基于環(huán)境容量的大連灣污染物排放總量控制策略與實踐研究一、引言1.1研究背景與意義大連灣，地處遼東半島最南端，地理坐標為北緯38°55’44”，東經(jīng)121°39’17”，是中國北方最大的水產(chǎn)品交易中心和集散地，也是東北亞最著名的水產(chǎn)品加工中心，同時還是現(xiàn)代化的裝備制造基地。其不僅是遼寧省乃至東北地區(qū)的重要海灣，還擁有豐富的港口資源，包括原油、成品油和液體化學品的裝卸、儲運服務(wù)、客運服務(wù)等。大連灣港更是東北三省與世界連接的橋梁，與世界160多個國家和地區(qū)、300多個港口建立了海上經(jīng)貿(mào)航運往來關(guān)系，東北三省90%以上的外貿(mào)集裝箱均在大連港轉(zhuǎn)運，在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中扮演著舉足輕重的角色。然而，隨著大連灣周邊地區(qū)經(jīng)濟的快速發(fā)展和人口的不斷增長，各類污染物的排放總量也在持續(xù)攀升。工業(yè)廢水、生活污水的排放，以及農(nóng)業(yè)面源污染等問題日益突出。相關(guān)研究表明，大連灣海域內(nèi)主要污染物為無機氮，灣內(nèi)各監(jiān)測點均處于富營養(yǎng)化狀態(tài)，受有機物污染嚴重。陸源排污是該海域受到嚴重污染的主要原因，五年來除無機磷外其余各因子均有不同程度的污染加重的趨勢，其中以石油類的加重趨勢最為顯著。從空間分布來看，污染因子在大連灣的西部海域、散貨碼頭附近海域以及黑咀子海域等區(qū)域負荷較高，分別受到生活污染、礦石裝卸污染以及機械加工制造和船舶運輸污染的影響。這種嚴峻的污染物排放現(xiàn)狀，已經(jīng)對大連灣的海洋生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展以及居民健康產(chǎn)生了諸多負面影響。在海洋生態(tài)方面，海水水質(zhì)惡化，導致海洋生物多樣性減少，一些敏感物種瀕臨滅絕，海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡遭到破壞。例如，某些海域因污染嚴重，貝類等生物大量死亡，漁業(yè)資源衰退。經(jīng)濟發(fā)展上，污染對漁業(yè)、旅游業(yè)等產(chǎn)業(yè)造成沖擊。漁業(yè)產(chǎn)量下降，海產(chǎn)品質(zhì)量降低，影響了漁業(yè)的經(jīng)濟效益；而海域環(huán)境變差也使得濱海旅游的吸引力下降，游客數(shù)量減少，相關(guān)旅游收入降低。對居民健康而言，食用受污染的海產(chǎn)品可能導致人體攝入有害物質(zhì)，引發(fā)各種疾病，威脅居民的身體健康。污染物排放總量控制對于大連灣的海洋生態(tài)保護和可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。從海洋生態(tài)保護角度看，實施總量控制能夠有效減少進入海域的污染物數(shù)量，有助于海水水質(zhì)的改善，為海洋生物提供更清潔的生存環(huán)境，促進海洋生態(tài)系統(tǒng)的恢復和平衡。在可持續(xù)發(fā)展方面，良好的海洋環(huán)境是大連灣地區(qū)經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。通過總量控制，可以保障漁業(yè)、旅游業(yè)等依賴海洋資源的產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)共進。以日本為例，其在20世紀70年代末開始在國家環(huán)境管理上實施以部分區(qū)域總量控制為核心的綜合防治時期，對污染嚴重地區(qū)的經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展甚至環(huán)境改善起到了良好的效果，也為其后續(xù)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、全面調(diào)整人類同環(huán)境關(guān)系奠定了基礎(chǔ)。因此，開展大連灣污染物排放總量控制的研究迫在眉睫，對保護大連灣的生態(tài)環(huán)境、促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在國外，污染物總量控制相關(guān)研究和實踐起步較早，積累了豐富的經(jīng)驗和先進的理念。美國早在20世紀70年代就通過《清潔空氣法案》構(gòu)建了環(huán)境大氣質(zhì)量標準與排放總量控制相結(jié)合的策略體系，在全國設(shè)立州內(nèi)控制區(qū)和州際控制區(qū)，強調(diào)各州對轄區(qū)空氣質(zhì)量負責。在水污染物控制方面，美國的TMDL計劃從逐日時間尺度核算流域水環(huán)境容量，對污染物總量控制管理提供了科學的思路。其利用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫資源、采用模型模擬分析手段和技術(shù)方法，減小了因?qū)嵤﹩我粶p排而增大其他污染物貢獻的風險，為空氣質(zhì)量改善提供了先進的管理理念和技術(shù)支持。例如，在部分地區(qū)通過對電廠和其他重工業(yè)廢氣的凈化，以及對汽車尾氣排放控制的策略來實現(xiàn)空氣質(zhì)量的改善。日本在水環(huán)境保護及總量控制技術(shù)與政策方面，理念先進，措施具體。日本建立了較為完善的水環(huán)境污染防治立法體系，其立法體系具有較強的規(guī)劃性和明顯的層次性，從憲法基礎(chǔ)上的環(huán)境基本法，到綜合性法律，再到建設(shè)計劃、規(guī)劃類法律等，為水污染物總量控制提供了堅實的法律保障。在20世紀70年代末開始在國家環(huán)境管理上實施以部分區(qū)域總量控制為核心的綜合防治時期，對污染嚴重地區(qū)的經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展甚至環(huán)境改善起到了良好的效果。此外，日本還注重開發(fā)并普及分散性污水處理裝置，強化政府相關(guān)部門管理職能并明確職責，加強科學研究，發(fā)揮公眾和中介組織的監(jiān)督作用。歐盟在大氣污染防治方面，通過制定一系列嚴格的環(huán)境指令和標準，推動各成員國開展污染物總量控制工作。例如，歐盟的《工業(yè)排放指令》對工業(yè)污染源的排放進行了嚴格規(guī)范，要求企業(yè)采用最佳可行技術(shù)減少污染物排放。在區(qū)域協(xié)作方面，歐盟各國加強合作，共同應對跨國界的大氣污染問題，通過建立聯(lián)合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、共享數(shù)據(jù)等方式，提高了污染治理的效率和效果。國內(nèi)對于污染物總量控制的研究和實踐也在不斷發(fā)展。在大氣污染防治領(lǐng)域，2013年國務(wù)院發(fā)布的《大氣污染防治行動計劃》（簡稱“大氣十條”）提出在多個行業(yè)實施揮發(fā)性有機物綜合整治；2016年實施的新《大氣污染防治法》規(guī)定對多種大氣污染物和溫室氣體實施協(xié)同控制。學者馬小明等人開發(fā)了城市大氣污染物總量控制方案的制定方法，引入排放當量概念，通過構(gòu)造區(qū)域間大氣污染物轉(zhuǎn)移矩陣及線性規(guī)劃模型來確定城市大氣污染物允許排放當量總量及分布。山西省環(huán)境規(guī)劃院在總結(jié)分析國內(nèi)外大氣污染物總量控制方法的基礎(chǔ)上，建立了煤煙型污染省份主要大氣污染物排放總量控制技術(shù)方法體系，創(chuàng)新運用Little清單法和德爾菲法來識別和篩選總量控制指標和分配因子，構(gòu)建多途徑綜合決策法以確定主要大氣污染物總量控制指標。在水污染防治方面，基于動態(tài)水環(huán)境容量核算技術(shù)核算流域水環(huán)境容量，依據(jù)水環(huán)境承載力進行總量分配，確定污染物總量控制目標，并結(jié)合主體功能定位探討差異化的空間管控措施的研究逐漸受到關(guān)注。例如，對于漢江中下游流域，通過建立一維水動力水質(zhì)模型，核算出流域COD和NH?-N全年水環(huán)境容量，并結(jié)合現(xiàn)狀排污量，對不同區(qū)域提出了相應的污染控制建議。然而，當前對于大連灣這樣特定海灣的污染物排放總量控制研究，仍存在一些不足。在污染源解析方面，雖然已初步明確陸源排污是主要原因，但對于一些復雜污染源的詳細解析還不夠深入，如港口和船舶運輸污染中不同作業(yè)環(huán)節(jié)的污染貢獻。在總量控制模型方面，現(xiàn)有的模型在考慮大連灣復雜的水動力條件和海洋生態(tài)系統(tǒng)特點上還不夠完善，導致環(huán)境容量計算和總量分配的準確性有待提高。在區(qū)域協(xié)同控制方面，大連灣周邊涉及多個行政區(qū)域和不同行業(yè)，目前的協(xié)同機制還不夠健全，缺乏有效的溝通和合作平臺，難以實現(xiàn)全方位的污染物排放總量控制。未來的研究需要進一步加強對復雜污染源的精細化解析，完善總量控制模型，強化區(qū)域協(xié)同控制機制，以更好地實現(xiàn)大連灣污染物排放總量控制的目標，保護其海洋生態(tài)環(huán)境。1.3研究內(nèi)容與方法本研究旨在全面深入地探討大連灣污染物排放總量控制問題，核心內(nèi)容涵蓋多個關(guān)鍵層面。在污染物排放現(xiàn)狀分析方面，將系統(tǒng)收集大連灣海域水質(zhì)常規(guī)項目數(shù)據(jù)，包括鹽度、濁度、pH、溶解氧、COD、無機磷、無機氮、汞、銅、鉛、鎘、鋅、油污等。運用單因子指數(shù)法、綜合指數(shù)法等科學方法，對大連灣海域的水質(zhì)現(xiàn)狀展開精準評價。同時，依據(jù)多年的監(jiān)測數(shù)據(jù)，深入剖析主要污染物的變化趨勢，明確各污染物在不同區(qū)域、不同時間的分布特征。通過詳細的污染源調(diào)查，全面解析工業(yè)排污、市政污水排污、港口和船舶運輸污染等各類污染源的具體情況，確定主要污染來源及其貢獻率。在總量控制模型建立層面，充分考慮大連灣復雜的水動力條件、海洋生態(tài)系統(tǒng)特點以及污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，構(gòu)建契合大連灣實際的污染物總量控制模型。