沿海发展区海水入侵与土壤盐渍化空间关联解析

高铭骏; 汪旭; 孟玲珑; 李天昕

doi:10.7524/j.issn.0254-6108.2020110604

沿海发展区海水入侵与土壤盐渍化空间关联解析

1.
北京科技大学能源与环境工程学院，北京，100083
2.
工业典型污染物资源化北京市重点实验室，北京，100083
3.
生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心，北京，100012

通讯作者: Tel：13671075231，E-mail：tianxinli@ustb.edu.cn

基金项目:
庄河市盐渍化治理专项研究（ZH-2018-079）资助.

Spatial correlation analysis of seawater intrusion and soil salinization in coastal developed area

1.
Energy and Environmental Engineering College, University of Science and Technology Beijing, Beijing , 100083, China
2.
Beijing Key Laboratory of Resource-oriented Treatment of Industrial Pollutants, Beijing , 100083, China
3.
Technical Centre for Soil, Agriculture and Rural Ecology and Environment, Ministry of Ecology and Environment, Beijing , 100012, China

Corresponding author: LI Tianxin, tianxinli@ustb.edu.cn

Fund Project: the Special Research on Salinization Treatment in Zhuanghe (ZH-2018-079)

摘要: 沿海地区经济的快速发展、资源的大量开发，使海水入侵、土壤盐渍化等海岸带环境问题加剧。为了研究沿海发展区海水入侵与土壤盐渍化程度与驱动因素，探究海水入侵与土壤盐渍化的空间关联性，选择沿海的海绵城市试点—庄河市为研究对象，通过地下水与土壤的野外采样检测，运用kriging插值法分析研究区地下水与土壤盐渍化空间分布特征，利用SPSS聚类分析、ArcGIS10.2实现海水入侵与土壤盐渍化的空间关联解析。结果表明：庄河市沿海地带地下水位低、埋深浅处易发生海水入侵，40%的地下水氯离子浓度（23.40 — 432.60 mg·L⁻¹）和矿化度（0.22 — 1.98 g·L⁻¹）超标，超标点位由海水入侵引起；土壤pH值和全盐含量分别在6.20 — 8.30和0.10% — 0.80%之间，盐渍化土壤亦主要分布在沿海地带，以氯化物—硫酸盐土以及硫酸盐—氯化物型为主；地下水浓度与土壤盐渍化程度呈现由沿海向内陆逐渐降低的空间一致性；地下水埋深、矿化度与土壤全盐含量呈现较高的相关性，表明海水入侵对土壤盐分有直接影响，贡献率达到50%以上，是庄河市沿海地带土壤盐渍化问题的主要控制因素，最后，提出庄河市防止海水入侵是治理土壤盐渍化的根本措施，为后续沿海地区盐碱化防治研究提供方向。
- 海水入侵 /
- 土壤盐渍化 /
- 庄河市 /
- 空间关联 /
- 解析
Abstract: With the rapid development of the economy and the exploitation of resources in coastal areas, the environmental problems such as seawater intrusion and soil salinization have been aggravated. Zhuanghe, a coastal sponge City was selected as the research area to study the driving factors and the degree of seawater intrusion and soil salinization in coastal development areas. We also explored the spatial correlation of seawater intrusion and soil salinization. The Kriging interpolation method was used to analyze the spatial distribution of groundwater and soil salinization in the study area through field sampling and detection of groundwater and soil. SPSS cluster analysis and arcgis 10.2 were used for the spatial correlation analysis of seawater intrusion and soil salinization. The results showed that: in the coastal zone of Zhuanghe City, seawater intrusion was easy to occur at the low groundwater level and shallow depth, 40% of groundwater ${\mathrm{C}\mathrm{l}}_{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}^{-}$ (23.40 — 432.60 mg·L⁻¹) and M (0.22 — 1.98 g·L⁻¹) exceed the standard, which was caused by seawater intrusion. The soil’s pH value and total salt content ranged from 6.20 to 8.30 and 0.10% — 0.80%, respectively. The salinized soil was also mainly distributed in the coastal zone, mainly composed of chloride sulfate soil and sulfate chloride type. The results showed that the depth of groundwater, and the degree of mineralization have a high correlation with the soil’s total salt content. This indicated that seawater intrusion directly impacted soil salinity, and the contribution rate was more than 50%, which was the main control factor of soil salinization in the coastal zone of Zhuanghe City. Finally, it was proposed that the prevention of seawater intrusion was the fundamental measure to control soil salinization in Zhuanghe City, which provided the direction for the follow-up study of saline-alkali control in coastal areas.
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- Zhuanghe City /
- spatial correlation /
- analysis

随着污水厂尾水排放标准的不断提高，化学辅助除磷、介质过滤、臭氧氧化等^[1-15]技术被用在深度处理中，以进一步削减污染物，降低出水水质指标。在城镇污水处理厂提标改造新标准要求下，氨氮和总氮的削减成为重点，强化脱氮技术也备受重视。目前普遍采取以下2种措施：一是改造生物反应池强化除氮，再增加深度处理工艺进一步降低氨氮、总氮等指标；二是依靠深度处理技术改造脱氮工艺^[14-20]。而针对生物反应池不同改造工艺运行情况开展现场对比实验的研究报道较少，以不同工艺并联运行，进行同时间、同规模现场生产实验的研究几乎未见报道。

本研究在西安市第五污水处理厂进行。在该厂未满负荷运行、先后具备多种工艺的有利条件下，分批次开展了同时间、同规模、不同工艺的现场生产性实验，对几种工艺的运行情况进行了对比研究。西安市第五污水处理厂总设计污水处理规模为40×10⁴ m³·d⁻¹，设计出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)^[21]中的一级A标准，采用“预处理+AAO(A系列生物池采用MBBR投加填料)+纤维转盘滤池+次氯酸钠消毒处理”工艺，现状处理水量约30×10⁴ m³·d⁻¹，全厂分为A、B、C、D四个系列生物反应池并联运行，单系列设计规模10×10⁴ m³·d⁻¹。2018年进行了B系列AAO工艺与A系列“AAO+MBBR”工艺的生产性对比实验，2019年A、B系列Ⅳ类提改造后进行了C、D系列AAO工艺与B系列五段式Bardenpho工艺的生产性对比实验。分析比选了不同工艺在强化除氮方面的优缺点，以期为国内城镇污水处理厂准Ⅳ类水质提标改造工程应用提供参考。

1. 生产性实验方案

1.1 污水处理厂工艺概况

该厂一期工程(A、B系列)AAO工艺于2010年建成投产，于2013年进行了生物池一级A水质标准提标改造。改造后A系列生物反应池采用“AAO+MBBR工艺”，即在原AAO工艺的基础上，在好氧区中后段增加MBBR悬浮填料区，投加MBBR悬浮填料比例约17%，并增设填料专用推进器、拦网等辅助设施设备；B系列生物池沿用原有AAO工艺，并未进行改造。该厂二期工程(C、D系列)AAO工艺于2018年建成投产。A、B、C、D四个系列AAO工艺生物反应池的水力停留时间均为16.59 h。

2019年，该厂以准Ⅳ类水质标准提标改造为目的，改造为多模式五段式Bardenpho工艺。具体实施内容包括：对A、B系列生物反应池先后进行了工程改造，同时去除A系列MBBR填料；在生物池缺氧区中后段增加隔墙，在好氧区增加2道隔墙；将A、B系列生物反应池均改造为5个区域，即厌氧区、缺氧区、好氧区、第二缺氧区、第二好氧区；C、D系列未进行改造。

