王 艷， 魏愛泓， 張 麗,3， 盛建明， 林偉波， 羅 鋒， 宋曉村， 畢文靜， 李克強(qiáng)??， 王修林

(1. 中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100；2.江蘇省海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心 國家海洋局海涂研究中心，江蘇 南京210036；3.中國海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266100)

?

蘇北灌河口鄰近海域氮、磷污染物環(huán)境容量研究?

王 艷1， 魏愛泓2， 張 麗1,3， 盛建明2， 林偉波2， 羅 鋒2， 宋曉村2， 畢文靜1， 李克強(qiáng)1??， 王修林1

(1. 中國海洋大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 海洋化學(xué)理論與工程技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 青島 266100；2.江蘇省海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)中心 國家海洋局海涂研究中心，江蘇 南京210036；3.中國海洋大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266100)

本文基于蘇北灌河口近岸海域三維水質(zhì)模型，按照江蘇省海洋功能區(qū)劃的水質(zhì)要求，采用自凈過程積分方法，計(jì)算了氮和磷營養(yǎng)鹽的環(huán)境容量。結(jié)果表明，研究海域無機(jī)氮和活性磷酸鹽年海洋環(huán)境容量分別約為6000和600t/a，具有明顯季節(jié)變化特征，夏季最高，環(huán)境容量分別約為2900和260t，其次是春季，分別約為1400和140t，冬季和秋季最低，分別平均約為1000和90t。對(duì)比分析現(xiàn)狀污染負(fù)荷，研究海域無機(jī)氮、活性磷酸鹽總量削減率分別相當(dāng)于當(dāng)前無機(jī)氮、活性磷酸鹽入海負(fù)荷的55%、73%以上，研究結(jié)果可為江蘇省北部灌河口沿海城市陸源污染物總量控制提供科學(xué)依據(jù)。

環(huán)境容量；無機(jī)氮；活性磷酸鹽；灌河口；三維水質(zhì)模型

隨著連云港沿海開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，化學(xué)污染物排?？偭坎粩嘣黾?，由此所導(dǎo)致的江蘇省近岸海域，特別是灌河口附近海域富營養(yǎng)化、海洋生態(tài)環(huán)境惡化、海洋環(huán)境承載力下降的趨勢(shì)進(jìn)一步加劇[1-3]。近年來監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，江蘇近岸海洋生態(tài)環(huán)境質(zhì)量明顯退化，嚴(yán)重污染區(qū)域主要集中在主要入海河口沿岸海域，主要污染物為無機(jī)氮和活性磷酸鹽[4]。江蘇省目前在經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中仍面臨環(huán)境容量有限、生態(tài)調(diào)節(jié)能力較弱及節(jié)能環(huán)保壓力大等問題，影響海洋資源的永續(xù)利用和沿海經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展[5]。自1972年斯特哥爾摩世界環(huán)境大會(huì)以來，國際上廣泛關(guān)注人類活動(dòng)引起的近岸海域污染問題，聯(lián)合國環(huán)境署發(fā)起 “保護(hù)海洋環(huán)境免受陸源污染全球行動(dòng)計(jì)劃”(Global Programme of Action for the Marine Environment from Land-based Activities，GPA)，并倡導(dǎo)“從山頂?shù)胶Ｑ蟆焙Ｑ蟓h(huán)境保護(hù)理念[6]，聯(lián)合國海洋污染科學(xué)問題專家組(GESAMP)也長期開展海洋環(huán)境污染問題的調(diào)研工作[7]。實(shí)施陸源污染物排?？偭靠刂剖潜ＷC近岸海域環(huán)境質(zhì)量的根本措施之一[8]，國內(nèi)外陸續(xù)開展了污染物排?？偭靠刂蒲芯浚绹鴮?shí)行了最大日負(fù)荷總量 ( Total Maximum Daily Load, TMDL)[9]，日本實(shí)行了污染物負(fù)荷總量控制(Total Pollutant Load Control，TPLC)計(jì)劃[10]，歐盟出臺(tái)了海洋戰(zhàn)略指令(Marine Strategy Framework Directive，MSFD)[11]等，取得了一定的效果，如瀨戶內(nèi)海，東京灣等經(jīng)過總量控制水質(zhì)得到改善[12]，但仍然存在減排效果不佳問題，如切薩皮克灣自2010年開始新的一輪TMDL計(jì)劃，到2025年實(shí)現(xiàn)氮、磷減排達(dá)標(biāo)[13]。

