初夏渤海湾营养盐结构特征及其限制状况分析

根据2016年初夏渤海湾营养盐、叶绿素a和相关水文参数等数据,利用浮游植物吸收营养盐最低阈值和化学计量关系作为判断依据对渤海湾营养盐限制状况进行分析.结果表明：受陆地径流和渤海中部冷水输入的影响,初夏渤海湾在近岸、中部和湾口呈现三个明显的温盐特征海区.溶解无机氮（DIN）和活性硅酸盐（SiO₃^2--Si）受陆源输入影响,呈现近岸高湾口低的特征;DIN平均浓度为（7.67±6.48）μmol/L,SiO₃^2--Si平均浓度为（5.44±3.01）μmol/L,在湾口表层,DIN含量较低仅为（2.21±2.94）μmol/L,其中50%站点含量低于阈值（1μmol/L）,58.3%的站点存在DIN限制.而活性磷酸盐（PO₄^3--P）受陆源输入和浮游植物吸收储存作用等因素影响,呈现西部和曹妃甸外近海高中部较低的分布特征,平均浓度为（0.07±0.07）μmol/L,近岸受陆源氮磷输入总量差异影响,表层存在磷潜在限制比例达100%,而中部表层受浮游植物消耗吸收的影响,PO₄^3--P含量较低,仅为（0.02±0.02）μmol/L （未检出设为0）,其中近74.3%的水样含量低于阈值（0.03μmol/L）,磷限制状况严重.随着渤海湾氮磷营养盐陆源输入总量差距不断扩大,磷限制状况必将会进一步发展.     

海州湾海洋牧场的长期环境效应研究

为探讨海州湾海洋牧场的长期环境效应,调查了2010~2015年牧场区和对照区沉积物总氮（TP）、总磷（TN）、水体活性磷酸盐（PO₄^3--P）、总溶解无机氮（DIN）含量,浮游植物和底栖动物的生物量.结果表明：人工鱼礁和贻贝、藻类的养殖造成了牧场区沉积物TN的累积,由2010年的266.62mg/kg增加至2015年的596.21mg/kg.浮游植物的高丰度加快了牧场区和对照区沉积物生物有效性磷的释放,造成TP含量呈减小趋势.牧场区由2010年的547.26mg/kg下降至2015年的317.25mg/kg,对照区由2010年的438.21mg/kg下降至2015年的342.97mg/kg.TP含量的空间分布由牧场区（547.26mg/kg） > 对照区（438.21mg/kg）转变为牧场区（317.25mg/kg） < 对照区（342.97mg/kg）.底栖动物对沉积物-水界面的营养盐交换通量的贡献较低,不是TP、TN变化的主导因素.牧场区DIN含量更易受到沉积物TN的影响,对照区PO₄^3--P的含量变化与TP保持了一致性.高溶解氧环境和高TN含量为牧场区提供了内源性的NH₄⁺-N.牧场区的N/P更接近最适值,海州湾海洋牧场建设取得了一定的生态修复效果.     

夏季珠江口叶绿素a和营养盐分布特征及其与环境因子的关系

本研究基于2019年夏季珠江口附近海域的现场调查数据,分析了珠江口叶绿素a（chlorophyll a,Chl a）和营养盐的分布特征,并结合环境因子进行了探讨。结果表明:夏季珠江口海域表层Chl a和溶解氧（dissolved oxygen,DO）浓度分别为4.192～88.209 μg/L和4.610～10.586 mg/L;溶解无机氮（dissolved inorganic nitrogen,DIN）、活性磷酸盐（PO₄-P）和活性硅酸盐（SiO₃-Si）浓度分别为0.168～1.247 mg/L、0.011～0.044 mg/L和0.694～6.916 mg/L。夏季珠江口浮游植物生长旺盛,依据美国河口营养状况评价（NEEA-ASSETS）标准,44.4%的站位处于高度富营养化（20 μg/L60 μg/L）。珠江径流量是夏季珠江口浮游植物空间分布的主要驱动因素,珠江口口门内浮游植物生长受光限制和径流稀释影响并未出现高值,珠江口口门外浮游植物旺发消耗了大量磷酸盐,磷成为浮游植物生长的限制因子。Chl a与盐度、PO₄-P呈显著负相关性,与DIN、DIN/P呈显著正相关性,表明河口冲淡水对浮游植物生长影响显著。     

