长江水体营养盐输入及对长江口海域营养盐浓度和结构的影响

根据2011—2014年共12次长江大通站的调查数据,分析了长江水体中溶解无机氮（DIN）、活性磷酸盐（PO₄-P）和活性硅酸盐（SiO₃-Si）浓度的季节变化规律并估算了各项营养盐入海通量,比较分析了自1960s以来通过长江输入的各项营养盐通量变化及对长江口海域营养盐浓度和结构的影响。结果表明,长江水体中DIN浓度夏秋高、冬春低,而PO₄-P浓度则呈现秋冬高、春夏低的变化特点,SiO₃-Si浓度与总悬浮颗粒物浓度显著相关,但无明显季节变化。DIN、SiO₃-Si通量与长江径流变化一致,呈现夏季高、冬季低的变化特征;PO₄-P通量则呈现秋季高、冬季低的变化特征。自1960s以来,DIN和PO₄-P通量均呈上升趋势,2010s较1960s分别增加9.5倍和3.6倍,而SiO₃-Si通量呈下降趋势,2010s较1960s减少0.6倍;导致长江口海域DIN和PO₄-P年均浓度分别升高4.5和0.8倍,SiO₃-Si年均浓度则下降0.6倍,氮磷比升高两倍,硅氮比和硅磷比分别降低0.9和0.8倍,这可能是导致近60 a来长江口海域赤潮发生面积增加和硅藻比例减少的原因之一。     

昌黎近岸海域扇贝养殖区沉积物-水界面溶解无机氮磷及尿素扩散通量研究

分别于2015年12月、2016年4月和2016年9月,分3个航次采集了昌黎近岸海域扇贝养殖区沉积物柱状样品和原位底层海水,通过实验室培养法对该水域沉积物-海水界面DIN,DIP和尿素的扩散通量进行了测定。结果表明,昌黎近岸海域扇贝养殖区沉积物-海水界面DIN的扩散通量平均为52.72 μmol/（m2·h）,DIP年平均通量为0.074 μmol/（m2·h）,尿素年平均通量为1.00 μmol/（m2·h）,扩散方向总体表现为从沉积物向上覆水扩散。昌黎近岸扇贝养殖区沉积物-海水界面尿素的通量为胶州湾通量的2~3倍,为黄海通量的2倍多,沉积物所提供的尿素为北戴河抑食金球藻褐潮的爆发提供了可能。沉积物每年向养殖系统输入的DIN总量估算为1680.73 t,溶解无机磷为2.36 t,尿素为136.66 t,表明沉积物是昌黎近岸海域扇贝养殖区水体氮磷,尤其是溶解无机氮和尿素的重要输入源。     

基于镭同位素示踪的嵊泗高场湾海底地下水排放

作为全球水循环的重要组成部分,海底地下水排放（SGD）是营养盐等陆源物质进入海洋的重要途径之一。本文利用天然放射性同位素223Ra、224Ra和228Ra对嵊泗岛高场湾SGD通量及及其所携带的营养盐通量进行了估算。研究表明,地下水中223Ra（16.7 ±2.9 dpm/100 L）、224Ra（479 ±18 dpm/100 L）、228Ra（97±4 dpm/100 L）的活度远高于近岸水体中223Ra（3.5 ±0.7 dpm/100 L）、224Ra（80 ±4 dpm/100 L）、228Ra（31±2 dpm/100 L）的活度。运用潮动力模型,基于223Ra和224Ra得到的SGD速率分别为7.6 cm/d和4.1 cm/d,而根据223Ra的离岸输送估算出SGD速率为22 cm/d。结合地下水端元营养盐的浓度计算得SGD携带的溶解无机氮（DIN）、溶解无机磷（DIP）、溶解硅（DSi）的排泄通量分别为593,4.16和241 μmol/（m2·s）。     

