湛江灣夏季陸源溶解態(tài)氮和溶解態(tài)磷污染物濃度、組成和通量特征

湛江灣夏季陸源溶解態(tài)氮和溶解態(tài)磷污染物濃度、組成和通量特征

氮和磷是浮游植物生長(zhǎng)的重要因素，構(gòu)成了富營(yíng)養(yǎng)化的重要因素。這些含量和組成對(duì)水生植物的生物量和群落結(jié)構(gòu)有重要影響。湛江灣作為廣東省近海典型富營(yíng)養(yǎng)化海灣,陸源污染物總量控制已成為目前解決湛江灣水質(zhì)惡化的關(guān)鍵。近年來(lái),圍繞湛江灣水質(zhì)惡化問(wèn)題及海水中DIN、DIP、COD等污染物指標(biāo)陸續(xù)開(kāi)展相關(guān)研究,研究發(fā)現(xiàn)湛江灣水質(zhì)嚴(yán)重超標(biāo),海灣內(nèi)大部分水域超過(guò)四類(lèi)水質(zhì),主要污染因子是DIN和DIP,氮磷比嚴(yán)重失衡1材料和方法1.1山區(qū)、南島嶼、東海島的發(fā)展現(xiàn)狀湛江灣西北臨湛江市,主要分為坡頭區(qū)、霞山區(qū)、南三島和東海島,是湛江市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要依托。海灣水域南北約15km,東西約24km,納潮面積約193km1.2河流和排污口樣品采集陸源入海河口和排污口調(diào)查時(shí)間為2018年7月(夏季),同步采集河流和排污口水樣,一般在低半潮和高半潮之間的6h內(nèi)完成樣品采集。根據(jù)《地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T91-2002)1.3計(jì)算出令海洋污染源的一般方法式中:F1.4排污液中氮磷污染物的濃度組成和入庫(kù)通量采用地理信息系統(tǒng)ArcGIS(10.2)繪制湛江灣陸源入海河口和排污口監(jiān)測(cè)站位示意圖;采用OriginLab.Origin(9.0)軟件繪制氮磷污染物濃度組成和入海通量圖;數(shù)據(jù)處理使用Excel軟件分析,數(shù)據(jù)均以算術(shù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean±SD)表示。2結(jié)果與分析2.1污染嚴(yán)重的河流濕地生態(tài)環(huán)境本次調(diào)查中,TDN平均濃度為(366.87±400.61)μmol/L,其中綠塘河入海河口(S5)含量最高為1243.48μmol/L,燈塔公園防洪閘入?？?S12)含量最低為57.60μmol/L。根據(jù)地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)調(diào)查區(qū)域TDP濃度平均(28.60±37.52)μmol/L,南柳河入?？?S4)最高141.07μmol/L,紅星水庫(kù)入海河口(S3)最低3.77μmol/L,在13個(gè)調(diào)查排污口中有6個(gè)處于地表水劣V類(lèi)水質(zhì)。在陸源TDP中DOP平均濃度為8.32μmol/L,占比29.1%;DIP平均濃度20.28μmol/L,占比70.9%,是TDP的主要存在形態(tài)。在空間分布上,與氮污染情況相同,湛江灣西部和北部超標(biāo)極為嚴(yán)重,劣五類(lèi)水質(zhì)主要位于東海島養(yǎng)殖排污口2(S2)、南柳河入海河口(S4)、綠塘河入海河口(S5)、文保河入海河口(S6)、濱湖公園防洪閘排污口(S8)和坡頭養(yǎng)殖排污口2(S11),可能是靠近市區(qū)城市入海排污口(S5、S6、S8)產(chǎn)生的生活污水導(dǎo)致水體污染嚴(yán)重。南柳河入海排污口(S4)周?chē)幱诨^(qū),可能由于化肥廠(chǎng)污水排放導(dǎo)致入海河口區(qū)磷濃度超標(biāo);同時(shí),東海島養(yǎng)殖排污口2(S2)和坡頭養(yǎng)殖排污口2(S11)可能水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)餌料在水體中腐爛、分解,也會(huì)造成水體磷升高;同時(shí),上游匯入的地表徑流中也可能攜帶大量未被利用的磷肥和有機(jī)磷農(nóng)藥,造成水體磷超標(biāo)。2.2浮游生物的n/p比例Redfield發(fā)現(xiàn)了浮游生物中C/N/P比例的近乎恒定性以及浮游生物與深層海水中N/P比例的相似性,N/P=16∶1,因此Redfiled比值被廣泛用于判別某一海域浮游植物的生長(zhǎng)是P限制還是N限制2.3tdp入庫(kù)通量在湛江灣13個(gè)入海排污口中,夏季TDP入海污染物通量是266.32t,最高位于遂溪河入海河口(S9)156.70t,占比58.8%;最低入海TDP通量是0t,位于濱湖公園防洪閘排污口和坡頭養(yǎng)殖排污口1,占比0%;進(jìn)一步分析,在TDP入海通量中,DIP入海通量是201.19t,占比75.5%,在13個(gè)入海河口與排污口中,遂溪河入海河口(S9)入海輸入占比最高,達(dá)到53.8%;DOP入海通量是65.12t,占比24.5%,遂溪河入海河口(S9)入海輸入占比最高,達(dá)到74.4%。