運用拉格朗日動力學原理等相關(guān)理論，深入探討大連灣海域物理自凈能力和環(huán)境容量，以及潮流對污染分布的影響。通過模型模擬，精確計算不同污染物在不同條件下的環(huán)境容量，為總量控制目標的確定提供堅實的科學依據(jù)。利用平均濃度場與源強之間的響應系數(shù)和污染分擔率等關(guān)鍵因子，科學計算主要污染物排放總量的控制值，明確符合海區(qū)環(huán)境水質(zhì)控制標準前提下的允許排放量和削減量。在政策措施研究方面，深入研究國內(nèi)外污染物總量控制的成功經(jīng)驗與先進政策，結(jié)合大連灣的實際狀況，提出具有針對性和可操作性的總量控制政策建議。從完善法律法規(guī)、強化監(jiān)管執(zhí)法、建立健全監(jiān)測體系等多個角度，構(gòu)建全面的總量控制管理體系。加強區(qū)域協(xié)同控制，促進大連灣周邊各行政區(qū)域和不同行業(yè)之間的溝通與合作，建立有效的協(xié)同機制和合作平臺，實現(xiàn)全方位的污染物排放總量控制。推動公眾參與，提高公眾的環(huán)保意識，鼓勵公眾積極參與污染治理和監(jiān)督，形成全社會共同參與的良好氛圍。為達成上述研究目標，本研究將綜合運用多種研究方法。文獻研究法是基礎(chǔ)，廣泛查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻資料，全面了解污染物排放總量控制的理論、方法和實踐經(jīng)驗，梳理國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，為研究提供堅實的理論支撐。實地監(jiān)測不可或缺，在大連灣海域科學合理地設(shè)置監(jiān)測站位，按照規(guī)范的監(jiān)測頻率和方法，對水質(zhì)、水文等相關(guān)指標進行長期的實地監(jiān)測，獲取第一手準確的數(shù)據(jù)資料，為研究提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。模型模擬作為重要手段，運用專業(yè)的數(shù)學模型和軟件，對大連灣海域的水動力條件、污染物遷移轉(zhuǎn)化過程進行模擬分析，預測不同情景下污染物的排放和擴散情況，為總量控制方案的制定提供科學依據(jù)。案例分析法也將被采用，深入研究國內(nèi)外其他海灣或地區(qū)在污染物排放總量控制方面的成功案例，總結(jié)經(jīng)驗教訓，從中汲取有益的啟示，為大連灣的總量控制提供參考和借鑒。1.4研究創(chuàng)新點本研究在大連灣污染物排放總量控制領(lǐng)域具有多方面的創(chuàng)新。在總量控制體系構(gòu)建上，突破傳統(tǒng)單一維度的控制模式，從多維度進行綜合考量。不僅關(guān)注污染物的排放總量，還深入分析污染物的排放特征，如排放的時間規(guī)律、空間分布差異以及不同污染物之間的相互作用關(guān)系。同時，充分考慮大連灣的生態(tài)環(huán)境承載能力，將海洋生態(tài)系統(tǒng)的保護和修復納入總量控制體系。例如，在確定污染物排放總量時，結(jié)合大連灣的生態(tài)敏感區(qū)域和重要生態(tài)功能區(qū)的保護需求，制定相應的控制指標，實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護的平衡。這種多維度的總量控制體系，能夠更全面、精準地應對大連灣復雜的污染物排放問題，為海洋生態(tài)環(huán)境保護提供更有力的支持。在模擬分析手段上，運用多模型耦合的方法，克服單一模型的局限性。將水動力模型、水質(zhì)模型和生態(tài)模型進行有機耦合，全面考慮大連灣的水動力條件、污染物遷移轉(zhuǎn)化過程以及海洋生態(tài)系統(tǒng)的響應。水動力模型能夠準確模擬大連灣的潮流、波浪等水動力因素，為污染物的擴散模擬提供基礎(chǔ)；水質(zhì)模型可以精確計算污染物在海水中的濃度變化和遷移路徑；生態(tài)模型則能評估污染物對海洋生物、生態(tài)群落的影響。通過多模型耦合，可以實現(xiàn)對大連灣污染物排放和擴散的全過程、高精度模擬分析，為總量控制方案的制定提供更科學、準確的數(shù)據(jù)支持。以模擬石油類污染物在大連灣的擴散為例，多模型耦合能夠綜合考慮水動力對石油擴散的推動作用、石油在海水中的溶解和降解過程以及對海洋生物的毒性影響，從而更全面地了解石油類污染物的環(huán)境行為，為污染防控提供更有效的策略。在控制方案調(diào)整方面，引入大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)控制方案的動態(tài)調(diào)整。實時收集大連灣的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、污染源排放數(shù)據(jù)等多源信息，運用大數(shù)據(jù)分析算法，對污染物排放和環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢進行實時監(jiān)測和預測。根據(jù)預測結(jié)果，及時調(diào)整總量控制方案，確?？刂拼胧┑挠行院瓦m應性。例如，當監(jiān)測到某一區(qū)域的污染物濃度出現(xiàn)異常升高時，通過大數(shù)據(jù)分析迅速找出可能的污染源和影響因素，及時調(diào)整該區(qū)域的污染物排放控制指標，采取相應的減排措施，實現(xiàn)對污染問題的快速響應和精準治理。這種結(jié)合大數(shù)據(jù)分析的動態(tài)調(diào)整機制，能夠使總量控制方案更好地適應大連灣復雜多變的環(huán)境狀況，提高污染治理的效率和效果。二、大連灣污染物排放現(xiàn)狀分析2.1大連灣概況大連灣位于遼東半島最南端，地理坐標處于北緯38°43'～40°12'，東經(jīng)120°58'～123°31'之間。其東瀕黃海，西臨渤海，南與山東半島隔海相望，北倚遼闊的東北平原，這樣獨特的地理位置，使其成為東北地區(qū)的重要出海口和連接東北亞地區(qū)的關(guān)鍵節(jié)點。大連灣的水域面積約為174平方千米，擁有漫長的岸線，長度達125千米。其海灣形態(tài)狹長，呈南北走向的月牙形，總面積約100平方千米。大連灣周邊地形地貌豐富多樣。北部和西部主要為山地和丘陵，地勢相對較高，這些山地和丘陵為大連灣提供了天然的屏障，對灣內(nèi)的氣候和生態(tài)環(huán)境有著重要影響。例如，山地的阻擋作用使得灣內(nèi)受冬季冷空氣的影響相對較小，氣候較為溫和。而南部和東部則多為平原和灘涂，地勢較為平坦，這種地形有利于城市建設(shè)和經(jīng)濟活動的開展，眾多港口、工業(yè)園區(qū)和居民區(qū)分布于此。周邊的山地和丘陵植被豐富，森林覆蓋率較高，為陸地生態(tài)系統(tǒng)提供了重要的支撐。而灘涂則是許多候鳥的棲息地和海洋生物的繁殖場所，具有重要的生態(tài)價值。在區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展中，大連灣占據(jù)著舉足輕重的地位。它是中國北方最大的水產(chǎn)品交易中心和集散地，以盛產(chǎn)海參、扇貝、鮑魚、海膽等多種海產(chǎn)品而享譽海內(nèi)外，海洋漁業(yè)和水產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)達。亞洲最大的漁港坐落于此，眾多知名品牌海產(chǎn)加工商依托大連灣迅猛發(fā)展，遼漁集團擁有國內(nèi)最大的遠洋及近海捕撈船隊、幾十萬噸級低溫貯藏冷庫群，水產(chǎn)品年加工能力近十萬噸，是東北亞最大的水產(chǎn)品交易中心及集散地。同時，大連灣還是現(xiàn)代化的裝備制造基地，在船舶制造、機械加工等領(lǐng)域具有較強的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展提供了強大的動力。大連灣擁有豐富的港口資源，大連灣港是其重要的港口之一，與世界160多個國家和地區(qū)、300多個港口建立了海上經(jīng)貿(mào)航運往來關(guān)系，東北三省90%以上的外貿(mào)集裝箱均在大連港轉(zhuǎn)運。港口的發(fā)展帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的集聚，如物流、倉儲、貿(mào)易等，促進了區(qū)域經(jīng)濟的繁榮。大連灣的濱海旅游業(yè)也在不斷發(fā)展，其優(yōu)美的海岸線和豐富的海洋資源吸引了大量游客，為當?shù)亟?jīng)濟增長做出了貢獻。在海洋生態(tài)系統(tǒng)方面，大連灣是黃海生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，擁有豐富的海洋生物資源，包括多種魚類、貝類、蝦類等，是海洋生物的重要棲息地和繁殖地。其海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡對于整個黃海海域的生態(tài)穩(wěn)定具有重要意義。2.2主要污染物種類及來源2.2.1無機氮無機氮是大連灣的主要污染物之一，其主要組成成分包括氨氮（NH_3-N）、硝酸鹽氮（NO_3-N）和亞硝酸鹽氮（NO_2-N）。這些成分在大連灣的水體中廣泛存在，對海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生著重要影響。農(nóng)牧業(yè)源是大連灣無機氮的重要來源之一。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，大量的化肥被使用，其中含有豐富的氮元素。這些化肥中的氮元素一部分被農(nóng)作物吸收利用，但仍有相當一部分通過地表徑流、農(nóng)田排水等方式進入大連灣。相關(guān)研究表明，大連灣周邊農(nóng)田每年因化肥使用而流失的氮素可達數(shù)百噸。例如，在大連灣附近的一些農(nóng)田，由于長期不合理施肥，導致土壤中氮素積累，在降雨或灌溉后，大量氮素隨水流進入周邊水體，最終匯入大連灣。畜牧業(yè)中，畜禽糞便的排放也是無機氮的重要來源。畜禽糞便中含有大量的有機氮，在自然環(huán)境中經(jīng)過微生物的分解作用，會轉(zhuǎn)化為無機氮釋放到環(huán)境中。據(jù)統(tǒng)計，大連灣周邊養(yǎng)殖場每年產(chǎn)生的畜禽糞便中，氮含量可達數(shù)千噸，其中大部分未經(jīng)有效處理就直接排放或通過地表徑流進入大連灣。