石泳昊, 賈良文, 張恒, 林怡彤

1. 中山大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院, 廣東 廣州 510275;

2. 中山大學(xué)海洋工程與技術(shù)學(xué)院, 廣東 珠海 519082

沿海海灣由于地理環(huán)境較封閉, 水體自凈能力較弱, 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的大幅增長, 很多海灣水質(zhì)變差, 生態(tài)環(huán)境問題日益突出, 已成為海洋環(huán)境保護(hù)和治理的重點(diǎn)區(qū)域。湛江灣位于廣東西部雷州半島東北側(cè), 外圍眾多島嶼構(gòu)成天然屏障,為封閉型海灣。近年來, 湛江市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展, 主要產(chǎn)業(yè)為鋼鐵石化產(chǎn)業(yè)、造紙業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)等, 人口大量增長, 總?cè)丝谶_(dá)到848萬人, 生產(chǎn)和生活排污量增大, 湛江灣水質(zhì)變差。根據(jù)《2018年廣東省環(huán)境狀況公報》, 廣東省劣四類水質(zhì)海域主要分布在珠江口、汕頭港、湛江港等局部海域, 主要污染指標(biāo)為無機(jī)氮和活性磷酸鹽。袁旗等(2016)根據(jù)2011—2015年湛江灣海水質(zhì)量調(diào)查數(shù)據(jù), 發(fā)現(xiàn)2015年湛江灣活性磷酸鹽的平均濃度較2011年增加了1倍。張鵬等(2019)根據(jù)2018年夏季(7月)湛江灣陸源TDN和TDP入海污染物現(xiàn)場調(diào)查, 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分光光度法分析, 認(rèn)為湛江灣夏季陸源入海氮磷污染物濃度較高, 氮磷比失衡, 陸源污染物入海通量空間分布呈現(xiàn)西高東低的特征, 并指出要實(shí)現(xiàn)湛江灣近海水質(zhì)的根本改善就必須加強(qiáng)陸源入海污染物的控制。湛江灣內(nèi)灣深入內(nèi)陸(圖1), 海域更為封閉, 海水流速低, 水體自凈能力弱, 污染物難以擴(kuò)散, 加之近年來海東新區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口快速增長使生產(chǎn)、生活污水排放量增加, 內(nèi)灣的環(huán)境污染問題尤為嚴(yán)重。因此, 急需在研究其環(huán)境容量的基礎(chǔ)上進(jìn)行陸源污染控制。

圖1 湛江灣內(nèi)灣地理位置示意圖圖b中虛線框?yàn)楸疚难芯繀^(qū)域。該圖基于廣東省標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號為粵S(2018)093號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作, 其中吳川市至湛江市參考2017年海圖(圖號87001), 雷州半島參考2018年海圖(圖號88001), 湛江灣內(nèi)灣參考2020年海圖(圖號88103)Fig.1 Schematic diagram of the geographic location of Inner Zhanjiang Bay

環(huán)境容量是指在確保人類生存和發(fā)展不受危害、自然生態(tài)平衡不受破壞的前提下, 某一環(huán)境所能容納污染物的最大負(fù)荷值(張永良, 1992)。目前已有眾多學(xué)者采用不同的方法計算環(huán)境容量(周密 等,1987; 于雷 等, 2007; 馮啟申 等, 2010; 付意成 等,2010)。經(jīng)總結(jié), 海洋環(huán)境容量的計算方法可以分為5類: GIS方法、均勻混合法、分擔(dān)率法、最優(yōu)化法、模型試算法, 這5類方法各有優(yōu)劣及適用范圍(朱靜,2009; 王曉瑋 等, 2012)。根據(jù)湛江灣內(nèi)灣特點(diǎn)及基礎(chǔ)資料, 本文選用模型試算法計算環(huán)境容量, 并在此基礎(chǔ)上提出陸源污染控制措施。本研究可為湛江灣海洋環(huán)境污染治理和生態(tài)環(huán)境保護(hù), 以及地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本次研究涉及到的主要數(shù)據(jù)包括排污口水質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)和水文實(shí)測資料。其中, 排污口數(shù)據(jù)為課題組于2019年6月21日在湛江灣坡頭區(qū)6個排污口(圖2; 湛江灣內(nèi)灣主要的排污口)采集的水體樣品及測試資料; 水文實(shí)測資料為2019年6月18日13時至2019年6月20日14時開展的水文同步觀測資料,觀測地點(diǎn)分別位于湛江灣海灣大橋南、北兩側(cè)的A點(diǎn)和B點(diǎn)(圖2)。本文所使用的海底地形數(shù)據(jù)和岸線數(shù)據(jù)來源于中國海事局2017年版的博賀港至湛江港海圖(比例尺為1:150000)、2018年出版的外羅門至瓊州海峽海圖(比例尺為1:150000)、2020年出版的東海島至調(diào)順島海圖(比例尺為1:40000)。海圖深度以當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵鏋榻y(tǒng)一基準(zhǔn)面, 高程為1985國家高程基準(zhǔn)。