1.2 水样的采集

1)实验进水。即厂区进水原水。进水采样使用自动采样器(sigma900型，哈希公司)，每2 h进行自动取样。取样点位于第五污水处理厂进厂市政管网末端10^#井。

2)实验出水。即对应实验系列二沉池出水汇流井内或总出水口水样。采样使用取样桶(1 000 mL塑料桶)。取样点位于水下30 cm。每日上午10点取样。

3) MBBR工艺实验用水。该组实验的样品包括A、B系列生物池厌氧区进、出口处混合液，A、B系列生物池缺氧区进、出口处混合液，A、B系列生物池好氧区中段处混合液，以及A、B系列生物池好氧区出口处混合液。采样使用取样桶(1 000 mL塑料桶)，取样点位于液面下方1 m处，每日上午10点取样。所有过程样品均使用定量滤纸过滤后，取清液进行检测。

4) Bardenpho工艺实验用水。该组实验的样品包括B系列生物池厌氧区进、出口处混合液，B系列生物池缺氧区进、出口处混合液，B系列生物池好氧区出口处混合液，B系列生物池第二缺氧区出口处混合液，以及B系列生物池第二好氧区出口处混合液。采样使用取样桶(1 000 mL塑料桶)，取样点位于液面下方1 m处，每日上午10点取样。所有过程样品均使用定量滤纸过滤后，取清液进行检测。C、D系列未取过程样。

5)分析指标：COD(HJ 828-2017重铬酸钾法)、NH₃-N(HJ 535-2009纳氏试剂分光光度法)、 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^{ - }_3}$ -N (HJ/T 346-2007紫外分光光度法)、TN(HJ 636-2012碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法)、 ${\rm{P}}{{\rm{O}}^{3 -}_4}$ -P (钼锑抗分光光度法(A))^[22]、TP(GB 11893-89钼酸铵分光光度法)、MLSS(CJ/T221-2005重量法)、DO(HJ 506—2009电化学探头法)。

1.3 运行方案及参数

1.3.1 MBBR生产性实验运行方案及参数

MBBR生产性比选实验在A、B系列同等工况下进行。不投加碳源，在生物池混合液出水口投加除磷药剂。实验的检测日期安排在2018年6月至10月。在这段时间内，随机抽取连续稳定运行11 d的数据。B系列工艺流程图如图1和2所示。实验期间运行水量均为7.5×10⁴ m³·d⁻¹。A、B系列生物池的MLSS控制在5~6 g·L⁻¹；生物池末端DO远程控制在1.0 mg·L⁻¹；污泥回流比为80%；内回流比为200%；除磷药剂的投加量为100 mg·L⁻¹。

图 1 一期A系列平面示意图

Figure 1. Plan of A series in phase 1

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图 2 一期B系列平面示意图

Figure 2. Plan of B series in phase 1

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A系列生物反应池为“MBBR+AAO工艺”，总水力停留时间16.59 h。其中，厌氧区2.02 h，缺氧区5.53 h，好氧区9.04 h。好氧区MBBR填料区位于好氧段中后段，为循环跑道式填料。填料区的停留时间1.74 h，由4台潜水推流搅拌器进行搅拌及循环推流。B系列生物反应池为AAO工艺，总水力停留时间16.59 h，其中厌氧区2.02 h，缺氧区5.53 h，好氧区9.04 h。

1.3.2 Bardenpho生产性实验运行方案及参数

2019年，该厂进行准Ⅳ类提标改造，在A、B系列生物反应池中开展Bardenpho工艺的生产性实验，对比B系Bardenpho生物反应池与C、D系列生物反应池的污水处理情况。实验在同等工况下进行，不投加碳源，在生物池混合液出水口投加除磷药剂。实验的检测日期安排在2019年11月至12月。在这段时间内，随机抽取连续稳定运行9 d的数据进行分析。实验期间，B、C、D系列均保持连续稳定运行，工艺流程如图3所示。

图 3 一期B系列改造前后平面示意图

Figure 3. Diagrams of before and after the reconstruction at the plan of B series in phase 1

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本次改造后，B生物池系统总停留时间为16.59 h。其中，厌氧区2.02 h，缺氧区4.10 h，好氧区7.30 h(可调节区好氧运行)，第二缺氧区1.92 h，第二好氧区1.25 h。为增强搅拌效果，加强反硝化速率，基于原有搅拌器，在厌氧区、缺氧区、第二缺氧区增加双曲面搅拌器。另外，将生物池混合液回流泵由原好氧区末端移动至第二缺氧区前端，新增回流泵安装隔墙，走道板、回流管道等。

Bardenpho生产性比选实验在B、C、D系列同等工况下运行，不投加碳源，期间一期A系列全部停运。B系列按照Bardenpho模式运行，以区别于C、D系列原有AAO工艺的出水水质。实验期间，B系列与C、D系列均满负荷运行，即B系列运行水量为10×10⁴ m³·d⁻¹，C、D系列运行水量为20×10⁴ m³·d⁻¹。B系列及C、D系列生物池的污泥浓度均控制在5~6 g·L⁻¹；生物池末端的DO远程控制在1.0 mg·L⁻¹；外回流比为70%；内回流比为200%；使用厂家专利除磷药剂，投加量稳定为100 mg·L⁻¹。同时，加强对好氧段末端DO的控制，确保第二缺氧段缺氧状态。

2. 结果与讨论

2.1 MBBR工艺生产实验结果

实验中进出水水质见表1和2。A系列的出水平均COD较B系列略低，平均值相差不大。计算COD数据的方差，得到A系列方差为6.611，B系列方差为14.049，说明A系列出水的COD指标更稳定。A系列出水平均NH₃-N较B系列略高。除10月19日，由于当天控制DO偏低，导致NH₃-N升高，其余样品的出水NH₃-N均稳定在1.5 mg·L⁻¹以下。计算NH₃-N数据的方差，得到A系列方差为0.252，B系列方差为0.772，说明A系列出水的NH₃-N指标更稳定。A系列的出水平均TN较B系列低，A系列的TN去除率略高于B系列，去除效果较好。计算TN数据的方差，得到A系列方差为5.796，B系列方差为6.651，说明A系列出水的TN指标更稳定。在除磷药剂投加量相同的情况下，A系列的出水平均 ${\rm{P}}{{\rm{O}}^{3 - }_4}$ -P值较B系列高0.814 mg·L⁻¹，但A系列的去除率明显低于B系列，除磷效果无明显优势。通过计算方差，发现A系列方差为1.554，B系列方差为0.453，说明B系列出水的 ${\rm{P}}{{\rm{O}}^{3 - }_4}$ P指标更稳定。

表 1 MBBR实验进水水质指标

Table 1. Influent quality of the MBBR experiment mg·L⁻¹

采样日期	COD	NH₃-N	TN	${\rm{P}}{{\rm{O}}^{3 - }_4}\text{-P}$
2018-06-24	370	36.35	54.8	4.66
2018-06-25	609	39.55	60.8	3.42
2018-06-26	555	42.88	55.6	4.34
2018-06-27	455	31.22	55.5	4.76
2018-07-19	369	32.76	42.5	4.30
2018-07-24	551	40.06	54.1	7.87
2018-08-26	250	33.27	43.9	4.38
2018-09-23	438	37.49	47.9	5.06
2018-10-17	562	35.01	41.9	4.20
2018-10-18	757	27.72	72.7	7.80
2018-10-19	761	29.88	54.5	6.50
平均值	516.09	35.11	53.11	5.21

