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水污染达峰后元素比例失衡引发的新环境风险:以广东沿海为例

日期:2024年03月29日 编辑:ad201107111759308692 作者:无忧论文网 点击次数:365
论文价格:50元/篇 论文编号:lw202403241033035974 论文字数:5696 所属栏目:职称论文
论文地区:中国 论文语种:中文 论文用途:职称论文 Thesis for Title
6).广东近岸水体C/P比值和N/P比值的上升趋势不容乐观,8年间N/P年均比值为21.1~36.9,远超雷德菲尔德比对应的比例(N/P=7.2).根据最小量定律,海洋生物的生长受到最缺乏元素的限制(Bristow et al.,2017),由此推断,P匮乏可能限制了水生系统的生产力.针对我国污水处理厂的广泛调查表明(Qi et al.,2020),目前水处理设施对P的去除效率远高于N,这导致了出水的N/P比值显著上升,对此,有理由相信污废水处理尾水排放可能是受纳水体N/P比值升高的主要因素.2017年后NH3-N/NO–3比值的下降趋势可能同样与污废水处理过程密切相关,污废水处理过程会使进水氨氮在总氮中的比例极大地降低(Qi et al.,2020). N的化学形态变化将通过水生生物对N竞争摄入的偏好差异改变水生群落结构(Blomqvist et al.,1994;Donald et al.,2011),真核浮游生物能更有效地利用还原酶进行氧化态氮的还原,而原核生物则有更高的还原态氮的同化效率. NH3-N/NO–3的较低比例会限制非固氮蓝藻的繁殖,从而抑制微囊藻毒素等有害次生代谢产物及水华产生(Donald et al.,2011),有利于提高海洋的生物固氮能力(Higgins et al.,2018),这对于在河流营养盐输入等外部负荷逐步 控制的背景下,满足生态系统的氮源需求有着重要作用. B/C比值表示水体的生物降解性或生物可利用性,可作为河口水体的关键水质参数和重要污染预测指标.至2022年,B/C比值的年均值降低至0.15,表明水体微生物难以有效降解残余有机污染物.2015—2022年间的营养元素化学计量变化表明了广东沿海地区水污染控制的有效成果,藻华和近海富营养化受到控制.然而,为了维持健康初级生产力和群落结构,在削减污染输入总量的同时,水生系统的养分需求需要值得关注.此外,元素化学计量的年际趋势证明了海洋中的元素比例出现显著变化,取决于自然和人类生产过程的差异.以水环境的可变化学计量作为海洋生物地球化学的示踪剂和驱动因素(Deutsch et al.,2012),揭示了ASPs间的密切联系. B/C比值掌控能量的“阀门”,反映水体氧化还原反应的效率;C/N、C/P比值掌控着营养元素固定和矿化的“阀门”,反映了水体的脱氮除磷的性能.

5 结论

1)广东省作为经济发达地区,在持续的清洁生产和监管的作用下,已基本控制主要污染物的浓度影响.然而,由综合污染指数评价结果显示,在近岸水体中仍有较高的富营养化风险,这些风险出现在旱季较封闭水体中.这种现象被认为是在缺乏水体交换的情况下,能量元素(C)、营养元素(N、P、S)和微量元素的失衡所致.对此,水环境的优化与持续修复不仅仅局限在浓度的监控与反馈上,而是要上升到水溶液性质(ASPs)的群集效应评价上.

2)广东省近岸环境的营养元素耦合比例(N/P)偏离了雷德菲尔德比,磷成为该区域的生长限制元素. NH3-N/NO–3比值和B/C比值在2018年后呈下降趋势,表明在近海的富营养化得到有效遏制的同时,营养物质的生物可利用性也在降低,这意味着元素耦合比例失衡所带来的水体营养盐自然消纳能力的下降,将会成为水污染达峰后的新环境风险.广东沿海城市群产业结构的优化有效降低了近岸环境的重金属污染,但同时也有可能造成水体微量元素的寡营养化,干预了水体的生物地球化学功能.

3)相关性分析和相关网络分析证明,ASPs在河口水环境演变中表现出了群集行为,DO在网络中与节点间的丰富连接,揭示了其在近岸环境地球生物化学循环过程中起到的关键枢纽作用,DO和河口海潮入侵是驱动近岸环境ASPs群集作用的关键因素.由此证明了水体中的元素耦合由具体的生态背景、水文环境所决定,元素间的网络相关性使水体元素保持一定的配比,从而保证水环境具有稳定的生态功能.

4)水环境的统计化学计量可作为海洋生物地球化学的示踪剂和驱动因素,水溶液性质参数为自然与人类之间建立了可靠的信息交流桥梁.未来的水污染物排放标准的制定,需要结合先进的水处理技术,合理调整营养元素的排放限值,考虑元素比例的生态反馈影响及其群集效应.

参考文献(略)