圖2 研究區(qū)域排污口位置與定點(diǎn)船只位置分布圖定點(diǎn)位置(黑色圓點(diǎn)): A. 海灣大橋以北; B. 海灣大橋以南。各個排污口位置(黑色十字): 1. 南調(diào)街麻屈垉 ; 2. 安鋪垉側(cè)排洪排污口; 3. 龍頭鎮(zhèn)消坡 垉出入水口; 4. 坡頭區(qū)科技產(chǎn)業(yè)園官渡園區(qū);5. 官渡鎮(zhèn)居民生活排污口; 6. 湛江市城市污水處理有限公司坡頭水質(zhì)凈化廠。該圖基于廣東省標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號為粵S(2018)093號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作, 底圖無修改Fig.2 Location of the sewage outlet in the study area, and the locations of the designated ships

1.2 環(huán)境容量計算方法

本文采用模型試算法來對湛江灣內(nèi)灣主要污染物COD(化學(xué)溶解氧)、DIN(無機(jī)氮)、DIP(無機(jī)磷)和石油類的海洋環(huán)境容量進(jìn)行求解。模型試算法的計算流程為: 選定一組水質(zhì)控制點(diǎn), 控制水質(zhì)控制點(diǎn)的水質(zhì)因子濃度不超過其各自對應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),逐步增大其中一個排污口的污染量, 控制其余排污口的污染量不變, 當(dāng)模型計算濃度達(dá)到功能區(qū)劃水質(zhì)目標(biāo)的閾值時, 輸入的污染量即為最大的環(huán)境容量, 依次試算出各個排污口的環(huán)境容量。當(dāng)各排污口所有指標(biāo)的環(huán)境容量都被計算出之后, 將結(jié)果全部輸入到模型中, 根據(jù)各個排污口的超標(biāo)情況削減污染量, 使整個區(qū)域可以在水質(zhì)目標(biāo)的范圍內(nèi), 此時的結(jié)果即為各個排污口的污染物環(huán)境容量。

1.3 水動力計算條件

1.3.1 模型概況

本文應(yīng)用TELEMAC數(shù)值模擬系統(tǒng)內(nèi)的二維水動力模塊TELEMAC-2D, 加入多個污染源和多個示蹤物, 進(jìn)行湛江灣內(nèi)灣二維水動力和環(huán)境容量計算。TELEMAC-MASCARET是一套用于模擬自由表面流的完整統(tǒng)一的模型求解系統(tǒng)。其中的模擬模塊采用基于有限元法的大容量計算程序, 使用三角形非結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格形式來離散空間, 這就使感興趣的區(qū)域可以被細(xì)化。目前TELEMAC-MASCARET(http://www.opentelemac.org/)在全球范圍內(nèi)的許多研究中得到了應(yīng)用, 并已成為工業(yè)等眾多領(lǐng)域的主要標(biāo)準(zhǔn)之一。

模型的控制方程如下:

其中, 式(1)為連續(xù)方程, 式(2)和式(3)為動量方程,式(4)為擴(kuò)散方程。各式中,h為水深(單位: m),u、v為垂向平均流速在x、y方向上的分量(單位: m·s-1),T為鹽度(單位: g·L-1)、溫度(單位: ℃)、污染物等示蹤物,g代表重力加速度(單位: m·s-2),vt和vT分別表示動量和示蹤物擴(kuò)散系數(shù)(單位: m2·s-1),Z代表自由表面水位(單位: m),Sh表示流體的源或匯(單位:m·s-1),Sx、Sy表示動力方程中的源或匯(單位: m·s-2)。以上變量中,h、u、v和T是待求解的未知量。示蹤物擴(kuò)散系數(shù)采用缺省值10-6。

1.3.2 模型驅(qū)動力及設(shè)置

模型使用UTM坐標(biāo)系, 基準(zhǔn)面是珠江高程基準(zhǔn)面。計算區(qū)域范圍北起雞籠山附近(湛江水道), 南至東里鎮(zhèn)(雷州灣), 東西和南北空間跨度分別為60km、75km, 共67154個網(wǎng)格單元, 35763個節(jié)點(diǎn)。上游窄河道部分網(wǎng)格設(shè)置為20～50m, 近岸河道網(wǎng)格設(shè)置為100m, 外海網(wǎng)格尺度為500m, 模型網(wǎng)格如圖3所示。模型的底摩擦力采用Strickler公式計算, Strickler系數(shù)為40～60m1/3·s-1。

圖3 模型網(wǎng)格Fig.3 Model grid

本研究模擬兩個不同的時間段, 其中一個為2019年5月6日0時—2019年8月3日24時, 總計90d, 代表洪季狀況; 另一個為2019年11月8日0時—2020年2月5日24時, 總計90d, 代表枯季狀況。水動力模擬的時間步長為60s。初場的設(shè)置為模型預(yù)熱運(yùn)行365d, 使模型全局范圍內(nèi)都有水質(zhì)因子的濃度數(shù)值。模型的上游邊界為遂溪河與湍流河交匯處和南渡河河口, 輸入的流量數(shù)據(jù)參考網(wǎng)上相關(guān)公開資料(2017年中國主要河流年徑流量、2008年湛江市水文特征等資料)。南渡河發(fā)源于湛江遂溪縣坡仔, 在雷州市東部的雙溪口注入南海雷州灣,年均徑流量9億m3; 遂溪河發(fā)源于湛江遂溪獨(dú)牛嶺,于湛江市麻斜注入南海湛江港, 年均徑流量14億m3。遂溪河洪季徑流量占到全年平均徑流量的70%,枯季徑流量占到全年平均徑流量的4%。遂溪河年徑流量與南渡河年徑流量的比值大致為1.56, 洪季設(shè)定時取較大值。據(jù)此, 洪季上游流量邊界的取值分別為1000m3·s-1和600m3·s-1, 枯季上游流量邊界的取值分別為50m3·s-1和30m3·s-1。而外海邊界輸入的逐時水位和流速則從全球 TPXO 數(shù)據(jù)庫(https://tpxows.azurewebsites.net/)取得。

研究的污染物有COD(化學(xué)溶解氧)、DIN(無機(jī)氮)、DIP(無機(jī)磷)和石油類, 以示蹤劑的形式輸入到模型當(dāng)中。污染物釋放為點(diǎn)源排放, 對應(yīng)6個排污口(圖2), 同時輸入各個排污口測得的濃度數(shù)據(jù)和通過排污口出水流速和排污口面積計算獲得的流量數(shù)據(jù)。

