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滨海电厂温排水对亚热带海域生态影响的研究

作　者: 曾江宁
导　师: 郑平；黄韦艮
学　校: 浙江大学
专　业: 环境工程
关键词: 温排水温升余氯生态影响滨海电厂
分类号: X826.03
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

滨海电厂温排水可引发受纳海域热环境、水动力、污染物迁移等改变,从而影响海洋生态系统的理化性状及海洋生物的生活和繁殖。温排水对生态环境的直接影响因素是温升和余氯。为了科学评估温排水对受纳海域的影响并提供制定相应行业标准的基础数据,在科技部社会公益研究专项基金、国家海洋局青年科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省科技厅研究专项基金的资助下,本课题选取我国亚热带代表性海湾象山港、乐清湾、沙埕港,近海生态系统中浮游植物代表群落、浮游动物典型种、游泳生物主要种的鱼卵、仔鱼等,采用现场调查、实验生态学、生态毒理学、化学动力学与三维数值模拟相结合的方法,研究了滨海电厂温排水温升和余氯对亚热带海域生态系统的影响。主要成果如下:（1）系统比较了不同升温条件下亚热带近岸海域浮游植物群落的恢复能力,以及浮游动物典型种、游泳生物主要种鱼卵、仔鱼等的耐受能力。适度温升能够提高亚热带海洋浮游植物的生产力,对应于夏季28℃、冬季、12℃的海水温度,浮游植物群落生产力的最适温升幅度分别为2℃、12℃。浮游动物的耐热性强于浮游植物,并存在种间差异,由于半致死温度(LT₅₀)与自然适应水温的跨度较大,温排水造成的海域温升基本不影响受纳海域的浮游动物存活。不同鱼类的适宜温度存在差异,适度温升会加快鱼卵孵化时间,但超出一定幅度,会造成鱼卵孵化失败和畸形率升高,四种试验鱼卵最适孵化温度分别为;鮸鱼（24.2℃）>大黄鱼（23.1℃）>真鲷（22.2℃）>黑鲷（21.0℃）;四种试验仔鱼的24 h LT₅₀温度分别为:鮸鱼（33.4℃）>黑鲷（30.3℃）>大黄鱼（29.4℃）>真鲷（28.5℃）。（2）全面研究了余氯短期浸毒作用下亚热带近岸海域浮游植物群落的恢复能力,以及浮游动物典型种的耐受程度。余氯影响着浮游植物群落的生物多样性组成,而且由于各物种的耐受程度不同,细胞个体偏小的浮游植物种类对余氯的耐受能力强于大个体种类,因此浮游植物群落中营（?）-策略生物比例增加。浮游植物生物多样性指数（H′）较高时,往往对应着较强的群落恢复能力。在氯短期冲击(加氯浓度为1.0～3.2 mg·L^-1)的条件下,浮游植物群落恢复能力为春季（4～6天）、秋季（3～4天）>冬季（3～9天）、夏季（8天～无法恢复）,与亚热带海域生物多样性的自然变动规律基本相符。浮游动物对余氯的耐受程度同样受物种类型、个体大小影响,并存在季节性差异。浮游动物对余氯耐受性的物种差异在生物分类学的科、目上均有体现,生活习性的差异是导致浮游动物余氯耐受性不同的原因;余氯对浮游动物的毒性随着物种的个体增大而减弱,小个体物种对余氯耐受性弱;由于温度降低,浮游动物的代谢活动降低,浮游动物生理活动减弱,余氯对生物体的毒性减弱,相应的半致死浓度升高,即对于相同物种,余氯的半致死浓度呈现随季节温度升高而下降的趋势。（3）深入探讨了余氯在海水中的衰减动力学规律。首次对冷却系统内不同盐度、温度、COD条件下的余氯衰减行为进行了定量考察。研究结果表明,在冷却水循环体系中,余氯的衰减行为可用分段函数表示,第一阶段为快速衰减阶段,时间约1分钟;第二阶段为缓慢衰减阶段（1～30分钟）。在不同盐度、温度、COD的作用下,第二阶段的余氯衰减可表示为一级动力学方程（InC=InC_o－k₁t）。制订海水冷却系统内温升、加氯及余氯排放标准应综合考虑生产节能与环境承载力间的平衡,进行生态环境与物质消耗的最优化配置。从海洋生态保护的角度看。在亚热带地区,夏季滨海电厂冷却系统内的海水温升不应超过8℃,春、秋、冬季冷却系统内的海水温升最好不超过12℃,各个季节冷却水的加氯不应超过1.8mg·L^-1。（4）引入漫滩效应,运用三维水动力模型,模拟计算了半封闭港湾滨海电厂温排水的输运、扩散行为。比较研究了15种电厂选址与温排水排放方式的组合方案,结果显示,三维模型能够较好地反映温排水的“热行上浮”效应。与直接排放技术相比,冷却塔技术更有利于减少对海区生态的影响。基于实验结论所提出的最优方案已被管理部门及相关企业采纳。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
