完全清洁，捕鱼、化学垃圾排放、污 染、海运等人类活动，使1 3 的海洋受到严重影响，而侥幸未受人类活动侵害的 海洋只有不到4 。 受人类影响最严重的区域基本位于人口最稠密的近海海域，如欧洲北海、中 国东海和南海、地中海、波斯湾、加勒比海和北美东海海域。在整个海洋生态系 统中，珊瑚礁和大陆架受到的影响最为严重。 浙江i 业大学i 程颂士论文 苏北寝河口海域水体中氰、聃及化学耗毓量( c o d ) 的变化研究 圈1 - 1 人类对海洋影响的全球地匿 t 啦u r e l i t h e 2 , l o b l e o c e a n m a pa f f e e t e d b y h u m a n l m p t c t 联合国环境规划署( u n i t e dn a t i o n se n v i r o n m e n tp r o g r a m m e ) 最新公布的一 份海洋调查报告显示，由于富营养化污染现象日益严重，过去1 0 年中，全球海 洋中不适合生物生存的“死亡区域”面积翻了一番，而且还呈现出不断增多的趋 势。 3 中国近岸海域环境现状 2 0 世纪7 0 年代以前，中国近岸海域环境总体未受到污染7 0 年代末期至 9 0 年代，随着沿海经济的逐步加快和海洋开发活动的日益频繁，海洋污染问题 逐渐显现。进入2 世纪以来，伴随着沿海地区经济的迅速发展、城市化进程的 日趋加快、以及近海石油的开采，工业“三废”的大量排放，近岸海域的环境质 量逐年f 降，污染范围不断扩大，对海洋环境、海洋资源、海洋经济的发展乃至 人类健康都造成了严重影响1 6 - f l 。我国近海污染主要呈现出以下几个特点忡： ( 1 ) 近岸海洋污染严重。土要污染物为无机氪、磷酸盐、部分重金属( 铅、汞) 和石油类，污染海域主要分布在近岸、河口、海湾以及人口密集、工业发达的大 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 中城市邻近海域以及污水排放的临近海域。( 2 ) 陆域污染物严重影响近岸海域。 中国近岸和近海海域主要污染物的8 0 以上来自于陆源污染，每年有上百亿吨工 业和生活污水将大量氮、磷、石油类、重金属( 铜、铅、锌、镉、汞等) 和其它 有毒有害物质携带排放入海，造成近岸海域水质恶化。入海污染物的排放严重影 响了邻近养殖区、海洋自然保护区、滨海风景名胜区等海洋功能区的功能。( 3 ) 海洋赤潮灾害频发。由于含有高浓度营养物质的污水大量排放入海，致使我国近 岸和近海海域赤潮频发，给养殖业造成了巨大的经济损失，给海洋生态造成严重 破坏，特别是有毒赤潮的发生，给人体健康和生命安全带来了更为直接的危害和 威胁。( 4 ) 近岸海洋生态环境脆弱。近年来由于海洋污染加剧和围填海等人为破 坏行为的存在，使我国近岸海域生境恶化，生态系统结构失衡，典型生态系统受 损，生物多样性和珍稀濒危物种减少，赤潮等海洋生态灾害频发。( 5 ) 海岸侵蚀 灾害严重。目前，7 0 左右的沙岸和大部分开敞式淤泥岸遭受侵蚀，沙质海岸侵 蚀岸线已逾2 5 0 0 k m ，这主要受沿岸挖砂及采礁、水库拦砂、河流人工改道等人 为活动的影响。 据( ( 2 0 0 8 年中国海洋质量公报【1 2 1 ，我国近岸海域污染程度较高，近海大 部分海域较为清洁；远海海域水质保持良好。全海域未达到清洁海域水质标准的 面积约1 3 7 l o k m 2 ，污染海域面积约7 2 1 0 4 k m 2 ( 清洁海域指符合国家海水 水质标准中一类海水水质的海域，适用于海洋渔业水域，海上自然保护区和珍稀 濒危海洋生物保护区；较清洁海域指符合国家海水水质标准中二类海水水质的海 域，适用于水产养殖区、海水浴场、人体直接接触海水的海上运动或娱乐区，以 及与人类食用直接有关的工业用水区；轻度污染海域指符合国家海水水质标准中 三类海水水质的海域，适用于一般工业用水区；中度污染海域指符合国家海水水 质标准中四类海水水质的海域，仅适用于海洋港口水域和海洋开发作业区；严重 污染海域指劣于国家海水水质标准中四类海水水质的海域) 。污染海域主要分布 在辽东湾、渤海湾、莱州湾、长江口、杭州湾、珠江口和部分大中城市近岸局部 水域。海水中主要污染物是无机氮、活性磷酸盐和石油类。