1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 嘉兴市近海海域无机氮的测定与评价 所在学院 专业班级 环境工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 摘要： 伴随着沿海经济的迅猛发展，沿海经济与区域环境如何协调发展逐渐成为整个社会普遍关注的问题。本文以嘉兴市近海海域 作为研究对象，综合运用科学取样理论与方法，比较全面的分析了嘉兴市近海海域环境质量明显下降、生态环境破坏、无机氮污染等问题，最后从可持续发展的角度提出了对策和建议。 本文以历年来对近海海域环境污染、防控的历史文献为基础，以对嘉兴市目前经济与环境现状分析为前提，研究经济与环境之间的关系和影响。首先运用可见光分光光度法测定了嘉
2、兴市的湖斗村、汤山、芦家埭、南北湖等 4 处水样氨氮量的数据，测出了氨氮的含量。其次，转而从改善环境的角度出发，通过查阅历史文献，运用实验结果，分析了嘉兴市近海海域的经济发展对环境的影响，在此基 础上，提出一些可行性的意见和对策，为实现可持续发展提供参考。 关键词： 无机氮；近海污染；嘉兴；可持续发展 Determination and evaluation of inorganic nitrogen in coastal sea area of the Jiaxing City Abstract: As coastals economic booms,the question between
3、 coastal economic and regional environment about how to develop harmony gradually becomes the focus on the whole society. This article takes Coastal waters in Jiaxing as research object. Comprehensive use of scientific sampling theory and method, multianalysis a series of problems about environmenta
4、l quality decreased obviously and destruction of ecological balance and Inorganic nitrogen pollution, finally, make the countermeasure and suggestion From the viewpoint of sustainable development. This article is based on yearlys historical document about the Coastal waters pollution and protection,
5、 In the present of Jiaxings economic and environmental situation analysis for the premise, research the relations and influence between the economics and environment. Firstly apply the method of Visible Spectrophotometry on measuring the data of four ammonia nitrogen in water volume in Jiaxings Hudo
6、u village、 Tang mountain、 Lu Jia Dai、 Nan Bei lake, and then measured the ammonia nitrogen content.Secondly, do from the Angle of improving the environment, Through consulting historical documents and experimental result, Analyzes the influence between economic development and environment, and put f
