汕頭港海域氮、磷營養(yǎng)鹽環(huán)境容量及排放總量控制的研究

張靜，柯東勝，方宏達(dá)，孫省利

(1.廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院，廣東湛江524025;2.國家海洋局南海環(huán)境監(jiān)測中心，廣東廣州5103003.廣東海洋大學(xué)海洋資源與環(huán)境監(jiān)測中心，廣東湛江524025)

汕頭港位于廣東省東部沿海 (116°38'～116°45'E，23°19'～23°21'N)，屬河口港，是中國主要港口之一，擔(dān)負(fù)著粵東、閩西南、贛南地區(qū)對外貿(mào)易進(jìn)出口貨物的運(yùn)輸［1］。榕江接納汕頭市沿岸地區(qū)生活污水和工業(yè)廢水，由西向東經(jīng)牛田洋注入汕頭港;韓江西溪叉道梅溪直接注入汕頭港，新津河和外沙河經(jīng)汕頭港東側(cè)流入汕頭海區(qū)。此外，汕頭市主要陸源入海排污口有8個(gè)，其中直接排入汕頭港的有6個(gè)。監(jiān)測結(jié)果顯示，經(jīng)河流入海及排污的主要污染物為石油、懸浮物、氨氮、磷酸鹽和 COD［2－4］。目前，關(guān)于汕頭港海域的研究較少，主要有水溫、鹽度和三氮營養(yǎng)鹽的分布以及三維流場數(shù)值模擬和溫排水熱擴(kuò)散三維數(shù)值模擬的研究［5－7］，但未見對氮、磷營養(yǎng)鹽環(huán)境容量的研究。為此，本研究中，作者根據(jù)2006—2007年度廣東省“908”專項(xiàng)水體環(huán)境和專項(xiàng)物理海洋調(diào)查資料和各相關(guān)驗(yàn)潮站的驗(yàn)潮資料，以及2006年8月位于研究海域內(nèi)的貝類養(yǎng)殖區(qū)1個(gè)站位和汕頭全海域海洋環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測5個(gè)站位的監(jiān)測資料，采用數(shù)值模擬方法計(jì)算了汕頭港海域氮、磷營養(yǎng)鹽的環(huán)境容量，并通過模擬方法給出了排放總量的控制方案，為確定該海域氮、磷營養(yǎng)鹽的總量控制與管理計(jì)劃的實(shí)施提供參考。

1 模型描述

1.1 水動力模型

1.1.1 模型概述 采用Blumberg和Mellor開發(fā)的三維原始方程海洋環(huán)流模型 (princeton ocean model，POM)為水動力模型。鑒于汕頭港沿岸具有廣闊潮間帶的特征，采用POM08版的干濕網(wǎng)格方法來模擬實(shí)際的潮汐漲落情況，同時(shí)在程序中添加了河流邊界的輸入，并考慮了河流流量輸入對研究海域水位的貢獻(xiàn)。此外，在ADVCT子程序中采用抑制數(shù)值耗散的一階精度迎風(fēng)格式以增加模式計(jì)算的穩(wěn)定性。模型的基本特點(diǎn)、方程、邊界條件及初始條件可參考POM使用手冊［8］。

1.1.2 河流輸入方式 將河流視為點(diǎn)源，將河流初始帶來的流量和污染物平均添加到河流入海位置所在模擬區(qū)域的邊界內(nèi)的若干個(gè)水平網(wǎng)格面積上，并考慮河流輸入對整個(gè)模擬海域水位的貢獻(xiàn)［9－12］:

其中:Q為河流的徑流量;A為河流點(diǎn)源所在網(wǎng)格的水平面積。

1.2 水質(zhì)模型

在近岸海域中，水深一般較淺，污染物在水體中混合充分，沒有明顯的分層變化。容量研究往往考慮的是一個(gè)時(shí)期內(nèi)污染物的平均狀況，因此本研究中采用垂向平均的水平二維對流擴(kuò)散方程來計(jì)算汕頭港海域的污染物濃度?？刂品匠倘缦?

