珠江口广州海域叶绿素a分布特征及环境调控因素

于2009年5、8、10和12月对珠江口广州海域叶绿素a和环境相关因子进行了取样调查,分析了广州海域叶绿素a的时空变化特点及其分布的环境调控因素。结果表明,广州海域水体中叶绿素a变化范围为1.43～86.9μg/L,平均含量为20.7μg/L,最高值出现在夏季的N1站位,为86.9μg/L,最低值出现在春季的N8站位,为1.43μg/L。各站位叶绿素a年平均浓度从上游到下游表现出明显的递减趋势,以N1站位浓度最高(38.54μg/L),N7站位浓度最低(7.44μg/L),相差5.2倍。调查海域叶绿素a的季节变化明显,呈单峰型,总体上表现为夏季﹥秋季﹥冬季﹥春季。根据叶绿素a浓度对广州海域富营养化状态进行评价,15.6%的监测站位处于低度富营养化,50.0%处于中度富营养化,28.1%处于高度富营养化,6.3%处于过度富营养化,总的来讲,以中、高度富营养化状态为主体。叶绿素a浓度与NO3--N浓度、温度呈现出一定的正相关关系(分别为:r=0.374,p<0.05;r=0.502,p<0.01),与盐度、溶解氧呈现出一定的负相关关系(分别为:r=-0.433,p<0.05;r=0.455,p<0.01)。与国内其他近岸海域(河口)相比,珠江口广州海域叶绿素a浓度处于较高水平,仅低于深圳湾。     

广州流溪河水库叶绿素a遥感反演研究

叶绿素a是衡量水体初级生产力和富营养化程度的一项重要指标。本研究在讨论分析反演水体叶绿素a浓度的半分析生物光学模型理论基础上,利用Landsat TM数据及中巴资源卫星02星CCD相机高分辨率数据,结合实测数据建立广州流溪河水库叶绿素a浓度的波段比值型反演模型。该模型对两个不同监测日期的叶绿素a浓度反演效果较好,拟合系数(R2)分别达到0.860和0.715,均方根误差分别为0.102μg/L和0.198μg/L。反演结果表明,流溪河水库叶绿素a浓度整体较低,均在2.0μg/L以下,空间分布在湖库区较均匀,入库支流玉溪河水域叶绿素a浓度略高于湖库区。     

基于地统计学分析的太湖颗粒态和溶解态氮、磷营养盐时空分布特征及来源分析

研究水体氮、磷营养盐的空间变异性及时空动态变化,有助于人们深入认识和了解氮、磷营养盐的变化对藻类生长繁殖的影响,对于治理富营养化水体中藻类的暴发性增长具有重要意义.基于地统计学分析方法,以太湖2014年8月～2015年5月夏、秋、冬、春四季为研究时段,分析了草、藻型等不同生态类型湖区颗粒态和溶解态氮、磷营养盐的来源以及赋存形态,营养盐限制类型的时空分布特征,并探寻其时空变化原因.结果表明:(1)时空分布上,水体中氮、磷含量整体表现为冬季高于其他季节,呈现由西北湖区向东南湖区递减的特征;颗粒态氮、磷与叶绿素a含量则表现为夏季高于其他季节,冬季高值区均位于南部湖区,其余季节高值区集中在西北湖区.(2)随季节变化,太湖草、藻型湖区氮磷营养盐形态组成发生了大的变化;藻型湖区由冬季以硝酸盐氮和有机磷为主,转变为其余季节以颗粒态氮磷为主,而草型湖区由冬季以颗粒态氮磷为主,转变为其余季节以氨氮和有机氮磷为主.(3)营养结构上,藻型湖区总氮/总磷比值由秋冬季节大于16,降低为夏春季节的小于16;而草型湖区却由秋冬季节小于16,升高为夏春季节大于16.溶解态氮磷比在藻型湖区的空间变化规律与总氮/总磷比值一致,而在草型湖区溶解态氮磷比由秋季小于16,升高为夏、冬、春季节大于16.颗粒态氮磷比时空变化均不显著(P 0. 05),各季节藻型湖区颗粒态氮磷比值均小于16,草型湖区均大于16.     