1.3.3 模型的驗(yàn)證

本文采用A點(diǎn)、B點(diǎn)50h(2019年6月18日13:00—2019年6月20日14:00)的逐時數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。由于潮位站潮位數(shù)據(jù)的獲取受限, 故采用實(shí)地考察數(shù)據(jù), 以A、B點(diǎn)的定點(diǎn)水深觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行水深驗(yàn)證, 采用同時段的垂向平均流速和流向進(jìn)行驗(yàn)證(圖4—6), 采用平均絕對誤差、均方根誤差、相關(guān)系數(shù)以及模型技術(shù)評分對模型模擬結(jié)果進(jìn)行評估。設(shè)Xmod為模擬值,Xobs為觀測值,N為時間序列,則平均絕對誤差為:

圖4 模型水深驗(yàn)證圖Fig.4 Verification of simulated water depth

均方根誤差為:

相關(guān)系數(shù)為:

模型技術(shù)評分為:

圖5 模型垂向平均流速驗(yàn)證圖Fig.5 Verification of simulated vertically averaged velocity

圖6 模型垂向平均流向驗(yàn)證圖Fig.6 Verification of vertically averaged flow direction

根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果, A、B兩站點(diǎn)在研究時段內(nèi)的水深、流速、流向模擬情況均較好, 其中兩站點(diǎn)水深驗(yàn)證的MAE分別為0.37和0.34, RMAE分別為0.46和0.39,r分別為0.90和0.92, 模型技術(shù)評分分別為0.95和0.96; 兩站點(diǎn)流速驗(yàn)證的MAE分別為0.12和0.15, RMAE分別為0.15和0.18,r分別為0.61和0.51, 模型技術(shù)評分分別為0.78和0.69; 兩站點(diǎn)流向驗(yàn)證的MAE分別為40.59和28.67, RMAE分別為69.27和57.54,r分別為0.81和0.82, 模型技術(shù)評分分別為0.86和0.90。

1.4 環(huán)境容量計算條件設(shè)定

1.4.1 水動力條件

水環(huán)境容量是在一定的水動力條件下計算獲得的, 不同的水動力條件會導(dǎo)致不同類型的污染物有不同的時空分布特點(diǎn), 從而導(dǎo)致計算獲得的環(huán)境容量與實(shí)際情況存在一定的偏差。根據(jù)對湛江灣內(nèi)灣洪、枯季水動力模擬的結(jié)果, 枯季時內(nèi)灣潮流流速低, 水體交換能力弱, 水體對污染物稀釋能力較弱,自凈作用不明顯, 計算所得的環(huán)境容量低于年平均環(huán)境容量。因此, 在計算環(huán)境容量時, 枯水期一般被視為最不利的水文條件。本文從最大的環(huán)境安全考慮, 選擇2019年11月—2020年2月(枯水期)進(jìn)行湛江灣水環(huán)境容量計算。

1.4.2 排污口的設(shè)定

根據(jù)排污口現(xiàn)場調(diào)查, 選取湛江灣內(nèi)灣6個入海排污口進(jìn)行環(huán)境容量計算, 排污口的位置如圖2所示。

1.4.3 海洋環(huán)境功能區(qū)劃

研究區(qū)域的海洋環(huán)境容量計算依據(jù)湛江灣海域環(huán)境功能區(qū)劃所對應(yīng)的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《廣東省海洋功能區(qū)劃(2011—2020年)》(2012), 湛江灣內(nèi)灣各功能區(qū)劃分如圖7所示。其中, 對湛江港保留區(qū)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保要求為“維持現(xiàn)狀”。湛江市海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測站于2016年11月在湛江灣附近海域開展了秋季20個站的海洋水質(zhì)調(diào)查, 調(diào)查結(jié)果顯示位于湛江港保留區(qū)的6個站點(diǎn)的水質(zhì)現(xiàn)狀未能達(dá)到《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB3097-1997)中的第三類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由于海洋功能區(qū)劃要求維持現(xiàn)狀, 本文將其定為四類水體。

圖7 湛江灣內(nèi)灣海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)功能區(qū)劃圖該圖基于廣東省標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號為粵S(2018)093號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作, 底圖無修改Fig.7 Inner Zhanjiang Bay Seawater Quality Standard Corresponding Functional Zoning