其中:Ci為污染物濃度，下標(biāo)i依次代表無機(jī)氮和活性磷酸鹽;u、v分別為x、y方向的速度分量(此處為上述三維流場計(jì)算的各層流速的垂向平均);Dx、Dy分別為x、y方向的渦動擴(kuò)散系數(shù)，由Smagorinsky(1963)公式［8］給出，在實(shí)際計(jì)算中由POM模型實(shí)時(shí)地更新對流擴(kuò)散模式中的垂向平均流速和渦動擴(kuò)散系數(shù);S0為源強(qiáng)，且

式中:Cs0為污染物的點(diǎn)源強(qiáng)，在數(shù)值計(jì)算中作為邊界條件給出;Csi為非保守物質(zhì)的衰減項(xiàng);k為衰減速率，對于保守物質(zhì)而言其值為0。

1.3 環(huán)境容量模型

1.3.1 環(huán)境容量的幾個(gè)概念 環(huán)境容量又稱為環(huán)境的承受力、環(huán)境的承載力、環(huán)境的忍耐力，在不造成環(huán)境不可承受的前提下，環(huán)境所能容納某物質(zhì)的能力［13］。根據(jù)這一定義，本研究中提出幾個(gè)容量概念:1)天然環(huán)境容量，指假設(shè)污染物背景濃度為0(即假設(shè)水體完全不受污染)時(shí)，在特定的水質(zhì)目標(biāo)下所求出的各污染源污染物的允許排放量;2)背景環(huán)境容量，指當(dāng)考慮背景濃度時(shí)在特定的水質(zhì)目標(biāo)下所求出的各污染源污染物的允許排放量;3)現(xiàn)狀環(huán)境容量，指當(dāng)考慮海域水體現(xiàn)狀濃度時(shí)在特定的水質(zhì)目標(biāo)下所求出的各污染源污染物的允許排放量。

1.3.2 容量計(jì)算方法 目前容量計(jì)算方法主要有模型試算法、分擔(dān)率法、分區(qū)達(dá)標(biāo)控制法、地統(tǒng)計(jì)學(xué)和GIS方法［14］。本研究中采用分擔(dān)率法，其主要步驟及計(jì)算公式參考文獻(xiàn) ［15］。

2 模型設(shè)置與參數(shù)的選取

2.1 模擬區(qū)域及站位布設(shè)

研究區(qū)域地理概況及調(diào)查站位如圖1所示。為了利用908專項(xiàng)調(diào)查中的調(diào)查資料，本研究中選取整個(gè)圖1的區(qū)域作為研究的計(jì)算海域，兩條虛線分別為計(jì)算域的東、南開邊界。由于實(shí)際調(diào)查的站位和設(shè)計(jì)站位相差較大，因此，圖中站位編號仍采用設(shè)計(jì)時(shí)的編號，但以不同的符號分別表示水文調(diào)查站位和水質(zhì)調(diào)查站位。其中水質(zhì)站位A8位于計(jì)算區(qū)域外，作為計(jì)算參考。

圖1 汕頭港地理位置及調(diào)查站位圖Fig.1 Geographical position and station graph at Shantou Port

在容量研究中，根據(jù)2006年8月—2007年11月對汕頭港海區(qū)4次水質(zhì)調(diào)查的結(jié)果，取全年的平均值作為計(jì)算現(xiàn)狀容量的背景濃度。鑒于此次專項(xiàng)調(diào)查布設(shè)站位都位于汕頭港港灣以外，因此，同時(shí)取2006年8月位于研究海域內(nèi)的貝類養(yǎng)殖區(qū)1個(gè)站位GD04和全海域海洋環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測5個(gè)站位YQ001～YQ005的監(jiān)測結(jié)果作為計(jì)算現(xiàn)狀容量的背景濃度。計(jì)算中將氮、磷看作保守物質(zhì)，從環(huán)境管理的角度講，這是偏于安全的。

2.2 河流邊界條件

本研究中主要考慮榕江、韓江西溪的叉道梅溪、新津河和外沙河4條河流的輸入。入海污染物總量參考2006年和2007年《汕頭市海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)》的數(shù)據(jù)。直接影響計(jì)算海區(qū)的市區(qū)排污口有6個(gè)，自西向東分別為新興路、市委前、大華路、石炮臺、特區(qū)碼頭和龍眼南路排污口。由于6處排污口相距較近，為了便于計(jì)算，將排污口合并，即將前4個(gè)排污口和后2個(gè)排污口各合并為一個(gè)污染源。因此，整個(gè)模擬中綜合考慮4條河流和兩個(gè)合并排污口的排污，作為河流邊界輸入。污染源及氮、磷污染物的年入海通量如表1所示。