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表 2 MBBR实验出水水质指标

Table 2. Comparison of effluent quality of the MBBR experiment of A and B series mg·L⁻¹

取样日期	A系列				B系列
取样日期	COD	NH₃-N	TN	${\rm{P}}{{\rm{O}}^{3 - }_4}\text{-P}$	COD	NH₃-N	TN	${\rm{P}}{{\rm{O}}^{3 - }_4}\text{-P}$
2018-06-24	18	0.847	7.505	1.75	19	0.708	3.450	0.600
2018-06-25	16	1.35	2.758	1.10	17	0.431	4.711	0.430
2018-06-26	21	0.458	5.991	1.25	22	0.347	5.380	0.890
2018-06-27	20	0.347	5.964	3.03	21	0.722	9.172	2.02
2018-07-19	21	0.236	3.394	1.65	19	0.458	5.616	1.71
2018-07-24	18	0.747	8.447	2.48	17	0.347	7.047	0.090
2018-08-26	18	0.458	10.958	4.08	18	0.458	4.825	1.13
2018-09-23	21	0.553	2.973	0.219	27	0.220	8.070	0.108
2018-10-17	15	0.980	6.988	0.044	15	0.520	7.916	0.137
2018-10-18	24	0.270	6.727	0.209	27	0.270	5.788	0.034
2018-10-19	22	1.97	8.06	0.310	22	3.46	13.18	0.024
平均值	19.45	0.747	6.342	1.466	20.36	0.722	6.832	0.652

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2.2 MBBR生产实验中 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N的过程样分析

由于A、B系列工艺的除氮效果存在差异，因此，通过A、B系列 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N过程样数据(见图4和5)来分析存在差异的原因。A、B系列的缺氧段均发生了反硝化过程，使得 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N的质量浓度降低。其中，A系列缺氧段 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N平均质量浓度降低了2.020 mg·L⁻¹，B系列缺氧段 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N平均质量浓度降低了1.136 mg·L⁻¹。A系列好氧段中段到末段，部分 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ - _3}$ -N的质量浓度有所下降，这可能是好氧区中后段MBBR填料中同步脱氮反硝化反应的体现^[23]。并且，A系列缺氧段反硝化效果更佳，可能是由于MBBR工艺悬浮填料中脱落的反硝化细菌等长泥龄微生物部分附着在活性污泥中，经混合液回流至缺氧区，提高了反硝化速率，致使A系列出水硝氮更低。

图 4 A系列生产性实验

${\bf{N}}{{\bf{O}}^ -_3}$

-N过程样

Figure 4.

${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$

N Process samples of A series MBBR in-process experiments

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图 5 B系列生产性实验

${\bf{N}}{{\bf{O}}^ -_3}$

N过程样

Figure 5.

${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$

N Process samples of B seriesMBBR in-process experiments

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2.3 Bardenpho生产实验的结果

Bardenpho生产实验的进出水水质见表3和4。B系列的出水平均COD较C、D系列略低，去除率相近。计算COD数据的方差，得到B系列方差为8.599，C、D系列方差为22.122，说明Bardenpho工艺中B系列出水的COD指标更稳定。B系列的出水平均NH₃-N较C、D系列略高，但B系列NH₃-N去除率较低。计算NH₃-N数据的方差，得到B系列方差为0.1647，C、D系列方差为0.043 7。就去除效果而言，C、D系列具有微弱优势，且出水NH₃-N指标更稳定，但B系列出水NH₃-N稳定低于1.5 mg·L⁻¹。B系列的出水平均TN与C、D系列相比略低，且B系列TN去除率较高。计算TN数据的方差，得到B系列方差为1.369，C、D系列方差为0.599。就去除效果而言，B系列具有一定优势，但C、D系列出水的TN指标更稳定。在除磷药剂投加量相同的情况下，B系列出水的平均 ${\rm{P}}{{\rm{O}}^{3 - }_4}$ -P较C、D系列略高，去除率接近。计算 ${\rm{P}}{{\rm{O}}^{3 - }_4}$ -P数据的方差，得到发现B系列方差为0.006 2，C、D系列方差为0.000 4，说明B系列与C、D系列出水水质指标 ${\rm{P}}{{\rm{O}}^{3 - }_4}$ -P的稳定性接近。

表 3 Bardenpho实验进水水质

Table 3. Influent quality of the Bardenpho experimental mg·L⁻¹

取样日期	COD	NH₃-N	TN	${\rm{P}}{{\rm{O}}^{3 - }_4}\text{-P}$
2019-11-19	387	40.42	48.0	6.37
2019-11-20	372	42.00	47.1	8.52
2019-11-21	399	57.79	67.9	10.9
2019-11-26	466	43.58	56.3	5.38
2019-11-27	477	42.79	54.2	9.99
2019-11-28	823	33.97	48.4	7.53
2019-12-05	259	40.55	50.9	5.61
2019-12-17	323	40.82	49.2	6.77
2019-12-20	253	45.55	55.3	5.21
平均值	417.7	43.05	53.03	7.36

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2.4 Bardenpho生产实验中脱氮过程分析

由于Bardenpho工艺第二缺氧区停留时间较短，B系列好氧区与第二好氧区的曝气会影响第二缺氧区的缺氧状态，进而影响第二缺氧区的反硝化效果。为确保实验效果，Bardenpho生产性实验中加强了DO控制，以确保第二缺氧段处于缺氧状态。结果亦表明污水处理过程中TN明显降低。在前文关于MBBR实验部分，已对原有AAO工艺中NH₃-N、 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N的过程样数据进行分析，且Bardenpho工艺比AAO工艺分段多(AAO为3段，Bardenpho为5段)，不具备全流程横向比较条件，因此，后面重点分析B系列的NH₃-N、 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N、DO过程样。B系列Bardenpho实验期间NH₃-N、 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N、DO过程样如图6~8所示。

图 6 B系列Bardenpho生产性实验过程样NH₃-N的质量浓度

Figure 6. NH₃-N Process samples of B seriesBardenpho production experiments

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图 7 B系列Bardenpho生产性实验过程样

${\bf{N}}{{\bf{O}}^ -_3}$

-N的质量浓度

Figure 7.