1.4.4 水質(zhì)控制點(diǎn)的選取

在考慮了排污口所在海域的環(huán)境功能區(qū), 確定了相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)之后, 模型試算法還需要提取水質(zhì)控制點(diǎn)。水質(zhì)控制點(diǎn)的作用是以水質(zhì)控制點(diǎn)上的濃度限值來限制排污口的濃度。一旦水質(zhì)控制點(diǎn)的污染物濃度達(dá)標(biāo), 就可以認(rèn)定各個排污口在各個功能區(qū)劃達(dá)標(biāo)。其做法為: 排污口中心區(qū)域的濃度是一個高值, 通常會超過該區(qū)域海水水質(zhì)的要求, 但是只要在這個高值區(qū)周圍設(shè)定的水質(zhì)控制點(diǎn)的濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)(即水質(zhì)控制點(diǎn)的濃度達(dá)標(biāo)), 就可以實(shí)現(xiàn)排污口達(dá)標(biāo)的要求。若排污口在第一類海水水質(zhì)的環(huán)境功能區(qū), 其周圍水質(zhì)控制點(diǎn)也選取在第一類海水水質(zhì)的環(huán)境功能區(qū), 控制標(biāo)準(zhǔn)即為第一類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。第二類海水水質(zhì)、第三類海水水質(zhì)和第四類海水水質(zhì)的環(huán)境功能區(qū)以此類推(李適宇 等,1999)。

《污水海洋處理工程污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18486-2001)中對稀釋混合區(qū)范圍有詳細(xì)的判定法, 需要污染物高值區(qū)的面積范圍在3km2以內(nèi), 因此水質(zhì)控制點(diǎn)的選取范圍也需要控制在3km2以內(nèi)。由于本文研究區(qū)域內(nèi)所劃分的網(wǎng)格尺度由內(nèi)灣區(qū)域的20～50m到外海的500m, 內(nèi)灣區(qū)域單個網(wǎng)格面積均未超過0.005km2, 內(nèi)灣區(qū)域總體面積也小于3km2, 故未設(shè)置稀釋混合區(qū), 而是根據(jù)排污口位置選取附近的網(wǎng)格點(diǎn)作為水質(zhì)控制點(diǎn)(水質(zhì)控制點(diǎn)之間的距離適當(dāng)減小至200～300m), 所以對排污口的約束是比較嚴(yán)格的。

本文針對湛江灣內(nèi)灣海域特點(diǎn), 依照上述實(shí)施原則, 最終設(shè)置20個水質(zhì)控制點(diǎn)。其中, 第一類海水水質(zhì)控制點(diǎn)為6個, 第二類海水水質(zhì)控制點(diǎn)為11個, 第三類海水水質(zhì)控制點(diǎn)為3個。各類水質(zhì)控制點(diǎn)在湛江灣內(nèi)灣海域的分布位置見圖8。

1.4.5 濃度背景值

本文計算背景濃度時, 在全局網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上設(shè)置污染物濃度為0, 上游邊界污染物濃度也為0, 設(shè)置外海邊界具有一定的污染物濃度。通過外海潮汐的作用, 將污染物擴(kuò)散至整個網(wǎng)格中。根據(jù)本區(qū)域前人相關(guān)研究成果和水質(zhì)現(xiàn)狀情況, 設(shè)置外海邊界的COD、DIN、DIP和石油類濃度值分別為1.17mg·L-1、0.466mg·L-1、0.116mg·L-1和0.007mg·L-1(程海鷗 等,2009)。TELEMAC模型計算初場設(shè)置時間為365d。當(dāng)整個網(wǎng)格具有濃度的初場時, 在模型中再加入點(diǎn)源(即排污口)污染物的排放濃度和流量, 使模擬結(jié)果更加貼近實(shí)際。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境容量計算結(jié)果