黄渤海氮磷营养盐的分布、收支与生态环境效应

基于在黄渤海的综合调查结果,分析了水体和沉积物间隙水中溶解无机氮（DIN）和溶解无机磷（DIP）的分布;结合历史数据构建了黄渤海DIN和DIP的收支模型,并分析了陆源输入变化对研究区域生态环境的影响.结果表明,黄渤海DIN和DIP的含量受季节、河流输入和沉积物界面扩散作用的影响,具有秋季高于春季和近岸高于离岸的时空分布特征.收支模型计算结果表明,底界面扩散是黄渤海水体DIN的主要来源,其次是大气、周边河流、地下水和东海的输入;黄渤海水体DIN的支出主要是通过沉积埋藏和反硝化.黄渤海水体DIP的来源主要是磷酸盐吸附解吸,占91%,底界面扩散和大气输入为其次,河流和地下水的输入贡献较小.DIP的支出主要是通过沉积埋藏和向东海的输出.黄渤海每年有11Gmol的氮在水体积累,并导致其浓度提高约0.6μmol/（L·a）.近些年来陆地向黄渤海输入氮的持续增加,加剧了氮营养盐的积累,导致非硅藻类浮游植物比例以及赤潮发生频率和面积显著增加,同时还提高了水体初级生产力和海洋磷的埋藏量以及加剧了磷限制的趋势,并可能威胁生态系统的稳定.     

沂蒙山区典型小流域降雨径流的磷素输出特征

以沂蒙山区孟良崮小流域为研究对象,通过监测2010年自然降雨条件下流域出口污染物的流失状况,选取降雨量>2mm的10场降雨,分析降雨径流特征对磷素流失的影响.结果表明,次降雨径流中总磷(TP)、颗粒态全磷(PP)、水溶性全磷(DP)、水溶性无机磷(DIP)浓度变化与流量变化过程不一致,浓度峰值均出现于流量峰值之前,而磷素通量与流量变化过程较为一致,且两者呈较好的线性关系;次降雨径流TP、PP、DP、DIP的浓度最大值及平均浓度(EMCs)差异均较大,其主要受降雨量、最大雨强和平均雨强影响,与降雨历时无显著相关关系,而浓度最小值差异较小;TP以PP流失为主,DP以DIP流失为主,DIP/DP的动态变化与降雨历时、降雨量、最大雨强和平均雨强均无显著相关关系,而PP/TP的动态变化与最大雨强显著相关.DIP、DP、TP的输出受地表径流(DR)和基流(BF)的影响较大,DIP/DP的动态变化及DIP、DP、TP的EMCs与DR/TR(地表径流/总径流量)存在多项式关系,而PP/TP的动态变化和PP的EMCs受DR/TR影响较小.     

内循环动态膜生物反应器处理生活污水

利用筛绢为基材构建内循环动态膜生物反应器处理生活污水.在水力停留时间为6h,膜通量为66.2L/(m²·h)条件下,反应器内的生物动态膜需要120min可以形成.动态膜形成后,反应器对COD、氨氮、总氮(TN)和总磷(TP)的平均去除率分别为94.0%、97.6%、49.2%和83.7%.采用逆出水水流方向曝气进行在线反冲洗,在反冲洗时间为5min,反冲洗曝气强度为3.2m³/(m²·h)的条件下,生物动态膜的再生需要30min即可完成.反应器稳定运行60d,反冲洗周期能够稳定在50h以上.扫描电镜(SEM)观察表明,反冲洗能够有效破坏附着在膜基材上的生物动态膜.     

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.     

渤海中部营养盐季节变化及限制统计分析

根据2013年7月（夏季）,11月（秋季）和2014年5月（春季）渤海中部海域营养盐数据以及温盐等数据,以浮游植物对营养盐的吸收阈值和化学计量关系为判断标准,对研究海域营养盐分布、限制状况以及季节变化特征进行分析,结果表明：调查海域内各营养盐组分变化均呈现明显季节性特征,表现为夏季低秋季上升春季下降的趋势.夏季受冲淡水影响,海水存在层化现象,溶解无机氮（DIN）、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量分别为（10.33±7.75）、（0.05±0.03）和（3.94±3.19）μmol/L,DIN/P较高,Si/DIN远低于1,其中表层和10m层存在P和Si限制站位分别达93%、93%和40%、20%,限制状况严重.秋季受底层沉积物扰动再悬浮及营养盐矿化释放等因素影响,各种营养盐含量迅速上升,DIN、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量为（16.44±6.51）、（0.54±0.20）和（16.94±6.37）μmol/L,分别升高了1.6、10.8和4.3倍,垂向分布差异较小,且仅存在P潜在限制现象.春季由于陆源输入相对较少,同时受浮游植物吸收等因素影响,各营养盐含量急剧下降,DIN、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量分别为（9.04±8.06）、（0.06±0.04）和（2.47±1.90）μmol/L,分别降低了45%、89%和85%,其中部分站位PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量低于阈值,在表层和10m层海水中存在P和Si限制站位分别达70%、65%和55%、50%,对海域内硅藻作为优势种的浮游植物生长和初级生产力产生影响.     