評(píng)估污染物海洋環(huán)境容量是污染物排?？偭靠刂浦笜?biāo)制定的基礎(chǔ)[14]，科學(xué)核算陸源污染物入海最大允許排放數(shù)量愈來愈受到關(guān)注，如美國在切薩皮克灣等開展了大量研究，建立了基于水質(zhì)模型模擬檢驗(yàn)的情景分析方法，核算陸源最大允許排污數(shù)量[15]。國內(nèi)也開展大量入海污染物總量控制方面的研究，分別在膠州灣[16-18]、渤海[19-21]、欽州灣[22]、江蘇沿海三市[23]、連云港海域[24-25]等計(jì)算了氮、磷、COD、石油烴等主要污染物的環(huán)境容量。這些研究在海洋環(huán)境容量概念、理論和計(jì)算方法等方面取得了重要成果，豐富了陸源污染物允許排放數(shù)量的計(jì)算方法，對(duì)污染物總量控制規(guī)劃和方案的制定具有重要意義。

針對(duì)灌河口海域的污染情況，迫切需要科學(xué)計(jì)算氮、磷等污染物海洋環(huán)境容量，為排海污染物總量控制提供科學(xué)依據(jù)。然而目前環(huán)境容量研究大多在海灣或內(nèi)海進(jìn)行，對(duì)于開放海域的研究還比較少，且方法還不成熟，已有蘇北近岸海域環(huán)境容量計(jì)算，在模型選取上還沒有針對(duì)海域地形復(fù)雜特征采用三維水質(zhì)模型。因此，本文選擇受近岸人類活動(dòng)壓力較大的蘇北灌河口鄰近海域(旗臺(tái)咀——廢黃河口)為研究海域(見圖1)，基于FVCOM海洋模型，建立灌河口鄰近海域三維水動(dòng)力-水質(zhì)模型，采用自凈過程積分方法，計(jì)算了主要化學(xué)污染物的海洋環(huán)境容量。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域概述

研究區(qū)域位于黃海中部，海州灣南緣，蘇北沿海的北段，地理位置為119°29′E～120°17′E，34°18′N～34°45′N。北起連云港的旗臺(tái)咀南至鹽城廢黃河口(以下簡稱研究海域)，位于連云港市南端，鹽城市北端，涉及連云港的連云區(qū)、灌云縣、灌南縣、鹽城響水縣、濱海縣港等5個(gè)縣區(qū)，2013年常駐人口約340萬，GDP約630億元。研究區(qū)域內(nèi)主要有排淡河、燒香河、善后河、車軸河、五圖河、新沂河、灌河、中山河、翻身河、廢黃河等10條入海河流(見圖1)，年徑流總量約55.5×108m3。

圖1 研究區(qū)域和監(jiān)測(cè)站位Fig.1 Map of the study avea and monitor stations (△) for cruises

1.2 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

按照海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)規(guī)范的要求[26]，分別在河流感潮段以上設(shè)置監(jiān)測(cè)站位，其中新沂河和灌河分別設(shè)置3個(gè)監(jiān)測(cè)站位，海上監(jiān)測(cè)站位針對(duì)河口在研究海域設(shè)置6個(gè)斷面(見圖1)。分別于2012年10月15～17日和2013年1月16～17日進(jìn)行了2次陸海同步監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括河流流量，河流及海域無機(jī)氮、活性磷酸鹽濃度等[27]。

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明(見圖2)，研究海域10條河流入海無機(jī)氮、活性磷酸鹽總量分別約為14000、2170t/a。其中，新沂河無機(jī)氮排放量最大，灌河次之，合計(jì)約占總排放量的3/4，而燒香河活性磷酸鹽排放量最大，灌河次之，合計(jì)約占總排放量的2/3。海域水質(zhì)狀況較差，主要污染物是無機(jī)氮和活性磷酸鹽，其中，無機(jī)氮平均濃度為(0.39 ± 0.03) mg/L，在灌河口附近超過國家四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(0.5mg/L，GB 3097—1997)[27]。

圖2 研究海域河流入海污染物通量Fig.2 The flux of DIN and PO4-P from rivers into sea in the study area (Unit: t/a)