8 8 4 的入海排污口 超标排放污染物，主要超标污染物( 或指标) 为化学需氧量( c o d c ，) 、磷酸盐、 悬浮物和氨氮等。图1 2 为2 0 0 8 年污染海域分布示意图。各海区未达到清洁海 域水质标准面积见表1 2 ，渤海、长江口及珠江口污染海域分布见图1 3 图1 5 ， 表1 3 为2 0 0 8 年全国各主要河流排放入海的污染物总量。 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 渤海 黄海 东海 南海 合计 7 5 6 0 1 1 6 3 0 3 4 1 4 0 1 2 1 5 0 6 5 4 8 0 5 6 0 0 6 7 2 0 9 6 3 0 6 8 9 0 2 8 8 4 0 5 1 4 0 2 7 6 0 6 9 3 0 2 5 9 0 1 7 4 2 0 3 0 7 0 2 5 5 0 1 5 9 1 0 3 7 3 0 2 5 2 6 0 1 3 8 1 0 1 2 0 3 0 3 2 4 7 0 1 3 2 l o 7 1 5 2 0 注：单位，k m 2 6 浙江i 业人学工程硕士论文苏北潍河口海域水体中氮、磷厦化学耗氧量( c 0 d ) 的变化研兜 图1 02 0 0 8 午污染海域分布示意图 f 堙u n l , 2 t h e d i s n m u 伽m 印o f t h e p o l l u t e ds e a 血2 嘲 浙江i 业大学工程硼b 论文苏北灌河口海域水体中氯、磷& 化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 图i - 32 0 0 8 年渤海污染海域分布示意图 f i g u r e l 3 t h e d i s t r i b u t i o n m a po f t h e p o l l u t i o n i n t h e b o h a i m i n 2 0 0 8 图i - 42 ) 0 8 年k 江口污染海域分布示意图 f i g u r e l 4 t h e d i s t r i b u t i o n m a p o f t h e p o l l u t i o n i n t h e c h a n g j l a n ge s t u a r y i n2 0 0 8 斯江i 业大学i 程顾论文苏北准河u 海域水件中氰、磷厦化学耗鬣量( c o d ) 的变化研究 辟r h 一 骨蕾 圉1 - 52 0 0 8 年珠江u 污染海域分布示意图 越州 f i g u r e l 5 t h e d i s t t i b u t i o n m a p o f t h e p e l l e t l o n i n t h e z h 哪i a n ge s t u a r y i n2 0 0 8 表1 - 32 0 0 8 年全国土要河流捧放入海的污染物量 t a b l e l 3 t h e a m o r r t e f p o u u t a a t d i s c h a r g e d 妯t o t h es e ao f t h e m a j o r r i v e r s o f c h i a a i n2 0 惦 h - l j“i | m = _ l - = 一 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 注：单位，t 海洋污染导致生态环境恶化，其中对渔业资源危害最大的就是赤潮，近年来， 我国沿海地区赤潮发生越来越频繁，对生态环境、渔业资源和人体健康造成了很 大威胁1 1 3 - 1 7 】。据2 0 0 8 年中国海洋灾害公告【1 8 】，2 0 0 8 年我国海域共发现赤潮 6 8 次，其中渤海1 次，黄海1 2 次，东海4 7 次，南海8 次( 图1 6 ) ，累计面积 1 3 7 3 8 k m 2 ，直接经济损失2 0 0 余万元。 