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《中国海洋大学》2007年博士论文

发布时间:2017-02-22 14:17

  本文关键词:天津海岸带经济开发的地质环境和环境工程地质问题,由笔耕文化传播整理发布。


《中国海洋大学》 2007年

海岸带网箱养殖环境容量研究

蔡惠文  

【摘要】: 随着人类对水产品需求的增加以及养殖技术的不断提高和改进,海洋水产养殖业在世界范围内获得迅猛发展。海水养殖业的快速发展也带来了一些值得注意的问题,如环境污染、种质退化、病害泛滥等。环境污染已经成为日益突出、遍及全球的问题,也是目前制约世界水产养殖业进一步发展的问题。在这种情况下,如何使养殖生产保持可持续的发展,养殖环境容量研究成为刻不容缓的研究课题。 本文在对养殖污染负荷确定基础上,从环境保护角度,对养殖环境容量的研究进行了探讨。通过数值实验研究,得出了一些新的认识,主要研究成果和主要结论包括以下几方面: 1.对网箱养殖污染负荷的确定方法进行了分析与比较,针对国内投喂鲜活饵料进行网箱养殖的现状,提出基于干物质转化率的养殖污染负荷确定方法。并通过静态释放对研究海域养殖区底部营养盐的释放进行估算。养殖过程产生的氮磷负荷总量分别为308kg/t和58.7kg/t,通过分子扩散进入到水体中的活性磷酸盐和无机氮分别为0.034mg/m~2·d和0.32mg/m~2·d。 2.对影响沉积物再悬浮的影响因素进行了分析,对养殖区底部沉积物中的营养盐通过再悬浮过程的释放量进行了估算,完善了养殖污染负荷的确定,对养殖面源的确定提供了一种新的思路。胶南琅琊湾网箱养殖区底部氮磷再悬浮释放量分别为5.73×10~(-4)kg/s和2.09×10~(-4)kg/s。 3.应用拉格朗日粒子追踪模型对网箱养殖产生的颗粒物的运动轨迹进行了模拟,对其影响范围进行了预测。结果表明:养殖产生颗粒物的影响范围主要在养殖区周围,其影响是局部的,但却是累积性的。 4.将构建的养殖环境容量研究模型应用于胶南琅琊湾深水网箱养殖,当养殖规模扩大到现有规模的三倍时,氮磷浓度增量分别为0.25mg/L和0.03mg/L,叠加本底浓度后,超出二类水质标准。单位面积的氮排放量不能超过2.42t/a,磷排放量不能超过0.28t/a,否则将超出其养殖环境容量。 5.对海岸带水产养殖的可持续发展提出了环境管理对策与建议。应该以减少资源浪费和环境污染为出发点,提高养殖技术,推广综合养殖,加大养殖环境容量研究力度,并对已破坏的养殖环境进行修复等方面开展工作,为可持续养殖管理提供有力支持。 最后,指出在目前的研究中存在的问题,建议今后在进行养殖环境容量的研究中,应当在水体—沉积环境中各环境因子之间的相互关系方面,在动态养殖生态系统模型研究等方面做更深入的研究。

【关键词】:
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:X55
【目录】:

  • 摘要4-6
  • Abstract6-14
  • 1 绪论14-33
  • 1.1 水产养殖业的发展14
  • 1.2 问题的提出14-15
  • 1.3 养殖环境问题研究动态及评述15-30
  • 1.3.1 养殖污染负荷研究进展16-18
  • 1.3.2 内源释放研究进展18-24
  • 1.3.3 养殖环境容量研究进展24-29
  • 1.3.4 小结29-30
  • 1.4 本论文的主要研究内容与研究框架30-33
  • 1.4.1 研究内容30-31
  • 1.4.2 研究框架31-33
  • 2 网箱养殖污染负荷的确定33-52
  • 2.1 养殖水体中氮磷营养盐的平衡33-39
  • 2.1.1 养殖水体中氮的存在形态33
  • 2.1.2 养殖水体中氮的平衡33-36
  • 2.1.3 养殖水体中磷的存在形态36-37
  • 2.1.4 养殖水体中磷的平衡37-39
  • 2.2 养殖污染负荷的估算39-43
  • 2.2.1 养殖污染负荷估算方法概述39-40
  • 2.2.2 质量平衡法40-41
  • 2.2.3 根据残饵和粪便的产生量估算污染负荷41-42
  • 2.2.4 营养负荷线性模型42-43
  • 2.3 研究区域养殖污染负荷的估算43-49
  • 2.3.1 养殖区概况43-44
  • 2.3.2 胶南海域深水网箱养殖概况44-45
  • 2.3.3 污染负荷估算45-49
  • 2.4 内源释放的估计49-51
  • 2.4.1 营养盐的释放49-50
  • 2.4.2 通过分子扩散通量计算的静态释放50-51
  • 2.5 本章小结51-52
  • 3 海岸带网箱养殖环境容量计算模型52-60
  • 3.1 水动力模型介绍52-57
  • 3.1.1 控制方程组52-54
  • 3.1.2 初始条件54
  • 3.1.3 边界条件54-56
  • 3.1.4 数值计算方法56
  • 3.1.5 变边界模型56-57
  • 3.2 平流扩散物质输运模型57-58
  • 3.2.1 垂向σ-水平向正交曲线坐标下的物质输运方程57
  • 3.2.2 定解条件57
  • 3.2.3 数值解法57-58
  • 3.3 养殖环境容量的计算58-60
  • 3.3.1 浓度模型基础上的响应关系建立58-59
  • 3.3.2 养殖污染源的允许排放量59-60
  • 4 沉积物再悬浮模型60-68
  • 4.1 沉积物—海水界面营养盐交换的影响因素60-63
  • 4.1.1 生物扰动60-61
  • 4.1.2 底动力影响机制61-63
  • 4.2 沉积物再悬浮模式63-66
  • 4.2.1 再悬浮通量64-66
  • 4.3 营养盐的再悬浮释放量66-67
  • 4.3.1 本研究中的假设66
  • 4.3.2 沉积物中的营养盐含量66
  • 4.3.3 再悬浮释放量66-67
  • 4.4 本章小结67-68
  • 5 拉格朗日粒子追踪模型68-83
  • 5.1 颗粒运动轨迹69-76
  • 5.1.1 计算原理69-73
  • 5.1.2 边界条件处理73-74
  • 5.1.3 粒子追踪模型中参数的选取74-76
  • 5.2 模拟结果76-82
  • 5.3 本章小结82-83
  • 6 胶南琅琊湾环境概况83-95
  • 6.1 自然环境83-88
  • 6.2 环境质量现状88-90
  • 6.2.1 海水水质现状88-89
  • 6.2.2 沉积物环境质量现状89-90
  • 6.3 水产养殖发展概况90-92
  • 6.3.1 青岛市海水养殖业概况90-91
  • 6.3.2 胶南市海水养殖发展概况91
  • 6.3.3 胶南市网箱养殖概况91-92
  • 6.4 本章小结92-95
  • 7 模型计算结果95-107
  • 7.1 研究海域潮流场数值模拟结果95
  • 7.2 研究海域余流模型95-96
  • 7.3 平流—扩散物质输运预测96-104
  • 7.3.1 养殖产生的氮磷营养盐浓度增量预测97-104
  • 7.4 养殖环境容量分析104-106
  • 7.4.1 养殖区环境质量标准104-106
  • 7.4.2 养殖环境容量106
  • 7.5 本章小结106-107
  • 8 海岸带水产养殖可持续发展的对策建议107-113
  • 8.1 水产养殖综合管理107-108
  • 8.2 养殖系统本身的可持续发展对策108-111
  • 8.2.1 综合养殖108-109
  • 8.2.2 高质量饵料的研制与应用109-110
  • 8.2.3 投喂技术的改进与发展110-111
  • 8.2.4 养殖环境的修复111
  • 8.3 青岛地区海水养殖业的可持续发展思路111-113
  • 9 结论113-116
  • 9.1 本论文的主要结论113-114
  • 9.2 本论文的创新点114
  • 9.3 不足及尚需进一步研究的问题114-116
  • 参考文献116-128
  • 致谢128
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