广州海域主要污染物的分布与环境质量评价

论文摘要

2004年1月至12月，在广州海域东四口门（虎门、蕉门、洪奇门和横门）共布设4个采样断面进行入海通量调奇。2003年8月至2004年8月，在广州海域布设17个调查站位进行营养盐和重金属水样的采集。采样频率为每月1次。分析项目有要有氨氮（NH4-N）、亚硝态氮（NO2--N）、硝态氮（NO3--N）、活性磷酸盐(PO43--P)、硅酸盐(SiO32--Si)、化学需氧量（COD）、Hg、Zn、Cd、Pb、Cu、As及水温、盐度、溶解氧（DO）等环境因子。 根据时段通量计算方法估算出东四口门主要污染物入海通量为：DIN126.50×104t／a，NH4+-N5.02×104t／a，NO2-N 15.11×104t／a，NO3--N106.34×104t／a，PO43--P 4.30×104t／a，COD178.66×104t／a，Hg18.75t／a，Zn5029.21t／a，Cd241.00 t／a，Pb471.23 t／a，Cu1564.05t／a，As2403.19 t／a。其中，各主要污染物在虎门的入海通量最高，其次为蕉门、洪奇门，横门最少，其变化特点为丰水期较高，枯水期较低。与1985年、1995年相比，污染物入海通量明显增加。受珠江流域T农业发展和生态环境不断恶化等的影响，各污染物入海通量与径流量成极显著正相关关系：DIN、NO3--N、PO43--P、COD、Hg、Cd、Pb和As等入海通量与浓度成显著正相关关系。 广州海域DIN、PO43--P和SiO32--Si年平均值分别为1.63mg／L、0.043 mg／L和2.59mg／L。DIN中以NO3--N（66.55％）为主，NH4+-N（20.19％）次之。同国内外河口海湾相比，DIN和SiO32--Si含量明显偏高，而PO43--P则居于中流水平。受来自东四口门工农业废水和城镇生活污水的影响，其平面分布基本上表现为湾内高于湾外，近岸处高于远岸处。相关分析表明，DIN和SiO32--Si与盐度无相关关系，表现为非保守行为。 广州海域DIN∶P、Si∶P和Si∶DIN比值的平均值分别为92.6、69.7和0.79。以Dortch等（1992）和Justic（1995）提出的营养盐化学计量限制标准来衡量，广州海域浮游植物生长受控于单一营养盐限制因子的可能性为氮1.06％、磷88.36％、硅3.70％。由此表明，磷是限制广州海域浮游植物生长的主要限制因子。 广州海域重金属Hg、Zn、Cd、Pb、Cu和As的年平均值分别为0.042μg／L、24.57μg／L、0.54μg／L、1.21μg／L、9.87μg／L和4.23μg／L。各重金属的平面分布特征不尽一致，Hg、Zn和Cu为湾顶低、湾外高；Cd为锯状波动；Pb为湾内高，湾外低；As在湾内、湾外均为高值，在海域中部较低。重金属元素、营养盐和环境因子之间的相关分析和聚类分析结果表明，Hg、Zn、Cd、As与盐度成正

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 前言
• 1.河口近海环境研究进展
• 1.1 河口近海的主要环境问题
• 1.1.1 入海污染物增加,陆源排污严重
• 1.1.2 富营养化严重,赤潮频繁发生
• 1.1.3 生态环境破坏严重
• 1.1.4 渔业资源下降
• 1.2 河口近海主要污染物的来源
• 1.2.1 地表径流
• 1.2.2 大气沉降
• 1.2.3 污染物直接排放
• 1.2.4 地下水输入
• 1.2.5 与开放海域海水的交换
• 1.3 海水环境质量与营养状况的研究及评价