冬季大黑汀水库沉积物-水界面氮磷赋存特征及交换通量

本文研究了大黑汀水库表层沉积物碳氮磷污染负荷及分布特征,利用Peeper （pore water equilibriums）技术获取沉积物-水界面氮磷剖面特征,分析大黑汀水库间隙水氮磷分布的空间差异;采集沉积物无扰动柱样用静态培养法对其水土界面氮磷交换速率进行估算.结果表明：沉积物中TN、TP和TOC的含量分别在729~5894mg/kg、1312~2439mg/kg和0.5%~5.6%之间,沉积物中氨氮（NH₄⁺-N）、硝酸盐氮（NO₃^--N）、亚硝酸盐氮（NO₂^--N）和活性磷（PO₄^3--P）含量分别在0.6~202.9、34.4~168.3、0.1~0.3和16.1~75.2mg/kg之间,主要表现为下游含量高于上游,空间分布特征明显;沉积物C/N表明该水库有机质主要来源于水体内部,与人类网箱养殖活动有关.间隙水中NH₄⁺-N和PO₄^3--P浓度远高于上覆水,表明大黑汀水库间隙水具有向上覆水体扩散营养盐的潜力.在垂直方向上间隙水中NH₄⁺-N浓度随深度的增加而变大,PO₄^3--P浓度具有在0~4cm快速增加,之后表现出逐渐降低的趋势.静态释放结果表明,沉积物-水界面NH₄⁺-N和PO₄^3--P的交换通量分别为3.5~110.5mg/（m²·d）和0.1~1.6mg/（m²·d）,NO₃^--N和NO₂^--N交换通量在-112.5~157.2mg/（m²·d）和0.04~0.94mg/（m²·d）之间.NH₄⁺-N、NO₃^--N和PO₄^3--P在下游表现出较高的释放速率.较高的沉积物内源负荷使得大黑汀水库沉积物具有较大的向上覆水释放营养盐的潜力,改善水库沉积物污染状况是治理大黑汀水库水体环境的必要之举.     

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。     

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。     

2016-2021年长江口海域营养盐时空变化特征及其影响因素研究

为研究长江口海域营养盐时空变化特征及其主要影响因素,本研究基于2016-2021年长江口生态环境监测数据、长江流域入海断面监测数据以及长江径流数据,根据长江口盐度(S)空间分布特点,将该海域分为口门区(S<5‰)、河口区(5‰25‰),从分区的角度探讨长江口海域溶解性无机氮(DIN)、磷酸盐(PO₄-P)、硅酸盐(SiO₃-Si)的浓度时空分布、营养盐结构及限制因子.结果表明：(1)时间上,2016-2021年DIN、PO₄-P浓度呈波动下降趋势,SiO₃-Si浓度则呈波动上升趋势. DIN浓度主要表现为春季>夏季>秋季,PO₄-P和SiO₃-Si浓度则均呈现秋季>夏季>春季的趋势.(2)空间上,DIN、SiO₃-Si浓度均呈由近岸向远海逐渐递减的趋势,均表现为口门区>河口区>海水区,而PO₄-P浓度则表现为河口区>口门...     

近10 a廉州湾富营养化因子变化特征及其与赤潮演变的关系

利用2005~2015年广西廉州湾每年枯水期、丰水期和平水期共32个航次的监测数据,分析了营养盐等富营养化因子的变化特征,用富营养化指数评价该海域富营养化程度的演变,并探讨富营养化因子变化与浮游植物响应的关系。结果表明,近10 a廉州湾的营养盐及COD最高浓度主要出现在丰水期,DIN和PO₄-P枯水期明显高于平水期,SiO₃-Si和COD在枯水期和平水期浓度相近。PO₄-P年际间变化幅度较大并呈较明显上升趋势,SiO₃-Si呈下降趋势,DIN和COD年均变化总体不大。在枯水期PO₄-P、DIN和COD均呈现出上升趋势。径流输入对海湾的DIN和COD变化起主导作用,生活排污、水产养殖对PO₄-P的分布和变化有重要的作用。年均富营养化指数范围为0.10~1.85,富营养化程度主要由DIN、PO₄-P决定。海湾营养盐结构总体处于P限制状态,近10 a N/P和Si/P比例呈显著下降趋势,P限制在一定程度减轻。廉州湾在高DIN和高SiO₃-Si值的条件下,PO₄-P输入量的徒增及其导致营养盐比例的改变是诱发赤潮的最重要环境因素。近年来营养盐输入增加,富营养化程度有所加重,P限制得到一定的缓解,海湾赤潮的生态风险加大。     