1 前言  12-14
2 滨海电厂温排水对水生生态系统的影响  14-33
  2.1 温升对水生生态系统的影响  14-26
    2.1.1 温升对浮游植物的影响  14-17
    2.1.2 温升对浮游动物的影响  17-20
    2.1.3 温升对鱼类的影响  20-25
    2.1.4 小结  25-26
  2.2 余氯对水生生态系统的影响  26-33
    2.2.1 氯在企业冷却水中的应用  26-27
    2.2.2 余氯对水生生物的影响  27-31
    2.2.3 小结  31-33
3 滨海海域温升对海湾生物生态的影晌  33-62
  3.1 温升对海域浮游植物的影响  33-46
    3.1.1 材料与方法  33-34
    3.1.2 结果  34-44
    3.1.3 讨论  44-46
  3.2 温升对海域浮游动物的影响  46-56
    3.2.1 材料与方法  46-49
    3.2.2 结果  49-53
    3.2.3 讨论  53-56
  3.3 温升对鱼类和鱼卵的影响  56-60
    3.3.1 材料与方法  56-57
    3.3.2 结果  57-59
    3.3.3 讨论  59-60
  3.4 小结  60-62
4 电厂温排水余氯对海湾生物生态的影响  62-82
  4.1 海水冷却水中余氯衰减动力学及其影响因素  62-69
    4.1.1 材料与方法  62-64
    4.1.2 结果  64-67
    4.1.3 讨论  67-69
  4.2 余氯对亚热带海域浮游植物的影响  69-77
    4.2.1 材料与方法  69-72
    4.2.2 结果  72-76
    4.2.3 讨论  76-77
  4.3 余氯对亚热带海域浮游动物的影响  77-81
    4.3.1 材料与方法  77-79
    4.3.2 试验结果  79-80
    4.3.3 讨论  80-81
  4.4 小结  81-82
5 温升与余氯联合作用对海湾生物生态的影响  82-104
  5.1 温升与余氯联合作用对浮游植物的影响  82-96
    5.1.1 材料与方法  82-83
    5.1.2 结果  83-95
    5.1.3 讨论  95-96
  5.2 温升与余氯联合作用对浮游动物的影响  96-103
    5.2.1 材料与方法  96-97
    5.2.2 结果  97-101
    5.2.3 讨论  101-103
  5.3 小结  103-104
6 滨海电厂生态影响的实证与对策  104-134
  6.1 研究案例与概况  104-106
  6.2 数学模型  106-121
    6.2.1 控制方程  106-110
    6.2.2 边界条件  110-112
    6.2.3 数值方法  112-114
    6.2.4 露滩处理  114
    6.2.5 模式配置  114-115
    6.2.6 模式验证  115-121
  6.3 数值实验  121-131
    6.3.1 计算条件与各种方案  121-123
    6.3.2 计算结果及分析  123-131
  6.4 讨论  131
  6.5 小结  131-134
7 结论与展望  134-137
  7.1 结论  134-135
  7.2 创新点  135
  7.3 不足与展望  135-137
8 参考文献  137-157
附录1 攻读博士学位期间取得的研究成果  157-160
附录2 论文资助课题  160-161
致谢  161

滨海电厂温排水对亚热带海域生态影响的研究

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