城市生活污水排放也是無機氮的主要來源。隨著大連灣周邊地區(qū)人口的不斷增長，城市生活污水的排放量也在持續(xù)增加。生活污水中含有大量的含氮有機物，如蛋白質(zhì)、尿素等，這些物質(zhì)在微生物的作用下，會逐步分解轉(zhuǎn)化為無機氮。以大連灣周邊某城市為例，其生活污水中無機氮的含量平均可達數(shù)十毫克每升。如果這些生活污水未經(jīng)有效處理直接排入大連灣，將對灣內(nèi)水質(zhì)造成嚴重污染。工業(yè)廢水排放同樣不可忽視。大連灣周邊分布著眾多工業(yè)企業(yè)，如化工、制藥、印染等行業(yè)，這些企業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量含有無機氮的廢水。化工企業(yè)在生產(chǎn)氮肥、合成纖維等產(chǎn)品時，會產(chǎn)生高濃度的氨氮廢水；制藥企業(yè)在藥物合成過程中，也會排放出含有多種含氮化合物的廢水。這些工業(yè)廢水若未經(jīng)達標處理就排入大連灣，會導致灣內(nèi)無機氮含量急劇升高。2.2.2無機磷無機磷在大連灣的水體中主要以正磷酸鹽、偏磷酸鹽、磷酸氫鹽、磷酸二氫鹽以及聚合磷酸鹽等形式存在。其來源廣泛，對大連灣的海洋生態(tài)環(huán)境有著重要影響，尤其是在水體富營養(yǎng)化方面扮演著關(guān)鍵角色。農(nóng)業(yè)面源污染是大連灣無機磷的重要來源之一。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，磷肥的廣泛使用是導致無機磷進入水體的主要原因。農(nóng)民為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量，大量施用磷肥，但磷肥的利用率較低，通常只有20%-30%，其余大部分磷肥會通過地表徑流、淋溶等方式進入周邊水體，最終流入大連灣。例如，大連灣周邊農(nóng)田在雨季時，由于降雨的沖刷，大量含磷的農(nóng)田徑流會攜帶土壤中的磷素進入附近的河流和溝渠，進而匯入大連灣。此外，畜禽養(yǎng)殖過程中產(chǎn)生的糞便也含有豐富的磷元素。畜禽糞便若未經(jīng)妥善處理，其中的磷會隨著雨水沖刷或地表徑流進入水體。據(jù)統(tǒng)計，大連灣周邊養(yǎng)殖場每年產(chǎn)生的畜禽糞便中，磷含量可達數(shù)百噸，這些磷的排放對大連灣的無機磷污染貢獻較大。工業(yè)排放也是無機磷的重要來源。一些工業(yè)企業(yè)，如磷化工、電鍍、食品加工等行業(yè)，在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量含磷廢水。磷化工企業(yè)在生產(chǎn)磷酸、磷肥等產(chǎn)品時，會排放出高濃度的含磷廢水；電鍍企業(yè)在電鍍過程中使用的含磷電鍍液，若未經(jīng)有效處理，也會導致含磷廢水排放。這些工業(yè)廢水若直接排入大連灣，會使灣內(nèi)無機磷含量迅速升高，對海洋生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。生活污水排放同樣不容忽視。隨著大連灣周邊地區(qū)人口的增長，生活污水的排放量不斷增加。生活污水中含有一定量的磷，主要來自于洗滌劑、人類排泄物等。在一些污水處理設(shè)施不完善的地區(qū)，生活污水未經(jīng)有效除磷處理就直接排入大連灣，導致灣內(nèi)無機磷含量升高。研究表明，大連灣周邊部分城市生活污水中無機磷的含量可達數(shù)毫克每升，對大連灣的無機磷污染產(chǎn)生了一定的貢獻。無機磷對水體富營養(yǎng)化的影響顯著。水體富營養(yǎng)化是指水體中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量過高，導致藻類等浮游生物大量繁殖的現(xiàn)象。當大連灣水體中的無機磷含量升高時，會為藻類的生長提供充足的營養(yǎng)物質(zhì)，促進藻類的大量繁殖。藻類的過度繁殖會消耗大量的溶解氧，導致水體缺氧，使魚類等水生生物因缺氧而死亡。藻類在生長過程中還會分泌一些有害物質(zhì)，影響其他水生生物的生存和繁殖，破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡。例如，在大連灣的某些海域，由于無機磷污染導致水體富營養(yǎng)化，曾多次出現(xiàn)大規(guī)模的赤潮現(xiàn)象，給當?shù)氐臐O業(yè)和海洋生態(tài)環(huán)境帶來了巨大損失。2.2.3油污大連灣的油污主要來源于工業(yè)企業(yè)含油廢水排放、船舶運輸和海上石油開采等活動。這些來源導致的油污污染對大連灣的海洋生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的危害。工業(yè)企業(yè)含油廢水排放是大連灣油污的重要來源之一。大連灣周邊分布著眾多工業(yè)企業(yè)，如石油化工、機械制造、金屬加工等行業(yè)。石油化工企業(yè)在原油開采、煉制、儲存和運輸過程中，會產(chǎn)生大量含油廢水。這些廢水中含有石油類物質(zhì)、硫化物、重金屬等污染物，若未經(jīng)有效處理直接排入大連灣，會導致灣內(nèi)油污含量升高。機械制造和金屬加工企業(yè)在生產(chǎn)過程中使用的切削液、潤滑油等，也會混入廢水中，形成含油廢水。這些含油廢水若排放到大連灣，會對海洋生態(tài)環(huán)境造成污染。據(jù)統(tǒng)計，大連灣周邊部分工業(yè)企業(yè)每年排放的含油廢水可達數(shù)萬噸，其中石油類物質(zhì)的含量較高，對大連灣的油污污染貢獻較大。船舶運輸也是油污的主要來源。大連灣作為重要的港口區(qū)域，船舶往來頻繁。船舶在航行、裝卸貨物、維修等過程中，都有可能發(fā)生油污泄漏事故。船舶的燃油泄漏是常見的油污來源之一，當船舶的燃油系統(tǒng)出現(xiàn)故障或發(fā)生碰撞、擱淺等事故時，燃油會泄漏到海水中，形成大面積的油污。船舶在裝卸石油、化工產(chǎn)品等貨物時，若操作不當，也會導致貨物泄漏，造成油污污染。船舶的壓載水排放中也可能含有油污，這些油污會隨著壓載水的排放進入大連灣。例如，2010年大連灣發(fā)生的一起船舶燃油泄漏事故，導致大量燃油流入大海，造成了大面積的海域污染，對海洋生態(tài)環(huán)境和漁業(yè)資源造成了嚴重破壞。海上石油開采活動同樣會帶來油污污染。大連灣附近海域存在一定的石油開采活動，在石油開采過程中，鉆井平臺的泄漏、油輪的運輸事故以及采油設(shè)備的故障等，都可能導致石油泄漏到海水中。石油開采過程中產(chǎn)生的含油泥漿、鉆屑等廢棄物，若處理不當，也會對海洋環(huán)境造成污染。這些油污進入大連灣后，會在海面上形成油膜，阻礙大氣與海水之間的氣體交換，影響海洋生物的呼吸和光合作用。油膜還會降低海水的透光性，影響海洋植物的生長。油污中的有害物質(zhì)會被海洋生物吸收，通過食物鏈的傳遞，對整個海洋生態(tài)系統(tǒng)造成危害。例如，油污會使魚類的鰓部堵塞，影響其呼吸功能，導致魚類死亡；貝類等生物會吸收油污中的有害物質(zhì)，使其體內(nèi)的有害物質(zhì)含量超標，影響食用安全。2.2.4重金屬大連灣存在的主要重金屬污染物包括鉛（Pb）、鎘（Cd）、鉻（Cr）和汞（Hg）等，這些重金屬對大連灣的海洋生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成了嚴重威脅，其來源廣泛且復雜。工業(yè)廢水排放是大連灣重金屬污染的重要來源之一。大連灣周邊分布著眾多工業(yè)企業(yè)，如電鍍、化工、冶金、電子等行業(yè)。電鍍企業(yè)在電鍍過程中使用大量含重金屬的電鍍液，如含鉛、鎘、鉻等的電鍍液，這些電鍍液在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量含重金屬的廢水。若這些廢水未經(jīng)有效處理直接排入大連灣，會導致灣內(nèi)重金屬含量升高?；て髽I(yè)在生產(chǎn)過程中，會使用一些含重金屬的原料，如汞、鉛等，這些原料在反應過程中會有一部分以廢水的形式排放出來。冶金企業(yè)在礦石冶煉過程中，會產(chǎn)生含有重金屬的廢渣和廢水，若處理不當，這些重金屬會進入大連灣。據(jù)調(diào)查，大連灣周邊部分電鍍企業(yè)每年排放的含重金屬廢水可達數(shù)千噸，其中鉛、鎘等重金屬的含量較高，對大連灣的重金屬污染貢獻較大。城市污水處理不徹底也會導致重金屬污染。隨著大連灣周邊地區(qū)城市化進程的加快，城市生活污水的排放量不斷增加。生活污水中含有一些來自于日常生活用品、電池等的重金屬，如鉛、汞等。在城市污水處理過程中，如果處理工藝不完善或處理設(shè)備老化，無法有效去除污水中的重金屬，這些含有重金屬的污水排放到大連灣后，會使灣內(nèi)重金屬含量升高。一些老舊的污水處理廠，采用的傳統(tǒng)活性污泥法對重金屬的去除效果有限，導致處理后的污水中仍含有一定量的重金屬。固體廢棄物填埋也是重金屬的一個來源。大連灣周邊存在一些固體廢棄物填埋場，其中包括工業(yè)固體廢棄物和生活垃圾。工業(yè)固體廢棄物中往往含有大量的重金屬，如電鍍污泥、冶金廢渣等。這些固體廢棄物在填埋過程中，重金屬會隨著雨水的淋溶作用進入地下水，進而通過地下水的流動進入大連灣。生活垃圾中也含有一些含重金屬的物品，如廢舊電池、電子垃圾等，這些物品在填埋后，重金屬也會逐漸釋放出來，對大連灣造成污染。例如，某固體廢棄物填埋場周邊的地下水檢測結(jié)果顯示，鉛、鎘等重金屬的含量超標，這些受污染的地下水可能會對大連灣的水質(zhì)產(chǎn)生影響。重金屬在大連灣水體和沉積物中的積累，會對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重破壞。重金屬具有毒性大、難降解、易富集等特點，會對海洋生物的生長、發(fā)育和繁殖產(chǎn)生不良影響。重金屬會影響海洋生物的生理功能，如影響魚類的呼吸、免疫和生殖系統(tǒng)，導致魚類生長緩慢、免疫力下降、繁殖能力降低。重金屬還會通過食物鏈的傳遞，在高營養(yǎng)級生物體內(nèi)富集，最終對人類健康產(chǎn)生威脅。例如，人類食用了受重金屬污染的海產(chǎn)品，可能會導致重金屬中毒，引發(fā)各種疾病，如鉛中毒會影響神經(jīng)系統(tǒng)和血液系統(tǒng)，汞中毒會損害神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟等。2.3污染物排放時空分布特征2.3.1時間分布大連灣污染物排放的時間分布呈現(xiàn)出明顯的季節(jié)性和年度變化規(guī)律，這些變化與人類活動、氣候變化等因素密切相關(guān)。