表1 汕頭港入海河流的流量及污染物的入海通量Tab.1 River flow and pollutants fluxes to Shantou Port

2.3 模式安排

汕頭港動力場的計(jì)算采用POM08二維外模式，該模式在深圳灣的流場模擬中得到了很好的驗(yàn)證［16］。模擬計(jì)算的平面網(wǎng)格數(shù)為117×75，空間步長Δx=Δy=300 m，垂直方向取5個(gè)sigma層，各層厚度平均分布。以M2、S2、K1、O14個(gè)分潮和榕江、梅溪、新津河、外沙河共4條主要河流及兩個(gè)合并排污口的年平均流量分別作為外界強(qiáng)迫源驅(qū)動程序。分潮的周期振蕩分別從南開邊界和東開邊界加入，調(diào)和常數(shù)由媽嶼島、汕頭驗(yàn)潮站的實(shí)測資料經(jīng)調(diào)和分析得到。風(fēng)速風(fēng)向參考廣東省東部海灣［1］的相關(guān)內(nèi)容，汕頭港夏季受西南季風(fēng)影響，春、秋、冬季均以東北季風(fēng)為主，平均風(fēng)速為2.7 m/s。海面拖曳系數(shù) CD通過 Large and Pond(1981)的方法計(jì)算得到:

經(jīng)調(diào)試，外模時(shí)間步長取2 s，內(nèi)模時(shí)間步長取60 s;底粗糙度z0=0.002;Horcon參數(shù)C=0.1;垂向背景黏度umol=5×10－5m2/s。計(jì)算的起始時(shí)間為2006年8月1日24:00時(shí)，連續(xù)積分32 d，其中8月13日 (A7、A8號站觀測時(shí)間均為8月13日15:00至8月14日15:00)、8月19日 (A9號站觀測時(shí)間為8月19日11:00至8月20日11:00)和8月21日 (A6號站觀測時(shí)間為8月21日10:00至8月22日10:00)的模擬結(jié)果被用來和海流調(diào)查站位上的實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

2.4 海域環(huán)境功能區(qū)域劃分及水質(zhì)控制點(diǎn)的選取

根據(jù)1999年7月印發(fā)的《廣東省近岸海域環(huán)境功能區(qū)劃》(粵府辦［1999］68號)、《關(guān)于調(diào)整汕頭市近岸海域環(huán)境功能區(qū)劃有關(guān)問題的復(fù)函》(粵辦函［2005］659號)及附《汕頭市近岸海域環(huán)境功能區(qū)排污混合區(qū)劃表》，涉及到研究海域的汕頭港近岸海域環(huán)境功能區(qū)共6個(gè)，功能區(qū)涉及港口、排污、增殖、養(yǎng)殖和旅游，水質(zhì)目標(biāo)執(zhí)行海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(GB3097－1997)［17］二類和三類海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。排污混合區(qū)共9個(gè)，結(jié)合混合區(qū)寬度、長度、水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)和污染源所處位置，本研究中選取了12個(gè)水質(zhì)控制點(diǎn)，控制點(diǎn)編號及需要滿足的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。

表2 汕頭港研究海域控制點(diǎn)及其水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Water quality control points in the coastal Shantou Port

3 結(jié)果與分析

3.1 流場的模擬

3.1.1 潮位驗(yàn)證 由圖2可見:本模式所模擬的水位變化與實(shí)測值基本一致。其中，A8、A9號站位的實(shí)測值均不是很理想，總體趨勢雖有，但監(jiān)測中每小時(shí)的水位變化波動較大，因而導(dǎo)致了實(shí)測值和模擬值偏差較大。從地形上說，A6號站靠近萊蕪島，A8號站靠近表角，地形曲折變化較大，因此測量誤差較大;而A9號站位于媽嶼島的背面，受島嶼阻隔的影響，外海潮波在傳入后要發(fā)生折轉(zhuǎn)變形，因此誤差也較大;模擬結(jié)果最好的是A7號站，處在灣口較開闊處，基本反映了外海潮波傳入后的情況。由圖2還可見:汕頭港海域的漲潮歷時(shí)略大于落潮歷時(shí)，觀測期間最大潮差出現(xiàn)在A6號站，為2.4 m左右，其余站位潮差基本在1.6 m左右;在一日內(nèi)出現(xiàn)兩次高潮和兩次低潮，潮高和潮時(shí)日內(nèi)不等，可以判斷汕頭港海域的潮汐屬不正規(guī)半日潮。根據(jù)潮汐系數(shù):