• 1.3.1 海水环境质量的评价
• 1.3.1.1 单项指标评价
• 1.3.1.2 综合指标评价
• 1.3.1.3 模糊数学综合评价
• 1.3.2 海水营养状况的评价
• 1.3.2.1 单项指标评价
• 1.3.2.2 综合指标评价
• 1.3.2.3 模糊数学综合评价
• 1.4 营养盐限制因子的研究
• 2 广州海域概况
• 2.1 海域概况
• 2.2 主要环境问题
• 3 研究的内容、目的及意义
• 第二章 广州海域主要入海口污染物通量的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 站位布设和采样频率
• 1.2 水质样品的采集与处理
• 1.3 营养盐的分析
• 1.4 化学耗氧量（COD）的分析
• 1.5 重金属的分析
• 1.6 东四口门径流量的测定
• 1.7 东四口门污染物入海总量的计算
• 2 结果
• 2.1 主要污染物入海通量及其季节变化
• 2.1.1 DIN入海通量及其季节变化
• 2.1.1.1 DIN
• +-N'>2.1.1.2 NH4⁺-N
• 2^--N'>2.1.1.3 NO₂^--N
• 3^--N'>2.1.1.4 NO₃^--N
• 2.1.2 活性磷酸盐入海通量及其季节变化
• 2.1.3 化学需氧量入海通量及其季节变化
• 2.1.4 重金属入海通量及其季节变化
• 2.1.4.1 Hg入海通量及其季节变化
• 2.1.4.2 Zn入海通量及其季节变化
• 2.1.4.3 Cd入海通量及其季节变化
• 2.1.4.4 Pb入海通量及其季节变化
• 2.1.4.5 Cu入海通量及其季节变化
• 2.1.4.6 As入海通量及其季节变化
• 2.2 主要污染物入海通量的百分比
• 2.2.1 东四口门主要污染物入海通量的百分比
• 2.2.2 主要污染物在各口门入海通量占东四口门总入海通量的百分比
• 2.3 主要污染物入海通量、径流量与浓度相关分析和聚类分析
• 2.3.1 主要污染物浓度与径流量相关分析
• 2.3.2 主要污染物入海通量与径流量相关分析
• 2.3.3 主要污染物入海通量与浓度相关分析
• 2.3.4 主要污染物的聚类分析
• 2.4 广州海域主要入海口污染物入海通量的年际变化
• 2.5 东四口门与国内外主要河口污染物入海通量的比较
• 3 讨论
• 3.1 入海通量计算方法的选择
• 3.2 东四口门入海通量特征及其影响因素
• 3.2.1 东四口门污染物浓度、径流量对入海通量的影响
• 3.2.2 珠江流域产业发展与广州海域污染物种类和数量来源分析
• 3.2.3 珠江流域产业发展珠江污染物入海通量年际变化的影响
• 3.2.4 测定方法等方面的影响
• 4 小结
• 第三章 广州海域海水营养盐的含量及分布特征
• 1 材料与方法
• 1.1 站位布设和采样频率
• 1.2 现场理化因子的测定
• 1.3 水质样品的采集与处理
• 1.4 营养盐的分析
• 1.5 化学耗氧量（COD）和悬浮物（TSM）的分析
• 1.6 数据处理与分析
• 2 结果
• 2.1 水温、盐度、DO、COD和TSM含量及时空分布
• 2.1.1 水温的时空分布
• 2.1.2 盐度的时空分布
• 2.1.3 溶解氧含量及时空分布
• 2.1.4 COD含量及时空分布
• 2.1.5 TSM含量及时空分布
• 2.2 营养盐含量及时空分布
• 2.2.1 DIN含量及时空分布
• 2.2.1.1 DIN
• 4⁺-N'>2.2.1.2 NH₄⁺-N
• 2^--N.'>2.2.1.3 NO₂^--N.
