天津近海富营养化及环境因子的时空变化特征

基于1995—2010年监测数据,通过Mann-Kendall趋势检验和Kriging空间插值等方法,对天津近岸海域氮磷营养盐、有机污染物和富营养状况的时空变化趋势及其成因进行了分析. 结果表明:在天津近岸海域的48个监测时段中,有81.3%的监测时段处于富营养状态,有39.6%的ρ(DIN)和16.7%的ρ(DIP)超过海洋水质四类标准,有89.6%的ρ(COD_Mn)符合海洋水质一类标准;氮和磷为主要污染物,污染物质量浓度和富营养状态的季节性差异显著. ρ(DIP)、ρ(COD_Mn)和营养状态指数的年际变化主要呈下降趋势,ρ(DIN)呈先下降后显著上升的趋势;ρ(DIN)、ρ(DIP)和ρ(COD_Mn)在空间分布上基本遵循近岸高、远岸低的规律,其中ρ(DIN)和ρ(DIP)均显著呈带状分布,并且基本为北高南低. 防治天津近岸海域水体富营养化的关键是削减丰水期和平水期入海径流的氮负荷以及北部海域入海径流的磷负荷.      

长江流域污染物输出对河口水质的影响

基于EFDC模型建立长江口及邻近海域三维水质模型,模拟2004—2007年不同水期的ρ(COD_Mn)、ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)状况,分析水质分布的变化特征,研究流域污染物输出对河口水质分布的影响. 根据GB 3097—1997《海水水质标准》,长江口门以上ρ(COD_Mn)为Ⅱ类水质,ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)为劣Ⅳ类,并且有明显的分层现象. 枯水期各指标等值线均向东北方向延伸,丰水期和平水期向东南延伸,丰水期流域污染物输出对河口水质的影响最大,不同类别水体的分布形态和水体面积年际变化不明显. 按不同时期ρ(COD_Mn)、ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)分布面积进行统计,长江口ρ(COD_Mn)、ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)分布与流域污染物输出之间有显著关系,河口水质分布面积与流域污染物输出之间存在定量的压力-响应关系.ρ(COD_Mn)、ρ(DIN)、ρ(PO₄3--P)达Ⅳ类以上水体面积(y)与流域污染物输出通量(x)的关系分别为:y_CODMn=2 061.4 ln x_CODMn-15 357.0,y_DIN=1 386.8 ln x_DIN-6 546.1,y_PO43--P=2 219.3 ln x_PO43--P-6 166.1.      

蠡湖水体悬浮物的时空变化及其影响因素

根据2012~2013年的现场调查资料和历史监测资料,分析了浅水湖泊蠡湖总悬浮物(TSS)的时空分布特征、组成、变化规律,并探讨了水体悬浮物的影响因素及其与氮、磷的关系.结果表明, ρ(TSS)的年内变化范围在1.00~78.00mg/L之间,平均值为17.35mg/L,空间上呈现东蠡湖大于西蠡湖,沿岸高于湖心区的分布趋势;季节变化表现为秋季>夏季>春季>冬季,且冬季显著低于其他季节;全湖水体中ρ(OSS)和ρ(ISS)所占ρ(TSS)的比例相当,分别为51.52%和48.48%,但组成比例空间差异较大,东蠡湖ρ(OSS)比例较大,而西蠡湖ρ(ISS)的比例较大.线性拟合表明, ρ(TSS)与ρ(PN)、ρ(TN)、ρ(PP)、ρ(TP)均具呈显著正相关(P<0.01).浮游藻类增殖、水生植物的残体以及底泥的再悬浮是影响水体ρ(TSS)的主要因素.     

平水期和丰水期殷村港污染物浓度时空变异比较研究

殷村港是太湖的重要入湖河流之一.本研究在2010年4月(平水期)和6月(丰水期)对其从上游滆湖到下游太湖入口进行了2次全程高密度水质监测,并以化学需氧量(COD)和总氮(TN)为例,采用基于河流水系距离的地统计方法分析殷村港沿程污染物浓度的时空变化特征.结果表明:①COD和TN在平水期和丰水期呈现显著的时空差异.6月COD浓度显著低于4月,TN浓度变化截然相反.②2次监测期间,COD入河负荷较为稳定.4月和6月的COD浓度半变异函数皆呈指数型空间相关结构.该时期COD浓度变化主要受水文环境影响.③2次监测期间,源于农业的氮素负荷显著增加.大量无序的个体农户施肥行为使得6月TN浓度无显著空间相关性.6月TN浓度变化受农业施肥和水文环境的双重影响.鉴于太湖流域水情复杂,污染严重,地统计方法是研究该区域河流污染物浓度分布特征和预测污染物浓度的有力工具.     