${\rm{N}}{{\rm{O}}^ - _3}$

N Process samples of B series Bardenpho production experiments

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图 8 B系列Bardenpho生产性实验过程样取样点DO测量值

Figure 8. measurement value of dissolved oxygenat sampling points of series BBardenpho production experiments

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分析Bardenpho生产性实验期间B系列生物池过程样的检测结果，发现厌氧区进口至厌氧区出口水样指标NH₃-N的平均值下降了2.078 mg·L⁻¹；缺氧区进口至缺氧区出口(剔除11月19日的异常数据)NH₃-N的平均值下降了0.327 mg·L⁻¹；缺氧区进口至缺氧区出口 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ - _3}$ -N平均值下降了2.274 mg·L⁻¹，但缺氧区进口水样指标 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N的平均值仅为3.295 mg·L⁻¹。这说明，系统通过反硝化过程转化了69.01%的 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N，效果良好，在部分缺氧区出口的样品中已检测不到 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N。由此可判断，厌氧区和缺氧区的厌氧、缺氧状态良好，处理效果明显。

好氧区出口至第二缺氧区出口平均 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N下降了2.882 mg·L⁻¹，说明第二缺氧段存在明显的反硝化过程；第一段好氧区出口水样NH₃-N指标的平均值为2.106 mg·L⁻¹，而第二缺氧区出口水样比第二好氧区出口水样的 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N指标有所上升，这可能是由于采集个别样品时第二缺氧区出口水样中DO高于0.5 mg·L⁻¹，此时部分NH₃-N在第二好氧区发生了硝化反应。然而，即使考虑该原因的影响，好氧区出口水样比第二好氧区出口水样中平均 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ N仍下降了0.836 mg·L⁻¹，故可确定在未投加碳源的情况下，第二缺氧区仍存在一定的反硝化反应。

2.5 Bardenpho生产实验运行参数分析

与原有C、D系列AAO工艺相比，B系列Bardenpho工艺的NH₃-N去除效果略差，去除率略降低。进一步分析设计参数后发现，B系列Bardenpho工艺好氧区总水力停留时间较C、D系列AAO工艺减少了0.49 h；同时，由于B系列一段、二段好氧区末端的DO明显低于C、D系列AAO工艺好氧区末端的DO，因此，DO可能对出水的NH₃-N指标产生较大影响，具体数据如表4所示。

对比原有AAO工艺与Bardenpho工艺，结合实验数据和过程分析，采用硝化、反硝化动力学计算缺氧区容积计算公式(1)进行计算，以核算AAO工艺与Bardenpho工艺的反硝化速率是否符合设计要求。

$V_{\mathrm{n}}=\frac{0.001Q\Delta {N}-0.12\Delta {{X}}_{\mathrm{v}}}{{{K}}_{\mathrm{d}\mathrm{e}}{X}}$

$(1)$

式中：V_n为缺氧区(池)容积，m³；Q为生物反应池设计流量，m³·d⁻¹；X为生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度，g·L⁻¹；△X_v为排除生物反应池系统的微生物量，kg·d⁻¹；K_de为脱氮速率，kg· (kg·d) ⁻¹，根据实验资料确定。无实验资料时，一般20 ℃时K_de经验值为0.03~0.06 kg· (kg·d) ⁻¹，并按相关公式进行温度修正，若温差不大可忽略。

Bardenpho生产性实验中C、D系列具体相关数据及计算结果见表5和6。

表 5 Bardenpho生产性实验中各好氧区末端的DO

Table 5. Measured values of dissolved oxygen at the end of aerobic zone of the Bardenpho production experiment mg·L⁻¹

采样日期	B系列一段好氧区	B系列二段好氧区	C好氧区	D好氧区
2019-11-19	0.900	0.370	3.615	2.315
2019-11-20	0.710	2.020	3.595	2.985
2019-11-21	3.240	1.930	4.275	2.895
2019-11-26	1.180	1.100	3.725	1.560
2019-11-27	0.720	0.280	3.935	4.360
2019-11-28	1.200	0.420	4.390	2.720
2019-12-05	2.190	0.180	3.255	1.420
2019-12-17	—	—	4.190	1.940
2019-12-20	1.960	0.130	3.770	2.275

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表 6 Bardenpho生产性实验C、D系列相关参数

Table 6. Experimental parameters of C and D series Bardenpho in-process experiments

采样日期	进水温度/℃	V_N/m³	进水TN/(mg·L⁻¹)	出水TN/(mg·L⁻¹)	△X_v/(kg·d⁻¹)	VSS比例	X/(g·L⁻¹)	K_de/(kg·(kg·d)⁻¹)
2019-11-19	19.9	23 041	48	7.00	2 413	0.5	5 458	0.021
2019-11-20	19.9	23 041	47.1	6.85	2 445	0.5	5 885	0.019
2019-11-21	19.5	23 041	67.9	7.45	2 493	0.5	6 090	0.032
2019-11-26	18.9	23 041	56.3	6.27	1 972	0.5	6 445	0.026
2019-11-27	18.8	23 041	54.2	7.69	2 774	0.5	6 465	0.020
2019-11-28	18.8	23 041	48.4	6.61	3 593	0.5	6 380	0.014
2019-12-05	18.4	23 041	50.9	5.28	3 748	0.5	6 190	0.016
2019-12-17	18.1	23 041	49.2	5.19	1 963	0.5	6 140	0.023
2019-12-20	18.0	23 041	55.3	7.21	1 990	0.5	5 920	0.027

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在计算中，C、D系列AAO工艺的反硝化速率以全段水力停留时间计算，B系列五段式Bardenpho工艺的反硝化速率以前3段AAO水力停留时间计算。由于Bardenpho工艺第一缺氧区水力停留时间小于原有AAO工艺缺氧区停留时间，表现为计算中V_N不同。另外，Bardenpho工艺的TN取样点在一段好氧区出口，AAO工艺在好氧区出口。根据表6和7，Bardenpho工艺有2 d高于设计下限，AAO工艺有1 d高于设计下限，2种工艺反硝化速率平均值的区别较小，且均低于理论设计负荷0.03~0.06 kg· (kg·d)⁻¹。分析2种工艺的结构，由于Bardenpho工艺有第二缺氧区和第二好氧区进行二次反硝化，且该区域无混合液回流影响，故若进一步增加实际反硝化水力停留时间，可进一步降低出水水样中的TN、NH₃-N。

表 4 Bardenpho实验出水水质情况对比表

Table 4. Comparison of effluent quality of Bardenpho experiment mg·L⁻¹

取样日期	B系列				C、D系列
取样日期	COD	NH₃-N	TN	${\rm{P}}{{\rm{O}}^{3 - }_4}\text{-P}$	COD	NH₃-N	TN	${\rm{P}}{{\rm{O}}^{3 - }_4}\text{-P}$
2019-11-19	14	0.137	3.56	0.084	16	0.111	7.00	0.132
2019-11-20	21	0.768	4.55	0.044	33	0.400	6.85	0.132
2019-11-21	16	0.347	4.47	0.264	17	0.268	7.45	0.100
2019-11-26	22	1.321	5.75	0.070	19	0.821	6.27	0.132
2019-11-27	21	0.584	5.49	0.120	20	0.295	7.69	0.153
2019-11-28	25	1.421	7.34	0.264	15	0.216	6.61	0.111
2019-12-05	19	0.611	3.90	0.224	21	0.716	5.28	0.163
2019-12-17	19	0.216	6.93	0.064	20	0.295	5.19	0.163
2019-12-20	15	1.350	7.30	0.244	22	0.189	7.21	0.163
平均值	19.11	0.751	5.477	0.153	20.33	0.368	6.617	0.139
最大值	25	1.421	7.340	0.264	33	0.821	7.690	0.163
最小值	15	0.216	3.900	0.044	15	0.189	5.190	0.100

