膠州灣扇貝養(yǎng)殖對環(huán)境的影響及其數(shù)值模型研究.pdf

1、本文針對養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化這一環(huán)境熱點(diǎn)問題，通過對膠州灣扇貝養(yǎng)殖海域的海上現(xiàn)場調(diào)查以及相關(guān)數(shù)值模型研究，對該海域扇貝養(yǎng)殖所產(chǎn)生的N、P污染物的分布規(guī)律、輸運(yùn)過程以及對環(huán)境的影響進(jìn)行了研究。同時(shí)初步研究了降低養(yǎng)殖密度和貝藻綜合生態(tài)養(yǎng)殖對養(yǎng)殖環(huán)境影響的改善作用。為膠州灣扇貝養(yǎng)殖環(huán)境容量的研究提供必要的科學(xué)基礎(chǔ)。主要工作及結(jié)論如下： (1)在對膠州灣西部扇貝養(yǎng)殖區(qū)及周圍海區(qū)進(jìn)行綜合調(diào)查的基礎(chǔ)上，分析了秋季膠州灣扇貝養(yǎng)殖區(qū)與非養(yǎng)殖區(qū)的環(huán)境

2、狀況，初步探討了扇貝養(yǎng)殖在收獲期對養(yǎng)殖區(qū)環(huán)境的影響。膠州灣養(yǎng)殖區(qū)表層水中COD和無機(jī)營養(yǎng)鹽含量均高于非養(yǎng)殖區(qū)的值。養(yǎng)殖區(qū)底層水中溶解氧含量和表層沉積物中硫化物的含量均明顯超標(biāo)。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，在養(yǎng)殖區(qū)外也同時(shí)存在著高值區(qū)。因此，膠州灣扇貝養(yǎng)殖在收獲期對環(huán)境的影響也是綜合性的，養(yǎng)殖海域的環(huán)境同時(shí)受陸源、水動力狀況及養(yǎng)殖活動的綜合影響。 (2)應(yīng)用美國普林斯頓海洋模型研究了膠州灣的水動力特征，為扇貝養(yǎng)殖N、P污染物的分布規(guī)律及其環(huán)境影響

3、的研究提供動力場。計(jì)算結(jié)果表明，膠州灣的潮流以往復(fù)流為特征，漲、落潮最大流均發(fā)生在膠州灣口，流速分別為73cm·s-1和79cm·s-1左右，潮波系統(tǒng)具有明顯的駐波性質(zhì)。潮余流場受4個(gè)余流渦所支配。在對膠州灣三維潮流模擬的基礎(chǔ)上，建立了一個(gè)三維水質(zhì)模型，并對環(huán)膠州灣主要河口陸源所輸入的N、P污染物的濃度分布進(jìn)行了模擬。通過與實(shí)測的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了模式計(jì)算的合理性，為膠州灣扇貝養(yǎng)殖環(huán)境影響的研究提供了分析依據(jù)。 (3)基于

4、對扇貝養(yǎng)殖的環(huán)境影響的分析，對扇貝筏式養(yǎng)殖的無機(jī)營養(yǎng)鹽污染負(fù)荷的估算方法做了改進(jìn)，把養(yǎng)殖海區(qū)沉積物垂直擴(kuò)散再生的無機(jī)營養(yǎng)鹽和養(yǎng)殖扇貝排泄所產(chǎn)生的無機(jī)營養(yǎng)鹽之和作為扇貝筏式養(yǎng)殖的N、P污染負(fù)荷量。并根據(jù)此方法對膠州灣扇貝養(yǎng)殖的N、P污染負(fù)荷量進(jìn)行了分析和估算，為膠州灣扇貝養(yǎng)殖所產(chǎn)生N、P無機(jī)營養(yǎng)鹽的濃度分布的模擬提供源強(qiáng)項(xiàng)。 (4)應(yīng)用建立的三維水質(zhì)模式對膠州灣扇貝養(yǎng)殖的環(huán)境影響進(jìn)行了模擬，并對模擬結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論。研究

5、了膠州灣的扇貝養(yǎng)殖再生的無機(jī)營養(yǎng)鹽在潮流的作用下的輸運(yùn)規(guī)律及濃度的分布與變化；分析了無機(jī)營養(yǎng)鹽的遷移途徑、來源和去向、影響范圍及程度。結(jié)果表明，盡管膠州灣扇貝養(yǎng)殖對無機(jī)營養(yǎng)鹽的貢獻(xiàn)只占到河口陸源輸入的8％左右，但由于沿岸養(yǎng)殖區(qū)的潮流較弱，不利于污染物質(zhì)的輸移和擴(kuò)散，因而污染物質(zhì)在養(yǎng)殖區(qū)分布比較集中，給養(yǎng)殖局部海域環(huán)境帶來較大影響。扇貝養(yǎng)殖對DIN的貢獻(xiàn)以NH4-N為主，約占DIN的65％；NO3-N次之，約占DIN的30％；NO2-N最

6、少，約占DIN的5％。 (5)通過數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)討論降低養(yǎng)殖密度和貝藻綜合生態(tài)養(yǎng)殖對養(yǎng)殖環(huán)境影響的改善作用。模擬結(jié)果表明：當(dāng)養(yǎng)殖密度減少為原來的一半后，膠州灣內(nèi)DIN和DIP的分布沒有很大的變化，但含量隨之降低了50％左右。因此，降低養(yǎng)殖密度對局部養(yǎng)殖海區(qū)的富營養(yǎng)化問題有著明顯的改善作用。當(dāng)扇貝養(yǎng)殖系統(tǒng)中引入海帶這一生產(chǎn)者，膠州灣DIN的含量降低了20％左右，因此，在海灣扇貝收獲后的養(yǎng)殖區(qū)進(jìn)行海帶的養(yǎng)殖，能夠有效的降低水體中DIN