對輸出的一個(gè)月的潮位結(jié)果采用T－tide進(jìn)行調(diào)和分析，得到汕頭港海域的F=1.14，可進(jìn)一步證明汕頭港海域的潮汐屬不正規(guī)半日潮。

3.1.2 潮位驗(yàn)證 本次調(diào)查獲得的實(shí)測數(shù)據(jù)是垂向三層 (海面下1 m，0.6×水深，離海底1.5 m)的流速，為了增加二者的可比性，在數(shù)據(jù)處理時(shí)，對三層數(shù)據(jù)進(jìn)行了矢量加權(quán)平均處理，相同的方法也用在對實(shí)測流向的處理上。

圖2 A6～A9號站水深實(shí)測值和模擬值的比較Fig.2 The measured and simulation water depth comparisons at stations from A6 to A9

從圖3可見，流速和流向的模擬值與實(shí)測值變化趨勢基本吻合。其中，A6號站模擬的個(gè)別時(shí)刻流速大小偏差較大，但流向基本吻合;A7和A8號站模擬的個(gè)別時(shí)刻流速偏大，除個(gè)別時(shí)刻流向偏差較大外，其余各時(shí)刻均吻合良好;模擬最差的是A9號站，由于處于媽嶼島的背面，外海潮波傳入時(shí)發(fā)生反射變形，而這個(gè)過程在模型中無法體現(xiàn)，因此流速偏差較大，從實(shí)測的流速也可以看出實(shí)測值所反映的變化趨勢與其它站位相差較大，而流向的模擬結(jié)果吻合較好?？偟膩碚f，此模擬結(jié)果還是令人滿意的，基本反映了汕頭港海域的水動力情況。從模擬和實(shí)測的流向可以看出，汕頭港海域潮流屬典型的往復(fù)流性質(zhì)，潮流受地形約束在A6號站附近海域基本呈西南－東北走向，而在其余站位海域基本呈西北－東南走向。從水位圖和流速圖的對比來看，汕頭港落潮流速一般大于漲潮流速。

圖3 A6～A9號站垂向平均流速和流向?qū)崪y值與模擬值的比較Fig.3 Vertical average velocity comparisons between measured and simulation values at stations from A6 to A9

3.2 氮、磷營養(yǎng)鹽環(huán)境容量的計(jì)算

3.2.1 響應(yīng)系數(shù)場 響應(yīng)系數(shù)場給出的是各污染源在單位源強(qiáng)條件下污染物質(zhì)隨潮變化的時(shí)變特征，反映的是各污染源所在區(qū)域的水體交換能力。為了獲得相對穩(wěn)定的響應(yīng)系數(shù)場，本研究中僅以外海帶入的氮污染物濃度作為背景濃度，查看每15 d后的濃度場 (每日平均)的變化情況。結(jié)果表明，整個(gè)汕頭港海域水體在30～45 d后基本完成交換。為了保證計(jì)算的可靠性，響應(yīng)系數(shù)場取第45天的模擬結(jié)果進(jìn)行討論。

在不考慮背景濃度和開邊界濃度，僅以單位源強(qiáng)輸入的條件下，汕頭港海域的6個(gè)入海污染源中，榕江排污主要對牛田洋和汕頭港西部海域的影響較大，由單位源強(qiáng)流入后至牛田洋海域，氮濃度下降了約90%。由于地形的影響，港內(nèi)狹窄，水流交換不暢，且牛田洋又是增養(yǎng)殖區(qū)，因此，如果榕江排污過大的話將直接影響港內(nèi)水環(huán)境質(zhì)量。梅溪排污主要影響牛田洋東部至汕頭港西部海域，除局部很小海域氮濃度較高外，影響程度基本在5%左右。新津河排污主要影響范圍向西到達(dá)整個(gè)牛田洋養(yǎng)殖區(qū)，向東至汕頭港口門外到達(dá)濠島的東部海域，除入海排污處，氮濃度的較高值出現(xiàn)在汕頭港西部海域的狹窄地形處，影響程度基本在10%左右。外沙河排污對全海域有較大影響，西至牛田洋養(yǎng)殖區(qū)，東至汕頭港港外的大部分海域，就單位源強(qiáng)而言，影響基本在5%左右，只在外沙河入海的局部海域影響程度達(dá)10%以上。合并排污口一對牛田洋養(yǎng)殖區(qū)至汕頭港西部海域有較大影響，就單位源強(qiáng)而言，這種影響比梅溪排污的影響更大，但影響程度最大不超過8%。合并排污口二從影響的強(qiáng)度和范圍來說都較合并排污口一輕，影響程度最大不超過4%。