太湖附泥藻类时空分布及与环境因子的关系

为探讨太湖附泥藻类时空分析及与N、P等环境因子之间的关系,在不同季节采取太湖不同湖区表层沉积物,采用常规理化分析方法测定环境中的氮、磷含量及其他理化指标,利用高效液相色谱技术(HPLC)分析附泥藻类光合色素叶绿素a(Chl.a)、叶绿素b(Chl.b)、岩藻黄素(Fuco)及玉米黄素(Zea)含量。结果表明：太湖水体及表层沉积物N、P浓度空间差异明显,水体中TN、TP及总溶解性磷均表现为梅梁湾>贡湖湾>胥口湾,且空间差异显著(P<0.05),而胥口湾表层沉积物中TP及Fe-P含量显著低于梅梁湾及贡湖湾(P<0.05)。太湖附泥藻类生物量(Chl.a)及3种特征色素含量存在显著的时空差异。从空间上看,Chl.a最高值出现在贡湖湾,其值为(12.79±3.69)μg/g,最低值出现在胥口湾,其值为(2.46±1.14)μg/g。在秋季及夏季,贡湖湾附泥藻类Chl.a及3种特征色素含量高于梅梁湾,梅梁湾又高于胥口湾;在春季,梅梁湾附泥藻类Chl.a高于贡湖湾及胥口湾。从季节上看,附泥藻类Chl.a与特征色素Chl.b变化一致,梅梁湾与胥口湾在春季较高,夏季和秋季相对较...     

香港近海海域叶绿素a定量反演及时空变化分析

以2009~2019年HJ-1A/B卫星多光谱数据和对应日期的实测数据为数据源,通过预处理提取出各波段组合反射率并与实测叶绿素a浓度数据进行统计相关性分析,选取相关性最高的波段组合作为特征变量与2/3的实测叶绿素a浓度数据进行建模,并用剩下的1/3实测叶绿素a浓度数据进行精度验证以确定最佳遥感反演模型,最后根据最佳反演模型对2009-2019年的香港近海海域叶绿素a浓度进行反演,明晰该海域近10年的叶绿素a浓度时空变化特征.结果表明：利用HJ-1A/B卫星多光谱数据反演香港近海海域叶绿素a浓度的最佳波段组合为第3波段和第2波段比值（B3/B2）,相关系数（r）为0.893;最佳反演模型为利用B3/B2构建的e指数回归模型（Chl=0.004e^6.693(B3/B2)）,决定系数（R²）为0.934,均方根误差（RMSE）为0.255μg/L,平均相对误差（RPD）为25%;近10年香港近海海域的叶绿素a浓度时空变化特征：空间上整体呈现“东高西低,由东向西逐渐减小”的分布特征,西部海域比东部海域平均浓度低5μg/L左右;2017年内呈“春低秋高,夏升冬降”的随季节变化特点,其中秋季最高,夏春两季次之,冬季最低.     

基于数据同化的太湖叶绿素多模型协同反演

在国内外众多学者的不懈努力下,开发了大量的水质参数遥感估算反演模型,但不同的模型都具有其"局限性",只能从某个层面反映"真值".基于上述考虑,本研究发展了基于数据同化方法的太湖叶绿素a浓度多模型协同反演算法.利用2006~2009年太湖野外实测水体高光谱遥感反射率数据,构建了7个叶绿素a浓度反演模型;通过模型精度对比,最终遴选出6个适宜的叶绿素a浓度反演模型.进而使用不同模型组合,进行多模型协同反演.结果表明:1多模型协同反演算法的反演精度要高于单模型反演的反演精度,最优MAPE仅为22.4%;2随着参与多模型协同反演的模型个数的增加,其反演精度也逐渐提高,MAPE均值从25.6%降低到23.4%,RMSE均值从15.082μg·L-1降低到14.575μg·L-1,相关系数R均值从0.91提升到0.92;3通过对多模型协同反演产品的置信区间进行计算,可以有效地估算产品精度和误差,同时使得获取全湖反演叶绿素a浓度的误差空间分布情况成为可能.     

一种水质分析方法:基于GOCI影像的东平湖叶绿素a浓度估算

目前我国水环境质量差,水生态受损严重,约1/3的重点湖泊呈富营养状态,叶绿素a浓度直接反映水中藻类物质的含量,是衡量湖泊富营养化的重要参数.而常规的单点采集方式已无法满足快速大面积获取水质状况的需求,因此研究非接触式的遥感反演方法是十分必要的.本实验以东平湖为研究区,基于GOCI多光谱影像通过QAA反演算法实现叶绿素a浓度的估算及精度验证.实验结果表明:利用QAA算法反演的叶绿素a浓度精度优于传统的经验模型,同时该模型具有较好的移植性,其次由反演结果的分布情况可以看出居民生活区集中的湖区沿岸叶绿素a浓度较高,大量生活污染物的排放可能是造成叶绿素a浓度高的原因.     

