汕头港水环境评价及其环境承载力研究

论文摘要

汕头港位于广东省东部,是中国沿海25个枢纽港口之一,是广东省离台湾岛最近的天然深水良港。随着海峡西岸经济区发展和广东省“双转移”战略的实施,汕头港必将迎来新一轮的高速发展,但近年来,汕头港的生态环境有持续恶化的趋势。为了协调汕头港的经济发展与生态环境保护,促进其可持续发展,有必要对汕头港进行较为系统的生态环境调查与评价,并就其对污染物的容纳量和生态环境承载能力进行评估。因此,本研究于2009年3月2010年3月对汕头港生态环境实施周年调查,分析并评价了汕头港的水质状况和浮游植物群落结构变化,在此基础上,对汕头港环境容量和环境承载力进行估算。这将为汕头港的生态环境保护、污染物排放控制与汕头港产业规划提供科学依据。调查期间（2009.32010.3）,在汕头港水域设置了6个断面,每断面设1个站点,每月在低潮期间调查一次。采样与分析方法参照《海洋监测规范》（GB17387-2007）进行。结果表明,汕头港海水中DO、COD、DIN、PO4-P等主要污染因子的平均含量分别是5.83g·m-3、1.98 g·m-3、95.15×10-3mol·m-3和2.6×10-3mol·m-3。环境因子间的相关性分析发现,NO3-N、DIN、PO4-P、COD与盐度都呈明显负相关（r=-0.673、-0.684、-0.461、-0.498）,表明该海湾污染来源主要来自城市污水排放与径流输入;NO3-N与DIN显著相关（r=0.929）表明无机氮以NO3-N为主。首次应用模糊综合水质模型评价汕头港海水水质,发现该海域在调查期间各断面的水质均是Ⅳ级,且无机氮、活性磷酸盐是主要超标污染物;海湾西部水质污染程度比东部严重,尤其是宕石大桥附近海域最为严重。调查期间,共鉴定出322种浮游植物,包含了234种硅藻、141种淡水和半咸水种和64种赤潮生物。浮游植物丰度、多样性指数和均匀度指数分别是3.13×107cells·m-3,2.53和0.57,显示汕头港生态系统受到轻度污染。中肋骨条藻Skeletonema costatum和颤藻Oscillatoria sp.是全年优势种,优势度分别是0.066和0.038。浮游生物数量组成结构与温度明显相关（r=0.699,p<0.01）就很好解释了数量组成结构的季节变化。浮游植物与环境因子之间的相关性分析显示透明度是汕头港浮游植物生长主要限制因子。比较浮游植物数量组成与环境因子间的相关程度发现上游输入是汕头港污染物的重要来源之一。MDS-Pearson相关性分析显示汕头港浮游植物群落结构变化主要受温度、盐度与pH影响。初步建立汕头港CODMn的环境容量二维水质模型,应用分区达标控制法估算了汕头港在1999年与2009年水质条件下的环境容量,分别为30653 T·a-1和29360 T·a-1,相差为1292 T·a-1,这主要是因为榕江和梅溪输入汕头湾的CODMn量增大与市政污水排放、航运业快速发展,降低了汕头港的CODMn剩余容量。环境容量的估算将为汕头港污染物控制方案制订及其成效评估提供依据。依据河口海湾环境承载力的定义针对汕头港建立起环境承载力评价指标体系。应用熵权法结合状态空间法分析了20052009年汕头港的环境承载水平。结果显示,20062009年汕头港环境承载率与社会经济环境承载率逐年提升,而2005年则要高于2006、20007年;生态环境承载率的排列次序是2008年>2009年>2005年>2007年>2006年;20052009年汕头环境承载水平并未出现高负荷现象,其中,20052008年汕头港环境承载水平、20052007年社会经济环境承载水平与20062009年生态环境承载水平均为弱载,2009的汕头港环境承载水平、2005年的生态环境承载水平,2008、2009年社会经济承载水平都是适载。多年环境承载力的比较研究对汕头港产业布局规划与升级转型具有科学指导意义,同时,为合理利用汕头港资源与实现汕头港可持续发展提供科学依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语
• 第1章 前言
• 1.1 汕头港简介
• 1.2 水环境质量评价的研究进展
• 1.3 海洋环境容量的研究进展
• 1.4 海洋环境承载力的研究进展
• 1.5 本研究的目的、意义与内容
• 第2章 汕头港水质的模糊评价
• 2.1 方法
• 2.1.1 站位布设和采样频率
• 2.1.2 采样与分析方法
• 2.1.3 环境质量评价标准与方法
• 2.2 汕头港环境因子的分布特征
• 2.3 汕头港环境因子间的分布关系
• 2.4 汕头港水质评价结果与分析
• 2.5 小结
• 第3章 汕头港浮游植物结构组成与多样性研究
• 3.1 方法
• 3.1.1 浮游植物观察样品的采集与分析方法
• 3.1.2 叶绿素a 测定样品的采用、处理与分析
• 3.2 数据分析
• 3.3 汕头港浮游植物分布与生态特征分析
• 3.3.1 浮游植物的种类组成
• 3.3.2 浮游植物的生态类群
• 3.3.3 浮游植物的丰度
• 3.3.4 叶绿素a（Chl a）
• 3.3.5 浮游植物数量组成
• 3.3.6 优势种
• 3.3.7 浮游植物多样性
• 3.3.8 浮游植物分布与环境因子的关系
• 3.4 讨论
• 3.5 小结
• 第4章 汕头港环境容量的估算
• 4.1 环境容量与环境承载力的关系
• 4.2 环境容量的估算方法与条件
• 4.2.1 水质模型
• 4.2.2 边界条件与计算方法
• 4.2.3 污染物浓度控制标准与方法
• 4.3 模型验证
• 4.4 汕头港环境容量估算
• 4.5 小结
• 第5章 汕头港环境承载力的评估
• 5.1 环境承载力的内涵与作用
• 5.2 环境承载力的概念模型
• 5.3 海湾环境承载力的定义
• 5.4 海湾环境承载力的指标体系的构建
• 5.4.1 海湾环境承载力的指标体系的构建原则
• 5.4.2 海湾环境承载力的指标体系
• 5.5 汕头港环境承载力测算
• 5.5.1 指标体系的数据收集
• 5.5.2 指标数据的无量纲化处理
• 5.5.3 指标权重的确定
• 5.5.4 权重的修正
• 5.5.5 环境承载量、环境承载力和环境承载率的计算
• 5.5.6 环境承载情况的分析与建议
• 5.6 小结
• 总结
• 参考文献
• 附录
• 附录1
• 附录2
• 附录3
• 附录4
• 附录5
• 附录6
• 附录7
• 附录8
• 附录9
• 附录10
• 致谢