從季節(jié)變化來看，夏季（6-8月）無機氮的排放濃度相對較高。這主要是因為夏季氣溫較高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動頻繁，化肥的使用量增加，導致大量含氮的農(nóng)田徑流進入大連灣。夏季也是旅游旺季，大連灣周邊的游客數(shù)量增多，生活污水的排放量相應增加，其中含有的無機氮也對灣內(nèi)水質(zhì)產(chǎn)生影響。相關(guān)研究表明，夏季大連灣部分區(qū)域無機氮的濃度比冬季高出約30%-50%。而在冬季（12-2月），由于氣溫較低，農(nóng)業(yè)活動減少，生活污水的排放也相對穩(wěn)定，無機氮的排放濃度相對較低。無機磷的排放也有季節(jié)差異。春季（3-5月）和秋季（9-11月），隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中磷肥的使用以及雨水對土壤的沖刷，無機磷的排放濃度有所上升。尤其是在春季，農(nóng)民為了促進農(nóng)作物生長，會大量施用磷肥，這些磷肥中的一部分會通過地表徑流進入大連灣。秋季時，收獲后的農(nóng)田中殘留的磷元素也會在降雨的作用下進入水體。研究發(fā)現(xiàn)，春季和秋季大連灣水體中無機磷的含量比夏季和冬季高出10%-20%。油污的排放季節(jié)變化與船舶運輸和工業(yè)生產(chǎn)活動緊密相關(guān)。夏季是大連灣船舶運輸?shù)姆泵ζ?，船舶往來頻繁，發(fā)生油污泄漏事故的概率相對增加。夏季也是工業(yè)生產(chǎn)的高峰期，工業(yè)企業(yè)的含油廢水排放也相應增多。例如，在夏季，大連灣港口附近海域的油污濃度明顯高于其他季節(jié)。在年度變化方面，隨著大連灣周邊地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)企業(yè)數(shù)量不斷增加，污染物排放總量總體呈上升趨勢。過去十年間，大連灣無機氮的排放總量以每年約5%-8%的速度增長。這主要是由于工業(yè)廢水排放中無機氮含量的增加以及生活污水排放的持續(xù)增長。隨著環(huán)保政策的加強和污水處理設(shè)施的不斷完善，近年來污染物排放總量的增長速度有所減緩。一些工業(yè)企業(yè)加大了環(huán)保投入，采用先進的污水處理技術(shù)，減少了無機氮的排放；城市污水處理廠也進行了升級改造，提高了對無機氮的處理能力。氣候變化對大連灣污染物排放的時間分布也有一定影響。降水是一個重要的氣候因素，降水量的多少和降水時間的分布會影響污染物的排放和擴散。在降水較多的年份，地表徑流增大，會將更多的污染物帶入大連灣，導致污染物濃度升高。強降雨可能會使農(nóng)田中的化肥和農(nóng)藥大量流失，以及城市污水管網(wǎng)溢流，從而增加大連灣的污染負荷。而在干旱年份，水體的稀釋能力減弱，污染物容易在灣內(nèi)積聚，濃度升高。氣溫的變化也會影響污染物的排放，如高溫會加速有機污染物的分解，導致無機氮和無機磷等污染物的釋放增加。2.3.2空間分布通過對大連灣不同區(qū)域污染物濃度的監(jiān)測和分析，繪制污染物濃度分布圖，可以清晰地看出大連灣污染物排放的空間分布存在顯著差異，不同區(qū)域受到不同污染源的影響，導致污染程度各不相同。大連灣的西部海域污染較為嚴重，尤其是靠近城市居民區(qū)和工業(yè)集中區(qū)的區(qū)域。在這一區(qū)域，無機氮和無機磷的濃度明顯高于其他區(qū)域。主要原因是該區(qū)域集中了大量的生活污水排放口和工業(yè)廢水排放口。生活污水中含有豐富的氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，未經(jīng)有效處理直接排放到大連灣，導致水體中無機氮和無機磷含量升高。周邊的工業(yè)企業(yè)，如化工、制藥等行業(yè)，排放的廢水中也含有大量的無機氮和無機磷。例如，某化工企業(yè)排放的廢水中無機氮含量高達數(shù)百毫克每升，對周邊海域的水質(zhì)造成了嚴重污染。散貨碼頭附近海域也是污染嚴重的區(qū)域之一，主要污染物為油污和重金屬。散貨碼頭在裝卸貨物過程中，會產(chǎn)生大量的揚塵和灑落物，其中含有重金屬等污染物。船舶在碼頭作業(yè)時，也可能發(fā)生油污泄漏事故，導致海域受到污染。碼頭附近的水域水動力條件相對較弱，污染物不易擴散，容易在局部區(qū)域積聚，加重了污染程度。黑咀子海域受到機械加工制造和船舶運輸污染的影響，油污和重金屬污染較為突出。該海域周邊分布著眾多機械加工制造企業(yè)，這些企業(yè)在生產(chǎn)過程中使用的潤滑油、切削液等會產(chǎn)生含油廢水，其中還含有鉛、鎘等重金屬。船舶運輸過程中的油污泄漏和船舶維修產(chǎn)生的廢棄物排放，也加劇了該海域的污染。據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，黑咀子海域的油污濃度比大連灣其他海域高出50%-80%，重金屬含量也明顯超標。相比之下，大連灣的東部和南部海域污染相對較輕。這些區(qū)域遠離城市中心和工業(yè)集中區(qū)，人口密度較低，污染源相對較少。水動力條件較好，有利于污染物的擴散和稀釋。東部海域受到黃海暖流的影響，海水交換較為頻繁，能夠?qū)⑽廴疚镅杆賻С鰹惩?，降低了污染物在局部海域的濃度。從污染物濃度分布圖上可以直觀地看到，污染嚴重的區(qū)域主要集中在大連灣的近岸地帶，尤其是靠近城市和工業(yè)區(qū)域的海域。這些區(qū)域是污染物的主要排放源所在地，也是污染治理的重點區(qū)域。而遠離海岸的海域，污染物濃度相對較低，但也不能忽視其受到的潛在污染威脅。通過明確污染嚴重的區(qū)域和主要污染源的分布位置，可以有針對性地制定污染治理措施，提高污染治理的效率和效果。2.4污染對大連灣生態(tài)環(huán)境的影響2.4.1對水質(zhì)的影響大連灣污染物排放導致的水質(zhì)惡化情況較為嚴重，主要表現(xiàn)為化學需氧量升高、溶解氧降低、水體富營養(yǎng)化等問題，這些問題對海洋生物的生存和繁殖產(chǎn)生了極大的影響?；瘜W需氧量（COD）是衡量水體中有機物含量的重要指標。大連灣周邊工業(yè)企業(yè)排放的大量有機廢水，如化工、制藥、印染等行業(yè)的廢水，以及生活污水中含有的大量有機物質(zhì)，使得大連灣水體中的化學需氧量不斷升高。據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，大連灣部分區(qū)域的化學需氧量已經(jīng)超過國家海水水質(zhì)標準的數(shù)倍。例如，在大連灣西部海域，由于工業(yè)廢水和生活污水的集中排放，化學需氧量平均值可達數(shù)十毫克每升，遠超二類海水水質(zhì)標準（化學需氧量不超過3mg/L）?；瘜W需氧量的升高意味著水體中有機物含量增加，這些有機物在分解過程中會消耗大量的溶解氧，導致水體缺氧，影響海洋生物的呼吸和生存。溶解氧是海洋生物生存所必需的物質(zhì)，其含量的降低對海洋生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重威脅。隨著大連灣水體中化學需氧量的升高，有機物的分解消耗了大量的溶解氧，使得水體中的溶解氧含量逐漸降低。在一些污染嚴重的區(qū)域，溶解氧含量甚至低于海洋生物生存的最低限度。大連灣臭水套一帶水域，由于污染物排放量大，水體交換能力差，溶解氧含量經(jīng)常處于較低水平，導致該區(qū)域海洋生物種類和數(shù)量明顯減少。一些對溶解氧要求較高的魚類，如鱸魚、鲅魚等，在這些區(qū)域幾乎絕跡。水體富營養(yǎng)化是大連灣面臨的另一個嚴重水質(zhì)問題。無機氮和無機磷等營養(yǎng)物質(zhì)的大量排放是導致水體富營養(yǎng)化的主要原因。如前文所述，農(nóng)牧業(yè)源、城市生活污水排放以及工業(yè)廢水排放等，使得大連灣水體中的無機氮和無機磷含量大幅增加。當水體中氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量過高時，會引發(fā)藻類等浮游生物的大量繁殖，形成赤潮等有害生態(tài)現(xiàn)象。赤潮的發(fā)生不僅會消耗大量的溶解氧，導致水體缺氧，還會釋放出毒素，對海洋生物造成毒害。在大連灣，近年來赤潮發(fā)生的頻率和規(guī)模呈上升趨勢，給海洋生態(tài)環(huán)境帶來了巨大的破壞。2018年，大連灣發(fā)生了一次大規(guī)模的赤潮，持續(xù)時間長達一個月，導致大量魚類、貝類死亡，漁業(yè)損失慘重。2.4.2對海洋生物的影響大連灣的污染物對海洋生物具有顯著的毒性作用，這種毒性作用廣泛地影響著海洋生物的種類、數(shù)量、分布以及整個生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。重金屬如鉛、鎘、汞等對海洋生物的毒性極強。這些重金屬能夠在海洋生物體內(nèi)富集，干擾生物的生理生化過程。當貝類暴露在含有高濃度重金屬的海水中時，它們會通過鰓和體表吸收重金屬。研究表明，貝類體內(nèi)的重金屬含量隨著暴露時間的延長而不斷增加，當超過一定閾值時，會導致貝類的生長發(fā)育受阻。重金屬會抑制貝類的酶活性，影響其新陳代謝，使其生長速度減緩，外殼發(fā)育異常。重金屬還會損害貝類的生殖系統(tǒng)，降低其繁殖能力。實驗數(shù)據(jù)顯示，在受到重金屬污染的海域，貝類的繁殖成功率比正常海域降低了30%-50%。石油類污染物同樣對海洋生物危害巨大。當海洋生物接觸到石油類污染物時，石油中的有害物質(zhì)會進入其體內(nèi)。對于魚類而言，石油類污染物會附著在魚的鰓絲上，阻礙氣體交換，導致魚類呼吸困難。石油中的多環(huán)芳烴等物質(zhì)還具有致癌性，長期接觸會增加魚類患癌癥的風險。在大連灣發(fā)生的溢油事故后，附近海域的魚類出現(xiàn)了大量死亡的現(xiàn)象。一些存活下來的魚類也出現(xiàn)了畸形、免疫力下降等問題，容易感染各種疾病。大連灣污染物排放還導致海洋生物種類和數(shù)量發(fā)生明顯變化。在污染嚴重的區(qū)域，一些對環(huán)境敏感的生物種類逐漸消失。在大連灣西部海域，由于長期受到工業(yè)廢水和生活污水的污染，曾經(jīng)常見的一些底棲生物，如某些種類的多毛類和小型甲殼類動物，已經(jīng)很難被發(fā)現(xiàn)。這些生物的消失會打破原有的生態(tài)平衡，影響整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。