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表 7 Bardenpho实验B系列相关参数

Table 7. Experimental parameters of B series Bardenpho in-process experiments

采样日期	进水温度/℃	V_N/m³	进水TN/(mg·L⁻¹)	出水TN/(mg·L⁻¹)	△X_v/(kg·d⁻¹)	VSS比例	X/(g·L⁻¹)	K_de/(kg·(kg·d)⁻¹)
2019-11-19	19.9	17 083	48	5.530	2 268	0.5	5 995	0.028
2019-11-20	19.9	17 083	47.1	4.870	4 460	0.5	6 160	0.015
2019-11-21	19.5	17 083	67.9	7.840	4 463	0.5	5 695	0.034
2019-11-26	18.9	17 083	56.3	11.010	2 163	0.5	5 995	0.032
2019-11-27	18.8	17 083	54.2	15.160	2 879	0.5	6 135	0.021
2019-11-28	18.8	17 083	48.4	8.820	3 363	0.5	6 355	0.018
2019-12-05	18.4	17 083	50.9	2.560	3 906	0.5	6 490	0.022
2019-12-17	18.1	17 083	49.2	14.750	4 260	0.5	6 740	0.008
2019-12-20	18.0	17 083	55.3	7.690	3 657	0.5	6 875	0.022

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3. 结论与建议

1)在同工况、不投加碳源情况下，“AAO+MBBR”工艺相较原有AAO工艺对系统NH₃-N的去除效果无明显提升，但对TN、 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ - _3}$ -N有一定的降低效果，且“AAO+MBBR”工艺出水水样中TN更稳定性，对 ${\rm{P}}{{\rm{O}}^{3 - }_4}$ -P的去除效果弱于原有AAO工艺。

2)在同工况、不投加碳源情况下，五段式Bardenpho工艺较原有AAO工艺对TN、 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N的去除效果有明显提升，出水水样的平均TN降低1.14 mg·L⁻¹，就去除效果而言，B系列去除效果更优。此外，同样条件下五段式Bardenpho工艺对NH₃-N的去除效果较差，但指标能稳定低于1.5 mg·L⁻¹，达到准Ⅳ类水质对出水NH₃-N、TN的要求。

3)在Bardenpho工艺生产实验期间，DO数据不稳定，多次出现第二缺氧段无法稳定处于缺氧状态的情况，在一定程度上影响了出水水质指标。建议使用精确曝气系统代替人工远程调控以加强生物池中DO的控制，以进一步确保NH₃-N、TN的出水稳定性。五段式Bardenpho工艺可加强除氮效果，保障出水水质指标NH₃-N、TN的稳定达标，在第二缺氧段投加碳源还可加强反硝化效果。

图 1 研究区地理位置及采样点分布情况

Figure 1. The geographical location of the study area and the distribution of sampling points

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图 2 地下水采样数据散点分布

Figure 2. Distribution of scattered points of groundwater sampling data

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图 3 ${\mathrm{C}\mathrm{l}}_{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}^{-}$ 和M与样点离海距离的关系

Figure 3. The relationship between ${\mathrm{C}\mathrm{l}}_{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}^{-}$ and M and the distance from the sample point to the sea

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图 4 $\mathrm{采}\mathrm{样}\mathrm{点}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}^{-}$ 和M关系

Figure 4. The relationship between sampling point ${\mathrm{C}\mathrm{l}}_{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}^{-}$ and M

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图 5 ${\mathrm{C}\mathrm{l}}_{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}^{-}$ 和M与地下水水位的关系

Figure 5. Relationship between ${\mathrm{C}\mathrm{l}}_{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}^{-}$ and M and groundwater level

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图 6 地表高程和离海距离与地下水埋深的关系

Figure 6. The relationship between surface elevation and distance from the sea and groundwater depth

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图 7 土壤样品pH值散点图

Figure 7. Scatter plot of pH values of soil samples

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图 8 土壤全盐含量与离海距离关系图

Figure 8. Relationship between total soil salt content and distance from the sea

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图 9 研究区海水入侵与土壤盐渍化

Figure 9. Seawater intrusion and soil salinization in the study area

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图 10 研究区海水入侵与土壤盐渍化空间关联性分析

Figure 10. Spatial correlation analysis between seawater intrusion and soil salinization in the study area

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图 11 土壤盐分影响因子聚类分析表

Figure 11. Cluster analysis of factors affecting soil salinity

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表 1 研究区自然环境概况

Table 1. Overview of the natural environment in the study area

名称Name	参数Parameter
陆地	面积	4073 km²
海岸线	长度	285 km
海拔	平均海拔	＞500 m
	最高海拔	1130.7 m
	最低海拔	＜50 m
气候	平均气温	9.1℃
	最高气温	36.6℃
	最低气温	−29.3℃
	年均降水量	754.8 mm
	年均蒸发量	1200 mm

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表 2 海水入侵分级标准

Table 2. classification standard of seawater intrusion

指标 Index	${{\rm{Cl}}}_{{\rm{water}}}^{-}/$ （mg·L⁻¹）	M/（g·L⁻¹）	入侵程度 Degree of invasion	地下水水质 Groundwater quality
Ⅰ	＜250	＜1.0	未入侵	淡水
Ⅱ	250 — 1000	1.0 — 3.0	轻度入侵	微咸水
Ⅲ	＞1000	＞3.0	严重入侵	咸水

指标 Index	${{\rm{Cl}}}_{{\rm{water}}}^{-}/$ （mg·L⁻¹）	M/（g·L⁻¹）	入侵程度 Degree of invasion	地下水水质 Groundwater quality
Ⅰ	＜250	＜1.0	未入侵	淡水
Ⅱ	250 — 1000	1.0 — 3.0	轻度入侵	微咸水
Ⅲ	＞1000	＞3.0	严重入侵	咸水

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表 3 研究区地下水 ${\mathrm{C}\mathrm{l}}_{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}^{-}$ 和M描述性统计分析

Table 3. Descriptive statistical analysis of groundwater ${\mathrm{C}\mathrm{l}}_{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}^{-}$ and M in the study area

指标Index	范围Range	均值Mean	标准Standard deviation	变异系数Coefficient of variation （CV）
${\mathrm{C}\mathrm{l}}_{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}^{-}/$ （mg·L⁻¹）	23.40 — 432.60	217.67	92.61	43%
M/（g·L⁻¹）	0.22 — 1.98	0.92	0.37	40%

指标Index	范围Range	均值Mean	标准Standard deviation	变异系数Coefficient of variation （CV）
${\mathrm{C}\mathrm{l}}_{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}^{-}/$ （mg·L⁻¹）	23.40 — 432.60	217.67	92.61	43%
M/（g·L⁻¹）	0.22 — 1.98	0.92	0.37	40%

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表 4 研究区地下水 ${\mathrm{C}\mathrm{l}}_{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}^{-}$ 和M描述性统计分析

Table 4. Descriptive statistical analysis of groundwater ${\mathrm{C}\mathrm{l}}_{\mathrm{w}\mathrm{a}\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{r}}^{-}$ and M in the study area

指标Index	范围/mRange	均值/mMean	标准/mStandard deviation	变异系数Coefficient of variation （CV）
地下水埋深	0.90 — 23.10	5.54	4.58	88%
地下水水位	0.80 — 210.90	21.42	39.24	183%

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表 5 研究区土壤质地及容重描述性统计分析

Table 5. Descriptive statistical analysis of soil texture and bulk density in the study area

指标Index	范围Range	均值Mean	标准Standard deviation	变异系数Coefficient of variation （CV）
砂粒含量	0.20 — 0.72	0.41	10.39	25%
粉粒含量	0.18 — 0.54	0.33	8.12	25%
黏粒含量	0.10 — 0.40	0.26	4.94	19%
容重/（g•cm⁻³）	1.26 — 1.50	1.40	0.03	2%

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表 6 研究区土壤pH值描述性统计分析

Table 6. Descriptive statistical analysis of soil pH in the study area

指标Index	范围Range	均值Mean	标准Standard deviation	变异系数Coefficient of variation （CV）
pH值	6.20 — 8.30	7.02	0.61	9%