基于環(huán)境容量的概念和模型的設(shè)置, 依照模型試算法解決水環(huán)境容量計算問題, 最終求得水環(huán)境容量。本次研究一共運(yùn)行109次模擬計算后, 獲得了最優(yōu)情況。其中, COD計算占27次, 無機(jī)氮計算占8次, 無機(jī)磷計算占11次, 石油類計算占39次;將所有情況疊加在一起之后再進(jìn)行總體環(huán)境容量削減計算, 以消除多個排污口之間存在的疊加問題,其中COD消減計算7次, 無機(jī)氮消減計算4次, 無機(jī)磷消減計算5次, 石油類消減計算8次。經(jīng)計算獲得的湛江灣內(nèi)灣排污口主要污染物環(huán)境容量如表1所示, 由表可知, 湛江灣內(nèi)灣2019年排污口點(diǎn)源污染物COD環(huán)境容量總量為11721t·a-1, DIN為1388t·a-1, DIP為141t·a-1, 石油類為326t·a-1。在COD方面, 2號(安鋪垉側(cè)排洪排污口)、4號(坡頭區(qū)科技產(chǎn)業(yè)園官渡園區(qū))、6號(湛江市城市污水處理有限公司坡頭水質(zhì)凈化廠)排污口的環(huán)境容量較大; 在DIN、DIP和石油類方面, 4號排污口的環(huán)境容量最大。

表1 湛江灣內(nèi)灣排污口主要污染物環(huán)境容量(2019年)Tab. 1 Environmental capacity of main pollutants at the sewage outlet of Inner Zhanjiang Bay (2019)

2.2 排污治理

2.2.1 排污入海通量

根據(jù)實(shí)地測量的排污口流速數(shù)據(jù)和排污口橫截面積(滿閥), 計算主要污染物的入海通量, 計算結(jié)果如表2所示。從表2結(jié)果可以發(fā)現(xiàn), COD的排放主要來自于2號排污口(安鋪垉側(cè)排洪排污口)和3號排污口( 龍 頭鎮(zhèn)消坡 垉 出入水口), DIN的排放主要來自于4號排污口(坡頭區(qū)科技產(chǎn)業(yè)園官渡園區(qū)),DIP的排放主要來自于4號排污口, 石油類的排放主要來自于1號排污口(南 調(diào)街麻屈垉 )和2號排污口。

表2 湛江灣內(nèi)灣排污口主要污染物入海通量(2019年)Tab. 2 Fluxes of main pollutants into the sea from the sewage outlet of Inner Zhanjiang Bay (2019)

2.2.2 剩余環(huán)境容量

結(jié)合上文計算所得的污染物入海通量(表2)和環(huán)境容量(表1), 計算了2019年湛江灣內(nèi)灣排污口的剩余環(huán)境容量(表3)。剩余環(huán)境容量為0說明該排污口排放污水中的水質(zhì)因子已經(jīng)超標(biāo), 故無剩余環(huán)境容量。

從表3可看出, 2號排污口(安鋪垉側(cè)排洪排污口)和5號排污口(官渡鎮(zhèn)居民生活排污口)的4個水質(zhì)因子均不超標(biāo), 情況良好; 3號排污口(龍頭鎮(zhèn)消坡 垉 出入水口)的3個水質(zhì)因子(COD、DIN、DIP)均超標(biāo), 超標(biāo)水質(zhì)因子的數(shù)量最多, 情況最為嚴(yán)峻;4號排污口(坡頭區(qū)科技產(chǎn)業(yè)園官渡園區(qū))的DIN超標(biāo)量為3281t·a-1。綜合各排污口可得, 湛江灣內(nèi)灣2019年排污口點(diǎn)源污染物COD、DIN、DIP、石油類的剩余環(huán)境容量總量分別為10426t·a-1、 213t·a-1、70t·a-1和314t·a-1。

表3 湛江灣內(nèi)灣排污口主要污染物剩余環(huán)境容量(2019年)Tab. 3 Residual environmental capacity of main pollutants at the sewage outlet of Inner Zhanjiang Bay (2019)

