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污染物通量是指河流中的各污染物因子在单位时间内通过某一研究河流断面的总质量,是河流区域环境的水文、地质、化学及生物等综合作用的结果。污染物通量按下式计算:
式中,Fij为第i时期第j种物质的平均通量(t);Cij为第i时期第j种物质的平均浓度(mg/L);Qi为第i时期的断面流量(m3 )。
本研究选取湘江、资江、沅江、澧水、松滋河、虎渡河、藕池河入洞庭湖临湖最后一个控制性水文站作为控制点,以各水文站年均径流量数据和水质监测数据为基础,辅之以环境主管部门常规水质监测数据进行校核。具体污染物排放通量情况见表5。
通过分析可知,四水中,2014年四水总氮入湖通量为1022.66 t/d,其中,湘、资、沅、澧四水总氮入湖通量分别为426.3 t/d(占四水总量的41.69%)、140.58 t/d(占四水总量的13.75%)、380.16 t/d(占四水总量的37.17%)、75.62 t/d(占四水总量的7.39%)。总磷入湖日均通量为40.1 t/d,其中湘、资、沅、澧四水总磷日均入湖量分别为11.14 t/d(占四水总量的27.78%)、3.83 t/d(占四水总量的9.55%)、21.6 t/d(占四水总量的53.87%)、3.53 t/d(占四水总量的8.8%)。总体来看,总氮方面,湘江日均入湖通量最大,其次为沅江;总磷入湖通量方面,沅江入湖通量最大,其次为湘江。
长江三口入湖通量中,由于虎渡河和藕池河长期断流,长江三口2014年总氮、总磷的入湖通量以松滋河为主。长江三口总氮入湖通量为305.95 t/d,其中,松滋河、虎渡河、藕池河总氮日均入湖通量分别为184.14 t/d(占三口总量的60.19%)、48.25 t/d(占三口总量的15.77%)、73.56 t/d(占三口总量的24.04%);总磷入湖通量为24.51 t/d,其中松滋河、虎渡河、藕池河的总磷日均入湖通量分别为15.07 t/d(占三口总量的61.49%)、3 t/d(占三口总量的12.24%)、6.44 t/d(占三口总量的26.27%)。
2.3 洞庭湖生态经济区其他地表径流及降水入洞庭湖污染物情况
由于洞庭湖的水力停留时间约为20天,即水量进入洞庭湖后能在湖体停留20天左右,并且洞庭湖多年平均入湖和出湖的流量基本相同,因此根据质量守恒原理,将洞庭湖看成一个系统,那么湖体的容积可以假设为一个定值。鉴于此,用2014年洞庭湖11个监测断面水质的平均值乘以洞庭湖的2014年的容积a,得到2014年平均20天洞庭湖总磷、总氮纳污量分别为1344.96 t、32 129.6 t,则2014年洞庭湖日均总磷、总氮的纳污量为69.42 t/d和1623.69 t/d。利用洞庭湖2014年日均纳污量减去四水、三口污染物入湖通量,可以得到生态经济区其他地表径流及降水排入洞庭湖水体的总氮和总磷分别为277.87 t/d和2.67 t/d。
最后,结合表4和表5的结果,可以估算得到2014年洞庭湖总氮和总磷的来源具体为:①四水、三口(洞庭湖生态经济区以外地区)合计汇入洞庭湖的总氮和总磷分别为1163.67 t/d 和48.58 t/d,分别占洞庭湖总氮和总磷来源的72.44%和72.21%b;②洞庭湖生态经济区(通过四水、三口和其他地表径流及降水)汇入洞庭湖的总氮和总磷分别为442.81 t/d和18.7 t/d,分别占洞庭湖总氮和总磷来源的27.56%和27.79%。因此,洞庭湖水体中总氮、总磷的贡献以洞庭湖生态经济区之外地区,通过四水、三口排入洞庭湖为主。
3 洞庭湖生态经济区生态补偿主客体
根据环境现状、水文变化情况及污染物排放情况分析可知,洞庭湖主要污染物贡献源来自洞庭湖生态经济区外通过四水、三口汇入洞庭湖河流,且上游来水量的减少导致洞庭湖纳污能力和自净能力下降,综合以上分析可以将洞庭湖水环境生态补偿主体分为两个层面,其一是省级层面,其二是省外层面。
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