3討論3.1湛江灣開(kāi)發(fā)的限制與國(guó)內(nèi)外其他河流和排污口相比,湛江灣入海河口和排污口TDN和DON濃度都相對(duì)較高,夏季入海河流和排污口中TDN平均濃度是(366.87±400.61)μmol/L,比青島市膠州灣入海河流中TDN濃度平均值相對(duì)較低,但是遠(yuǎn)高于受人類(lèi)活動(dòng)影響較小的河流,如美國(guó)Delaware河、美國(guó)Bass河、美國(guó)Pocomoke河口(表2)。這表明湛江灣入海河流氮污染受到了人類(lèi)活動(dòng)影響。一方面,由于近海水產(chǎn)養(yǎng)殖污水、生活污水和工業(yè)廢水排放,市區(qū)入海河流已成為污染物的傳輸通道對(duì)入海河口水質(zhì)造成嚴(yán)重影響。另一方面,夏季短時(shí)間強(qiáng)降雨影響也會(huì)造成入海河口和排污口濃度升高,對(duì)近海水質(zhì)影響不容忽視。同時(shí),TDN和DON濃度也顯著高于國(guó)內(nèi)長(zhǎng)江和黃河等徑流較大的河流,可能是由于河流徑流量大,水體稀釋擴(kuò)散作用快,自?xún)裟芰?qiáng)導(dǎo)致的。在TDN組成中湛江灣夏季DON/TDN占比平均是83.4%,低于美國(guó)Pocomoke河,水體中DON是TDN的主要存在形態(tài),顯著高于美國(guó)Delaware河、美國(guó)Savannah河等受人類(lèi)活動(dòng)干擾較少的河流,也顯著高于國(guó)內(nèi)長(zhǎng)江和黃河河水徑流量較大的河流中DON占比。由于湛江灣入海河流中DON濃度較高,需要進(jìn)一步認(rèn)識(shí)DON來(lái)源及其在湛江灣近海遷移轉(zhuǎn)化機(jī)制。夏季入海河流和排污口中TDP濃度變化范圍是3.77～141.07μmol/L,與國(guó)內(nèi)外其他河流和排污口相比,湛江灣入海河口和排污口TDP和DOP濃度都相對(duì)較高,顯著高于美國(guó)Fox河、Maumee河、Jourdon河、美國(guó)Chena等受人類(lèi)活動(dòng)影響較少的河流,也比國(guó)內(nèi)長(zhǎng)江、黃河和九龍江等徑流較大河流的磷濃度高,湛江灣部分入海河流中磷濃度與荷蘭Scheldt河口相當(dāng)(表3)。這表明湛江灣入海河流磷污染受人類(lèi)活動(dòng)影響,這與廣東省海洋與漁業(yè)廳報(bào)道湛江市海昌路及南柳河兩處排污口存在總磷超標(biāo)現(xiàn)象相一致3.2tdp不同規(guī)模污染物的進(jìn)水通量在湛江灣夏季TDN入海污染物通量中DIN和DON占比分別為71.8%和28.2%,DIN高于DON約46.3%(圖5)。在TDP入海污染物中DIP和DOP占比分別為75.5%和24.5%,DIP入海通量高于DOP約51%。進(jìn)一步分析,在13個(gè)入海排污口中不僅TDN/TDP濃度低于海水Redfiled比值,而且夏季湛江灣海水TDN與TDP入海通量比值僅為6。然而,根據(jù)2011-2015年湛江灣現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查數(shù)據(jù)海水中DIN/DIP比值在4.02～9.88之間,整體低于Redfiled比值3.3根據(jù)廣東省漢江灣土地資源總量控制方案根據(jù)國(guó)務(wù)院發(fā)布的“水十條”明確提出,到2020年,沿海省(區(qū)、市)入海河流基本消除劣于V類(lèi)的水體4浮山地區(qū)法定環(huán)境中tdn/tdp濃度變化通過(guò)對(duì)夏季湛江灣陸源入海氮磷污染物濃度、組成和通量調(diào)查研究,結(jié)果表明:(1)夏季湛江灣入海河口和排污口中TDN和TDP超標(biāo)站位分別有8和6個(gè),TDN和TDP污染嚴(yán)重,平均濃度分別為(366.87±400.61)μmol/L和(28.60±37.52)μmol/L,主要分布在東海島養(yǎng)殖排污口2(S2)、南柳河入海河口(S4)、綠塘河入海河口(S5)、文保河入海河口(S6)、濱湖公園防洪閘排污口(S8)和坡頭養(yǎng)殖排污口2(S11)。在湛江灣13個(gè)入海排污口中(圖4),夏季TDN入海污染物的總量是1617.73t,最高位于灣底遂溪河入海河口(S9)1149.67t,占比71.1%,最低的入海TDN通量是0t,位于濱湖公園防洪閘排污口(S8)、坡頭養(yǎng)殖排污口1(S10),占比0%;進(jìn)一步分析,在TDN入海通量中,DIN入海通量是1161.01t,占比71.8%,最高位于遂溪河入海河口(S9)。其中,NO(2)夏季湛江灣陸源入海河口和排污口DON/TDN和DIP/TDP占比分別83.4%、70.9%,DON和DIP分別是TDN和TD