地基遥感监测杭州地区气溶胶光学特性及大气环境变化

利用2006年4月—2007年4月杭州地区4个监测点 CE-318太阳分光光度计的实测数据, 精确反演了杭州地区实测日期气溶胶的光学特性,并分析了其时空分布特征.结果表明:随着大气气溶胶混浊度系数(β)的增加,波长指数(α)减小.大气气溶胶光学厚度(AOD)与β存在较好的线性相关(相关系数达0.90),且较为一致地反映了该地区春季大气污染严重,夏季相对清洁,晚秋初冬为过渡反弹期的季节变化特点;但在空间上二者又表现出不同的细节特征,主要是与气象参数和下垫面特征紧密相关.分析近地面ρ(PM₁₀)的实测数据可知, AOD与ρ(PM₁₀₎的日均值具有很好的相关性,相关系数为 0.74,明显高于二者小时均值的相关系数.      

洞庭湖近20年水质与富营养化状态变化

利用近20年水质监测资料,系统地分析了洞庭湖水质与营养状态的时空变化特征. 结果表明,受流域社会经济发展等因素的综合影响,洞庭湖水质整体呈下降趋势,水体富营养化日趋严重,东洞庭湖的富营养程度稍高于西洞庭湖和南洞庭湖. 洞庭湖水体主要污染物为TN和TP, ρ(TN)、ρ(TP)年均值分别为1.08~1.93和0.026~0.203 mg/L. 洞庭湖水体中ρ(Chla)与ρ(TN)呈显著正相关;浮游植物数量与ρ(TN)、ρ(TP)呈显著正相关,与最大流量呈显著负相关. 2007年洞庭湖流域造纸企业污染整治后,洞庭湖水体中ρ(COD_Cr)降低,但ρ(TN)、ρ(TP)仍呈上升之势,浮游植物数量显著增加. 洞庭湖水体富营养化治理应以控制面源污染为重点.      

渭河流域浮游植物功能群与环境因子的关系

为分析渭河流域不同水期浮游植物的时空分布特征,于丰水期(2012年9月)和枯水期(2013年4月)对渭河流域浮游植物群落结构和水环境理化特征进行了野外调查,基于Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数以及MRPP(多响应置换过程)、浮游植物功能群划分、CCA(典范对应分析)等方法,分析浮游植物群落的组成和空间结构特征. 结果表明:丰水期和枯水期渭河全流域分别鉴定出浮游植物165和175种;各采样点浮游植物物种密度平均值分别为1.07×106和1.85×106 L-1;Shannon-Wiener多样性指数平均值分别为2.98和2.74;Pielou均匀度指数平均值分别为0.40和0.37. 全流域共划分出浮游植物功能群23类,其中,丰水期20类,枯水期21类,均以MP功能群物种数最多;代表性功能群为MP、D、Lo和J. MRPP分析结果显示,丰水期和枯水期全流域浮游植物群落结构都具有较明显的空间差异. CCA结果显示,渭河水系丰水期浮游植物群落结构的主要驱动因子为ρ(DO)和ρ(TN),枯水期为流速、ρ(TN)和ρ(COD_Mn);泾河水系丰水期为ρ(SS)、流速和ρ(TN),枯水期为流速和ρ(TN);北洛河水系丰水期为ρ(TDS),枯水期为ρ(DO)和ρ(TP).      

汉江中下游水质时空特征与土地利用类型响应识别研究

人类活动干扰下的水环境过程演变是当前全球水安全面临的难点问题.汉江作为南水北调中线工程的重要影响区和水源区,在气候变化和人类活动双重影响下近十几年来水华频繁暴发,科学辨析土地利用类型影响下的汉江水环境质量演变特征,对于政府制定和实施水污染防治政策具有重要的现实意义.基于2011—2018年汉江中下游8个监测站点的7个主要水质指标〔pH、ρ(DO)、ρ(COD_Mn)、ρ(BOD₅)、ρ(NH₃-N)、ρ(TP)、ρ(TN)〕448组连续野外监测数据,利用季节性曼肯达尔检验法、相关分析和冗余分析等多种数学统计分析方法,分析了汉江中下游的水质时空演变特征,分析了土地利用类型与水质变化的相关关系.结果表明:①时间特征上,2011—2018年汉江中下游总体水质呈好转趋势,丰水期污染物浓度高于枯水期,2013—2014年出现峰值,2015年以后水质逐渐变好.②空间特征上,水质从汉江中游至下游呈逐渐变差的趋势,由于2014年引江济汉工程的开通,水质在罗汉闸站点及下游有好转趋势.③总体上,农田和城镇用地与污染物浓度均呈显著正相关,最大解释度为0.27;林地、草地与污染物浓度均呈显著负相关,最大解释度为0.31.研究显示,汉江中下游水质有所改善,农田与城镇用地对于汉江中下游水质恶化影响较大,林地、草地等植被覆盖等由于存在一定的水源涵养功能和天然净化能力,可以对水污染起到一定的缓解作用.      