7、orward some feasible countermeasures On the basis of opinion, Provide reference for realizing sustainable development. Keywords: Inorganic nitrogen； Coastal pollution ； Jiaxing ； Sustainable development 目 录 1 前言 1 1.1 概述 .1 1.2 我国海 洋水污染现状 .1 1.3 我国近海海域无机氮污染情况 .2 1.4 近海海域无机氮污染物质的来源 .4 1.5 我国近海地区无机氮分布
8、特征 .4 1.6 无机氮污染的危害及利用价值 .5 1.6.1 无机氮对环境的危害 .6 1.6.2 对人体的危害 .6 1.6.3 无机氮的利用价值 .7 1.7 含氮有机工业废水的来源分类 .7 1.8 海洋赤潮的产生及危害 .8 1.8.1 赤潮的产生 .8 1.8.2 赤潮的危害 .10 1.9 近海海域污染产生的原因分析 .11 1.9.1 陆源污染，海域整体环境污染严重 . .11 1.9.2 海上交通繁忙，溢油事件频发 .11 1.9.3.大型水利工程、市政港口建设引发的环境问题 .12 1.10 分析方法 .12 1.10.1 氨氮分析方法原理 .12 1.10.2 试剂与材
9、料 .13 1.10.3 分析步骤 .13 1.10.4 结果计算 .14 1.10.5 注意事项 .14 1.11 水污染的治理对策 .14 1.11.1 水体自净 .14 1.11.2 人工湿地修复 .15 1.12 无机氮污染控制的前沿技术 .16 1.12.1 海洋异养细菌吸收法 .16 1.12.2 紫外线照射法 .16 1.12.3 二氧化钛光催化法 .16 1.12.4 单级生物接触氧化法 .17 1.13.无机氮污染控制方 向 .17 1.13.1 生活污水氮污染控制 .17 1.13.2 台地水土和氮流失控制 .18 1.13.3 农田产业基地氮污染控制 .18 1.13.4
10、 暴雨径流与农田排灌水氮污染控制 .19 1.14.近岸海域污染的环境保护对策 .19 1.14.1 有 效控制陆源污染 .19 1.14.2 建立健全海洋法律体系与管理体制 .19 1.14.3 加强对赤潮的监测、监视和预警，努力减轻赤潮灾害损失 .20 1.14.4 加强港口、码头和海上污染应急处理系统的建设 .20 1.14.5 优化海洋产业结构，大力扶持新兴海洋产业 .20 1.14.6 营造海洋环境保护的社会氛围 .21 2 实验部 分 .23 2.1 实验流程 23 2.2 实验分析方法 .23 2.2.1 离子色谱法 .23 2.2.2 分光光度法 23 2.2.3 酶法 2 3
11、 2.2.4 蒸馏滴定法 .24 2.2.5 电极法 24 2.2.6 氨气敏电极法 24 2.2.7 蒸馏滴定法 25 2.2.8 流动注射法 25 2.3 实验内容 . .25 2.3.1 采样地点 25 2.3.2 样品采集 .27 2.3.3 水样的保存 27 2.3.4 水样的预处理 27 2.3.5 实验试剂和仪器 28 2.3.6 实验步骤 .29 2.4 实验结果与分析 .29 2.4.1 实验结果 29 2.4.2 实验分析 31 2.4.3 结果分析 32 3 总结 与展望 .34 3.1 总结 .34 3.2 收获与不足 . .34 3.3 展望 .35 致谢 . 36
12、参考文献 .3 7 第 1 页 1 前言 1.1 概述 海洋在人类的生存和发展中占有重要的地位，海洋经济在我国国民经济和社会发展中的作用日益突出 1;当今 随着经济社会的发展， 生活的改善，工农业的不断发展，农业海水养殖的扩大，深港码头的不断发展建设以及 人类高强度的活动，这使得河口、近海地区氮素输入逐年提高， 大量的无机氮被排入海域，致使海域受到无机氮的污染，产生了诸如水质恶化、富营养化、生态退化等一系列生态环境问 题。 水体富营养化成为当今世界面临的一个越来越严重的问题，而赤潮频频发生，更是对海洋生态环境造成了严重的威胁。要想充分开发利用海洋资源、发展经济，实现可持续发展，那么研究海洋污染