基于MODIS数据辅助的太湖叶绿素a空间插值应用

通过运用Modis太湖遥感数据反演得到的太湖叶绿素a浓度,利用克里格与加权反距离这2种插值法,首先进行全湖的插值方法的比较和插值样点数的选取;并对太湖8个湖区进行插值点分区研究;最后运用克里格对太湖进行全年不同季节的应用效果评价。结论如下:(1)在插值方法的选取上,克里格法更适合太湖叶绿素a的插值应用,全湖合理的取样数为68个。(2)各湖区蓝藻空间分布相关性由大到小依次为:南部沿岸区>湖心区>贡湖>东部沿岸区>东太湖>西部沿岸区>梅梁湖>竺山湖。(3)对于蓝藻不同生长阶段来说,在蓝藻休眠中后期(12-次年2月)、复苏期(3-4月)、生物量增加前期(4-7月)的预测效果较好;而在蓝藻生物量增加中后期(7-9月),上浮、积聚期到休眠前期(7-12月)预测精度较差。总体来说,冬季、春季插值的效果好于夏季,秋季插值效果最差。     

2013年北京市细颗粒物时空分布特征研究

根据2013年北京市PM2.5监测数据,系统分析了北京市PM2.5污染的时空分布特征,并利用克里格插值统计了四季PM2.5不同浓度区间的国土面积。结果显示:2013年全市PM2.5年均浓度为89.5μg/m3,超过年均35μg/m3的国标1.56倍;PM2.5浓度由高到低的季节依次是冬季、春季、秋季和夏季;空间分布上PM2.5呈现明显的南北梯度分布特征;2013年PM2.5平均浓度达标对应的国土面积占比夏季最大为73%,冬季最小为22%。     

基于地统计学分析的太湖颗粒态和溶解态氮、磷营养盐时空分布特征及来源分析

研究水体氮、磷营养盐的空间变异性及时空动态变化,有助于人们深入认识和了解氮、磷营养盐的变化对藻类生长繁殖的影响,对于治理富营养化水体中藻类的暴发性增长具有重要意义。基于地统计学分析方法,以太湖2014年8月份~2015年5月份夏、秋、冬、春四季为研究时段,分析了草、藻型等不同生态类型湖区颗粒态和溶解态氮、磷营养盐的来源以及赋存形态,营养盐限制类型的时空分布特征,并探寻其时空变化原因。结果表明:(1)时空分布上,水体中氮、磷含量整体表现为冬季高于其他季节,呈现由西北湖区向东南湖区递减的特征;颗粒态氮、磷与叶绿素a含量则表现为夏季高于其他季节,冬季高值区均位于南部湖区,其余季节高值区集中在西北湖区。(2)随季节变化,太湖草、藻型湖区氮磷营养盐形态组成发生了大的变化;藻型湖区由冬季以硝酸盐氮和有机磷为主,转变为其余季节以颗粒态氮磷为主,而草型湖区由冬季以颗粒态氮磷为主,转变为其余季节以氨氮和有机氮磷为主。(3)营养结构上,藻型湖区总氮/总磷比值由秋冬季节大于16,降低为夏春季节的小于16;而草型湖区却由秋冬季节小于16,升高为夏春季节大于16。溶解态氮磷比在藻型湖区的空间变化规律与总氮/总磷比值一致,而在草型湖区溶解态氮磷比由秋季小于16,升高为夏、冬、春季节大于16。颗粒态氮磷比时空变化均不显著(P0.05),各季节藻型湖区颗粒态氮磷比比值均小于16,草型湖区均大于16。     

太湖北部湖区CDOM光学特性及光降解研究

通过对太湖北部不同湖区2005—2006年4个典型月份水体中有色可溶解性有机物(CDOM)的生物-光学特性进行研究,系统分析了太湖北部湖区水体中CDOM的生物-光学特性和时空分布变异规律,并对CDOM在自然光暴晒下的降解特性进行初步研究. 结果表明,湖水中CDOM的分布,空间上竺山湾>梅梁湾>贡湖湾>大太湖,入湖河道附近要高于其他水面,时间上按冬季到次年秋季逐渐递减;表征CDOM 谱形变化的指数函数S值没有显著性时空差异,冬、春季CDOM吸收系数与ρ(叶绿素a)完全没有相关性,夏、秋季CDOM的空间分布则与ρ(叶绿素a)分布较为一致,吸收系数与ρ(叶绿素a)存在正相关;CDOM定标后的荧光值与其吸收系数在4个月内均存在相对恒定的线性关系;在接受自然光特别是紫外辐射暴晒后,CDOM吸收明显降低,发生显著的光化学降解,其降解过程符合拟一阶动力学衰减反应.      