清水江流域水体中氮磷分布及富营养化程度评价

于2013年8月和2014年1月先后2次在清水江流域进行水质监测,阐述了清水江流域氮、磷的时空分布特征,并对其富营养化状态进行评价。结果表明:清水江流域氮、磷污染严重,ρ(TN)的平均值为2.08 mg/L,ρ(TP)为0.80 mg/L((PO_4~(3-)-P)占77%)。流域氮、磷时空分布特征明显,下游氮元素的浓度明显比上游和中游低,磷元素则表现为在中游最高。富营养化评价综合指数表明清水江流域总体呈富营养化状态,清水江流域N/P比例关系显示干流上旁海(4号)到南加(9号)之间的河段以及支流重安江和卡龙河表现为氮限制,干流上的其他河段和支流表现为磷限制。     

阿哈水库浮游植物功能群时空分布特征及其影响因子分析

为了解贵州高原阿哈水库的浮游植物功能类群时空分布特征及其影响因素,于2012年至2013年枯水期(11月)、平水期(4月)、丰水期(7月)对浮游植物与水样进行分层采样分析.研究结果表明:浮游植物可分为23个功能群,优势功能群为B、D、J、LO、P、S1和X1,其时空分布特征表现为:枯水期、平水期与丰水期分别以B+D+P+LO、S1+LO以及S1为主,其丰度由枯水期至丰水期依次递增;优势功能群主要在15 m以下水体发生变化,营养物质分布差异及人工放闸泄水是产生该特征的主要原因;采样点大坝和库中的优势功能群季节变化大致相同,但却表现出大坝多于库中,而其丰度却低于库中的特征,水动力条件是导致这一变化的主要原因.经RDA分析得出,优势功能群丰度与水温呈正相关,与总氮、透明度、磷酸盐、硝氮呈负相关,其中水温、透明度为影响浮游植物功能群时空分布的主要因子.     

夏季黄渤海生源要素的平面分布特征

依据2013年6月22日~7月9日对黄渤海海域调查结果,分析了该海域生源要素(DIN、PO4-P、SiO3-Si、DO)的含量及平面分布特征,并初步探讨了莱州湾内连续站P2各项要素的日变化规律及其影响因素。结果表明:夏季DIN含量表现为渤海高于黄海,而DO、PO4-P及SiO3-Si却表现出黄海高于渤海的特征。渤海表层DIN、SiO3-Si浓度高于其底层浓度,黄海底层DIN、PO4-P 、SiO3-Si浓度高于其表层浓度,渤、黄海表层DO高于底层DO。平面分布上,调查海区营养盐整体呈现南高北低,近岸高、外海低的分布特征。营养盐的高值区主要出现在长江口、黄河入海口及江苏近岸海区以及黄海底层中部海区,其分布受长江冲淡水、黄河水及黄海冷水团的影响明显。DO则呈现北高南低的分布特征,南黄海海区较低,高值区出现在北黄海底层。受黄河冲淡水对该站位的影响,P2连续站营养盐及DO浓度均表现为表层高于10 m层、底层,SiO3-Si和DIN受潮汐影响较大,其变化规律与盐度基本一致,DO受潮汐与生物共同作用,高值出现在下午16时左右。     

春季桑沟湾海域贝类养殖对海水中营养盐的影响研究

根据2011年春季对桑沟湾海域8个监测点的营养盐的变化特征和历史资料的研究,分析了桑沟湾水域溶解性无机氮(DIN)、总氮(TN)、活性磷酸盐(PO34-)和总磷(TP)浓度变化及它们之间的相互关系,估算了贝类养殖的排泄物对海水污染的贡献率。结果表明,溶解性无机氮的平均浓度为0.106 1 mg/L,NO3-N为主要存在形式,占溶解性无机氮平均含量的78.3%,NH3-N、NO2-N分别占溶解性无机氮平均含量的14.2%和7.5%。总氮的平均浓度为0.234 7 mg/L,溶解性无机氮浓度占总氮浓度的45.2%。活性磷酸盐的平均浓度为0.013 3 mg/L,总磷的平均浓度为0.024 78 mg/L。春季桑沟湾贝类养殖对该海域海水磷含量的贡献率比氮的贡献率大,N/P为17.63,营养水平基本属于贫营养。     