13、，加强海洋环境保护的步伐已刻不容缓。 如今无机氮已经成为近岸海域海水的主要污染物质之一，这使得人们越来越重视对无机氮的研究和治理，同时对它的控制也越来越严格 2。近年来有监测显示大部分近海海域由于受到陆源污染物直接或者间接的污染， 造成该海域无机氮浓度升高，尤其是连续降雨后，淡水团带来大量无机氮，为赤潮的发生创造了条件。由于海水中的无机 氮、无机磷等造成的富营养化和赤潮，局部海区的生态平衡已经遭到了破坏；对渔业资源、人体健康以及海水利用带来不可估量的损害 3。特别是在河口、海湾、水交换不良的海域，由于赤潮发生的次数在逐年增加，这些海区的情况更加糟糕。近海水域的污染已成为世界各国，特别是象我国这
14、样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。 通过查询历史资料以及实验分析，了解到嘉兴市近海海域无机氮污染的大致状况，同时通过对生活区，工业区等海域周边环境的探测，做出对嘉兴市近海海域环境的分析评估，对嘉兴市近海海域无机氮污染的一系列问题 做出初步研究，从环境规划与管理的角度出发，对嘉兴市近海海域环境中无机氮污染进行分析、测定及评价，最后得出结论，提出一些可行性的意见和建议。 1.2 我国海洋水污染现状 据中国环境与发展国际合作委员会相关课题组 11 日在其 2010 年年会上发布的中国海洋可持续发展的生态环境问题与政策研究报告指出，中国近海环境呈复合污染态势，陆源入海污染严重，
15、防控难度加大。报告指出，近年来，中国近岸海域总体污染程度较高， 2009年不清洁海域面积约为 14.7 万平方公里，超过近岸海域面积的 50。陆地上人类活动产生的污染物通过直接排 放、河流携带和大气沉降等方式输送到海洋，已严重影响海洋生态环境第 2 页 质量，成为海洋环境污染的关键因素。污染严重的海域集中在辽东湾、渤海湾、莱州湾、胶州湾、珠江口等大型入海河口和海湾。报告认为，陆源及其他来源污染物进入海洋环境，直接导致海洋水体、沉积物和生物质量下降。其中陆源营养盐是导致我国近岸赤潮、绿潮灾害频发的主要原因之一。同时，污染、大规模围海造地、外来物种入侵导致滨海湿地大量丧失和生物多样性降低，近岸海洋
16、生态系统严重退化。 2009 年监测表明，中国受监控近岸海洋生态系统处于健康、亚健康、不健康的分别占 24、 52、 24。报告还认为，中国近海生态系统正处在保护和建设的关键时期；海洋生态环境灾害频发，海洋开发潜在环境风险高；沿海一级经济区环境债务沉重，次级沿海新兴经济区发展可能面临新的危机和挑战。参与这一课题研究的中外专家建议，中国应制定国家海洋和海岸带可持续发展战略，为海洋生态环境保护和可持续发展提供宏观指导，其中应优先考虑围填海、富营养化和渔业等紧迫问题，并设立国家海洋委员会，建立健全海洋管理法律法规体系。 2008 年 ,近岸海域监测面积共 281012km2,其中 、 类海水面积 2
17、12270km2, 类为31077km2, 类、劣 类为 37665km2。按照监测点位计算 ,全国近岸海域水质与上年相比略有上升 , 、 类海水比例为 70.4%,比上年上升 7.6 个百分点 ; 类海水占 11.3%,与上年持平 ;类、劣 类海水占 18.3%,下降 7.1 个百分点。四大海区近岸海域中 ,黄海、南海近岸海域水质良 ,渤海水质一般 ,东海水质差。北部湾海域水质优 ,黄河口海域水质良 , 、 类海水比例在90%以上 ;辽东湾和胶州湾海域水质差 , 、 类海水比例低于 60%且劣 类海水比例低于30%;其他海湾水质极差 ,劣 类海水比例均占了 40%以上 ,其中 杭州湾最差 ,
18、劣 类海水比例高达 100%。 据不完全统计 ,我国沿海自 1980年以来 ,共发生赤潮 300多次 ,其中 1989年发生的的一次持续达 72d的赤潮 ,造成经济损失 4亿元 ,仅河北黄骅一地对虾就减产上万吨。 1997年 10月至 1998年 4月发生在珠江口和香港海面范围达数千平方公里大赤潮 ,给海上渔业生产造成的损失也是数以亿计。 海洋重要鱼、虾、贝、藻类的产卵场、索饵场、洄游通道及自然保护区主要受到无机氮、活性磷酸盐和石油类的污染。无机氮污染以东海区、黄渤海区部分渔业水域和珠江口渔业水域相对较重 ,活性磷酸盐污染以东海 区、渤海及南海近岸部分渔业水域相对较重 ,石油类的污染以东海部分
