小清河口水质污染现状与亚硝酸盐分布趋势及其来源

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当前我国经济高速发展,诸多流域面积较小河流受周边工业废水及生活污水排放的影响而污染严重。虽然这些河流的污染物入海通量不及大江大河,但其浓度却达到了极高的水平,对河口及近岸水体危害极大。山东小清河是典型的重度污染河流之一。由于小清河向莱州湾输入大量的有机物和营养盐,致使莱州湾水体受到严重破坏,进而对渔业资源产生很大危害,严重影响了莱州湾生态系统的健康并制约当地经济发展。因此,通过研究当前小清河口水质污染状况,以期为小清河的进一步治理、莱州湾的渔业生产和水产养殖提供参考数据和预警。本研究通过2010年5月、9月对小清河口水质调查,并结合2005年11月、2006年11月、2008年5月和11月及2009年8月实验室历史数据,讨论了小清河口近几年的水质污染状况及变化趋势并进行富营养化评价,重点探讨了小清河口亚硝酸盐的分布趋势及其来源,主要结论如下:1.小清河口水体污染十分严重,且主要来自河流输入。其中淡水端DIN超过二类海水阈值(≤0.3mg/L)30倍之多,主要成分为NH4-N,占DIN比例高达80%以上; CODMn在淡水端最大浓度超过二类海水阈值(≤3mg/L)5倍,并且易降解有机物占总有机物的比例高达30%左右。大量有机物的降解和硝化反应的进行造成小清河口缺氧并且pCO2显著偏高,特别是河道内DO%不足40%,pCO2高达5500μatm以上,进一步导致小清河口pH偏低。综合营养状态指数法(TLI)显示小清河口盐度小于15的水体处于重度富营养级别,随着盐度的升高富营养化级别有所下降,海水端达中营养级。2.小清河口NO2-N在0.02-0.61mg/L之间,偏高于世界河流的平均水平,且NO2-N及NO3-N随盐度的变化呈非保守态。数据表明小清河口淡水端输入大量NH4-N,随着盐度的升高,其浓度及在DIN中所占的比例均逐渐下降,但NO3-N和NO2-N的比例却呈现出上升趋势,说明河口过程存在硝化反应,导致NO2-N积累。根据小清河口调查站位超额CO2与AOU的分布关系可以得出:小清河口水体低DO与高pCO2的主要原因是不完全硝化反应和完全硝化反应的同时进行导致,而NO2-N偏高的主要原因则是不完全硝化反应的进行。3.小清河口不同程度硝化反应的进行与DO%及NH4-N浓度的大小密切相关。DO%在30%-90%之间时NO2-N随盐度的升高而升高,DO%过低或过高都不利于NO2-N的产生;河道内高浓度NH4-N不会限制NO2-N的产生,而外海区NH4-N浓度过低,则会抑制硝化反应的进行。除此以外,NO2-N的分布还受到温度、pCO2、pH等的影响。4.NO2-N积累速率与DO%表现出一定的分布规律:当DO%在15%-75%之间时,NO2-N的产生速率大于消耗速率,NO2-N得到积累;DO%约为45%时,NO2-N积累速率达到最大;当DO%<15%时,低DO%不利于NO2-N的产生;而当DO%>75%时, NO2-N的产生速率小于消耗速率。虽然近几年小清河经过多次治理,但河口各项污染指标并没有明显下降的趋势,污染形势仍然相当严峻,因此应加大小清河的污染防治力度。
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