3.2.2 污染責(zé)任分擔(dān)率 圖4、圖5分別給出了在海域背景濃度和開邊界濃度為0、各污染源實(shí)際源強(qiáng)輸入的條件下，模型運(yùn)行45 d，汕頭港海域氮、磷污染責(zé)任分擔(dān)率的計(jì)算結(jié)果。

圖4 汕頭港海域各污染源無機(jī)氮污染責(zé)任分擔(dān)率場Fig.4 Source－sharing rate contours of inorganic nitrogen of five pollutant sources in the coastal Shantou Port

圖5 汕頭港海域各污染源活性磷酸鹽污染責(zé)任分擔(dān)率場Fig.5 Source－sharing rate contours of active phosphate of five pollutant sources in the coastal Shantou Port

由圖4可見，榕江排污在牛田洋西部海域氮污染責(zé)任分擔(dān)率達(dá)到40%以上，東部海域氮污染責(zé)任分擔(dān)率較小;梅溪排污在牛田洋、汕頭港海域以及灣口的南部海域，氮污染責(zé)任分擔(dān)率在20%以上，其余海域不足10%;新津河的污染責(zé)任分擔(dān)情況與梅溪較相似，只是對全海域的影響，即分擔(dān)率要更大一些;外沙河氮污染對全海域的影響最大，對灣口海域的氮污染責(zé)任分擔(dān)率達(dá)到了60%以上，尤其是灣口北部海域，氮污染責(zé)任分擔(dān)率高達(dá)80%以上，即使對港內(nèi)的牛田洋海域，氮污染責(zé)任分擔(dān)率也達(dá)到20%，表明外沙河排污嚴(yán)重影響了整個(gè)汕頭港海域氮的含量;對于兩個(gè)合并的排污口，排污基本只影響排污口附近海域很小的范圍，對整個(gè)汕頭港海域最大的氮污染責(zé)任分擔(dān)率分別不足20%和10%，基本不影響海水的使用功能。

由圖5可見，雖然污染源強(qiáng)不同，但各污染源對整個(gè)汕頭港海域的磷含量的影響范圍和趨勢基本與氮相同。所不同的是對于全海域磷的責(zé)任分擔(dān)，兩個(gè)合并排污口對磷的分擔(dān)率值較氮的分擔(dān)率值要高一些，分別達(dá)到34%和15%，表明這兩個(gè)排污口磷輸入的強(qiáng)度比氮大。分擔(dān)率場的計(jì)算結(jié)果表明，汕頭港海域主要的污染來源還是陸源河流排污，其中榕江對港內(nèi)海域，外沙河對整個(gè)汕頭港海域，以及梅溪、新津河對牛田洋以東、汕頭港口以西海域水質(zhì)，均有著嚴(yán)重的影響，因此，在氮、磷營養(yǎng)鹽的總量控制中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注榕江、外沙河、梅溪和新津河各污染物的入海通量。

3.2.3 各污染源天然容量、背景容量和現(xiàn)狀容量(允許排放量) 由于污染責(zé)任分擔(dān)是在開邊界濃度和背景濃度為0的基礎(chǔ)上算得的，因此當(dāng)某污染源靠近開邊界的時(shí)候，就會減輕該污染源對整個(gè)海域造成的水質(zhì)影響，尤其當(dāng)開邊界 (即外海)某污染物濃度較高時(shí)，這種影響會更大。由表3可知:在汕頭港海域的6個(gè)入海污染源中，除外沙河無機(jī)氮尚有很小的現(xiàn)狀容量外，其余各污染源均無排放容量，在實(shí)際操作中，6個(gè)污染源的無機(jī)氮均應(yīng)采取嚴(yán)格的削減措施;6個(gè)污染源的活性磷酸鹽均有現(xiàn)狀容量，從數(shù)值上看，除新津河活性磷酸鹽的現(xiàn)狀容量占其天然容量的比例較低，約為50%外，其余各污染源的現(xiàn)狀容量占其天然容量的比例都較高，再次表明各污染源附近海域活性磷酸鹽的現(xiàn)狀濃度較低，只要采取一定的控制措施，即可保證海域活性磷酸鹽的含量，滿足水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