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表 7 研究区土壤全盐含量及 ${\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}$ / ${\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}$ 描述性统计分析

Table 7. Descriptive statistical analysis of total soil salt content and ${\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}$ / ${\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}$ in the study area

指标Index	范围Range	均值Mean	标准Standard deviation	变异系数Coefficient of variation （CV）
全盐含量	0.10 — 0.80	0.40	0.19	48%
${\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}$ / ${\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}$	0.30 — 3.65	1.02	0.67	66%

指标Index	范围Range	均值Mean	标准Standard deviation	变异系数Coefficient of variation （CV）
全盐含量	0.10 — 0.80	0.40	0.19	48%
${\mathrm{C}\mathrm{l}}^{-}$ / ${\mathrm{S}\mathrm{O}}_{4}^{2-}$	0.30 — 3.65	1.02	0.67	66%

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表 8 土壤盐渍化影响因子相关性分析

Table 8. correlation analysis of influencing factors of soil salinization

类别Category	全盐含量Total salt content	高程Elevation	矿化度Salinity	潜水埋深Dive depth	土壤质地Soil texture	地貌类型
全盐含量	1	−0.397^**	0.568^**	−0.564^**	−0.411^**	−0.398**
高程	−0.397^**	1	−0.359^*	0.645^**	0.230	0.486**
矿化度	0.568^**	−0.359^*	1	−0.435^**	0.027	−0.326*
潜水埋深	−0.564^**	0.645^**	−0.435^**	1	0.212	0.242
土壤质地	−0.411^**	0.230	0.027	0.212	1	0.345*
地貌类型	−0.398**	0.486**	−0.326*	0.242	0.345*	1
：在0.01级别（双尾），相关性显著。　　：At 0.01 level（two-tailed），the correlation is significant　　：在0.05级别（双尾），相关性显著。　　*：At 0.05 level （two-tailed）， the correlation is significant