l o 浙t n 学t 狸碰十论文苏北灌口海域承件中氰、碡瑟化学耗羁量( c o d ) 的变化研究 图1 - 62 0 0 9 年吾海区赤潮发生次数 f i g u r e l 6 t h en u m b e r o f m er e d f i d e o c c u r r e d o f c h i n a i n2 0 0 8 4 江苏省近海麓环境现状 江苏省陆域面积1 02 6 x1 0 4 k 2 ，海域面积37 5 x1 0 k m 2 ，海岸线长达9 5 4 k m 。江苏省是国内沿海经济晟发达的省份之一，海洋经济是江苏省经济的重要 组成部分，海洋经济的发展给江苏省近岸海域环境带来一定影响。 据 2 0 0 8 年江苏省海洋环境质量公报u 9 1 监测结果表明近岸海域来达 到清沽海域水质标准的面积约1 2 9 0 0k m 2 ，占全省海域面积的3 4 4 ，其中较清洁 海域面积为4 7 7 0 k m 2 、轻度污染海域酝积为4 5 6 0 i 1 1 2 、中度污染海域面积为2 3 2 0 k m 2 、严重污染海域面积为1 2 5 0 k m 2 ( 图i 7 ) 。严重污染区域主要集中在滨海以 北至海州湾沿岸海域，主要污染物为无机氮、活性磷酸盐和石油类。 江苏近岸海域海水无机氮含量连云港海域虽崭，劣于四类海水水质，属严 重污染海域；其次为盐城海域，劣于三类海水水质，属中度污染海域；南通海域 最低符合。类海水水质，属较清洁海域。活性磷酸盐含量均符合：类海水水质， 属轻度污染海域；其中连云港海域最高。 浙i n 人学i 程颂i 论文 苏北茬河u 海域水体中氮，瞬厦化学耗轭量( c o d ) 的变他研究 盐城市 黄 海 图例 口* n * 域 口教精沽海域 回轻度污采海域 中度污垒海域 严t 污囊船墟 采 图1 72 0 0 8 年江苏省近岸海域水质状况分布图 f i g u r e l j t h e w a t e r sq u 蚰略m 蛐h n 眦0 f j i a n 壮- n p r 州h c 矿i i n s h o r e j n 嗨 1 4 赤潮定义、赤潮发生机理与危害 1 赤潮定义 赤潮是海洋中某蝗浮游生物( 尤指藻类) 、原生动物或细菌等在一定环境条 件下爆发忭增殖或聚王| 达到某一水平，引起水色变化或对其它海洋牛物产生危害 作用的一种牛态异常现蒙，也称为有害藻华( h a m f u la l g a eb l o o m ，h a b s ) f 捌。 赤潮破坏了海洋生态系统直接或问接危害了海洋环境、海洋生物和人类 健康。已对海洋渔业、海水养殖业、滨海旅游和休闲业构成了严重威胁为世界 三大近海污染问题之_ _ f 2 1 1 。 2 赤湘发生机理 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 藻类赤潮发生是水体中存在赤潮藻种或孢囊的前提下，环境条件适合其生 长时所形成的系列生物过程，该环境条件包括生物因素( 捕食、竞争等) 、化学 因素( 营养盐等) 和物理因素( 水文、气象等条件) 【1 7 】【2 2 1 。 ( 1 ) 生物因素 赤潮生物是引发赤潮的内在因素，全球海域中已发现3 0 0 余种浮游生物能引 发赤潮( 大部分为单细胞藻类) ，并有不断增加的趋势【2 。已发现的赤潮生物分 属于蓝藻门、硅藻门、甲藻门、金藻门和黄藻门，其中又以硅藻门和甲藻门居多 【2 0 l o ( 2 ) 化学因素 海水中的营养盐类是浮游植物生长的物质基础，因而赤潮的发生与水体的 富营养化有着密切的联系。当赤潮种群开始增长时，其发展范围和生物量便受到 环境所提供营养物质的限制。n 、p 、s i 、f e 等营养盐可经大气沉降、河流输入、 上升流抬升、底质释放等途径进入海洋水体【2 3 _ 2 5 1 。 当水域中营养物质含量达到相应的浓度，赤潮生物将可能进行爆发性增殖。 一般情况下，氮元素是海域中最重要的限制因子，但在一些氮元素丰富的海域， 由于溶解磷元素的相对缺乏，主要限制因子便又往往是磷。 ( 3 ) 物理因素 温度、盐度 每种赤潮生物的生长与繁殖都需要更适宜的温盐环境，即有适应其生理需求 温度和盐度的存在，因而不同温度、盐度条件下的赤潮种类存在差异 2 6 - 2 引。 在有充沛营养盐供应时，温度、盐度等物理因子是赤潮生物生长与增殖的环 境限制因素。 