基于IsoSource模型的沿海流域硝酸盐氮溯源研究

过量的硝酸盐氮负荷在导致水质下降的同时,也会对流域生态和人类生产生活造成危害,尤其是在东南沿海地区,硝酸盐氮污染现状堪忧。因此,亟需对沿海流域开展氮污染调查,以阐明氮污染分布格局,识别主要污染来源并量化其贡献,进而保障流域水环境安全,促进沿海城市可持续发展。基于此,以东南地区沿海流域——白溪流域为例,结合2016—2020年长时序水质监测数据和硝酸盐氮氧稳定同位素溯源数据,采用IsoSource质量守恒模型,对氮污染分布格局和污染来源进行定量解析。结果表明:①该流域水体中的总氮主要以溶解性无机氮的形态存在。其中,总氮在2019年呈现整体偏高的态势。硝酸盐氮是干流水车国控断面和支流屠岙胡市控断面的主要氮污染形态。水车断面的总氮浓度范围为1.46~1.83 mg/L,屠岙胡断面的总氮浓度在2.12~2.36 mg/L之间。②流域硝酸盐氮污染主要来自流域内村庄排放的污水和粪便,其贡献率达到了44%;其次是土壤有机氮、大气沉降物、化学合成肥,贡献率分别为25%、16%、15%。③从减少氮污染物排放、提高作物氮吸收率、改进养殖策略和完善污水处理设施角度出发采取相关措施,可以有效缓解流域氮污染。另外,还需要全面落实最严格的水资源管理制度,进一步规范库区内各类水资源开发利用活动,继续做好对库区周边生产经营活动的监督管理,从而减少陆源污染物排放,更好地保护饮用水水源地。

胶州湾大沽河水龄及其对径流变化响应的数值研究

水龄是表征海域水动力系统环境效应的重要参数。本研究利用三维普林斯顿海洋模式模拟的胶州湾水动力场,驱动水龄模型计算了多年平均(1964—2008年)径流下胶州湾内大沽河水龄,并定量分析了不同径流条件下大沽河水龄的差异。结果表明:多年平均径流下大沽河水龄约为42d,丰水年(2007年)和枯水年(2006年)分别为40和47d。水龄空间分布表现为大沽河口附近水龄最低,小于30d;从河口向湾口呈递增趋势,湾口处约为40d;东北部湾顶最高,可达60d以上。水龄季节性变化表现为冬季(48.1d)>秋季>春季>夏季(31.8d)。胶州湾内水龄空间分布与拉格朗日余流形态密切相关,春、冬两季湾内存在多个余流涡,阻碍了水交换,是导致湾东西两侧水龄差异较大的可能原因。径流量变化可显著影响水龄的时空分布:丰水年较枯水年水龄减小16%,冬季差异最大,河口以外海域可达10d以上,变幅超过20%,夏季影响最小,大部分海域不足5d,变幅约为10%;空间上径流变化对东北部湾顶影响显著,差异可达10d以上,河口附近差异不大。

象山港溶解无机氮环境容量研究

综合考虑凫溪、颜公河、郭巨大碶等10个陆源污染物入海口的影响,建立了象山港三维水质模型并对该海域溶解无机氮(Dissolved Inorganic Nitrogen,DIN)时空分布进行了数值模拟。结合象山港海域功能区划要求,通过调整各入海口DIN最低排海浓度(Rmin)的取值范围设置了四类情境,基于排海通量最优化法计算了对应情境下象山港DIN的环境容量。结果表明,象山港DIN环境容量随Rmin的增大而减小,其范围介于127.16~274.17 t/a;同时Rmin的增大也导致各入海口DIN排海通量需要削减,按削减优先程度,可将各入海口划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四级,入海口所处海域水体半交换时间越长、DIN年排海通量越大,相应的削减优先程度越高。