广西钦州湾近岸海域“十一·五”期间营养盐变化趋势分析及污染控制重点

通过2006年-2010年N、P、Si数据分析广西钦州湾海域N、P、Si的变化趋势、富营养化状况以及限制因子。分析表明:钦州外湾DIN、DIP、SiO3-Si含量呈波浪形变化并有所下降,钦州外湾2006年-2010年均为贫营养,外湾海水水质良好。茅尾海DIN值含量较高,海域受到N的影响。茅尾海2006年-2010年为轻度～中度富营养。茅尾海属于磷中等限制富营养,磷酸盐仅表现为相对不足,仍然有爆发赤潮的危险。控制茅尾海富营养化的关键在于控制磷的入海量。     

渤海湾海域生态环境的研究Ⅱ.水体富营养化的评价与分析

根据2003年7月15日、2003年11月4日、2004年2月29日和2004年5月25日在渤海湾多项生态因子的调查结果,应用单因子法和综合指数法对该海域海水的质量状况进行了评价与分析,并与历史资料进行了比较.结果表明,渤海湾水体整体呈现富营养化,主要为无机氮严重超标;另外,春季水体有机污染较为严重,秋季无机磷含量也达到富营养水平.无机氮、无机磷、COD以及营养状态指数(EI)的时空分布大体呈现北高南底,近岸大于外海的趋势,分布趋势与历史资料基本吻合,但比历史同期无机氮、COD浓度增加,水体富营养状态呈现愈发严重的趋势.     

春季渤海湾大型底栖动物群落结构特征研究

本文以2009年5月渤海湾近岸海域采集的大型底栖动物样品和环境资料为基础,分析其群落结构特征,并运用香浓-维纳多样性指数、AZTI海洋生物指数(AZTI's Marine Biotic Index,AMBI)和多元AZTI生物指数(Multivariate-AMBI,M-AMBI)对渤海湾底栖生态环境质量状况进行评价.结果表明,渤海湾底栖动物群落的物种数、栖息密度、生物量及多样性指数低值区皆集中在河口区、排污口区以及港口附近海域,群落结构比较脆弱,物种明显小型化、低质化.渤海湾受到干扰最严重的区域集中在黄骅港、蓟运河口、北塘排污口以及南、北排水河口区附近海域.盐度、水深等环境因子及围海造陆、污染物排放等人为干扰因素联合作用,直接或间接地影响渤海湾大型底栖动物群落.与历史资料相比,渤海湾底栖生物群落发生了较大变化,物种数、生物量和栖息密度急剧下降,河口、排污口区以及港口附近尤为明显;渤海湾环境质量状况可能较优于莱州湾、辽东湾.     

2018年山东近岸养殖区营养盐结构及限制特征

本研究依据2018年山东近岸养殖区调查资料,采用营养盐限制法则评价方法,对DIN、PO₄-P、SiO₃-Si的平面分布、结构及限制特征进行了分析。结果显示,2018年,山东近岸养殖区DIN、PO₄-P和SiO₃-Si年平均浓度分别为（0.253±0.048）mg/L、（0.00743±0.00238）mg/L和（0.269±0.089）mg/L,渤海养殖区片的DIN、SiO₃-Si浓度总体高于黄海养殖区片,高值站位多分布于莱州湾等半封闭海湾;PO₄-P浓度均普遍较低。N/P、Si/N和Si/P的年平均值分别为131±47、0.92±0.47和90±60。N/P高值区多分布于渤海养殖区及海阳－莱阳区片;Si/N、Si/P高值区多分布于牟平区片及渤海的潍坊、龙口及莱州－招远区片。对营养盐限制状况的分析表明,山东近岸养殖区营养盐结构表现为明显的磷限制和枯水期的硅限制。4个季节磷限制状况都较为明显,枯水季节的冬季、春季和秋季硅限制较为明显。建议滩涂贝类养殖区片合理规划放养密度,充分利用海洋初级生产力,净化水质;筏式养殖贝类、藻类养殖区片积极推广贝藻兼养、轮养,开展时空立体养殖,调整养殖品种结构,改善因营养结构改变导致的贫营养状况。     