海洋生物的分布也受到污染物排放的影響。隨著大連灣污染程度的加重，一些海洋生物會向污染較輕的區(qū)域遷移。一些魚類會離開污染嚴重的近岸海域，前往離岸較遠的清潔海域覓食和繁殖。這種生物分布的改變會導致不同海域生物群落結(jié)構(gòu)的變化，進而影響整個海洋生態(tài)系統(tǒng)的功能。例如，在大連灣北部海域，由于污染相對較輕，吸引了更多的海洋生物聚集，使得該區(qū)域的生物多樣性有所增加，而南部污染嚴重的海域生物多樣性則明顯減少。2.4.3對漁業(yè)資源的影響大連灣的污染對漁業(yè)資源造成了嚴重的破壞，直接影響了當?shù)貪O業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和漁民的經(jīng)濟收入。魚類死亡是污染對漁業(yè)資源最直接的影響之一。當大連灣水體受到嚴重污染時，水中的溶解氧含量降低，有害物質(zhì)增加，導致魚類無法正常生存。如前文所述，在水體富營養(yǎng)化引發(fā)赤潮時，藻類的大量繁殖消耗了大量溶解氧，使得水體缺氧，許多魚類因窒息而死亡。重金屬污染也會對魚類的生理功能造成損害，導致其死亡。據(jù)統(tǒng)計，在大連灣污染較為嚴重的年份，因污染導致的魚類死亡數(shù)量可達數(shù)千噸，給漁業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大損失。漁業(yè)產(chǎn)量下降是污染的另一個顯著影響。由于海洋生物的生存環(huán)境遭到破壞，魚類等漁業(yè)資源的數(shù)量減少，導致漁業(yè)產(chǎn)量逐年降低。大連灣曾經(jīng)是重要的漁業(yè)產(chǎn)區(qū)，盛產(chǎn)多種經(jīng)濟魚類。但近年來，隨著污染的加劇，漁業(yè)產(chǎn)量大幅下降。以2010-2020年為例，大連灣的漁業(yè)產(chǎn)量從每年數(shù)萬噸下降到了數(shù)千噸，下降幅度超過80%。漁民們的捕撈量明顯減少，收入也隨之降低，許多漁民不得不轉(zhuǎn)行從事其他工作。漁業(yè)品種減少也是污染帶來的后果。一些對環(huán)境要求較高的漁業(yè)品種，在污染的環(huán)境中難以生存和繁殖，逐漸從大連灣消失。曾經(jīng)在大連灣常見的一些優(yōu)質(zhì)魚類，如牙鲆、石斑魚等，現(xiàn)在已經(jīng)很少能捕撈到。漁業(yè)品種的減少不僅降低了漁業(yè)資源的多樣性，也影響了漁民的捕撈選擇和經(jīng)濟效益。隨著漁業(yè)資源的減少和污染導致的海產(chǎn)品質(zhì)量下降，漁民的經(jīng)濟收入受到了嚴重影響。海產(chǎn)品質(zhì)量下降表現(xiàn)為體內(nèi)有害物質(zhì)含量超標，口感變差等，這使得海產(chǎn)品的市場價格降低，銷售難度增加。漁民們不僅面臨著捕撈量減少的問題，還需要面對海產(chǎn)品價格下跌的困境，經(jīng)濟收入大幅減少。例如，一些受到污染的貝類，因體內(nèi)重金屬含量超標，無法進入市場銷售，漁民們辛苦捕撈的海產(chǎn)品只能低價處理甚至丟棄，造成了極大的經(jīng)濟損失。2.4.4對濱海旅游業(yè)的影響大連灣的污染對濱海旅游業(yè)產(chǎn)生了諸多負面影響，嚴重降低了游客的旅游體驗，削弱了濱海旅游的吸引力。海灘污染是污染對濱海旅游業(yè)的直觀影響之一。大連灣周邊的海灘由于受到污染物排放的影響，沙灘上出現(xiàn)了大量的垃圾、油污和死魚等污染物。在一些污染嚴重的海灘，游客們常常能看到海面上漂浮著油污，沙灘上堆積著各種垃圾，這不僅影響了海灘的美觀，也讓游客望而卻步。油污會附著在沙灘上，難以清理，使得沙灘變得黏膩，影響游客的行走和游玩體驗。海水變色也是污染的一個明顯表現(xiàn)。由于水體富營養(yǎng)化和污染物的排放，大連灣的海水顏色發(fā)生了變化，從原本清澈的藍色變成了渾濁的綠色或黃色。這種變色的海水給游客帶來了不良的視覺感受，讓游客對大連灣的海洋景觀失去了興趣。在旅游旺季，當游客來到大連灣，看到變色的海水，往往會感到失望，降低了他們對濱海旅游的滿意度。海洋景觀破壞是污染對濱海旅游業(yè)的深層次影響。大連灣原本擁有美麗的海洋景觀，如清澈的海水、潔白的沙灘和豐富的海洋生物。但隨著污染的加劇，海洋生物數(shù)量減少，海洋生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，曾經(jīng)美麗的海洋景觀逐漸消失。曾經(jīng)在大連灣可以看到成群的海鷗在海面上翱翔，各種魚類在淺海區(qū)域游動，但現(xiàn)在這些景觀已經(jīng)很難見到。游客們來到大連灣，無法欣賞到美麗的海洋景觀，自然會降低對濱海旅游的吸引力。這些污染問題導致大連灣濱海旅游的游客數(shù)量明顯減少。根據(jù)旅游部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，近年來大連灣濱海旅游的游客接待量逐年下降。與污染發(fā)生前相比，游客數(shù)量減少了50%-70%。游客數(shù)量的減少直接導致了旅游收入的降低，濱海旅游相關(guān)的酒店、餐飲、娛樂等行業(yè)也受到了嚴重的沖擊。許多酒店的入住率大幅下降，餐飲企業(yè)的營業(yè)額減少，一些小型旅游企業(yè)甚至面臨倒閉的困境。三、污染物排放總量控制的理論基礎(chǔ)與方法3.1總量控制的相關(guān)理論環(huán)境容量理論是污染物排放總量控制的重要基礎(chǔ)，它對于理解和管理環(huán)境中的污染物具有關(guān)鍵意義。環(huán)境容量指在確保人類生存、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荷值。這一概念最早由比利時生物學家在1938年提出，隨著環(huán)境科學的發(fā)展，其內(nèi)涵不斷豐富。環(huán)境容量反映了污染物在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和積存規(guī)律，同時也體現(xiàn)了滿足人類對環(huán)境特定功能要求時，環(huán)境對污染物的承受能力。環(huán)境容量包括絕對容量和年容量兩個重要方面。絕對容量（WQ）是某一環(huán)境所能容納某種污染物的最大負荷量，其達到與否與時間無關(guān)。環(huán)境絕對容量由環(huán)境標準的規(guī)定值（WS）和環(huán)境背景值（B）決定。以濃度單位表示時，計算公式為WQ=WS-B，單位為ppm。例如，某地土壤中鎘的背景值為0.1ppm，農(nóng)田土壤標準規(guī)定鎘的最大容許值為1ppm，該地土壤鎘的絕對容量則為0.9ppm。若以重量單位表示，計算公式為WQ=M(Ws-B)，當環(huán)境空間介質(zhì)重量M以噸表示時，WQ單位為克。如10畝農(nóng)田，土壤容重1.5克/厘米3，在上述鎘含量條件下，其對鎘的絕對容量經(jīng)計算可達1800克。年容量（WA）則是在污染物積累濃度不超過環(huán)境標準規(guī)定最大容許值的情況下，每年所能容納的某污染物最大負荷量。年容量大小不僅與環(huán)境標準規(guī)定值和環(huán)境背景值相關(guān)，還與環(huán)境對污染物的凈化能力緊密相連。若某污染物對環(huán)境輸入量為A，一年后被凈化量為A′，(A′/A)×100%=K，K即為該污染物在該環(huán)境中的年凈化率。以濃度單位表示的環(huán)境年容量計算公式為WA=K(WS-B)；以重量單位表示為WA=K?M(WS-B)。年容量與絕對容量關(guān)系為WA=K?WQ。如某農(nóng)田對鎘絕對容量為0.9ppm，年凈化率為20%，其年容量則為0.9×20%=0.18ppm，按此污染負荷，該農(nóng)田鎘積累濃度將永遠不會超過土壤標準規(guī)定的最大容許值1ppm?？偭靠刂菩枳裱幌盗谢驹瓌t，以確保其科學性、有效性和可持續(xù)性。公平性原則要求在總量控制過程中，充分考慮不同區(qū)域、不同行業(yè)和不同群體的利益，避免因總量控制措施導致不公平的結(jié)果。對于大連灣周邊不同的工業(yè)園區(qū)，在分配污染物排放指標時，應綜合考慮其產(chǎn)業(yè)規(guī)模、經(jīng)濟貢獻和環(huán)境影響等因素，確保每個園區(qū)都能在合理的范圍內(nèi)進行生產(chǎn)活動，避免對某些園區(qū)造成過度限制，而對其他園區(qū)監(jiān)管不足的情況?？茖W性原則強調(diào)總量控制必須基于科學的理論和方法。在確定大連灣的環(huán)境容量和污染物排放總量控制目標時，要運用先進的監(jiān)測技術(shù)、數(shù)學模型和分析方法，充分考慮大連灣的水動力條件、海洋生態(tài)系統(tǒng)特點以及污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。利用水動力模型準確模擬大連灣的潮流、波浪等水動力因素，結(jié)合水質(zhì)模型精確計算污染物在海水中的濃度變化和遷移路徑，從而為總量控制提供科學依據(jù)。可行性原則要求總量控制措施在實際操作中切實可行。制定的總量控制目標和政策要充分考慮大連灣周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展水平、技術(shù)能力和管理水平，確保能夠得到有效實施。在推行污染物減排措施時，要考慮企業(yè)的經(jīng)濟承受能力和技術(shù)改造難度，提供相應的政策支持和技術(shù)指導，幫助企業(yè)實現(xiàn)減排目標。協(xié)同性原則注重各部門、各地區(qū)之間的協(xié)同合作。大連灣污染物排放涉及多個部門和地區(qū)，需要建立有效的協(xié)同機制，加強環(huán)保、水利、海洋等部門之間的溝通與協(xié)作，形成合力。不同行政區(qū)域之間也應加強合作，共同制定和執(zhí)行總量控制計劃，避免出現(xiàn)各自為政的情況。可持續(xù)性原則著眼于長期的環(huán)境和經(jīng)濟發(fā)展?？偭靠刂撇粌H要解決當前的污染問題，還要保障大連灣的生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。在制定總量控制目標時，要充分考慮未來的發(fā)展需求，預留一定的環(huán)境容量，為經(jīng)濟的合理增長提供空間。同時，要鼓勵發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)和循環(huán)經(jīng)濟，推動經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的良性互動。