具體的超標(biāo)數(shù)據(jù)為: 1號排污口DIN、DIP排放超標(biāo), 排污量分別超出環(huán)境容量 38.54t·a-1和15.84t·a-1; 3號排污口COD、DIN、DIP超標(biāo), 排污量 分 別 超 出 環(huán) 境 容 量 76.63t·a-1、46.21t·a-1和12.86t·a-1; 4號排污口DIN超標(biāo), 排污量超出環(huán)境容量3281.31t·a-1, 超標(biāo)量很大; 6號排污口DIP超標(biāo),排污量超出環(huán)境容量2.21t·a-1。

根據(jù)以上計算與分析結(jié)果, 本文制定了研究區(qū)陸源污染物總量控制目標(biāo), 主要為: 1) 重點(diǎn)對4號排污口的DIN排放量削減3281.31t·a-1以上; 2) 對1號排污口的DIN、DIP排放量分別削減38·54t.a-1和15.84t·a-1以上; 3) 對3號排污口的COD、DIN、DIP排放量分別削減76.63t·a-1、46.21t·a-1和12.86t·a-1以上; 4) 對6號排污口的DIP排放量削減2.21t·a-1以上。

2.2.3 排污治理對策

根據(jù)本文對湛江灣內(nèi)灣環(huán)境容量的計算結(jié)果和制定的陸源污染物總量控制目標(biāo), 結(jié)合實(shí)地考察情況, 初步提出湛江灣內(nèi)灣的排污治理對策。坡頭區(qū)多個排污口均有超標(biāo)現(xiàn)象, 最有效的方法是污水經(jīng)過污水處理廠處理后才能排放。湛江市城市污水處理有限公司坡頭水質(zhì)凈化廠尚有處理污水余量, 可將其他來源的污水通過管網(wǎng)輸送至污水處理廠中,使污水處理廠能夠盡其所能。若不能滿足需求, 則建議修建新的污水處理廠。湛江市坡頭區(qū)科技產(chǎn)業(yè)園官渡園區(qū)排污口為工業(yè)污水排污口, 排放的污水中無機(jī)氮濃度較高, 需要重點(diǎn)關(guān)注, 并大幅削減無機(jī)氮排放量。此外, 建議適當(dāng)將超額排污的排污口調(diào)配到排污量少的排污口, 也可將排污口位置遷移到水動力條件好、交換能力強(qiáng)的水域進(jìn)行排放, 以減少環(huán)境壓力。

3 結(jié)論

通過實(shí)測資料分析和數(shù)值模擬相結(jié)合, 本文計算了湛江灣內(nèi)灣的環(huán)境容量, 并探討了相應(yīng)的排污治理對策, 主要結(jié)論如下:

1) 通過模型試算法計算得到2019年湛江灣內(nèi)灣排污口污染物COD、DIN、DIP和石油類的環(huán)境容量分別為11721t·a-1、1388t·a-1、141t·a-1和326t·a-1;利用排污口的現(xiàn)場調(diào)查和測試數(shù)據(jù)計算, 得到2019年湛江灣內(nèi)灣主要污染物COD、DIN、DIP和石油類的入海通量分別為1732t·a-1、4541t·a-1、101t·a-1和12t·a-1; 湛江灣內(nèi)灣2019年排污口點(diǎn)源污染物COD、DIN、DIP和石油類的剩余環(huán)境容量總量分別為10426t·a-1、213t·a-1、70t·a-1和314t·a-1。

2) 2號排污口(安鋪垉側(cè)排洪排污口)和5號排污口(官渡鎮(zhèn)居民生活排污口)的4個水質(zhì)因子均不超標(biāo), 情況良好; 針對超標(biāo)情況制定了陸源污染物總量控制目標(biāo), 主要是削減1號排污口(南調(diào)街麻屈垉)、3號排污口( 龍 頭鎮(zhèn)消坡垉 出入水口)、4號排污口(坡頭區(qū)科技產(chǎn)業(yè)園官渡園區(qū))、6號排污口(湛江市城市污水處理有限公司坡頭水質(zhì)凈化廠)超標(biāo)水質(zhì)因子的排放量。