2014年秋季黄河口附近海域营养现状与评价

根据2014年10月对黄河口附近海域56个站位水质的调查结果,分析了该海域营养盐的空间分布特征,并对该海域的营养水平和有机污染状况进行了评价。结果表明,该调查海域表、底层无机氮（DIN）平面分布表现为近岸向远岸降低的趋势,特别是在黄河口附近有高值区,且与盐度有显著负相关性,表明DIN主要来自黄河等入海径流的输入。表层海水中活性磷酸盐（PO₄-P）平面分布表现为东北高西南低的趋势;底层海水中PO₄-P平面分布较为均匀;PO₄-P与海水盐度相关性不十分显著,表明调查海域PO₄-P的补充并非主要来自黄河口等河流输入,而可能与有机物的分解矿化再生、浮游植物的大量繁殖以及海底表层沉积物中PO₄-P向上输送补充等因素有关。从营养盐结构看,本次调查海域N/P均值大于Redfield比值;P与N相比显得相对缺乏。根据N/P比值与浮游植物生物密度平面分布表明,过高比值的N/P可能引起浮游植物的生长受到某一相对低含量元素的限制,从而导致浮游植物的生物密度较低。根据富营养化指数评价和有机污染综合指数计算结果,2014年秋季黄河口附近海域已处于富营养化状态,而DIN应是造成黄河口附近海域富营养化的主要因子;该海域有机污染程度属于2级,表明该海域开始受到有机污染。     

三峡水库蓄水期支流水体营养盐来源估算

通过对蓄水前后三峡水库库首支流香溪河沉积物-上覆水中的氢氧同位素和氮磷营养盐的测定,分析了蓄水前后沉积物-上覆水氢氧同位素和氮磷营养盐的分布特征,并利用二元线性混合模型计算了长江干流（CJ River）和古夫源头（GFYT）的贡献率.结果表明,整个蓄水期沉积物以源的形式向上覆水体释放NH₄⁺-N、DTP、PO₄^3--P,以汇的形式吸收上覆水体中的NO₃^--N.利用营养盐贡献率公式进一步分析得到,蓄水前沉积物-上覆水中氮营养盐主要来源于CJ干流,其中以DTN和NO₃^--N最为显著,蓄水后GFYT的贡献率明显上升,其中3号和4号采样点最为明显,其中DTP在蓄水前后几乎均以GFYT为主要来源,PO₄^3--P在蓄水前则以CJ干流为主要来源,蓄水后以GFYT为主要来源.说明尽管蓄水期库湾水体在较大程度上受干流倒灌影响的支配,但对于沉积物-上覆水而言受GFYT的影响更为显著.     

中国主要河口海湾富营养化特征及差异分析

针对我国65个沿海河口海湾,基于自然地理数据及2007~2012年水质监测数据,采用箱须图法、聚类分析、相关性分析和主成分分析等方法,探讨河口海湾间富营养化特征、差异性及主要原因.结果表明,大型河口海湾的富营养化状态指标值相对较高,但河口海湾间富营养化响应指标值存在一定差异.DIN、PO₄^3--P和COD是河口海湾富营养化特征的第1主成分,DO和Chl-a是第2主成分,盐度、水深、潮差和面积等是第3主成分,河口海湾水体Chl-a浓度与TN入海量(P<0.01)、DIN(P<0.01)、PO₄^3--P(P<0.05)、流量(P<0.01)、温度(P<0.05)呈显著性正相关,同时与潮差(P<0.05)和盐度(P<0.01)和DO(P<0.01)呈显著性负相关.表明营养盐入海量增多是引起河口海湾一系列富营养化症状的主要因素,但河口海湾自然属性会调节其富营养化状态,造成系统间响应特征的差异.潮差小于2.5m的河口海湾,其营养盐转化效率明显高于潮差大于2.5m的河口海湾.说明河口海湾潮差可通过改变水体滞留时间、垂直混合和光照条件等,调节浮游植物生物量对营养盐的敏感性.此外,与外海的水体交换,海洋生物的捕食,及其他形态营养盐的供给等作用,也会影响河口海湾水体Chl-a的水平.人类活动带来的营养盐输入,以及河口海湾特有的自然属性,共同决定了其富营养化特征的差异和程度.     

低C/N(<3)条件下SNEDPR系统启动及其脱氮除磷特性研究

为了解同步硝化内源反硝化除磷（SNEDPR）系统处理低C/N（<3）污水的脱氮除磷特性,采用厌氧/低氧（溶解氧0.5~1.0mg/L）运行的SBR反应器,以低碳城市污水为处理对象,考察了C/N对SNEDPR启动、脱氮除磷性能优化与菌群结构变化的影响.结果表明：进水C/N由4.3提高至5.15时,系统脱氮除磷性能均逐渐增强,系统总氮（TN）和PO₄^3--P去除率最高达89.3%和90.6%;降低进水C/N <3后,系统脱氮、除磷性能均呈现先降低后逐渐升高的趋势,但低C/N对PAOs（聚磷菌）除磷性能的影响高于其对反硝化聚糖菌（DGAOs）内源反硝化脱氮性能的影响,表现为TN和PO₄^3--P去除率分别先降低至21.4%和3.4%后逐渐升高至92.9%和94.1%.系统稳定运行阶段,单位COD平均释磷量和SNED率达437.1mgP/gCOD和89.1%,出水NH₄⁺-N、NO_x^--N和PO₄^3--P浓度平均为0,4.4,0.2mg/L.经136d的运行,系统内PAOs,GAOs,AOB（氨氧化菌）和NOB（亚硝酸盐氧化菌）分别占全菌的（16±3）%,（8±3）%,（7±3）%和（3±1）%,其保证了系统除磷、硝化和反硝化脱氮性能.此外,系统好氧段存在同步短程硝化内源反硝化,是实现低C/N（<3）污水高效脱氮除磷的原因.     