基于GAM模型的洞庭湖叶绿素a浓度与环境因子相关性分析

为了解洞庭湖流域水体叶绿素a的时空分布及其与环境因子的关系,于2019年1～12月对洞庭湖进行采样调查分析,运用广义可加模型(GAM)分析了叶绿素a浓度与各环境因子间的关系.结果显示,洞庭湖水体叶绿素a浓度存在较为显著的时空分布差异,其年均值为5.77μg/L,变化范围为1.00～67.33μg/L.叶绿素a浓度变化的...     

太湖湖滨带藻密度与水质、风作用的分布特征及相关关系

为研究太湖湖滨带水体藻密度、水质及风作用的时空分布特征,于2010年春、夏季调查了太湖湖滨带的水质、藻密度,同时结合风级、风向等数据,运用偏相关法分析了藻密度分布与水质、风作用的相关关系. 结果表明:春季湖滨带水体藻密度低于夏季,平均值分别为1.88×106、1.75×108 L-1,竺山湾、梅梁湾、西部沿岸藻密度较高. 太湖湖滨带水体ρ(TP)、ρ(TN)、ρ(NO₃--N)、ρ(NH₃-N)、ρ(COD_Mn)春季平均值分别为0.10、4.48、0.99、2.36、6.46mg/L ,夏季分别为0.16、2.09、0.60、0.43、6.73mg/L,其中高值主要分布在竺山湾、西部沿岸、梅梁湾湖滨带;在时间上,ρ(TN)、ρ(NH₃-N)、ρ(DO)春季较高;ρ(TP)、pH夏季较高. 太湖湖滨带春、夏季风作用均以向岸的正作用力为主,夏季和春季风力作用平均值分别为0.26和0.73.风作用值较高的区域出现在梅梁湾、贡湖、西部沿岸. 偏相关分析结果表明:春、夏季藻密度分布均与风作用值呈显著正相关;春季只有透明度与藻密度的分布显著相关,夏季藻密度分布与ρ(COD_Mn)、ρ(SS)呈显著性正相关,而与pH呈显著负相关. 在富营养化严重的太湖,N、P等营养盐已经不再是藻类暴发的限制因子,而风作用及与之密切相关的湖流,北部竺山湾、梅梁湾似口袋状的地理形态,是影响藻密度分布的重要因素;另外,入湖河流污染对北部、西北部湖滨带自生藻类的滋生,水生植物、浮游动物对藻类分布也会有不同程度的影响.      

北黄海大气氮氧化物的季节分布

根据2006年夏季2、007年冬春秋四个季节分别对北黄海进行的大面调查,分析研究了四季氮氧化物(NOx)的季节变化和浓度分布。结果显示,大气NOx浓度呈现明显的季节变化,表现为冬季>夏季>秋季>春季,冬季北黄海空气中NOx浓度的平均值分别是春季的4倍、夏季的2倍和秋季的2.1倍。NOx浓度在北黄海的不同区域特征呈现为近岸向远岸逐渐降低的趋势,说明陆源污染物对北黄海NOx分布有较大影响。     

黄、东海二甲基硫与环境因子的多元分析及建模

基于已发表的2005~2015年的文献数据,讨论了黄、东海表层二甲基硫（DMS）和叶绿素a （Chl-a）浓度的时空变化.结果表明：夏季DMS和Chl-a浓度高于冬季;由南至北,年均DMS和Chl-a浓度逐渐升高,且四季间的差异变大.黄、东海表层海水DMS和Chl-a、温度的统计分析表明,春、夏季Chl-a和DMS浓度存在指数关系,而冬季Chl-a和DMS浓度则存在线性关系;不同Chl-a水平下,温度对DMS浓度的影响存在差异.黄、东海表层DMS浓度与Chl-a浓度及温度的多元统计模型结果显示：DMS浓度随着Chl-a浓度增加而增加;在中心温度为21.31℃的温度区间内,DMS浓度较高,且Chl-a浓度越高,这个温度区间越窄.     

