膠州灣扇貝養(yǎng)殖對環(huán)境的影響及其數值模型研究.pdf

1、本文針對養(yǎng)殖水體富營養(yǎng)化這一環(huán)境熱點問題，通過對膠州灣扇貝養(yǎng)殖海域的海上現場調查以及相關數值模型研究，對該海域扇貝養(yǎng)殖所產生的N、P污染物的分布規(guī)律、輸運過程以及對環(huán)境的影響進行了研究。同時初步研究了降低養(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基礎。主要工作及結論如下： (1)在對膠州灣西部扇貝養(yǎng)殖區(qū)及周圍海區(qū)進行綜合調查的基礎上，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。調查還發(fā)現，在養(yǎng)殖區(qū)外也同時存在著高值區(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)境同時受陸源、水動力狀況及養(yǎng)殖活動的綜合影響。 (2)應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。計算結果表明，膠州灣的潮流以往復流為特征，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，潮波系統具有明顯的駐波性質。潮余流場受4個余流渦所支配。在對膠州灣三維潮流模擬的基礎上，建立了一個三維水質模型，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行了模擬。通過與實測的調查結果進行對比，驗證了模式計算的合理性，為膠州灣扇貝養(yǎng)殖環(huán)境影響的研究提供了分析依據。 (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)殖的無機營養(yǎng)鹽污染負荷的估算方法做了改進，把養(yǎng)殖海區(qū)沉積物垂直擴散再生的無機營養(yǎng)鹽和養(yǎng)殖扇貝排泄所產生的無機營養(yǎng)鹽之和作為扇貝筏式養(yǎng)殖的N、P污染負荷量。并根據此方法對膠州灣扇貝養(yǎng)殖的N、P污染負荷量進行了分析和估算，為膠州灣扇貝養(yǎng)殖所產生N、P無機營養(yǎng)鹽的濃度分布的模擬提供源強項。 (4)應用建立的三維水質模式對膠州灣扇貝養(yǎng)殖的環(huán)境影響進行了模擬，并對模擬結果進行了詳細的分析和討論。研究

5、了膠州灣的扇貝養(yǎng)殖再生的無機營養(yǎng)鹽在潮流的作用下的輸運規(guī)律及濃度的分布與變化；分析了無機營養(yǎng)鹽的遷移途徑、來源和去向、影響范圍及程度。結果表明，盡管膠州灣扇貝養(yǎng)殖對無機營養(yǎng)鹽的貢獻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，不利于污染物質的輸移和擴散，因而污染物質在養(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)通過數值模擬實驗討論降低養(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。模擬結果表明：當養(yǎng)殖密度減少為原來的一半后，膠州灣內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。當扇貝養(yǎng)殖系統中引入海帶這一生產者，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)進行海帶的養(yǎng)殖，能夠有效的降低水體中DIN