珠江河口夏季溶解氧收支模擬研究.pdf

1、近幾十年來(lái)，由于人口增加及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，大量有機(jī)污染物及營(yíng)養(yǎng)鹽經(jīng)河流或沿岸點(diǎn)源排放進(jìn)入珠江河口及其近岸海域，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，引發(fā)一系列環(huán)境問(wèn)題，水體缺氧是其中之一。水體缺氧現(xiàn)象是物理過(guò)程和生化過(guò)程共同作用的結(jié)果。物理過(guò)程控制溶解氧的輸送，而生化過(guò)程則控制著溶解氧的產(chǎn)生與消耗。對(duì)不同的河口而言，導(dǎo)致缺氧現(xiàn)象產(chǎn)生的主導(dǎo)因素是不同的，而物理過(guò)程和生化過(guò)程各自對(duì)缺氧的貢獻(xiàn)也有所不同。珠江河口地形復(fù)雜，水體分層、鋒面及重力環(huán)流等水動(dòng)力過(guò)程對(duì)有機(jī)污染物、

2、營(yíng)養(yǎng)鹽及溶解氧的時(shí)空分布有著深刻的影響。對(duì)珠江口的溶解氧收支進(jìn)行研究，有利于了解主導(dǎo)珠江口缺氧現(xiàn)象產(chǎn)生的物理、生化機(jī)制，還可為珠江河口水污染的治理對(duì)策、河口海洋環(huán)境相關(guān)科學(xué)問(wèn)題的解決提供科學(xué)的依據(jù)，具有重要的科學(xué)價(jià)值與現(xiàn)實(shí)意義。 為此，本文建立了適用于珠江口的三維水動(dòng)力及水質(zhì)模型，以對(duì)珠江口的溶解氧收支進(jìn)行研究。水動(dòng)力—水質(zhì)模型驗(yàn)證結(jié)果表明，模型的計(jì)算結(jié)果能較好地反映出珠江口的主要水動(dòng)力及水質(zhì)過(guò)程。 利用模型對(duì)1999年

3、7月珠江口的水動(dòng)力過(guò)程及水質(zhì)過(guò)程進(jìn)行模擬，并利用模擬結(jié)果構(gòu)建珠江口溶解氧的收支模式，量化分析物理過(guò)程及生化過(guò)程對(duì)溶解氧收支的貢獻(xiàn)，找出主導(dǎo)缺氧的生化機(jī)制，并對(duì)各種水動(dòng)力過(guò)程對(duì)溶解氧垂向輸運(yùn)的影響進(jìn)行了定量分析。研究結(jié)果表明： (1)在珠江口密度躍層以上的水體中，水平方向溶解氧的物理輸運(yùn)過(guò)程與大氣復(fù)氧過(guò)程相互平衡，對(duì)水體中的溶解氧收支起主導(dǎo)作用；而在密度躍層以下的水體中，對(duì)收支貢獻(xiàn)最大的是水平方向溶解氧的物理輸送過(guò)程及水體中生化消

4、耗氧過(guò)程。 (2)在密度躍層以上的水體中，耗氧最多的生化過(guò)程是DOC(DissolvedOrganicCarbon，溶解態(tài)有機(jī)碳)的氧化反應(yīng)，平均占珠江口密度躍層以上水體中總耗氧量的68.3％，其次是硝化反應(yīng)和浮游植物的呼吸作用。密度躍層以下水體中溶解氧收支計(jì)算結(jié)果則顯示，在密度躍層以下水體的眾多生化耗氧過(guò)程中，SOD(SedimentOxygenDemand，底泥耗氧)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，分別占伶仃洋和陸架密度躍層以下水體總耗氧量的8

5、6.2％和68.9％。其次才是DOC氧化反應(yīng)和硝化反應(yīng)。 (3)在伶仃洋及伶仃洋與陸架交界區(qū)域，出現(xiàn)了溶解氧在垂向上從下層水體向上層水體輸運(yùn)的通量。在深槽區(qū)及伶仃洋與陸架的交界區(qū)域，溶解氧垂向的對(duì)流通量比擴(kuò)散通量要大1至2個(gè)級(jí)，且方向相反，使得溶解氧凈通量從下層水體向上層水體輸送；而在伶仃洋內(nèi)的淺灘區(qū)溶解氧的垂向?qū)α魍侩m然仍與擴(kuò)散通量方向相反，但在量值上卻要比擴(kuò)散通量小1至2個(gè)量級(jí)，使得溶解氧的垂向凈通量從上層水體向下層水體輸