水文因素 影响赤潮的水文因素包括浪、潮、流、锋面及水体稳定性等方面的物理海洋 因子，其对赤潮的影响在一定程度上受地理环境限制。水文因素影响赤潮的实质 为流动水体将赤潮生物孢囊、营养细胞或其赖以生长繁殖的物质基础带入某海 域。 气象因素 1 3 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 影响赤潮的气象因素包括降雨、风向、风速、光照、气温和气压等方面，其 中降雨对赤潮的发生影响重大。大量雨水通过地表径流汇入海中，一方面使海水 盐度降低，同时也将大量营养物质带入海中，加快了海水富营养化过程，使赤潮 生物得以生长和繁殖【2 3 1 。 3 赤潮的危害口9 - 3 1 】 ( 1 ) 赤潮对海洋生态平衡的破坏 海洋是生物与环境、生物与生物之间相互依存，相互制约的复杂生态系统。 系统中的物质循环、能量流动都是处于一种相对稳定的动态平衡状态。当赤潮发 生时这种平衡遭到干扰和破坏。在植物性赤潮发生初期，由于植物光合作用，水 体会出现高叶绿素a 、高溶解氧、高化学耗氧量。这种环境因素的改变，致使一 些海洋生物不能正常生长、发育、繁殖，导致一些生物迁移甚至死亡，破坏了原 有的生态平衡。 ( 2 ) 赤潮对海洋渔业和水产资源的破坏 破坏渔场的饵料基础，造成渔业减产。 赤潮生物的异常爆发繁殖，可引起鱼、虾、贝等经济生物腮瓣机械堵塞， 造成这些生物窒息而死。 赤潮后期，赤潮生物大量死亡，在细菌分解作用下，可造成环境严重缺 氧或者产生硫化氢等有害物质，使海洋生物缺氧或中毒死亡。 有些赤潮生物的体内或代谢产物中含有生物毒素，能直接毒死鱼、虾、 贝类等生物。 ( 3 ) 赤潮对人体健康的危害 有些赤潮生物分泌赤潮毒素，当鱼、贝类处于有毒赤潮区域内，摄食这些有 毒生物，虽不能被毒死，但生物毒素可在这些水生生物体内积累，其含量大大超 过食用时人体可接受的水平。若这些鱼虾、贝类不慎被人食用，就引起人体中毒， 严重时可导致死亡。 由赤潮引发的赤潮毒素统称贝毒，目前确定有l o 余种贝毒的毒素比眼镜蛇 毒素还高8 0 倍，比一般的麻醉剂，如普鲁卡因、可卡因，强l o 万倍以上。贝毒 1 4 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 中毒症状为：初期唇舌麻木，发展到四肢麻木，并伴有头晕、恶心、胸闷、站立 不稳、腹痛、呕吐等，严重者出现昏迷，呼吸困难。赤潮毒素引起人体中毒事件 在世界沿海地区时有发生。据统计，全世界因赤潮毒素的贝类中毒事件约3 0 0 多 起，死亡3 0 0 多人。 1 5 论文选题的目的、意义、研究内容和创新点 1 灌河区域概况 灌河位于江苏北部，介于盐城市响水县与连运港市灌云县的交界处，全长 7 7 5 k m ，是苏北地区最大的入海潮汐河，也是唯一没有闸坝碍航的天然河道，灌 河具有“长、宽、深、直的特点，最宽处1 2 0 0m 以上，最深处1 5m 以上，内 可经盐河、京杭大运河进入长江、淮河，外可出海通航，长达1 0k m 的深水岸线 可建万吨级码头3 0 个，其它岸线可建5 0 0 0 吨级码头2 0 个。 灌河沿海是苏北沿海地区的主要渔场之一，是四鳃鲈鱼的主要产地，每年秋 末冬初游到近海开山岛附近后，次年立夏前后进入灌河，产卵于陈家港、双港、 响水一带。灌河历史上就是鲸鱼经常出没之地，每年春季，常有鲸鱼由大海游入 灌河，尤其是伪虎鲸，成为灌河口一大奇观。伪虎鲸为二级保护动物，喜食鲈鱼， 每年( 5 6 ) 月和( 7 8 ) 月间是鲈鱼的丰产期，伪虎鲸是索饵而来。 灌河沿岸各县市均为江苏省经济欠发达县市，近几年来，随着灌河口沿岸海 洋与海岸工程的开发活动日益加剧，灌河口及上游两岸各类化工园区、船舶修造 基地等临港产业项目的建成并投入运行，加上环境保护工作的相对滞后，灌河口 水质污染日趋严重，生态环境日益恶化，使得灌河口正成为我国沿海污染最严重 的海域之一。作为灌河特产的四鳃鲈鱼也日趋减少，2 0 0 4 年至今，由于灌河口 水体环境的恶化，随着四鳃鲈鱼的减少，以四鳃鲈鱼为饵料的伪虎鲸再也没有在 灌河出现。 