4 氮、磷總量的分配

4.1 各污染源削減量和削減率的計(jì)算結(jié)果與分析

根據(jù)計(jì)算得到的汕頭港海域6個(gè)入海污染源的現(xiàn)狀容量 (允許排放量)和汕頭港海域6個(gè)入海污染源的污染物入海通量，計(jì)算各污染源的削減量和削減率 (表3)。從表3可看出，在汕頭港海域的6個(gè)入海污染源中，對于無機(jī)氮，只有外沙河有少許的允許排放量，但其值遠(yuǎn)小于現(xiàn)有排放量，基本需要100%削減;而其余5個(gè)污染源均需100%削減。對于活性磷酸鹽，各污染源均尚有容量，除梅溪和外沙河需大幅削減，最低削減率達(dá)到83%以上外，其余各污染源也都需削減，削減率在23%～59%。計(jì)算結(jié)果表明:整個(gè)汕頭港海域氮污染嚴(yán)重，現(xiàn)有監(jiān)測質(zhì)量已不滿足規(guī)定的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo);整個(gè)汕頭港海域磷污染相對較輕，采取一定的減排措施可以達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。

表3 汕頭港海域各污染源的容量及污染物的削減量和削減率Tab.3 Capacity of six pollutant sources，pollutants elimination amount and rates of five pollutant sources in the coastal Shantou Port

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，汕頭港海域的主要減排污染物為無機(jī)氮。因此，在設(shè)計(jì)減排方案之前需要先計(jì)算當(dāng)各污染源均需100%減排時(shí)，在現(xiàn)狀監(jiān)測的背景濃度和開邊界濃度條件下，各水質(zhì)控制點(diǎn)達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所需的時(shí)間。值得一提的是，由于100%減排后相當(dāng)于潔凈的淡水流入，因此各污染源附近的水質(zhì)控制點(diǎn)很可能首先達(dá)標(biāo)而遠(yuǎn)離污染源的海域尚有未達(dá)標(biāo)的區(qū)域。為此，根據(jù)功能區(qū)劃，在水質(zhì)超標(biāo)區(qū)補(bǔ)充12個(gè)水質(zhì)控制點(diǎn)，以增加計(jì)算的可靠性。

4.2 無機(jī)氮減排方案的設(shè)計(jì)

對于無機(jī)氮，依次設(shè)計(jì)8個(gè)減排方案，待濃度場穩(wěn)定后結(jié)果如下:

方案一 (達(dá)標(biāo)):各污染源均100%減排 (現(xiàn)有開邊界濃度)，待濃度場穩(wěn)定后全海域水質(zhì)可以達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。

方案二(不達(dá)標(biāo)):各污染源均90%減排(現(xiàn)有開邊界濃度)，當(dāng)進(jìn)一步降低減排率后，全海域無機(jī)氮濃度在一年后仍未達(dá)到各自的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。

方案三 (不達(dá)標(biāo)):各污染源均90%減排 (南開邊界濃度滿足一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn))，由圖4－(b)可見，南開邊界帶來的無機(jī)氮海水濃度較高，對計(jì)算域內(nèi)無機(jī)氮的濃度產(chǎn)生了一定的影響，因此設(shè)計(jì)南開邊界無機(jī)氮濃度滿足一類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn) (即為0.20 mg/L)運(yùn)行后，全海域無機(jī)氮濃度在一年以后仍未達(dá)到各自的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)?？梢?，除了南開邊界附近海域濃度稍有不同外，南開邊界的改變并沒有使汕頭港內(nèi)的無機(jī)氮濃度有明顯變化。

方案四 (不達(dá)標(biāo)):榕江90%減排，其余各污染源100%減排，除牛田洋海域達(dá)不到二類養(yǎng)殖功能外，其余各海域水質(zhì)均可滿足相應(yīng)的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。表明榕江排污即使大幅減排 (減排達(dá)90%)，仍然達(dá)不到既定的水質(zhì)目標(biāo)，而只有100%減排后可以達(dá)到水質(zhì)目標(biāo)。

方案五 (達(dá)標(biāo)):榕江100%減排，其余各污染源90%減排，這種減排方案能夠使海域水質(zhì)滿足其相應(yīng)的水質(zhì)功能。

方案六 (不達(dá)標(biāo)):榕江100%減排，其余各污染源80%減排，在汕頭港內(nèi)部達(dá)不到相應(yīng)的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。