太湖梅梁湾水体组分吸收特性季节差异分析

利用2006年8月、11月和2007年3月太湖梅梁湾水样实验室测定的水体组分固有光学特性数据和水质分析数据,分析水体中各组分在不同季节的吸收特性,并讨论不同季节光谱吸收的主导因子.结果表明,各组分在不同季节其吸收特性存在一定的差异,总悬浮吸收系数在夏季最大,在440 nm平均吸收系数为(7.49 4±3.0)m-1,春季最小,440 nm平均吸收系数为(2.86±0.73)m-1,且不同季节其吸收类型不同;非藻类颗粒吸收特性的季节性差异相对较小,其吸收系数和S值的差异主要是由于无机悬浮物含量和组成的不同导致的;由于藻类含量的差异导致浮游藻类吸收系数在夏季最大,675 nm平均吸收系数为(5.49±3.5)m-1,秋季次之675 nm平均吸收系数为(2.03±1.14)m-1,春季最小,675 nm平均吸收系数为(0.62±0.25)m-1;而有色可溶件有机物(chromophoric dissolved organic matter,CDOM)吸收系数和S值的季节差异性主要是由于其来源的不同,导致其浓度和成分的不同形成的.春、秋季由于无机悬浮物含量较高,非藻类颗粒物对总吸收的贡献大于其他组分,是水体总吸收的主导因子,而夏季由于浮游藻类含量较高,使其成为水下光谱的主要影响因素.     

沱江流域饮用水源地抗生素污染的时空变化、生态风险及人体暴露评估

为探讨抗生素在饮用水源地的分布现状,采用固相萃取-高效液相色谱质谱联用法对四川省沱江流域典型城市饮用水源地中35种抗生素进行了测定,并计算了风险商(RQ)及人体通过饮用水暴露于抗生素的量. 结果表明:① 沱江流域饮用水源地35种抗生素被广泛检出,在春季、夏季、秋季、冬季的浓度分别为n.d.(低于检出限)~114.696、n.d.~536.322、n.d.~69.488和n.d.~90.461 ng/L,检出率分别为0~85.7%、0~92.9%、0~100.0%和14.3%~100.0%. ② 抗生素在冬季检出率最高,达74.3%,喹诺酮类在各季节的平均浓度呈冬季≈夏季>春季>秋季的特征,四环素类在秋季浓度最低,其余5类抗生素未发现显著的时间变化. ③ 磺胺类和大环内酯类存在一定的空间分布特征,而其余抗生素未呈现显著空间分布差异. ④ 磺胺嘧啶在春季、秋季和冬季以及盐酸金霉素在夏季对生态系统有较高的生态风险. 氧氟沙星和盐酸四环素在春季、夏季和冬季的风险商介于0.10~1.00之间,在相应季节对沱江流域可能造成中等生态风险. ⑤ 短期内居民通过饮用沱江流域饮用水源地水暴露于抗生素的风险可以忽略不计,但长期低剂量暴露带来的健康风险问题有待进一步研究. 研究显示:抗生素污染广泛存在于沱江流域饮用水源水中,其中以兽用抗生素为主,表明农业活动可能对该流域抗生素污染贡献较大;沱江流域饮用水源地水中抗生素总体处于中低生态风险,基于该研究数据沱江流域内人群饮用水源水暴露于抗生素的量较低,相对安全.      

福建宁德晴川湾海域鱼类群落结构及其时空变动

福建宁德晴川湾是闽东渔场的中心区域,但针对该区域鱼类群落结构的研究相对欠缺。本研究在2020年4月和10月开展了两次底拖网调查,旨在通过对晴川湾海域鱼类群落结构及其时空变动的分析,探究环境因子对该海域鱼类群落的影响。结果显示：本次调查共采集到鱼类11目29科49属55种,其中,30种为洄游性鱼类;春季优势种主要为孔虾虎...     

流沙湾溶解氧的分布特征及其相关因素的探讨

2008年2月、5月、8月和11月四个航次对流沙湾海水中溶解氧进行详细的调查和研究,同时分别测试其温度、盐度、TOC、COD、叶绿素a等水质指标,通过统计分析,得出流沙湾DO的分布特征,并针对DO与其相关因素之间的关系进行探讨。结果表明:在整个调查海域内,秋冬季溶解氧呈现由外湾向内湾,由南向北逐渐递增的分布趋势;春季溶解氧则呈现由外湾向内湾逐渐递减的分布趋势,站位之间变化幅度较大(4.49～7.71mg/L);夏季内湾和外湾海水中溶解氧的含量较为平均,各站位之间变化幅度较小(5.93～6.99mg/L)。表层海水溶解氧平均含量(6.60mg/L)稍高于底层海水(6.33mg/L)。秋冬季溶解氧的平均含量(7.40mg/L、7.85mg/L)普遍高于春夏(6.26mg/L、6.46mg/L)两个季度,站位7底在四个季度中溶解氧均处于低值区。随着水温升高,氧的溶解度降低,随着盐度升高,溶解氧含量也有下降趋势,冬季和春季的线性关系较为显著。DO和COD随季节变化的规律一致,与TOC的季节变化规律相反。溶解氧与叶绿素a在冬季呈现极显著正相关。春季次之,夏秋两季两者之间不存在相关性。