春季东海营养盐跨陆架输运通量的初步估算

利用2011年5月的调查资料,分析了春季东海营养盐分布特征。受长江冲淡水影响,表层长江口附近营养盐浓度较高; 外海受黑潮表层水的影响营养盐浓度较低。计算并分析了跨200 m等深线的营养盐输运通量,结果表明黑潮在台湾东北部和九州岛西南部入侵陆架并将营养盐输运到陆架上,中段(26°N~29°N)则是营养盐向外输运。春季黑潮跨过200 m等深线向东海陆架的体积输运净通量为0.44 Sv,DIN、PO₄-P、SiO₃-Si通量分别为8.93 kmol/s、0.46 kmol/s、8.22 kmol/s。春季通过台湾海峡的营养盐DIN、PO₄-P、SiO₃-Si通量分别为6.65 kmol/s、0.41 kmol/s、6.52 kmol/s。表明春季台湾暖流对东海陆架海域营养盐的贡献与黑潮的贡献相当。     

大亚湾滨海湿地沉积物间隙水无机氮分布特征及其沉积物-水界面交换通量

为探讨大亚湾滨海湿地沉积物间隙水中无机氮的时空分布规律及其环境效应,于2017年3月（枯水期）和8月（丰水期）分别采集了大亚湾湿地3个断面的沉积柱,测定了间隙水中无机氮含量并对其在沉积物-水界面交换进行了实验室培养实验。结果发现,滨海湿地近岸上覆水中氮营养盐含量远高于大亚湾水体平均值,说明近岸人类活动对湿地生态系统中氮含量的影响较为严重,河流输送是其来源的主要途径。间隙水中NH₄-N、NO₃-N和NO₂-N的平均含量分别为:770.60、7.63和7.39 μmol/L,其中NH₄-N是DIN的主要组分,约占DIN的85.82%~99.67%。室内培养实验发现,NH₄-N、NO₃-N和NO₂-N的界面交换通量平均值分别为0.09、-0.18和0.36 mmol/（m2·d）,不同断面下DIN的交换速率存在明显差异。整体上,DIN的交换通量在枯水期约为0.41 mmol/（m2·d）,湿地沉积物表现为上覆水DIN的源;而丰水期沉积物则成为DIN的汇,其平均通量约为-0.23 mmol/（m2·d）。对照实验结果表明,灭菌之后NH₄-N、NO₃-N和NO₂-N的平均交换通量均有所降低,相比于原始组分别降低了76.5%、23.7%和50.3%,说明微生物在氮的转化中起到了非常重要的作用。     

库湾营养盐循环对三峡库区营养盐输运的影响:以草堂河为例

三峡水库蓄水后,库区众多支流下游形成库湾回水区,这些库湾回水区是库区水环境调整最为活跃的地区.为了探究支流库湾对于库区生源要素循环及物质通量的作用和意义,于2012年8月~2013年7月对草堂河库湾、相邻干流、支流上游水体中溶解态无机氮(DIN)、溶解态无机磷(DIP)、溶解态硅酸盐(DSi)的时空分布进行逐月现场观测.结果表明,草堂河库湾回水区营养盐的浓度与库区干流相近,二者的月变化趋势也高度一致.干流输入是库湾DIN、DIP、DSi的主要来源.草堂河库湾与干流连通性很好,干支流水体交换迅速且充分,其影响可到达库湾回水区的末端.春、夏季,干流输入的营养盐通过表层生产力在库湾截留,秋、冬季库湾中的营养盐释放并输送到干流.营养盐在库湾的这种循环过程,在一定程度上改变了库区干流不同季节营养盐输送的节律.库区支流库湾众多,其对干流物质通量的季节调配作用不容忽视.     