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[1]	许鹏, 李子牛, 聂鸿鹏. 基于文献计量的我国海水入侵研究现状分析 [J]. 科学技术创新, 2020, 20: 157-159. doi: 10.3969/j.issn.1673-1328.2020.28.069 XU P, LI Z N, NIE H P. Analysis of current research status of seawater intrusion in my country based on bibliometrics [J]. Science and Technology Innovation, 2020, 20: 157-159(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1673-1328.2020.28.069
[2]	孙小祥, 顾之与, 于英鹏. 江苏沿海地区经济发展的现状、问题与对策 [J]. 浙江农业科学, 2019, 60(10): 1709-1711. SUN X X, GU Z Y, YU Y P. The current situation, problems and countermeasures of economic development in Jiangsu coastal areas [J]. Zhejiang Agricultural Sciences, 2019, 60(10): 1709-1711(in Chinese).
[3]	叶阿忠, 郑航. FDI、经济发展水平对环境污染的非线性效应研究—基于中国省际面板数据的门限空间计量分析 [J]. 工业技术经济, 2020, 39(8): 148-153. doi: 10.3969/j.issn.1004-910X.2020.08.019 YE A Z, ZHENG H. Research on the nonlinear effects of FDI and economic development level on environmental pollution: a threshold space econometric analysis based on China’s provincial panel data [J]. Industrial Technology & Economy, 2020, 39(8): 148-153(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1004-910X.2020.08.019
[4]	孙军. 我国沿海经济崛起视阈下的海洋环境污染问题及其治理 [J]. 江苏大学学报(社会科学版), 2017, 19(1): 46-50. SUN J. Marine environmental pollution and its treatment from the perspective of my country’s coastal economic rise [J]. Journal of Jiangsu University (Social Science Edition), 2017, 19(1): 46-50(in Chinese).
[5]	熊贵耀, 付腾飞, 徐兴永, 等. 滨海含水层海水入侵影响因素研究综述 [J]. 海洋科学, 2019, 43(6): 102-112. X G Y, FU T F, XU X Y, et al. A review of research on factors affecting seawater intrusion in coastal aquifers [J]. Marine Science, 2019, 43(6): 102-112(in Chinese).
[6]	周洪杰. 关于海水入侵与土壤盐渍化的研究[D]. 大连: 辽宁师范大学, 2007: 25-33. ZHOU H J. Research on seawater intrusion and soil salinization[D]. Dalian: Liaoning Normal University, 2007: 25-33 (in Chinese).
[7]	廖小梅. 海水入侵对地下水造成的危害 [J]. 中国高新技术企业(中旬刊), 2014, 14(5): 48-50. LIAO X M. Harm to groundwater caused by seawater intrusion [J]. China High-Tech Enterprise (Mid-term), 2014, 14(5): 48-50(in Chinese).
[8]	韩刚. 烟台市海水入侵综合评价与生态修复技术研究[D]. 烟台: 烟台大学, 2013: 45-76 HAN G. Comprehensive assessment of seawater intrusion and ecological restoration technology in Yantai City[D]. Yantai:Yantai University, 2013: 45-76 (in Chinese).
[9]	王军星, 梁浩亮, 黄舜琴. 惠州市大亚湾淡澳河入海口的海水入侵和土壤盐渍化 [J]. 海洋开发与管理, 2018, 35(6): 46-48. doi: 10.3969/j.issn.1005-9857.2018.06.011 WANG J X, LIANG H L, HUANG S Q. Seawater intrusion and soil salinization at the estuary of Danao River in Daya Bay, Huizhou City [J]. Ocean Development and Management, 2018, 35(6): 46-48(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1005-9857.2018.06.011
[10]	COLOMBANI N, MASTROCICCO M. Scenario modelling of climate change's impact on salinization of coastal water resources in reclaimed lands [J]. Procedia Engineering, 2016, 162: 25-31. doi: 10.1016/j.proeng.2016.11.006
[11]	Vu D T, YAMADA T, ISHIDAIRA H. Assessing the impact of sea level rise due to climate change on seawater intrusion in Mekong Delta, Vietnam [J]. Water Sci Technol, 2018, 77(5-6): 1632-1639.
[12]	王瑶, 熊守纯, 张晓光, 等. 葫芦岛沿海区域海水入侵的危害及存在问题 [J]. 黑龙江水利科技, 2013, 41(8): 209-210. doi: 10.3969/j.issn.1007-7596.2013.08.074 WANG Y, XIONG S C, ZHANG X G, et al. The harm and existing problems of seawater intrusion in the coastal area of Huludao [J]. Heilongjiang Water Conservancy Science and Technology, 2013, 41(8): 209-210(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1007-7596.2013.08.074
[13]	徐兴永, 付腾飞, 熊贵耀, 等. 海水入侵—土壤盐渍化灾害链研究初探 [J]. 海洋科学进展, 2020, 38(1): 1-10. doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2020.01.001 XU X Y, FU T F, XIONG G Y, et al. A preliminary study on the disaster chain of seawater intrusion and soil salinization [J]. Advances in Marine Science, 2020, 38(1): 1-10(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1671-6647.2020.01.001
[14]	曹建荣. 山东省莱州湾地区海水入侵成因分析 [J]. 中山大学研究生学刊:自然科学与医学版, 2002, 23(1): 104-111. CAO J R. Analysis of the causes of seawater intrusion in Laizhou Bay, Shandong Province [J]. Postgraduate Journal of Sun Yat-sen University:Natural Science and Medicine Edition, 2002, 23(1): 104-111(in Chinese).
[15]	林功惠, 刘金萍. 大连市海水入侵现状与治理初步探讨 [J]. 东北水利水电, 2014, 32(7): 32-34. doi: 10.3969/j.issn.1002-0624.2014.07.014 LIN G H, LIU J P. Preliminary discussion on current situation and control of seawater intrusion in Dalian [J]. Northeast Water Resources and Hydropower, 2014, 32(7): 32-34(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1002-0624.2014.07.014
[16]	周洪杰. 海水入侵对大连市牧城驿地区农田土壤生态的影响 [J]. 国土与自然资源研究, 2006, 4: 34-35. doi: 10.3969/j.issn.1003-7853.2006.01.018 ZHOU H J. Influence of seawater intrusion on farmland soil ecology in Muchengyi area of Dalian City [J]. Research on Land and Natural Resources, 2006, 4: 34-35(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1003-7853.2006.01.018
[17]	林功惠, 刘金萍, 王春蓓. 大连市海水入侵现状与治理初步探讨[C]. 沈阳: 辽宁省水利学会2012年学术年会论文集, 2012: 31-34. LIN G H, LIU J P, WANG C B. Preliminary discussion on the status and control of seawater intrusion in Dalian [C]. Shenyang:Proceedings of the 2012 Academic Annual Meeting of the Liaoning Hydraulics Society, 2012: 31-34 (in Chinese).
[18]	王涛, 周旭东, 李晶. 大连市海水入侵现状的成因分析及对策研究[C]. 沈阳: 2008年水生态监测与分析学术论坛论文集, 2008:227-231. WANG T, ZHOU X D, LI J. The cause analysis and countermeasures of the current situation of seawater intrusion in Dalian[C]. Shenyang:2008 Water Ecology Monitoring and Analysis Academic Forum Proceedings, 2008:227-231 (in Chinese).
[19]	ZHAO J, LIN J, WU J F, et al. Numerical modeling of seawater intrusion in Zhoushuizi district of Dalian City in northern China [J]. Environ Earth Sci, 2016, 75(9): 1-18.
[20]	宋青. 大连市甘井子地区地下水资源保护及海水入侵问题探讨 [J]. 地下水, 2014, 36(1): 98-100. doi: 10.3969/j.issn.1004-1184.2014.01.038 SONG Q. Discussion on groundwater resources protection and seawater intrusion in Ganjingzi area of Dalian [J]. Groundwater, 2014, 36(1): 98-100(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1004-1184.2014.01.038
[21]	张德君, 李雪铭, 单灵芝, 等. 海水入侵对滨海城市化发展的影响研—以大连市为例 [J]. 辽宁师范大学学报(自然科学版), 2014, 3: 422-430. ZHANG D J, LI X M, SHAN L Z, et al. Research on the impact of seawater intrusion on the development of coastal urbanization—taking Dalian as an example [J]. Journal of Liaoning Normal University (Natural Science Edition), 2014, 3: 422-430(in Chinese).
[22]	刘辉, 王正英, 朱爽. 庄河市海水入侵特征初析 [J]. 科技信息, 2009, 8: 639-640. doi: 10.3969/j.issn.1001-9960.2009.30.530 LIU H, WANG Z Y, ZHU S. Preliminary analysis on the characteristics of seawater intrusion in Zhuanghe City [J]. Science and Technology Information, 2009, 8: 639-640(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1001-9960.2009.30.530
[23]	孟春玲. 庄河市盐碱地土壤农化分析及开发利用报告 [J]. 新农业, 2013, 7(7): 32-33. MENG C L. Agrochemical analysis and development and utilization report of saline-alkali soil in Zhuanghe City [J]. New Agriculture, 2013, 7(7): 32-33(in Chinese).
[24]	LIU K, SHPARLINSKI I E, ZHANG T. Average distribution of k‐free numbers in arithmetic progressions [J]. Math Nachr, 2020, 293(8): 1505-1514. doi: 10.1002/mana.201900006
[25]	周贤成. 浅析标准差在水工混凝土强度质量控制中的作用 [J]. 四川水利, 2020, 41(4): 115-117. ZHOU X C. Analysis on the role of standard deviation in the quality control of hydraulic concrete strength [J]. Sichuan Water Resources, 2020, 41(4): 115-117(in Chinese).
[26]	GARG N, PACHORI M. Use of coefficient of variation in calibration estimation of population mean in stratified sampling [J]. Commun Stat-Theor M, 2019(1): 1-11.
[27]	CHOUKSEY N, MISHRA G C, CHOUKSEY R. GIS-based interpolation methods for estimating spatial distribution of nitrogen content in the soil [J]. Journal of Krishi Vigyan, 2018, 7(special): 78. doi: 10.5958/2349-4433.2018.00163.0
[28]	赵建. 海水入侵水化学指标及侵染程度评价研究 [J]. 地理科学, 1998, 1(1): 3-5. ZHAO J. Study on the evaluation of seawater intrusion water chemical index and infestation degree [J]. Geographical Sciences, 1998, 1(1): 3-5(in Chinese).
[29]	顾云碧, 郑晓琴, 徐丽丽, 等. 上海地区海水入侵风险调查研究 [J]. 海洋技术学报, 2015, 34(6): 108-111. GU Y B, ZHENG X Q, XU L L, et al. Investigation on the risk of sea water intrusion in Shanghai area [J]. Journal of Ocean Technology, 2015, 34(6): 108-111(in Chinese).
[30]	GEBREMESKEL G, GEBREMICAEL T G, KIFLE M, et al. Salinization pattern and its spatial distribution in the irrigated agriculture of Northern Ethiopia: an integrated approach of quantitative and spatial analysis [J]. Agr Water Manage 2018.206: 147-157.
[31]	NIñEROLA V B, NAVARRO-PEDREñO J, LUCAS, IGNACIO GÓMEZ, et al. Geostatistical assessment of soil salinity and cropping systems used as soil phytoremediation strategy [J]. J Geochem Explor J Assoc Explor Geochem, 2017, 174: 53-58. doi: 10.1016/j.gexplo.2016.06.008
[32]	CHO, KI HWAN, BEON, et al. Dynamics of soil salinity and vegetation in a reclaimed area in Saemangeum, Republic of Korea [J]. Geoderma:Int J Soil Sci, 2018, 321: 42-51.
[33]	SANKAR B G, KUMAR S P, RABINDRANATH C. Assessment of spatial variability of soil properties using geostatistical approach of lateritic soil (West Bengal, India) [J]. Ann Agrar Sci, 2018, 16(4): 436-443. doi: 10.1016/j.aasci.2018.06.003
[34]	SHAHID S A, ABDELFATTAH M A, TAHA F K. Developments in soil salinity assessment and reclamation [M]. Berlin: Springer, Dordrecht, 2013.
[35]	周慧芳, 谭红兵, 高将, 等. 南通地区地下水咸化机理分析及改良措施 [J]. 水资源保护, 2015, 31(4): 70-76. ZHOU H F, TAN H B, GAO J, et al. Analysis of groundwater salinization mechanism in Nantong area and improvement measures [J]. Water Resources Protection, 2015, 31(4): 70-76(in Chinese).
[36]	刘衍君. 莱州湾南岸海水入侵区土壤盐渍化驱动力分析与生态对策 [J]. 中国农学通报, 2012, 28(2): 209-213. doi: 10.3969/j.issn.1000-6850.2012.02.042 LIU Y J. The driving force analysis and ecological countermeasures of soil salinization in the seawater intrusion area on the south coast of Laizhou Bay [J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2012, 28(2): 209-213(in Chinese). doi: 10.3969/j.issn.1000-6850.2012.02.042