1.3 環(huán)境容量計(jì)算方法

污染物進(jìn)入海洋后，在水動(dòng)力及各種生物地球化學(xué)過程作用下，污染物從水體中去除而自凈[20]，在穩(wěn)態(tài)情況下，源強(qiáng)輸入量就近似等于自凈量，這樣，污染物允許排海量就可通過積分自凈過程計(jì)算[28]。

EC=

(1)

式中:右邊第一項(xiàng)為納污海域污染物濃度積分，表示納污海域一定時(shí)間、空間范圍內(nèi)的靜態(tài)納污數(shù)量，當(dāng)穩(wěn)態(tài)時(shí)等于零，當(dāng)初始濃度為海洋本底濃度時(shí)為海洋靜態(tài)環(huán)境容量；方程第二項(xiàng)為納污海域內(nèi)生物地球化學(xué)自凈過程積分，表示生物地球化學(xué)自凈量；第三項(xiàng)為納污海域內(nèi)水動(dòng)力過程積分，表示水動(dòng)力自凈量。

這樣，通過設(shè)定不同污染物排放口和水質(zhì)控制點(diǎn)位置、控制濃度標(biāo)準(zhǔn)，通過方程1，采用積分方法，可計(jì)算確定海域化學(xué)污染物海洋環(huán)境容量。

2 灌河口鄰近海域三維水質(zhì)模型

2.1 三維水質(zhì)模型

基于三維、無結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、有限體積方法的水動(dòng)力模型(FVCOM)[29]，建立灌河口鄰近海域三維氮、磷營養(yǎng)鹽水質(zhì)模型，水質(zhì)方程為：

(2)

式中：C表示狀態(tài)變量濃度；t表示時(shí)間；u，v，w表示平均流速；Ah和Av分別表示水平和垂直渦流擴(kuò)散系數(shù)；S表示源；Dbiogeochem表示生物地球化學(xué)過程。其中，水動(dòng)力模型主要為水質(zhì)模型提供流速和流向等水動(dòng)力場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)氮、磷營養(yǎng)鹽在時(shí)間和空間上變化。水質(zhì)模型采用的具體動(dòng)力學(xué)方程和參數(shù)來自南黃海近岸圍隔實(shí)驗(yàn)，詳見文獻(xiàn)[30]等。

模型網(wǎng)格采用不規(guī)則三角網(wǎng)格，網(wǎng)格步長為500～3000m(見圖3)，垂向采用σ坐標(biāo)，分6層計(jì)算，計(jì)算基面統(tǒng)一采用85國家高程基面。其中，自由表面忽略大氣干濕沉降，取海面的凈通量為零，海底邊界物質(zhì)通量取0，開邊界給定潮位、溫度、鹽度和無機(jī)氮、活性磷酸鹽污染物濃度值，根據(jù)文獻(xiàn)資料差值獲得[31]，陸地邊界將10個(gè)入海河流污染物入海負(fù)荷作為輸入項(xiàng)。內(nèi)模時(shí)間步長設(shè)為10s，外模時(shí)間步長設(shè)為1 s。垂直渦黏系數(shù)背景值取10-6m2/s，海底粗糙高度取值為0.001m，最小底部拖曳力系數(shù)取0.0015。海洋開邊界以潮位作為驅(qū)動(dòng)力，潮位值由東中國海潮波模型預(yù)報(bào)所得。

圖3 研究海域模型計(jì)算網(wǎng)格Fig.3 Model grid for the study area

2.2 模型模擬驗(yàn)證

研究海域海水無機(jī)氮、活性磷酸鹽濃度模擬分布趨勢(shì)和主要特征等方面與實(shí)際海上觀測(cè)結(jié)果基本吻合(見圖4，5)，主要體現(xiàn)出2個(gè)方面的分布特征：一是研究海域海水中無機(jī)氮、活性磷酸鹽等濃度場(chǎng)大都形成由沿岸海域，特別是河口附近海域向離岸海域遞減的分布趨勢(shì)，近岸局部區(qū)域無機(jī)氮、活性磷酸鹽濃度均超過國家三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(無機(jī)氮≤0.4mg/L,活性磷酸鹽≤0.03mg/L)；二是研究海域海水中濃度高值區(qū)主要集中在灌河口、車軸河口和中山河口附近，超過國家四類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(無機(jī)氮≤0.5mg/L,活性磷酸鹽≤0.045mg/L)。盡管無機(jī)氮的模擬結(jié)果略低于監(jiān)測(cè)結(jié)果，但是從變化趨勢(shì)上基本一致，還有待于進(jìn)一步改進(jìn)。模擬結(jié)果表明，研究海域所構(gòu)建三維水質(zhì)模型基本可以滿足環(huán)境容量計(jì)算的要求。