三、污染物排放總量控制的理論基礎(chǔ)與方法3.2總量控制常用方法3.2.1數(shù)學模型法在污染物排放總量控制研究中，數(shù)學模型法是一種極為重要的手段，它能夠通過建立數(shù)學模型來模擬污染物在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化和擴散過程，從而為總量控制提供科學依據(jù)。拉格朗日動力學模型在該領(lǐng)域有著廣泛的應用。拉格朗日動力學模型以拉格朗日動力學原理為基礎(chǔ)，其核心思想是通過描述系統(tǒng)的能量變化來建立動力學方程，進而分析系統(tǒng)的運動狀態(tài)。在大連灣污染物排放總量控制研究中，拉格朗日動力學模型可用于研究污染物在海洋環(huán)境中的輸移過程。通過構(gòu)建拉格朗日方程，能夠?qū)⒋筮B灣的海洋環(huán)境視為一個動力學系統(tǒng)，考慮海水的流動、潮汐、波浪等因素對污染物輸移的影響。例如，將污染物看作是在海洋環(huán)境中運動的質(zhì)點，利用拉格朗日方程描述其在海水中的運動軌跡和速度變化，從而分析污染物在大連灣內(nèi)的擴散范圍和濃度分布。在研究油污在大連灣的擴散時，拉格朗日動力學模型可以模擬油污在海流、潮汐作用下的漂移路徑，預測油污可能影響的區(qū)域，為制定應急措施提供參考。水質(zhì)擴散模型也是常用的數(shù)學模型之一，它主要用于描述污染物在水體中的擴散規(guī)律。這類模型通?；谫|(zhì)量守恒定律和擴散理論，考慮污染物在水體中的對流、擴散和降解等過程。在大連灣的研究中，常用的水質(zhì)擴散模型有一維、二維和三維模型，不同維度的模型適用于不同的研究場景。一維模型適用于污染物在河流或狹長海灣中沿縱向的擴散模擬，它假設(shè)污染物在橫斷面上的濃度均勻分布。二維模型則考慮了污染物在平面上的擴散，適用于海灣等相對開闊水域的模擬，能夠描述污染物在水平方向上的濃度變化。三維模型最為復雜，它全面考慮了污染物在空間上的三維擴散，包括垂向的濃度變化，適用于研究復雜水動力條件下的污染物擴散。在大連灣污染物排放總量控制中，根據(jù)灣內(nèi)不同區(qū)域的水動力特征和研究精度要求，可以選擇合適維度的水質(zhì)擴散模型。在研究大連灣近岸區(qū)域的污染物擴散時，由于水動力條件相對復雜，二維或三維水質(zhì)擴散模型能夠更準確地模擬污染物的擴散過程，為確定污染物的影響范圍和制定總量控制措施提供依據(jù)。這些數(shù)學模型在污染物排放總量控制中的應用原理主要是基于對物理過程的數(shù)學描述。通過建立方程來表達污染物在環(huán)境中的各種物理行為，如遷移、擴散、降解等。在拉格朗日動力學模型中，通過拉格朗日方程將污染物的運動與海洋環(huán)境的動力因素聯(lián)系起來，求解方程得到污染物的運動軌跡和濃度變化。水質(zhì)擴散模型則是基于質(zhì)量守恒原理，建立污染物濃度隨時間和空間變化的偏微分方程，通過數(shù)值方法求解這些方程，得到污染物在不同時刻和位置的濃度分布。在實際應用中，需要根據(jù)大連灣的具體情況，如地形、水動力條件、污染物特性等，對模型進行參數(shù)化和校準，以提高模型的準確性和可靠性。通過對歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，確定模型中的一些關(guān)鍵參數(shù)，如擴散系數(shù)、降解速率等，使模型能夠更好地反映大連灣污染物排放和擴散的實際情況。3.2.2環(huán)境容量計算法環(huán)境容量計算法是污染物排放總量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它通過科學的計算方法確定環(huán)境能夠容納污染物的最大負荷，為總量控制目標的制定提供重要依據(jù)。基于質(zhì)量守恒原理的計算方法是環(huán)境容量計算的基礎(chǔ)之一。質(zhì)量守恒原理指出，在一個封閉系統(tǒng)中，物質(zhì)的總量不會發(fā)生變化。在大連灣環(huán)境容量計算中，運用這一原理，考慮污染物的輸入、輸出以及在灣內(nèi)的累積和降解等過程。假設(shè)大連灣在某一時間段內(nèi)，污染物的輸入主要來自工業(yè)廢水排放、生活污水排放和大氣沉降等途徑，輸出則包括隨海水流出大連灣、被海洋生物吸收以及自然降解等。通過對這些輸入和輸出過程的量化分析，建立質(zhì)量守恒方程，從而計算出大連灣在滿足一定水質(zhì)目標下的環(huán)境容量。如果已知大連灣某一區(qū)域在一定時間內(nèi)工業(yè)廢水排放的污染物量、生活污水排放的污染物量，以及該區(qū)域海水的流動速率、污染物的降解速率等參數(shù)，就可以利用質(zhì)量守恒方程計算出該區(qū)域?qū)δ撤N污染物的環(huán)境容量?；诰€性迭加原理的計算方法也是常用的手段。線性迭加原理認為，當多個污染源同時存在時，它們對環(huán)境的影響可以通過線性迭加來計算。在大連灣，存在眾多的工業(yè)企業(yè)、生活污水排放口和港口船舶等污染源。利用線性迭加原理，可以分別計算每個污染源對大連灣環(huán)境容量的貢獻，然后將這些貢獻相加，得到總的環(huán)境容量。對于某一特定污染物，先計算每個工業(yè)企業(yè)排放的污染物在大連灣內(nèi)的擴散和累積情況，再計算生活污水排放的污染物的影響，最后將所有污染源的影響進行迭加，從而確定大連灣對該污染物的環(huán)境容量。在實際計算中，還需要充分考慮水動力條件、污染物降解等因素。水動力條件如潮流、波浪等對污染物的擴散和稀釋起著關(guān)鍵作用。潮流的流速和流向決定了污染物在大連灣內(nèi)的輸運方向和速度，波浪的作用則會影響污染物在水體中的混合程度。在計算環(huán)境容量時，需要準確測量和模擬大連灣的水動力條件，將其納入計算模型中。利用水動力模型模擬大連灣的潮流和波浪，得到水動力參數(shù)，然后將這些參數(shù)輸入到環(huán)境容量計算模型中，以更準確地計算污染物的擴散范圍和環(huán)境容量。污染物降解是影響環(huán)境容量的另一個重要因素。不同的污染物在大連灣的自然環(huán)境中具有不同的降解速率。有機污染物在微生物的作用下會逐漸分解，重金屬污染物則相對較難降解。在計算環(huán)境容量時，需要根據(jù)污染物的特性，確定其降解速率，并將其納入計算過程。對于有機污染物，通過實驗測定或參考相關(guān)研究，確定其在大連灣環(huán)境中的降解速率常數(shù)，然后在環(huán)境容量計算模型中考慮污染物的降解過程，以得到更符合實際情況的環(huán)境容量值。3.2.3污染源解析法污染源解析法在大連灣污染物排放總量控制研究中具有關(guān)鍵作用，它能夠準確確定主要污染源和污染物的來源貢獻率，為制定針對性的污染治理措施提供科學依據(jù)。同位素示蹤法是一種常用的污染源解析方法。該方法的原理是利用不同污染源中污染物的同位素組成差異來追蹤污染物的來源。不同來源的無機氮，如農(nóng)業(yè)化肥、生活污水和工業(yè)廢水排放的無機氮，其氮同位素組成可能存在差異。通過分析大連灣水體中無機氮的同位素組成，并與已知來源的無機氮同位素組成進行對比，可以確定無機氮的主要來源。若大連灣水體中無機氮的同位素組成與農(nóng)業(yè)化肥的同位素組成相似，則說明農(nóng)業(yè)化肥可能是該區(qū)域無機氮的主要來源之一。同位素示蹤法具有較高的準確性和可靠性，能夠在復雜的環(huán)境中準確識別污染物的來源。指紋識別法也是一種有效的污染源解析手段。它通過分析污染物中特定的化學物質(zhì)或化學物質(zhì)組合，即“指紋”，來確定污染物的來源。不同工業(yè)企業(yè)排放的廢水中，可能含有獨特的化學物質(zhì)或化學物質(zhì)比例?；て髽I(yè)排放的廢水中可能含有特定的有機化合物，這些化合物可以作為該企業(yè)廢水排放的“指紋”。通過對大連灣水體中這些“指紋”物質(zhì)的檢測和分析，就可以確定化工企業(yè)是否是該區(qū)域污染物的來源之一。指紋識別法能夠?qū)Χ喾N污染物進行來源解析，并且可以同時分析多個污染源的貢獻。在實際應用中，通過污染源解析確定主要污染源和污染物的來源貢獻率具有重要意義。如果通過解析發(fā)現(xiàn)大連灣某一區(qū)域的主要污染源是某幾家工業(yè)企業(yè)，且它們對污染物的貢獻率較高，那么在制定總量控制措施時，就可以將重點放在對這些工業(yè)企業(yè)的監(jiān)管和治理上。要求這些企業(yè)改進生產(chǎn)工藝，減少污染物排放，或者加強污水處理設(shè)施的建設(shè)和運行管理，確保廢水達標排放。通過準確確定污染物的來源貢獻率，還可以合理分配污染治理資源，提高治理效率。對于貢獻率高的污染源，加大治理投入，采取更嚴格的控制措施；對于貢獻率較低的污染源，則可以采取相對寬松的管理方式，從而實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。3.3適用于大連灣的總量控制方法選擇大連灣的水動力條件較為復雜，這對污染物的擴散和稀釋有著重要影響。大連灣屬于半封閉海灣，其獨特的地形使得海水交換相對緩慢。潮流是影響大連灣水動力條件的關(guān)鍵因素之一，該海域潮流以往復流為主，漲潮流速一般大于落潮流速。在大連灣的灣口和灣中部，潮流流速相對較大，而在一些近岸區(qū)域和海灣頂部，流速則相對較小。這種流速的差異導致污染物在不同區(qū)域的擴散能力不同。在流速較大的區(qū)域，污染物能夠較快地被海水攜帶擴散，而在流速較小的區(qū)域，污染物容易積聚，難以擴散出去。海灣的形狀和水深分布也對水動力條件產(chǎn)生作用。大連灣的形狀不規(guī)則，存在多個海灣和岬角，這使得海水在流動過程中會發(fā)生復雜的繞流和混合現(xiàn)象。水深方面，大連灣的水深變化較大，從灣口到灣頂，水深逐漸變淺。較淺的水域水動力作用相對較弱，不利于污染物的擴散，而較深的水域則能提供更好的擴散條件。大連灣的污染物特性也各有不同。無機氮和無機磷等營養(yǎng)鹽類污染物，具有易溶解、易擴散的特點，但在水體中容易引發(fā)富營養(yǎng)化問題。當這些營養(yǎng)鹽類污染物濃度過高時，會導致藻類等浮游生物大量繁殖，消耗水中的溶解氧，從而破壞海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡。油污類污染物則具有黏性和持久性，它們在海水中難以自然降解，容易附著在海洋生物表面，影響生物的呼吸和生長，還會在海面上形成油膜，阻礙大氣與海水之間的氣體交換，對海洋生態(tài)環(huán)境造成長期的危害。重金屬污染物如鉛、鎘、汞等，具有毒性大、易富集的特點。