• 3^--N'>2.2.1.4 NO₃^--N
• 2.2.1.5 三氮百分比的时空分布
• 2.2.2 活性无机磷含量及时空分布
• 2.2.3 活性硅酸盐含量及时空分布
• 2.2.4 氮、磷、硅之间比值的时空变化
• 2.3 营养盐限制因子的分析
• 2.4 广州海域营养盐与环境因子的相关分析和聚类分析
• 2.4.1 营养盐与水温的相关分析
• 2.4.2 营养盐与盐度的相关分析
• 2.4.3 营养盐与溶解氧的相关分析
• 2.4.4 营养盐与化学需氧量的相关分析
• 2.4.5 营养盐与悬浮物质的相关分析
• 2.4.6 营养盐与环境因子的聚类分析
• 3 讨论
• 3.1 营养盐的空间分布特征及其影响因素
• 3.2 营养盐的周年变化特征及其影响因素
• 3.3 DIN组分的时空变化及其影响因素
• 3.4 浮游植物营养盐的限制因子
• 4 小结
• 第四章 广州海域海水重金属的含量及分布特征
• 1 材料与方法
• 1.1 站位布设和采样频率
• 1.2 现场理化因子的测定
• 1.3 水质样品的采集与处理
• 1.4 重金属的分析
• 1.5 溶解态重金属环境背景值的确定
• 1.5.1 异常值的剔除
• 1.5.2 数据的正态性检验
• 1.5.3 溶解态重金属背景值的表征方法
• 1.5.3.1 算术平均值法
• 1.5.3.2 对数平均值法
• 1.5.3.3 累计频率法
• 1.6 数据处理与分析
• 2 结果
• 2.1 溶解态重金属的含量及时空分布
• 2.1.1 Hg的含量及时空分布
• 2.1.2 Zn的含量及时空分布
• 2.1.3 Cd的含量与时空分布
• 2.1.4 Pb的含量与时空分布
• 2.1.5 Cu的含量与时空分布
• 2.1.6 As的含量与时空分布
• 2.2 溶解态重金属背景值的确定
• 2.2.1 异常数据的剔除
• 2.2.2 数据分布的态性检验
• 2.2.3 背景值的确定
• 2.3 重金属、营养盐与环境因子之间的相关分析和聚类分析
• 2.3.1 重金属与环境因子的相关分析
• 2.3.1.1 重金属与水温的相关分析
• 2.3.1.2 重金属与盐度的相关分析
• 2.3.1.3 重金属与溶解氧的相关分析
• 2.3.1.4 重金属与化学需氧量的相关分析
• 2.3.1.5 重金属与悬浮物质的相关分析
• 2.3.2 重金属与营养盐的相关分析
• 2.3.3 重金属之间的相关分析
• 2.3.4 重金属、营养盐和环境因子的聚类分析
• 3 讨论
• 3.1 异常值剔除的方法的选择
• 3.2 溶解态重金属背景值的分析
• 3.3 重金属的分布特征及其影响因素
• 3.3.1 重金属的来源与其分布特征
• 3.3.1.1 陆源输入（主要为地表径流）的影响
• 3.3.1.2 沉积物向上覆水释放输入的影响
• 3.3.1.3 生物体循环转化过程的输入影响
• 3.3.1.4 来源于沉积物类型及沉积环境的影响
• 3.3.2 营养盐对重金属分布特征的影响
• 3.3.3 盐度、悬浮物等环境因子对重金属分布特征的影响
• 4 小结
• 第五章 广州海域环境质量评价
• 1 评价方法
• 1.1 海水环境质量评价方法
• 1.1.1 单项指标评价方法
• 1.1.2 综合指标评价方法
• 1.1.2.1 内梅罗法
• 1.1.2.2 倍斜率隶属函数聚类法
• 1.2 富营养化评价方法
• 1.2.1 隶属度法
• 1.2.1.1 评价标准的确定
• 1.2.1.2 计算各指标的年平均值
• 1.2.1.3 建立实测指标矩阵
• 1.2.1.4 建立标准指标矩阵
• 1.2.1.5 建立隶属度矩阵
• 1.2.1.6 建立指标综合权重
• 1.2.1.7 确定营养状况等级
• 1.2.2 营养状况综合指数法
• 2 结果
• 2.1 海水质量状况
• 2.1.1 单项指标标准指数评价
• 2.1.2 综合指数评价
• 2.1.2.1 内梅罗法
• 2.1.2.2 倍斜率隶属函数聚类法
• 2.2 富营养化评价
• 2.2.1 隶属度法
• 2.2.2 营养状况综合指数法
• 3 讨论
• 3.1 评价方法的选择
• 3.1.1 环境质量评价方法的选择
• 3.1.2 富营养化评价方法的选择
• 3.2 广州海域环境质量和富营养化状况
• 4 小结
• 结论
• 参考文献
• 在学期间科研情况
• 致谢