19、渔业水域相对较重。此外 ,重金属和有毒有机化合物等有毒物质在海域中累积 ,并通过海洋生物的富集作用 ,对海洋动物和以此为食的其他动物造成毒害。 1.3 我国近海海域无机氮污染情况 近岸海域均为我国的集约农业发达地区，单位面积农业化学物质的投入量要远高于内陆第 3 页 省份，在农业种植过程中大量施用化肥以及农药产生的污染物，相当部分通过农田回水、雨水冲刷、水土流失等方式随地表径流进人海洋。加之畜禽养殖业正在从传统的散养向集约化、规模化转变，大量的畜禽养殖场没有污染治理 设施，与化肥、农药一起构成了区域性面源污染。 据新华社北京 2008年 2月 22日电国家海洋局海洋发展战略研究所课题组 22日
20、发布的中国海洋发展报告称，我国部分海湾和城市附近海域污染严重，近海海域污染范围过去 10年间扩大了近 1倍，已超过 16万平方公里。 对中国海域造成污染的主要污染物有无机氮、活性磷酸盐和石油类，其中无机氮是中国近岸海域最主要的污染物类型，目前我国沿海除广西和海南，其他绝大多数省份海域无机氮平均含量超过国家一类海水水质标准，上海和浙江近岸海域无机氮平均含量连年均超过四类海水水质标准，属于最严重地 区 2。 近 30年来，长江流域经济迅速发展，人口和城市规模的不断扩大，排入长江的污染物不断增加，另一方面，中国是农业大国，是化学肥料的最大生产国和使用国，化肥和农药的大量施用，加上城市污染物的排放，使
21、长江干流污染物的含量成倍增加，结果长江流域水体富营养化迅速发展，湖泊水华，海洋赤潮，水库污染的范围和程度越来越大，东海近岸区域水环境质量有所下降，如舟山海域污染问题严重，无机氮与无机磷的含量在舟山渔场已超标 1 倍，海域水体富营养化，近年赤潮频发。长江流域许多河湖和近海水体的水质，均因氮等营养盐污染问题不能解决 正陷入困境。长江流域、河口和近海水环境污染问题在中国未来的发展过程中极具代表性。 国家自然科学基金重点项目 “长江口滨岸潮滩复杂环境条件下物质循环研究 ”和上海市基础研究重点项目 “长江口潮滩污染物源汇通量及其生态效应 ”等课题为支撑，开展了多年实验室和现场模拟研究，得到以下关于无机氮
22、的部分情况： 在上海长江口地区，长江口潮滩水体无机氮多年平均含量高达 130.47umolL -1，其中硝氮、氨氮和亚硝氮分别约占无机氮含量的 88、 11和 1。部分污染地段三态氮含量高达 485.97umolL -1 (硝氮 )、 65.43 umolL -1(氨氮 )和 34.81 umolL -1 (亚硝氮 )，严重的无机氮污染将给河口生态系统健康及区域饮水安全造成严重的潜在威胁。潮滩水体氨氮和亚硝氮含量表现出上游高于下游，南岸高于北岸的分布特征，而硝氮和总无机氮则是下游高于上游。潮滩水体各形态氮在沿岸排污点附近显出超高累积特征，在远离两岸的江岛滩地含量较低。无机氨负荷量的季节分布模式
23、复杂多变，总体上氨氮含量冬春季大于夏秋季，亚硝氮在高温季节含量较高。 2009 年底一份反映浙江省海洋环境质量状况的调查报告日前正式向社会发布，报告显示：我 省海洋环境质量综合情况良好，但因陆域和港口船舶排污带来的无机氮和石油类等对第 4 页 我省沿岸海域影响较突出。 近年来我省近海海域环境污染日趋严重，赤潮频率逐年增高，规模越来越大，持续时间越来越长，生物多样性指数大大下降。浙江中部近海、杭州湾是赤潮多发区，赤潮灾害严重威胁我国海域生态环境，并给海洋经济带来巨大损失。 由 2006 年嘉兴市海洋环境公报 32006 年海洋环境监测结果表明：（ 1）我市所辖海域总体污染状况仍未好转，全部海域均
24、为严重污染海域；海水中主要污染物为无机氮、活性磷酸盐和石油类，水体富营养化严重，与去年相比 ，污染程度有所加重。（ 2）我市沿岸海域环境综合质量一般。沿岸海洋沉积物质量状况良好，综合潜在生态风险低；贝类生物综合质量一般，受到石油烃、重金属铅和镉的轻度污染。（ 3）河流和陆源排放入海的污染物总量仍然较高，对我市海洋环境质量影响较大，河流入海口和排污口邻近海域已不能满足所在功能区环境质量要求，河流入海口和排污口邻近海域生态环境质量较差（ 4）杭州湾典型生态系统处于不健康状态，湿地面积日益减少，生物栖息环境质量状况不容乐观，生物群落结构状况较差，生物多样性下降。 2006 年嘉兴市近岸海域海水中的无