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图( 11) 表( 8)

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1. 生产性实验方案
1.1 污水处理厂工艺概况
1.2 水样的采集
1.3 运行方案及参数
2. 结果与讨论
2.1 MBBR工艺生产实验结果
2.2 MBBR生产实验中 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N的过程样分析
2.3 Bardenpho生产实验的结果
2.4 Bardenpho生产实验中脱氮过程分析
2.5 Bardenpho生产实验运行参数分析
3. 结论与建议

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在我国“海洋强国”战略的指引下，沿海地区成为我国经济快速发展的先行区，开发规模不断扩大、城镇化进程迅速加快^[1-2]。在经济快速发展的同时，生态破坏、环境污染等问题逐渐显现出来^{[3- 4]}。沿海地区快速发展经济、过度开采地下水直接造成了海水入侵的问题^[5]，因其会使沿海地带地下水变咸^{[6- 7]}、水田面积减少^[8]，造成土壤盐渍化^[9]等危害，受到广泛关注。很多研究指出，海水入侵显著影响地下水矿化度、含盐量和土壤理化性质等，进而形成土壤盐渍化，导致土壤功能退化^[10－12]。徐兴永等提出，海水入侵和土壤盐渍化属于典型的链式结构灾害，在时间上有先后、空间上彼此相依、成因上相互关联^[13]。而且目前的研究发现，大部分北方沿海发展城市的土壤盐渍化问题与海水入侵有关^[14]。

大连市是我国北方重要的港口城市，三面靠海，属于典型的沿海经济开发区，自20世纪70年代以来，大连市就因开采地下水造成了海水入侵的问题，地下水环境受到污染，有些地区甚至出现了土壤盐渍化的现象，严重阻碍了大连市的经济发展^[15-16]。目前，相关学者对大连市海水入侵的成因^[17－19]、分布范围^[20]、对城市化的影响及防治措施进行了探究^[21]，但少有开展海水入侵对土壤盐渍化空间关联影响的研究，导致防治措施的提出缺乏空间位置的针对性。因此探究大连市海水入侵与土壤盐渍化的程度及空间关联性具有重要意义。

庄河市是大连地区的沿海城市，近年被确定为海绵城市试点。通过对庄河市沿海地区海水入侵区的地下水、土壤进行采样分析，分析研究区地下水盐分与土壤盐碱化程度空间分布特征，结合SPSS聚类分析及GIS空间分析技术，解析沿海地带海水入侵和土壤盐渍化的空间关联性，并提出防治措施，以期为后续沿海地区海水入侵、区域盐碱化防治的研究提供指导。

3. 结论（Conclusion）

（1）庄河市沿海地带地下水氯离子与矿化度的超标由海水入侵引起，区域内氯离子浓度和矿化度分别在23.40 — 432.60 mg·L⁻¹和0.22 — 1.98 g·L⁻¹之间，空间分异性大；且离海距离越近，地下水水位越低，海水入侵越严重；沿海地带地下水埋深较内陆浅，海水入侵的风险增加，导致部分地带达到了土壤盐渍化的发生条件。

（3）从空间插值分析结果看，庄河市沿海地带的地下水浓度与土壤盐渍化程度在空间分布上呈现较好一致性。氯离子浓度与离海距离呈现出指数型递减规律，相关系数为0.86，且递减的速率随着离海距离的增大不断减小，最后趋于稳定。以250 mg·L⁻¹为海水入侵临界值，最大入侵距离为6 km，土壤全盐含量与离海距离呈现对数型层状递减规律，相关系数为0.58，递减速率在离海距离约10 km时趋于平缓，离海距离约20 km后土壤全盐含量趋于稳定。由于地质原因存在空间差异，微咸水水质、重度盐渍化土均分布在沿海地带，以东南沿海地带最为明显。

（4）庄河市海水入侵是造成沿海地带土壤盐渍化的主要控制因素，贡献率达到50%以上；沿海地带较浅的地下水埋深和地下水位为海水入侵的发生提供有利条件，海水入侵通过影响地下水氯离子浓度和矿化度，使地下水咸化，在旱季气温相对较高时，含盐地下水可以通过毛管作用上升至土壤表层，水分蒸发后盐分积聚，造成了土壤盐渍化。

（5）土壤盐渍化阻碍了庄河市的水资源开发利用，使其沿海地带的土壤生态失衡，从而对经济发展产生影响。因而引起庄河市土壤盐渍化的直接诱因是海水入侵。因此，治理土壤盐渍化，要结合庄河市的实际情况同步采取防治海水入侵的措施。应控制地下水开采时间和间隔、开采井布局及密度，调控地下水水位和地下水埋深，加强水资源的管理配置，全面建设节水型社会，发展节水农业，提高节水技术，建设降低万元产值耗水量的相关工程。同时，可结合海绵城市建设，充分利用城市雨水系统选择恰当的“渗、蓄、排”措施改善沿海地带的灌—排形式，避免沿海地带挖沙、盐场建设等活动高强度发展，降低海水入侵的几率，防止咸水下渗，重视沿海湿地建设，为海水入侵竖起屏障。

参考文献 (36)

沿海发展区海水入侵与土壤盐渍化空间关联解析

通讯作者: Tel：13671075231，E-mail：tianxinli@ustb.edu.cn

Spatial correlation analysis of seawater intrusion and soil salinization in coastal developed area

Corresponding author: LI Tianxin, tianxinli@ustb.edu.cn

1. 生产性实验方案

1.1 污水处理厂工艺概况

1.2 水样的采集

1.3 运行方案及参数

1.3.1 MBBR生产性实验运行方案及参数

1.3.2 Bardenpho生产性实验运行方案及参数

2. 结果与讨论

2.1 MBBR工艺生产实验结果

2.2 MBBR生产实验中NO−3 {\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3} -N的过程样分析

2.3 Bardenpho生产实验的结果

2.4 Bardenpho生产实验中脱氮过程分析

2.5 Bardenpho生产实验运行参数分析

3. 结论与建议

计量

出版历程

沿海发展区海水入侵与土壤盐渍化空间关联解析

通讯作者: Tel：13671075231，E-mail：tianxinli@ustb.edu.cn

English Abstract

Spatial correlation analysis of seawater intrusion and soil salinization in coastal developed area

Corresponding author: LI Tianxin, tianxinli@ustb.edu.cn

全文HTML

1.1. 研究区概况

1.2. 样品采集及处理

1.2.1. 地下水采样及测试

1.2.2. 土壤采样及测试

1.3. 数据分析

2.1. 研究区地下水特征分析

2.2. 研究区土壤特征分析

2.3. 研究区海水入侵与土壤盐渍化关联解析

目录

全文HTML

1.1. 研究区概况

1.2. 样品采集及处理

1.2.1. 地下水采样及测试

1.2.2. 土壤采样及测试

1.3. 数据分析

2.1. 研究区地下水特征分析

2.2. 研究区土壤特征分析

2.3. 研究区海水入侵与土壤盐渍化关联解析

2.2 MBBR生产实验中 ${\rm{N}}{{\rm{O}}^ -_3}$ -N的过程样分析