2 选题目的与意义 本文的选题主要反映灌河1 2 1 海域水体环境现状、污染物甲面分布特征以及富 营养化程度，对各级管理部f - d n 强灌河口沿岸企业排污的管理，改善灌河口海域 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氦、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 水体质量，恢复海洋生态系统有重要意义。 3 研究内容 根据灌河口海域的特殊地理位置，结合灌河口两岸的污染排放情况，本文从 以下5 个方面进行着重研究： ( 1 ) 采用国家海洋局第二海洋研究所于2 0 0 5 年1 1 月、2 0 0 6 年5 月和2 0 0 9 年5 月在灌河口海域的环境监测数据，对灌河口海域污染程度进行评价； ( 2 ) 根据监测数据，分析灌河口海域污染物分布特征，并分析主要污染物 的来源； ( 3 ) 根据三个年度的监测数据，分析灌河口海域近5 年来污染物浓度的变 化特征； ( 4 ) 根据监测数据，分析灌河口海域环境富营养化程度； ( 5 ) 如何改善灌河口海域环境质量，提出相关的环境保护对策措施。 4 论文选题的创新点 灌河口沿岸海域是江苏省盐城市和连云港市、乃至江苏省在近几年来重点开 发的河口区域之一，大量工业企业的入驻使得灌河口海域水体污染非常严重，然 而一直没有学者在海域水体环境方面作过正式研究。因此，本文不仅填补了灌河 口海域水质环境研究的空白，也对灌河口海域环境保护具有一定的意义。 1 6 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 第二章材料与方法 2 1 采样方法 1 采样时间 国家海洋局第二海洋研究所于2 0 0 5 年1 1 月、2 0 0 6 年5 月和2 0 0 9 年5 月在 灌河口海域进行了三个航次的采样，每个航次均在大、小潮期间分别进行采样。 2 监测站位和采样层次 在灌河口海域共设1 5 个水样监测站位( 见表2 1 和图2 1 ) ，根据海洋调 查规范( g b l 2 7 6 3 2 0 0 7 ) d 2 1 ，水深小于1 0m ，取表层水样；水深在1 0 - - - 2 5m 之间，取表层和底层水样。 3 现场采样 为了避免船体携带的污染影响采样水体，在船到达采样站位后关闭发动机， 采样者采用逆流采样，采样器不直接接触到船体任何部位，裸手不接触采样器的 排水口，采样器内的水样先放掉一部分，然后再取样。 4 样品瓶及测定时间 化学耗氧量的样品瓶为2 5 0 m l 带瓶塞的白色玻璃瓶，无机氮( 为氮氮、亚 硝酸盐氮和硝酸盐氮的总和) 和活性磷酸盐的样品瓶均为1 0 0 0 m l 的高密度聚乙 烯容器。 定。 化学耗氧量、无机氮和活性磷酸盐经4 。c 冷藏处理后当晚带回陆上实验室测 表2 1监测站位表 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 t a b l e2 1t h et a b l eo fi n v e s t i g a t i v es t a t i o n s n 3 4 6 0 。 3 4 5 6 。 3 4 5 2 。 3 4 4 8 。 3 4 4 4 。 3 4 4 0 。 11 9 5 8 。11 9 6 6 。11 9 7 4 。11 9 8 2 。11 9 9 0 。11 9 9 8 。e 2 2 分析方法 图2 1 监测站位分布图 f i g u r e2 1t h ef i g u r eo fi n v e s t i g a t i v es t a t i o n s 根据海洋监测规范( g b17 3 7 8 2 0 0 7 ) 3 3 1 ，无机氮( 包括氮氮、亚硝酸盐 氮和硝酸盐氮) 、活性磷酸盐和化学耗氧量( c o d ) 的分析方法如下： 1 无机氮分析方法 1 8 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 ( 1 ) 氨氮 氨氮分析方法采用次溴酸盐氧化分光光度法，其原理为：在碱性介质中次溴 酸盐将氨氮氧化为亚硝酸盐，然后以重氮偶氮分光光度法测定亚硝酸盐总量， 扣除原有亚硝酸盐氮的浓度，得氨氮浓度。 ( 2 ) 亚硝酸盐氮 亚硝酸盐氮分析方法采用萘乙二胺分光光度法，其原理为：酸性介质中，亚 硝酸盐与磺胺进行重氮反应，其产物再与盐酸萘乙二胺偶合生成红色偶氮染料， 于5 4 3 n m 波长测定吸光值。 ( 3 ) 硝酸盐氮 硝酸盐氮分析方法采用镉柱还原法，其原理为：水样通过镉还原柱，将硝酸 盐定量地还原为亚硝酸盐，然后按重氮一偶氮分光光度法测定亚硝酸盐总量，扣 除原有亚硝酸盐氮的浓度，得硝酸盐氮浓度。 2 活性磷酸盐分析方法 活性磷酸盐分析方法采用磷钼蓝分光光度法，其原理为：在酸性介质中， 活性磷酸盐与钼酸铵反应生成钼酸，用搞坏血酸还原为磷钼蓝后，于8 8 2 n m 波 长测定吸光值。 3 化学耗氧量( c o o ) 分析方法 化学耗氧量( c o d ) 分析方法采用碱性高锰酸钾法，其原理为：在碱性加 热条件下，用已知量并且是过量的高锰酸钾氧化海水中的需氧物质，然后在硫酸 酸性条件下，用碘化钾还原过量的高锰酸钾和二氧化锰，所生成的游离碘用硫代 硫酸钠标准溶液滴定。 1 9 浙江工业大学工程硕士论文 苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 第三章监测分析结果 3 12 0 0 5 年1 1 月监测分析结果 2 0 0 5 年1 1 月监测分析结果见表3 1 。 表3 12 0 0 5 年1 1 月监测分析结果 t a b l e3 1t h em o n i t o r i n gr e s u l t si nn o v e m b e r2 0 0 5 注：s 表层； 单位：m g l 2 0 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 3 22 0 0 6 年5 月监测分析结果 2 0 0 6 年5 月监测分析结果见表3 - 2 。 表3 - 22 0 0 6 年5 月监测分析结果 t a b l e3 2t h em o n i t o r i n gr e s u l t si nm a y2 0 0 6 注：单位，m g l 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 3 32 0 0 9 年5 月监测分析结果 2 0 0 9 年5 月监测分析结果见表3 - 3 。 表3 - 32 0 0 9 年5 月监测分析结果 t a b l e3 3t h em o n i t o r i n gr e s u l t si nm a y2 0 0 9 注：单位，m g l 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 第四章结果讨论 4 1 海域水质环境现状评价 1 评价标准 表4 1 为g b3 0 9 7 1 9 9 7 海水水质标准中无机氮、活性磷酸盐和c o d 的 相关标准参数。 表4 - 1 海水水质标准 t a b l e4 1t h es e a - w a t e rq u a l i t ys t a n d a r d s 注：单位，m g l 2 评价方法 根据h j t2 3 9 3 环境影响评价技术导则地面水环境 3 4 】，海水水质评价 方法采用单因子标准指数法，计算公式如下： s t 。j = c q ? c s l 式中：s i ，j - 标准指数值； c i ，广水质参数i 在第j 点的浓度值，r a g l ； c 。，i 一水质参数i 的评价标准值，m g r l 。 如果评价因子的标准指数值s i j l ，则表明该因子超过了相应的水质评价标 准，已经不能满足相应功能区的使用要求。反之，则表明该因子能符合功能区的 使用要求。 3 评价结果 2 0 0 5 年l1 月、2 0 0 6 年5 月和2 0 0 9 年5 月无机氮、活性磷酸盐和化学耗氧 浙江工业大学工程硕士论文苏北灌河口海域水体中氮、磷及化学耗氧量( c o d ) 的变化研究 量( c o d ) 相对于海水水质标准第一类、第二类、第三类和第四类指标的标 准指数见表4 2 表4 4 。超标率统计见表4 5 表4 7 。 根据评价结果可知，灌河口海域海水水质污染较为严重，无机氮污染尤其严 重，所有监测站位无机氮均超海水水质标准第四类标准，其中2 0