三沙湾水质分布特征对陆源污染、湾内养殖的响应

根据福建三沙湾海域2018年洪季一个定点站和12个走航站的5项营养盐及水文资料,研究发现:（1）三沙湾沿岸城市排放水是主要的污染源。其中,蕉城区外大金溪湾的硝酸盐、氨盐、悬沙含量、硅酸盐和磷酸盐浓度,在落潮盐度最小时期（宁德城区排放水）分别是涨潮盐度最大时期（海水）水质浓度的1.2倍、3.6倍、6倍、2.5倍和2倍。（2）三沙湾营养盐从陆向海的变化既受陆域河流排放的影响,也受湾内养殖排放的影响。其中NO₃-N和SiO₃-Si浓度受陆源排放影响较大,从陆向海分别下降了31%和50%。而NO₂-N、NH₄-N和PO₄-P浓度变化受湾内养殖的影响,从陆向海下降的趋势不明显。（3）12个走航站无机氮（DIN）的平均值为57.33 μmol/L,大于21.41 μmol/L;PO₄-P平均值为2.28 μmol/L,大于1.45 μmol/L;DIN/DIP基本为8~30。这些参数表明三沙湾水质已经超四类海水水质标准,并达到富营养化状态。     

Cl~-、SO_4~(2-)和PO_4~(3-)对异养反硝化污泥的胁迫效应

反硝化菌是反硝化作用的驱动者,探明Cl~-、SO_4~(2-)和PO_4~(3-)对异养反硝化污泥(HDS)的胁迫效应,有助于含盐废水生物脱氮技术的研发和优化.选用硝酸盐还原酶(周质酶)和碱性磷酸酯酶(胞内酶)作为指标,考察了不同Cl~-、SO_4~(2-)和PO_4~(3-)浓度对HDS酶活的影响;通过观测HDS中的活菌水平和细胞形态,考察了不同Cl~-、SO_4~(2-)和PO_4~(3-)浓度对HDS微生物细胞结构的影响.结果表明,Cl~-、SO_4~(2-)和PO_4~(3-)对HDS硝酸盐还原酶的半抑制浓度分别为0.15、0.12和0.05mol/L,对碱性磷酸酯酶的半抑制浓度为1.14、0.75和0.49mol/L;高浓度Cl~-、SO_4~(2-)和PO_4~(3-)导致HDS微生物细胞膜结构破损,通透性增加,细胞物质外泄.阴离子对HDS的胁迫可分为渗透胁迫和电荷胁迫,渗透胁迫造成HDS中功能酶失活,电荷胁迫造成HDS中细胞膜破损,细胞物质外泄.     

夏季东海生源硫的分布、通量及其对非海盐硫酸盐的贡献

对2012年6月东海表层海水中二甲基硫（DMS）、二甲巯基丙酸内盐（DMSP）和二甲亚砜（DMSO）的浓度分布特征及其影响因素进行了研究,并估算了DMS的海-气通量及其对大气气溶胶中非海盐硫酸盐（nss-SO₄^2-）的贡献率.结果表明,DMS、溶解态DMSP（DMSPd）、颗粒态DMSP（DMSPp）、溶解态DMSO（DMSOd）和颗粒态DMSO（DMSOp）的浓度平均值±标准偏差为（5.71±5.23）,（5.94±3.68）,（23.84±14.15）,（9.14±10.52）和（11.01±5.81）nmol/L.DMS、DMSP和DMSOp浓度均在28oN~29oN,122°E~123.5°E海域呈现高值中心,沿中心向外扩散降低,并且与叶绿素a（Chl-a）的分布趋势基本一致.除DMSOd外,3种二甲基硫化物与Chl-a表现出显著的相关性,表明浮游植物生物量是影响东海生源有机硫化物生产分布的关键因素.此外,夏季东海DMS海-气通量介于（0.93~101.02）μmol/（m²·d）,平均值±标准偏差为（18.13±21.42）μmol/（m²·d）.夏季东海生源硫释放对nss-SO₄^2-的贡献率仅为2.2%,表明人为排放是东海大气气溶胶中nss-SO₄^2-的主要来源.