25、机氮含量超国家 四类海水水质标准（ GB30971997 海水水质标准），为严重污染，且高出杭州湾平均污染水平。与 2005 年相比，我市海域无机氮含量上升了 32%。 1.4 近海海域无机氮污染物质的来源 天然水体中过量的植物营养物质主要来自于农田施肥、农业废弃物、城市生活污水和某些工业废水。 污水中的氮可分为有机氮和无机氮两类。前者是含氮化合物，如蛋白质、 多肽、氨基酸和尿素等；后者则指氨氮、亚硝酸态氮、硝酸态氮等，它们中大部分直接来自污水，但也有一部分是有机氮经微生物分解转化作用而形成的。城市生活污水中含有丰富的氮、磷，每人每天带到生活污水中有一定数量的氮，粪便是生活污水中氮的主要来源。
26、生活污水中氮、磷的含量，与人们的生活习惯有关，且因地区和季节而不同。随着磷灰石、硝石和鸟粪层的开采，固氮工业的发展，豆科植物种植面积的扩大，日益增多的植物营养物质参加到地表物质循环中来。据联合国发表的资料， 1963年工业固氮量每年约 3000万吨，到 2000年将达 1亿吨。施入农田的化肥，只有一部分为农作物吸收。以氮肥为例，在一般情况下，未被植物利用的氮肥超过 50，在少数情况下，甚至超过 80。这样，未被植物吸收利用的化肥绝大部分被农田排水和地表 径流带至地下水和地表水流至近海海域。 农业废弃物（植物秸秆、牲畜粪便等）也是水体中氮化合物的重要来源。近 岸海域均为我国的集约农业发达地区，单
27、位面积农业化学物质的投入量要远高于内陆省份，在农业种植第 5 页 过程中大量施用化肥以及农药产生的污染物，相当部分通过农田回水、雨水冲刷、水土流失等方式随地表径流进人海洋。加之畜禽养殖业正在从传统的散养向集约化、规模化转变，大量的畜禽养殖场没有污染治理设施，与化肥、农药一起构成了区域性面源污染。 随着工业化进程的加快，政府追逐 GDP发展模式，企业追求利益最大化，治污设施建设跟不上， 大量造纸、纺织、化工、皮革等重污染行业聚集在近岸海域城市，尤其是一些污染大的企业如石化企业等更是集中分布在沿海地区。另外，还有内地大部分工业废水也随径流流人大海。工业污染物质成为我国近岸海域的最大污染源。工业废水
28、中含氮物质以有机氮和无机氮两种形态存在，废水中含有机氮的化学物质包括蛋白质，多肽，氨基酸，胞壁酸，有机碱和尿素等，他们来源于羊毛加工，制革，印染，食品加工，荣磊加工等工业生产部门排放的废水。有机工业废水中含氮化合物以有机氮形态存在为主时，称为含有机氮有机工业废水，废水中的有几大有些可通过微生物作用分 解转化为无机氮，有些有机氮化合物则很难被生物降解。 1.5 我国近海地区 无机氮分布特征 据 2004年调查资料，研究长江口及其邻近水域溶解无机氮的分布变化特征。结果表明，高浓度溶解无机氮集中分布在河口附近。一般来讲，近岸硝酸盐浓度上层高于下层，远岸与之相反。由于生物和化学作用的影响，亚硝酸盐和铵
29、盐垂直断面分布较为复杂。随着长江径流量的增加与减小、冲淡水势力范围的扩大与缩小，硝酸盐季节分布随之变化，然而，亚硝酸盐春季浓度较高，铵盐冬季浓度远大于其它季节。各月 DIN/PO4-P比值远高于 Redfield比值。与 1985 1986年相比， 20余年溶解无机氮增加了 2.2倍， DIN/PO4-P比值升高了 1.4倍，这主要取决于溶解无机氮浓度的增加。溶解无机氮在河口的转移除了生物活动的影响外，主要受海水稀释作用的控制。 长江口各种形式的无机氮输出通量与长江径流量呈明显的线性正相关，主要由径流量所控制。长江和长江口无机氮主要来源于降水、农业非点源化肥氮和土壤氮流失以及点源工业废水和生活污水排放等，三者分别占长江口无机氮输出通量的 62.3、 18.5和 14.4，降水输入是长江口高含量无机氮的主要来源。降水中的无机氮主要来源于化肥气态损失，动、植物过程和矿石燃料燃烧释放的氮，实际上，化肥氮的气态损失和农业非点源流失大约占长江流域年化肥氮使用量的 60 。 莱州湾海域的无机氮与莱州湾地区主要河流的无机氮之间有耦合作用，对莱州湾地区的无机氮的时空变化规律的探讨，有利于认识我国典型半封闭海湾生态环境演变历史与变化趋势。无机氮的分析指出莱州湾的主要河道断面以氨氮为主，是污染型河流的特征，尤其以小清河污染最为严重。水库断面以硝酸盐氮为主，水质较好。次暴雨径流在降雨初期携带了大