方案七 (達(dá)標(biāo)):榕江100%減排，外沙河70%減排，其余各污染源90%減排，這種減排方案能夠使海域水質(zhì)滿足其相應(yīng)的水質(zhì)功能。

方案八(不達(dá)標(biāo)):榕江100%減排，外沙河60%減排，其余各污染源90%減排，在達(dá)濠島近岸海域水質(zhì)超標(biāo)，達(dá)不到相應(yīng)的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。

4.3 活性磷酸鹽減排方案的設(shè)計(jì)

由于汕頭港海域各個(gè)污染源活性磷酸鹽均尚有容量，因此從實(shí)際操作和計(jì)算簡便的角度出發(fā)，在容量計(jì)算的結(jié)果上，以榕江、梅溪和外沙河、其余污染源共3個(gè)分組設(shè)計(jì)減排方案。依次設(shè)計(jì)6個(gè)減排方案，待濃度場穩(wěn)定后結(jié)果如下:

方案一 (達(dá)標(biāo)):榕江20%減排，梅溪和外沙河均30%減排，其余污染源執(zhí)行容量計(jì)算結(jié)果的減排率。可以看出，榕江帶來的活性磷酸鹽在到達(dá)牛田洋海域后濃度即降到很低的水平，牛田洋海域的活性磷酸鹽濃度主要受其它污染源的影響。

方案二 (不達(dá)標(biāo)):榕江20%減排，梅溪和外沙河均20%減排，其余污染源執(zhí)行容量計(jì)算結(jié)果的減排率，全海域活性磷酸鹽濃度不能達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。影響海域水質(zhì)的主要污染源是梅溪，其次是外沙河。

方案三 (達(dá)標(biāo)):榕江10%減排，梅溪和外沙河均30%減排，其余污染源執(zhí)行容量計(jì)算結(jié)果的減排率，這種減排方案能夠使海域水質(zhì)滿足其相應(yīng)的水質(zhì)功能。

方案四 (不達(dá)標(biāo)):榕江10%減排，梅溪和外沙河均20%減排，其余污染源執(zhí)行容量計(jì)算結(jié)果的減排率，全海域活性磷酸鹽濃度不能達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。

方案五 (達(dá)標(biāo)):榕江10%減排，梅溪和外沙河均30%減排，其余污染源10%減排，這種減排方案能夠使海域水質(zhì)滿足其相應(yīng)的水質(zhì)功能。

方案六 (不達(dá)標(biāo)):榕江10%減排，梅溪和外沙河均30%減排，其余污染源不減排，全海域活性磷酸鹽濃度不能達(dá)到相應(yīng)的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。表明靠近港內(nèi)的新津河、港內(nèi)的兩個(gè)合并排污口對海域水質(zhì)達(dá)標(biāo)還是有一定的影響。

4.4 氮、磷減排結(jié)果的討論

從環(huán)境容量的計(jì)算結(jié)果可以看出，整個(gè)汕頭港海域無機(jī)氮超標(biāo)嚴(yán)重。通過設(shè)計(jì)的8個(gè)減排方案可以看出，榕江100%減排可以達(dá)標(biāo)，但90%減排時(shí)不能達(dá)標(biāo);外沙河70%減排可以達(dá)標(biāo)，但60%減排時(shí)不能達(dá)標(biāo);其余污染源影響較小，均設(shè)計(jì)為90%減排。因此，在實(shí)際執(zhí)行時(shí)，榕江至少要減排95%，外沙河減排65%，其余污染源減排90%或適當(dāng)降低減排率，才能使整個(gè)海域無機(jī)氮濃度基本滿足相應(yīng)的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。

整個(gè)汕頭港海域活性磷酸鹽含量較低，只有局部海域 (主要是港內(nèi))超標(biāo)，達(dá)不到相應(yīng)的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。從設(shè)計(jì)的6個(gè)減排方案中可以看出，榕江10%減排可以達(dá)標(biāo)，但不減排不能達(dá)標(biāo);梅溪、外沙河30%減排可以達(dá)標(biāo)，但20%減排時(shí)不能達(dá)標(biāo);其余污染源10%減排可以達(dá)標(biāo)，但不減排不能達(dá)標(biāo)。因此，在實(shí)際執(zhí)行時(shí)，榕江至少要減排5%，梅溪、外沙河減排25%，其余污染源減排5%，才能使整個(gè)汕頭港海域活性磷酸鹽濃度基本滿足相應(yīng)的水質(zhì)保護(hù)目標(biāo)。

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