圖4 2012年8月模擬(左上)、監(jiān)測(cè)(右上)，2013年1月模擬(左下)、監(jiān)測(cè)(右下)表層海水無機(jī)氮濃度分布圖(單位：mg/L)Fig.4 Simulated (left) and observed (right) distributions of surface DIN in August 2012 (top) and January 2013 (bottom) (Unit: mg/L)

圖5 2012年8月模擬(左上)、監(jiān)測(cè)(右上)，2013年1月模擬(左下)、監(jiān)測(cè)(右下)表層海水活性磷酸鹽模擬濃度分布圖(單位：mg/L)Fig.5 Simulated (left) and observed (right) distributions of surface PO4-P in August 2012 (top) and January 2013 (bottom) (Unit: mg/L)

3 結(jié)果與討論

3.1 環(huán)境容量

海洋環(huán)境容量指在維持特定海洋學(xué)和生態(tài)學(xué)功能所要求的國家海水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)條件下，一定時(shí)間范圍內(nèi)，目標(biāo)海域海水所能容納某一污染物的最大數(shù)量[16]。海洋環(huán)境容量計(jì)算范圍包括外邊界、側(cè)邊界和岸邊界，外邊界與領(lǐng)海外緣線基本重合，側(cè)邊界以研究海域陸源范圍向海一側(cè)延伸確定，岸邊界為連云港的旗臺(tái)咀南至鹽城廢黃河口岸線，全部作為污染物源強(qiáng)。陸源污染物環(huán)境容量計(jì)算條件主要包括水質(zhì)控制線位置和水質(zhì)控制線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置。水質(zhì)控制線位置由陸源污染物入海線位置和混合區(qū)范圍確定。混合區(qū)范圍計(jì)算綜合采用Fetterolf公式、Mackenthun公式和新田公式[32]，并結(jié)合GB 18486—2001有關(guān)直排口混合區(qū)的相關(guān)規(guī)定，采用中值限制(見表1)。根據(jù)河流入?？谝约盎旌蠀^(qū)范圍大小，結(jié)合岸邊界三角網(wǎng)格面積(0.1～0.15km2)，將共有入?？诘娜牒：恿鳉w并為同一混合區(qū)并概化為模型網(wǎng)格；對(duì)潛在岸邊界入海口，排向三類及四類海區(qū)的參照排淡河混合區(qū)范圍，由于相互鄰近概化為1個(gè)網(wǎng)格，其余混合區(qū)范圍為零。這樣，針對(duì)有混合區(qū)的以陸源污染物入海線混合區(qū)網(wǎng)格相鄰網(wǎng)格作為水質(zhì)控制線，對(duì)于混合區(qū)范圍為零的直接以入海線為水質(zhì)控制線。水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)國家海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和江蘇省海洋功能區(qū)劃(見圖6)確定，以相應(yīng)網(wǎng)格中污染物濃度平均值作為水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)控制值，其中，入海河口水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)見表2，其他水質(zhì)控制線水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)見圖6。根據(jù)FVCOM模型中點(diǎn)源和線源兩種源強(qiáng)類型[29]，不同于模型模擬驗(yàn)證所采用的入?？邳c(diǎn)源，這里選擇線源，即給定入海岸線網(wǎng)格污染物濃度作為源強(qiáng)，具體需要以混合區(qū)范圍內(nèi)網(wǎng)格為入海線網(wǎng)格，直接給定污染物濃度。這樣，理論上源強(qiáng)應(yīng)當(dāng)是在滿足海域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)下的一個(gè)極大值，需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整，不同季節(jié)有所不同，操作起來較為繁瑣。為此，根據(jù)FVCOM模型線源輸入原理，將源強(qiáng)輸入簡化為給定混合區(qū)外水質(zhì)控制線濃度為水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)值根據(jù)海洋功能區(qū)劃所確定的水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)(見圖6)。污染物濃度背景場(chǎng)通過給定開邊界條件中污染物濃度模擬確定，無機(jī)氮和活性磷酸鹽背景場(chǎng)濃度范圍分別為0～0.16、0～0.025mg/L，污染物濃度分布呈現(xiàn)離岸高，近岸底趨勢(shì)，離岸處都已接近或超過國家一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其中，開邊界污染物濃度由監(jiān)測(cè)結(jié)果差值確定，無機(jī)氮和活性磷酸鹽開邊界濃度范圍分別為0.042～0.602、0.003～0.03mg/L(見圖7)。