黄渤海海域秋季营养盐及有色溶解有机物分布特征

本文利用2013年11月黄渤海海域航次采集的海水样品,对该海域有色溶解有机物(CDOM)、营养盐等的组成、来源、分布特征和主要环境影响因子进行了分析研究.通过三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)对CDOM进行分析,共鉴别出2类4种荧光组分:类腐殖质组分C1(325/410 nm)、C2(275,370/435 nm)、C3(270,395/495 nm)和类蛋白质组分C4(290/340 nm).3种类腐殖质组分在黄渤海海域各层的平面分布均为由近岸向远岸逐渐递减.黄海表层和渤海中层类蛋白质组分荧光强度在近岸和远岸海域均出现极大值,而其在渤海表底层及黄海中底层的分布呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.各层CDOM高值区主要分布在近岸海域.渤海表层溶解无机氮(DIN)和溶解有机氮(DON)浓度高于底层浓度,底层溶解无机磷(DIP)浓度高于表层浓度.渤海DIN呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,DIP由曹妃甸近岸海域及中部海域的高值区向北部、东部和南部海域逐渐降低的趋势,DON则呈现由渤海中部偏南海域的高值区向四周逐渐递减的趋势.黄海底层DIN和DIP浓度高于表层,而表层DON浓度最高.黄海表中层DIN和DIP呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势,底层DIN和DIP则呈现由近岸到远岸逐渐增加的趋势,DON呈现由近岸到远岸逐渐降低的趋势.渤海DIN、DON和DIP的总体浓度均高于黄海.将4种荧光组分(C1~C4)、吸收系数(a_(355))、溶解有机碳(DOC)与叶绿素a(Chl-a)、盐度(S)、溶解氧(DO)、DIN、DON、DIP进行冗余分析,结果表明黄渤海各荧光组分(C1~C4)主要受陆源输入的影响,DOC受陆源与海源的共同影响,但陆源影响较大.渤海DIN受陆源输入的影响较大,而DON受海源影响较大;黄海DIN受陆源和海源共同影响,而DON主要受陆源输入影响.黄渤海DIP均受陆源和海源共同影响.     

渤海湾海域生态环境的研究Ⅰ.浮游植物种类组成和数量变化

根据2003年7月15日、2003年11月4日、2004年2月29日和2004年5月25日渤海湾海域的调查资料,对调查区内浮游植物的种类组成、细胞数量、优势种组成和随季节变化进行了分析研究,并与历史资料进行了比较.结果表明,浮游植物以硅藻、甲藻为主,还有少量的金藻和蓝藻;浮游植物细胞数量在春季最高,随后逐渐减少,至冬季达到低谷,季节变化属单周期类型.与历史资料相比,细胞数量、季节性变化和优势种的组成均有不同程度的改变.     

渤海湾岸线变化(2003—2011年)对近岸海域水质的影响

为研究渤海湾岸线对近岸海域水质的影响,本研究首先阐述了2003、2010和2011年的渤海湾海岸线变迁情况,采用数值模拟的方法研究了由岸线变迁引起的渤海湾水动力条件的变化情况,之后应用综合污染指数法筛选出渤海湾近岸海域的2003、2010、2011年的主要污染指标,并探讨了因岸线变化引起的渤海湾近岸海域主要污染指标污染范围的变化情况.结果表明,与2003年相比,2010年渤海湾的各个港口都有了很大程度的扩张,部分滩涂地区变成陆地;渤海湾余流场的主要变化是天津港北部存在的逆时针余流消失,天津港南部至黄骅港北部间的逆时针沿岸余流有所减小;渤海湾2003、2010和2011的水质的主要污染指标为营养盐类、重金属类的Zn和Pb;渤海湾近岸海域主要污染指标的污染范围有所扩大,污染物高值区有向渤海湾东北海域扩展的趋势.     

近年来渤海湾营养盐变化趋势研究

通过对2004~2007年海水样品的采集、检测及分析获得渤海湾N、P、Si营养盐的数据资料。讨论了渤海湾N/P比、Si/P比、Si/N比的变化趋势、年际变化影响因素,以及N/P比与植物生长限制因子的关系。分析结果表明:4 a来,渤海湾水质富营养化严重。营养盐类发生了不同程度的变化,无机氮含量一直处于较高水平,磷酸盐含量则呈明显的下降趋势。近年来营养盐污染有加重趋势,N/P比大致呈逐年增加趋势,P成为近年来渤海湾浮游植物生长的限制因子。