钦州湾内湾茅尾海营养状况分析与评价研究

根据2011年-2012年茅尾海水质监测调查资料分析其营养特征,结果显示:茅尾海总体处于中度富营养状态,时空差异较为明显,以夏季最为严重,从湾顶河口往南部湾口减轻.有机污染等级为轻至中度,空间分布与富营养状况相似.水体盐度以湾顶河口区域向中南部呈梯度递增,与富营养化指数(EI)、有机污染指数(AI)、化学需氧量(COD)、亚硝酸盐(NH2-N)、硝酸盐(NO3-N)、铵盐(NH4-N)、溶解态无机氮(DIN)呈显著负相关,表明湾顶钦江、茅岭江的入海污染是茅尾海富营养和有机污染的主要物质来源,其径流输入与外湾潮流运动综合作用对茅尾海营养分布特征具有控制作用.茅尾海丰、枯水期氮磷比分别为60、18,丰、平水期均以磷营养限制为主,茅岭江是该海湾溶解态无机磷(DIP)的主要贡献者.DIP与盐度、EI、AI相关性不显著,对富营养和有机污染程度的贡献相比COD、DIN较为有限.     

2017年丰水期莱州湾环境因子分布特征及网采浮游植物的响应

2017年丰水期（8月份）,在莱州湾开展了31个站位的综合调查,研究了莱州湾丰水期环境因子空间分布以及网采浮游植物的响应特征。结果发现:2017年丰水期莱州湾水环境呈现出明显的空间分布差异,西南近岸区域总体呈现出高表层水温（SST）、低表层盐度（SSS）、高营养盐的分布特征,小清河及邻近区域陆源输入是影响莱州湾SSS和营养盐空间分布的主要因素,小清河氨氮（NH₄-N）的减排对河口区NH₄-N浓度下降有重要影响;莱州湾浮游植物呈现出明显的空间分布差异,小清河口区呈现出高浮游植物丰度、低多样性指数H′的空间分布特征,H′高值区主要位于东部湾口区,浮游植物群落划分为4大不同类群,各类群之间群落结构差异明显;浮游植物丰度与SSS和Si/N呈显著负相关（p<0.05）,与硝酸盐（NO₃-N）、NH₄-N、无机氮（DIN）呈显著正相关（p<0.05）,浮游植物多样性指数H′与SST和DIN呈显著负相关（p<0.05）。活性硅酸盐（DISi）是影响浮游植物群落结构最主要的因素,而NO₃-N、NH₄-N、DISi、Si/N是影响浮游植物群落结构最主要的环境组合。浮游植物群落对环境变化有明显的响应。     

三峡库区典型干-支流相互作用过程中的营养盐交换:以梅溪河为例

三峡水库建成以后,梅溪河库湾多次发生水华现象,为研究干流水体倒灌对库湾营养盐的影响,于2012年8月至2013年7月对受干流回水影响的梅溪河进行了详细的现场监测.结果表明,三峡水库在不同的水位调度时期,梅溪河库湾水体均表现为分层异向流动;受长江干流倒灌影响,梅溪河库湾营养盐分布季节变化显著,DIN的年倒灌净通量约为5 478.02 t,DIP的年倒灌净通量约为234.04 t,DSi的年倒灌净通量约为5 935.22 t,长江干流每年对梅溪河DIN、DIP、DSi的补给量分别约为源头输入量的2.37倍、4.32倍和1.33倍;干流倒灌对库湾营养盐分布的影响不仅局限在河口区域,对梅溪河中上游的营养盐分布也将造成影响,干流倒灌对库湾P的补给将对库湾P限制起到缓解作用,为藻类的暴发提供必要条件.     