表1 研究海域入海河流混合區(qū)范圍Table 1 Mixing zone area of rivers in the study area

Note:a: GB 18486-2001；①Rivers；②Runoff；③FetterOlf formula；④Macken Thun formular；⑤Ninta formular；⑥The mixing zone area

表2 研究海域河流入?？诟浇|(zhì)要求Table 2 Water quality criteria for the area adjoining estuary in the study area

Note: ①Rivers; ②Grades of water quality; ③Seawater quality criteria mg/L; ④Dissolved inorganic nitrogen (N)≤; ⑤Soluble reactive phospnotus (P)≤

(其中，岸邊界水質(zhì)控制線氮、磷污染物濃度控制標(biāo)準(zhǔn)依次為：排淡河口-燒香河口為四類，燒香河口-灌河口為一類和三類，灌河口-新沂河口為三類和四類，新沂河口-翻身河口為三類、一類和四類，翻身河口-廢黃河口為二類相應(yīng)國家海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。Seawater quality criteria of DIN and PO4-P for the water quality control line of the land boundary: Grade IV for Paidan estuary and Shaoxiang estuary, Grade Ⅰ and Ⅲ for Shaoxiang estuary and Guan estuary, Grade Ⅲ and Ⅳ for Guan estuary and Xinyi estuary, Grade Ⅲ, Ⅰ and Ⅳ for Xinyi estuary and Fanshen estuary, Grade Ⅱ for Fanshen estuary and Feihuanghe estuary.)

圖6 研究海域海洋功能區(qū)劃對(duì)應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
Fig.6 Water quality criteria for the marine functional zone of the study area

圖7 研究海域陸源水質(zhì)控制線、開邊界、背景場(chǎng)的無機(jī)氮(上)、活性磷酸鹽(下)濃度(單位：mg/L)Fig.7 The concentration of DIN (top) and PO4-P (bottom) for the sea water quality control line of terrestrial sources, open boundary and background field in the study area (Unit: mg/L)

應(yīng)用所構(gòu)建的三維水質(zhì)模型，在海水水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)條件下，分別計(jì)算無機(jī)氮和活性磷酸鹽的環(huán)境容量。結(jié)果表明，研究海域無機(jī)氮、活性磷酸鹽年海洋環(huán)境容量分別約為6000、600t/a(見圖8)。無機(jī)氮、活性磷酸鹽環(huán)境容量呈現(xiàn)明顯季節(jié)變化，夏季最高，環(huán)境容量分別約為2900和260t，其次是春季，分別約為1400和140t，冬季和秋季最低，分別約為1000和90t(見圖9)。

圖8 無機(jī)氮、活性磷酸鹽年環(huán)境容量 (單位：t/a)

圖9 無機(jī)氮(上)和活性磷酸鹽(下)海洋環(huán)境容量季節(jié)變化(單位：t)Fig.9 The seasonal variation of the environmental capacity for DIN (top) and PO4-P (bottom) (Unit: t)

3.2 削減建議

根據(jù)研究海域主要化學(xué)污染物環(huán)境容量計(jì)算結(jié)果和現(xiàn)狀排放量(見圖10)。在滿足江蘇省海洋功能區(qū)劃海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)下，對(duì)研究海域無機(jī)氮、活性磷酸鹽總量削減，分別相當(dāng)于當(dāng)前無機(jī)氮入海負(fù)荷的55%以上、活性磷酸鹽入海負(fù)荷的73%以上。應(yīng)當(dāng)指出，本文所計(jì)算的環(huán)境容量只是目標(biāo)海域海水所能容納污染物的最大數(shù)量，總量控制還需進(jìn)一步采用數(shù)學(xué)規(guī)劃方法[33]，在水質(zhì)模型模擬響應(yīng)系數(shù)場(chǎng)基礎(chǔ)上，通過容量優(yōu)化分配模型，計(jì)算排污口分配容量[34-35]。本文所計(jì)算結(jié)果可做為海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)紅線，為下一步利用海域自凈能力，優(yōu)化排污口布局提供依據(jù)。