這些重金屬在海洋環(huán)境中會長期存在，并通過食物鏈的傳遞在生物體內(nèi)不斷積累，對海洋生物和人類健康構(gòu)成嚴重威脅。在數(shù)據(jù)可獲取性方面，大連灣已經(jīng)建立了較為完善的監(jiān)測體系，能夠獲取一定數(shù)量的水質(zhì)、水文等監(jiān)測數(shù)據(jù)。在水質(zhì)監(jiān)測方面，對大連灣的多個監(jiān)測站位進行定期監(jiān)測，能夠獲取無機氮、無機磷、油污、重金屬等污染物的濃度數(shù)據(jù)。在水文監(jiān)測方面，能夠獲取潮流流速、流向、水位等水動力數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)為總量控制方法的選擇和模型的建立提供了一定的基礎(chǔ)。但仍存在一些問題，部分監(jiān)測數(shù)據(jù)的時間序列較短，難以反映污染物排放的長期變化趨勢。一些復雜污染物的監(jiān)測數(shù)據(jù)不夠全面，對于某些新型污染物或痕量污染物的監(jiān)測還存在不足。綜合考慮大連灣的水動力條件、污染物特性和數(shù)據(jù)可獲取性等因素，多模型耦合的方法較為適合大連灣的污染物排放總量控制研究。將水動力模型、水質(zhì)模型和生態(tài)模型進行耦合，可以全面考慮大連灣的水動力條件、污染物遷移轉(zhuǎn)化過程以及海洋生態(tài)系統(tǒng)的響應。水動力模型如ECOMSED模型，能夠準確模擬大連灣的潮流、波浪等水動力因素，為污染物的擴散模擬提供基礎(chǔ)。水質(zhì)模型如WASP模型，可以精確計算污染物在海水中的濃度變化和遷移路徑。生態(tài)模型如ERSEM模型，則能評估污染物對海洋生物、生態(tài)群落的影響。通過多模型耦合，可以實現(xiàn)對大連灣污染物排放和擴散的全過程、高精度模擬分析，為總量控制方案的制定提供更科學、準確的數(shù)據(jù)支持。以模擬石油類污染物在大連灣的擴散為例，多模型耦合能夠綜合考慮水動力對石油擴散的推動作用、石油在海水中的溶解和降解過程以及對海洋生物的毒性影響，從而更全面地了解石油類污染物的環(huán)境行為，為污染防控提供更有效的策略。四、大連灣污染物排放總量控制模型構(gòu)建4.1數(shù)據(jù)收集與處理本研究收集了大連灣的多類關(guān)鍵數(shù)據(jù)，為構(gòu)建污染物排放總量控制模型奠定基礎(chǔ)。在水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)方面，涵蓋了2010-2020年大連灣海域多個監(jiān)測站位的常規(guī)項目數(shù)據(jù)，包括鹽度、濁度、pH、溶解氧、化學需氧量（COD）、無機磷、無機氮、汞、銅、鉛、鎘、鋅、油污等。這些監(jiān)測站位在大連灣海域呈均勻分布，能夠全面反映不同區(qū)域的水質(zhì)狀況。如在大連灣的西部海域、散貨碼頭附近海域、黑咀子海域等污染相對嚴重的區(qū)域，設(shè)置了多個重點監(jiān)測站位。鹽度數(shù)據(jù)有助于了解海水的物理性質(zhì)和水體的混合情況，其變化會影響污染物的擴散和稀釋。濁度數(shù)據(jù)則反映了水體中懸浮顆粒的含量，對污染物的吸附和傳輸有一定影響。水文氣象數(shù)據(jù)的收集同樣重要，包括潮流流速、流向、水位、波浪、氣溫、降水、風速、風向等。潮流流速和流向數(shù)據(jù)通過聲學多普勒流速剖面儀（ADCP）在大連灣不同位置進行測量獲得，能夠準確反映海水的流動情況，這對于研究污染物在海水中的輸運過程至關(guān)重要。水位數(shù)據(jù)通過水位計進行監(jiān)測，可用于分析潮汐變化對污染物擴散的影響。波浪數(shù)據(jù)則利用波浪浮標進行采集，了解波浪的高度、周期等參數(shù)，有助于評估波浪對污染物混合和擴散的作用。氣溫、降水、風速、風向等氣象數(shù)據(jù)來自大連灣周邊的氣象站，這些數(shù)據(jù)與污染物的排放和擴散密切相關(guān)。降水會影響地表徑流，將陸地上的污染物帶入大連灣；風速和風向則會影響污染物在大氣中的傳輸和擴散，進而影響其在海洋中的分布。污染源排放數(shù)據(jù)的收集涵蓋了工業(yè)企業(yè)、生活污水排放口、港口和船舶運輸?shù)确矫妗τ诠I(yè)企業(yè)，收集了其生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品產(chǎn)量、廢水排放量、污染物排放濃度等詳細信息。某化工企業(yè)的生產(chǎn)工藝中涉及到大量含氮化合物的合成，其廢水排放量每年可達數(shù)十萬噸，無機氮的排放濃度高達數(shù)百毫克每升。生活污水排放口的數(shù)據(jù)包括污水排放量、主要污染物濃度等。大連灣周邊某城市的生活污水排放口，每天排放的污水量可達數(shù)萬噸，其中無機氮和無機磷的濃度分別為數(shù)十毫克每升和數(shù)毫克每升。港口和船舶運輸方面，收集了船舶的類型、數(shù)量、航行路線、燃油消耗、污染物排放等數(shù)據(jù)。大連灣港口每年進出的船舶數(shù)量眾多，其中大型油輪的燃油消耗量大，其排放的油污和含氮污染物對大連灣的污染有一定貢獻。在數(shù)據(jù)處理過程中，首先對收集到的數(shù)據(jù)進行整理。將不同來源、不同格式的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一規(guī)范，建立數(shù)據(jù)表格和數(shù)據(jù)庫，方便后續(xù)的分析和使用。對于水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，按照監(jiān)測站位、監(jiān)測時間、監(jiān)測項目等字段進行整理，建立水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)庫。對水文氣象數(shù)據(jù)和污染源排放數(shù)據(jù)也進行類似的整理，確保數(shù)據(jù)的系統(tǒng)性和條理性。數(shù)據(jù)的分析采用了多種統(tǒng)計方法。對于水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算了各污染物的平均值、最大值、最小值、標準差等統(tǒng)計參數(shù)，以了解污染物濃度的總體水平和變化范圍。通過對無機氮濃度的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)其平均值在某些區(qū)域超過了國家海水水質(zhì)標準，且濃度的變化范圍較大，說明該區(qū)域的無機氮污染較為嚴重且不穩(wěn)定。運用相關(guān)性分析方法，研究不同污染物之間的相關(guān)性，以及污染物與水文氣象因素之間的關(guān)系。通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，無機氮和無機磷的濃度之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，說明它們可能具有相似的來源或在水體中存在相互作用。同時，發(fā)現(xiàn)潮流流速與污染物擴散速度之間存在正相關(guān)關(guān)系，表明潮流對污染物的擴散有促進作用。質(zhì)量控制是數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。對于異常數(shù)據(jù)進行嚴格的審查和處理。當發(fā)現(xiàn)某個監(jiān)測站位的溶解氧濃度異常偏低時，首先檢查監(jiān)測儀器是否正常工作，然后查看采樣過程是否存在問題。若排除儀器和采樣問題后，仍無法解釋異常數(shù)據(jù)，則通過與周邊監(jiān)測站位的數(shù)據(jù)進行對比分析，判斷該數(shù)據(jù)是否為真實異常。對于可疑數(shù)據(jù)，采用重復監(jiān)測或與其他監(jiān)測方法進行比對的方式進行驗證。在監(jiān)測油污濃度時，若某個數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)和周邊站位數(shù)據(jù)差異較大，可采用不同的分析方法對該樣品進行重復檢測，以確定數(shù)據(jù)的準確性。通過這些數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量控制措施，為后續(xù)的污染物排放總量控制模型構(gòu)建提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。四、大連灣污染物排放總量控制模型構(gòu)建4.2模型選擇與參數(shù)設(shè)定4.2.1水動力模型在眾多水動力模型中，F(xiàn)VCOM（Finite-VolumeCommunityOceanModel）被認為是適合大連灣的理想選擇。FVCOM是一種基于非結(jié)構(gòu)化三角形網(wǎng)格的有限體積海洋模式，它在處理復雜地形和邊界條件方面具有顯著優(yōu)勢，而大連灣的地形和邊界條件恰好極為復雜。大連灣的海岸線蜿蜒曲折，存在多個海灣和岬角，海底地形也起伏較大，從灣口到灣頂水深變化明顯。FVCOM能夠根據(jù)大連灣的這些地形特點，靈活地生成非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，對復雜區(qū)域進行精細化的模擬。在灣口等水動力變化劇烈的區(qū)域，可以加密網(wǎng)格，提高模擬的精度；而在一些相對簡單的區(qū)域，則可以適當放寬網(wǎng)格，減少計算量。FVCOM的控制方程基于Navier-Stokes方程，在考慮大連灣的實際情況時，對這些方程進行了一系列的簡化和假設(shè)?？紤]到大連灣的水平尺度遠大于垂直尺度，采用了Boussinesq假設(shè)，即忽略流體密度在垂直方向上的變化對壓力的影響。假設(shè)海水是不可壓縮的，這在大連灣的實際水動力過程中是一個合理的近似，因為海水的壓縮性非常小。通過這些簡化和假設(shè)，使得FVCOM能夠更有效地模擬大連灣的水動力過程。在設(shè)定FVCOM模型的參數(shù)時，地形數(shù)據(jù)是關(guān)鍵因素之一。通過高精度的多波束測深技術(shù)，獲取了大連灣的詳細地形數(shù)據(jù)，包括海底的深度、坡度等信息。這些數(shù)據(jù)被精確地輸入到FVCOM模型中，以確保模型能夠準確地反映大連灣的地形特征。邊界條件的設(shè)定也至關(guān)重要。在開邊界處，采用了實測的潮汐數(shù)據(jù)作為邊界條件，以模擬潮汐對大連灣水動力的影響。