基于LOICZ收支模型的涠洲岛近海营养盐浓度及结构变化的关键影响因素研究

本文根据2018-2019年广西涠洲岛近海营养盐的时空变化数据,采用海岸带海陆相互作用（LOICZ）营养盐收支模型对涠洲岛南湾营养盐进行收支估算,研究了影响营养盐浓度及结构变化的关键因素。此外,本研究利用流动式反应器（FTR）模拟实验,探究了在不同的有机碳含量条件下,沉积物−水界面营养盐交换对海水营养盐浓度及结构的影响...     

莱州湾浮游植物群落结构与环境因子的时空变化特征研究

本文对莱州湾2014年5月和9月水文、化学和生物参数进行了综合分析,探讨了浮游植物群落结构与环境因子时空分布特征及相互关系。研究表明,两个月份的盐度、溶解性无机氮（DIN）与溶解性无机磷（DIP）均值差别较小,均值分别相差0.80,4.90 μmol/L,0.01 μmol/L;而平均温度在9月份较5月份升高了11.0℃,溶解性硅酸盐（DSi）平均浓度升高了6.02 μmol/L。营养盐结构分析表明,调查期间不存在氮限制,5月份仅1个站位存在DIP相对限制,但80%的站位存在硅限制;相反,9月份86.7%的站位存在DIP的相对限制,仅有1个站位存在硅限制。雨季降水的增多,尤其7月份黄河调水调沙带来的大量泥沙,可能是缓解莱州湾硅限制的重要因素。浮游植物群落结构响应了环境变化,物种多样性与生物量在9月份显著高于5月份。通过对浮游植物群落结构与环境因子的主成分分析,发现DSi浓度和海水温度升高是引起两个月份浮游植物群落结构差异的重要环境因子,其中,硅藻群落对温、盐变化的敏感性低于甲藻群落。     

长江大通站溶解有机氮生物可利用性潜力及输入通量

根据2012~2013年度隔月对长江大通站的6次调查,分析了长江水体中溶解态总氮(TDN)的构成,包括溶解无机氮(DIN)及溶解有机氮(DON)中的尿素、自由态氨基酸(DFAA)、结合态氨基酸(DCAA)的构成和丰度,并评价了DON的生物利用性潜力,估算了不同形态氮的输入通量.结果表明,受稀释作用和悬浮颗粒物吸附影响,长江水体中DON浓度呈现出春冬季高、夏秋季低的变化特征,平均浓度为(33.28±21.35)μmol/L,占TDN比例平均为20.05%±13.53%;DON中组分尿素、DFAA和DCAA占DON的氮摩尔占比分别为21.94%±19.89%、0.84%±0.52%、3.68%±2.61%.其中,尿素浓度受季节性施肥灌溉影响,与径流量呈现出明显的正相关.总溶解态氨基酸(TDAA)占溶解有机碳(DOC)的碳摩尔分数和氨基酸降解指数均表明长江水体中DON具有较高的生物可利用性,且呈现出春夏季高、秋冬季低的变化趋势.DON的年输入通量为42.04万t,约占TDN年输入通量的17%.其中,具有高生物可利用性的尿素、DFAA、DCAA分别占DON年通量的15.50%、0.64%、2.80%.上述结果表明,长江输入的DON具有相当高的生物可利用性,对长江口及其邻近海域富营养化的贡献不可忽视.     

夏季长江口海域浮游植物营养限制的现场研究

2001年7月23日到8月15日期间在长江口及邻近海域进行了浮游植物限制因子测定的现场培养实验研究。研究结果显示:在冲淡水域磷为浮游植物生长的显著潜在限制因子,离岸较远的远河日海域氮是潜在限制因子,中间海域是磷、氮潜在限制过渡区。在调查海域范围内硅和铁不是潜在限制因子。如果水体中存在对浮游植物的某种限制因子,浮游植物的生长将明显受到限制,一旦消除这种限制因子,浮游植物就会快速生长。发生夜光藻(Noctiluca scintiuans)赤潮时,受捕食压力的影响,海水中浮游植物的现存量很低,一旦捕食压力被解除,有充足的营养条件下,浮游植物会快速繁殖。