圖10 研究海域環(huán)境容量與現(xiàn)狀排放量(單位：t/a)Fig.10 Environmental capacity and loads for DIN and PO4-P in 2012 in the study area (Unit: t/a)

4 結(jié)論

本文基于FVCOM模型建立了蘇北灌河口鄰近海域海洋環(huán)境容量計(jì)算模型，模擬結(jié)果與監(jiān)測(cè)結(jié)果基本吻合，在此基礎(chǔ)上，采用自凈過程積分方法，計(jì)算了無機(jī)氮、活性磷酸鹽的環(huán)境容量。結(jié)果表明：

(1)研究海域無機(jī)氮、活性磷酸鹽海洋環(huán)境容量分別為6000、600t/a。其中，無機(jī)氮、活性磷酸鹽環(huán)境容量呈現(xiàn)明顯季節(jié)變化，夏季最高，其次是春季，秋季和冬季較低。

(2)根據(jù)環(huán)境容量和現(xiàn)狀排放量,無機(jī)氮、活性磷酸鹽削減量較大，分別相當(dāng)于當(dāng)前無機(jī)氮入海負(fù)荷的55%以上、活性磷酸鹽入海負(fù)荷的73%以上。

致謝：相關(guān)計(jì)算工作在中國海洋大學(xué)計(jì)算服務(wù)中心完成。

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責(zé)任編輯 徐 環(huán)

The Environmental Capacity of the Nitrogen, Phosphorus Pollutants in Guan River Estuary and Adjacent Coastal Area, Northern Jiangsu Province

WANG Yan1, WEI Ai-Hong2, ZHANG Li1,3, SHENG Jian-Ming2, LIN Wei-Bo2, LUO Feng2, SONG Xiao-Cun2, BI Wen-Jing1, LI Ke-Qiang1, WANG Xiu-Lin1

(1. The Key Laboratory of Marine Chemistry Theory and Technology, Ministry of Education, College of Chemistry and Chemical Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 2. Jiangsu Marine Environmental Monitoring and Forecasting Center， Nanjing 210036, China; 3. College of Environmental Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266100, China)

Under the impact of intensive human activities, discharge of chemical pollutants increasing gradually, Guan River Estuary and adjacent Coastal area (GREC) is suffered serious pollution and eutrophicational problems. Environmental capacity is the basis of pollutants total load control. In order to solve these problems, a three-dimensional water quality model based on FVCOM is constructed to estimate the marine environmental capacity of nitrogen and phosphorus nutrients in GREC, whose simulation results are rational for the area. According to the model, if the target is set to achieve marine functional zoning requirements in Jiangsu Province, the environmental capacity of dissolved inorganic nitrogen (DIN) and soluble reactiv phosphorus (SRP) in one year are approximately 6000 and 600 respectively. Environmental capacity has obvious seasonal variation, which is higher in summer with 2900 and 260 t, and lower in winter and autumn with 1000 and 90 t for DIN and SRP, respectively. Based on the environmental capacity, the loads of DIN and SRP need to reduce, which accord for 55% and 73% of current nutrients loads in GREC. The research results can provide scientific basis for controlling the land sourced pollutant amount in GREC coastal zone, northern Jiangsu Province.

environmental capacity；inorganic nitrogen；soluble reactive phosphorus；Guan River Estuary；three-dimensional water quality model

海域使用金使用項(xiàng)目(江蘇省重點(diǎn)海域海洋環(huán)境容量研究)；國家自然科學(xué)基金委員會(huì)—山東省人民政府聯(lián)合資助海洋科學(xué)研究中心項(xiàng)目(U1406403)資助

2014-04-23；

2014-09-05

王 艷(1991-)，女，碩士生。E-mail:kid_qysy@yeah.net

?? 通訊作者： E-mail:likeqiang@ouc.edu.cn

P736.4+3

A

1672-5174(2015)06-078-07

10.16441/j.cnki.hdxb.20140128