通過在大連灣周邊的潮汐觀測站獲取的潮汐數(shù)據(jù)，準確地設(shè)定開邊界的水位和流速，使模型能夠真實地反映潮汐的漲落對大連灣水動力的驅(qū)動作用。在閉邊界處，考慮到大連灣周邊的陸地邊界，采用了無滑移邊界條件，即邊界處的流速為零。初始條件的設(shè)定同樣影響著模型的模擬結(jié)果。在模擬開始時，根據(jù)大連灣的歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，設(shè)定了初始的水位、流速和溫度等參數(shù)。這些初始參數(shù)的準確性對于模型的收斂性和模擬結(jié)果的可靠性具有重要影響。通過對歷史數(shù)據(jù)的分析和處理，盡可能準確地確定初始條件，使模型能夠快速收斂到穩(wěn)定的狀態(tài)。4.2.2水質(zhì)模型針對大連灣的主要污染物種類和特點，ECOMSED（Estuarine,Coastal,andOceanModelwithSedimentTransport）水質(zhì)模型是較為合適的選擇。ECOMSED模型能夠全面考慮水動力、水質(zhì)和沉積物輸運等多個過程，對于大連灣這樣存在多種污染物且污染物與沉積物相互作用明顯的海域具有良好的適用性。大連灣的無機氮、無機磷等污染物不僅在水體中遷移轉(zhuǎn)化，還會與海底沉積物發(fā)生吸附、解吸等作用，ECOMSED模型能夠很好地模擬這些復雜的過程。ECOMSED模型中，對于污染物的降解系數(shù)和擴散系數(shù)等參數(shù)的設(shè)定需要基于大量的實驗數(shù)據(jù)和研究成果。無機氮的降解系數(shù)，通過在大連灣不同區(qū)域采集水樣，在實驗室條件下模擬不同溫度、光照和微生物含量等環(huán)境因素，測定無機氮的降解速率，從而確定其降解系數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)，在夏季高溫和光照充足的條件下，無機氮的降解速率相對較快，而在冬季則較慢。對于擴散系數(shù)，考慮到大連灣的水動力條件，利用水動力模型模擬得到的流速場和紊流特征，結(jié)合污染物的擴散理論，確定擴散系數(shù)。在水動力較強的區(qū)域，污染物的擴散系數(shù)較大，而在水動力較弱的區(qū)域，擴散系數(shù)較小。在模擬大連灣的無機磷時，考慮到其在水體中的化學形態(tài)和與沉積物的相互作用，對模型參數(shù)進行了進一步的優(yōu)化。無機磷在水體中存在多種化學形態(tài)，如正磷酸鹽、偏磷酸鹽等，不同形態(tài)的無機磷具有不同的遷移轉(zhuǎn)化特性。ECOMSED模型能夠根據(jù)這些特性，準確地模擬無機磷在水體中的濃度變化和遷移路徑。通過實驗測定無機磷在不同化學形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化速率，將其作為模型參數(shù)輸入，以提高模擬的準確性。無機磷與沉積物之間存在吸附和解吸平衡，模型通過設(shè)定相關(guān)的吸附和解吸系數(shù)，來模擬這種相互作用。在沉積物中，無機磷的含量和分布會影響其在水體中的濃度，模型能夠考慮這些因素，實現(xiàn)對無機磷污染的全面模擬。4.2.3耦合模型將FVCOM水動力模型和ECOMSED水質(zhì)模型進行耦合，建立大連灣污染物排放總量控制的耦合模型，是實現(xiàn)對污染物在水體中遷移、轉(zhuǎn)化和擴散過程準確模擬的關(guān)鍵。這種耦合模型能夠充分發(fā)揮兩個模型的優(yōu)勢，全面考慮大連灣的水動力條件和污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。在耦合過程中，水動力模型為水質(zhì)模型提供關(guān)鍵的水動力參數(shù)。FVCOM模型模擬得到的流速場、水位變化和紊流特征等水動力參數(shù)，被準確地輸入到ECOMSED水質(zhì)模型中。流速場決定了污染物在水體中的輸運方向和速度，水位變化會影響污染物的擴散范圍，而紊流特征則會影響污染物的混合程度。通過將這些水動力參數(shù)耦合到水質(zhì)模型中，能夠更真實地模擬污染物在大連灣水體中的遷移過程。在模擬油污在大連灣的擴散時，F(xiàn)VCOM模型提供的流速場能夠準確地描述油污在海流作用下的漂移路徑，水位變化可以反映油污在潮汐漲落過程中的擴散范圍變化，紊流特征則能體現(xiàn)油污在海水中的混合和分散情況。水質(zhì)模型也會對水動力模型產(chǎn)生反饋作用。ECOMSED模型模擬得到的污染物濃度分布會影響水體的密度和粘性等物理性質(zhì)，進而影響水動力條件。當大連灣水體中污染物濃度較高時，會導致水體密度發(fā)生變化，從而產(chǎn)生密度流，影響水動力場。耦合模型能夠考慮這種反饋作用，實現(xiàn)水動力和水質(zhì)過程的相互影響和相互作用的模擬。在模擬重金屬污染時，重金屬在水體中的積累會改變水體的密度，耦合模型能夠通過考慮這種密度變化對水動力場的影響，更準確地模擬重金屬的遷移和擴散。通過耦合模型，可以實現(xiàn)對污染物在大連灣水體中遷移、轉(zhuǎn)化和擴散過程的全過程模擬。從污染物的排放源開始，模擬其在水動力作用下的輸運，以及在水體中與其他物質(zhì)的相互作用和遷移轉(zhuǎn)化，最終預測污染物在大連灣不同區(qū)域的濃度分布和變化趨勢。這種全面的模擬為大連灣污染物排放總量控制提供了更科學、準確的依據(jù)，有助于制定更有效的污染治理措施。4.3模型驗證與校準利用實測數(shù)據(jù)對建立的耦合模型進行驗證和校準是確保模型可靠性和準確性的關(guān)鍵步驟。在驗證過程中，選取了2021-2022年大連灣的部分實測數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)涵蓋了不同季節(jié)、不同潮位條件下的水質(zhì)和水動力參數(shù)。在2021年夏季的豐水期，選擇了大連灣西部海域的多個監(jiān)測站位，獲取了該時期的無機氮、無機磷和油污等污染物的濃度數(shù)據(jù)，以及潮流流速、流向等水動力數(shù)據(jù)。將這些實測數(shù)據(jù)與耦合模型的模擬結(jié)果進行對比分析。對于無機氮濃度的模擬結(jié)果，通過計算模擬值與實測值之間的相對誤差，評估模型的準確性。若某監(jiān)測站位實測無機氮濃度為1.5mg/L，模型模擬值為1.3mg/L，相對誤差為（1.5-1.3）/1.5×100%≈13.3%。通過對多個監(jiān)測站位的計算分析，發(fā)現(xiàn)大部分站位無機氮濃度模擬值與實測值的相對誤差在20%以內(nèi)，表明模型對無機氮濃度的模擬具有較高的準確性。在水動力參數(shù)方面，對比模擬的潮流流速和流向與實測數(shù)據(jù)。通過繪制流速和流向的對比圖，可以直觀地看出模擬結(jié)果與實測數(shù)據(jù)的吻合程度。在某監(jiān)測點，實測潮流流速為0.5m/s，流向為東北方向，模型模擬的流速為0.48m/s，流向也為東北方向，兩者較為接近。對多個監(jiān)測點的統(tǒng)計分析表明，模型模擬的潮流流速和流向與實測數(shù)據(jù)的平均偏差在合理范圍內(nèi)，說明模型能夠較好地模擬大連灣的水動力條件。在校準過程中，根據(jù)驗證結(jié)果對模型的參數(shù)進行調(diào)整。如果發(fā)現(xiàn)模型對某一區(qū)域的污染物濃度模擬值普遍偏高或偏低，可能需要調(diào)整該區(qū)域的污染物降解系數(shù)、擴散系數(shù)等參數(shù)。若在某一區(qū)域，模型模擬的無機磷濃度始終高于實測值，通過分析可能是降解系數(shù)設(shè)置不合理，此時適當提高無機磷的降解系數(shù)，重新進行模擬，直到模擬結(jié)果與實測數(shù)據(jù)相符合。對于水動力模型，若模擬的潮流流速與實測值存在較大偏差，可能需要調(diào)整底摩擦系數(shù)、糙率等參數(shù)。底摩擦系數(shù)影響著水流與海底之間的摩擦力，糙率則反映了海底的粗糙程度，這些參數(shù)的調(diào)整會改變水動力模型的模擬結(jié)果。通過多次試驗和調(diào)整，使模型的模擬結(jié)果與實測數(shù)據(jù)達到最佳的匹配狀態(tài)。經(jīng)過校準后的模型，在模擬大連灣污染物排放和擴散方面具有更高的可靠性和準確性，能夠為污染物排放總量控制提供更科學、準確的依據(jù)。4.4模型應用與分析運用校準后的耦合模型，對大連灣在不同排放情景下污染物的濃度分布和環(huán)境容量進行模擬分析。設(shè)定了三種排放情景，情景一為現(xiàn)狀排放情景，即保持當前的污染物排放水平不變；情景二為減排20%情景，假設(shè)各類污染物的排放量在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上減少20%；情景三為減排50%情景，各類污染物排放量在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上減少50%。在現(xiàn)狀排放情景下，模擬結(jié)果顯示大連灣西部海域、散貨碼頭附近海域以及黑咀子海域等污染嚴重區(qū)域的無機氮濃度仍然較高，部分區(qū)域超過國家海水水質(zhì)四類標準。在大連灣西部海域的某些監(jiān)測站位，無機氮濃度達到了2mg/L以上，遠遠超出四類海水水質(zhì)標準中無機氮濃度不超過0.5mg/L的限制。無機磷濃度在排污口附近區(qū)域也明顯超標，對海洋生態(tài)環(huán)境造成較大壓力。油污在港口附近海域積聚，形成較大范圍的污染帶，影響海洋生物的生存和活動。當實施減排20%情景時，模擬結(jié)果表明大連灣的水質(zhì)有一定程度的改善。西部海域無機氮濃度有所下降，部分區(qū)域降至國家海水水質(zhì)三類標準以內(nèi)。一些監(jiān)測站位的無機氮濃度從2mg/L降至1.5mg/L左右。無機磷濃度也有所降低，在排污口附近區(qū)域的超標情況得到一定緩解。油污的污染范圍有所縮小，港口附近海域的油污濃度降低。但仍有部分區(qū)域的污染物濃度超過標準，海洋生態(tài)環(huán)境的壓力依然存在。在減排50%情景下，大連灣的水質(zhì)得到顯著改善。大部分區(qū)域的無機氮和無機磷濃度降至國家海水水質(zhì)二類標準以內(nèi)。西部海域的無機氮濃度普遍降至0.8mg/L以下，達到二類海水水質(zhì)標準。油污的污染范圍大幅縮小，海洋生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。海洋生物的生存空間得到拓展，有利于海洋