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。     

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。     

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...     

2018年梅山湾营养盐的时空变化及富营养化分析

本研究于2018年冬季、春季、夏季和秋季对梅山湾水质进行监测,并对梅山湾水体中营养盐的时空变化特征及富营养化进行分析,结果表明:NO₃-N是DIN的主要成分,占比为68.25%～98.21%。冬、春和秋季DIN和PO₄-P浓度均值均高于夏季,夏季的SiO₃-Si则高于其他季节。除夏季外,冬、春和秋季的部分营养盐浓度与叶绿素a均呈显著负相关（P<0.01）,表明不同季节梅山湾的营养盐不仅受浮游植物的消耗影响,还与外源输入及环境介质的释放相关。除夏季外,其他3个季节盲肠段的PO₄-P浓度均值高于湾内,由北堤向南堤呈不断下降的趋势。春季和夏季,盲肠段的SiO₃-Si比湾内低,与秋、冬季相反。综合污染指数评价结果表明春季和秋季盲肠段主要为中度污染,湾内主要为轻度污染,夏季则相反;潜在富营养化评价结果表明盲肠段主要为磷中等限制潜在性富营养以及贫营养,湾内主要为磷限制潜在性富营养和磷限制富营养。     

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。     

2019年渤海氮磷营养盐季节变化及富营养化状况

本研究采用2019年渤海四个季节表层的氮磷营养盐数据,对渤海氮磷营养盐浓度、N/P和富营养化状况的季节变化进行了分析和评价。结果表明:DIN和PO₄-P的季节分布明显不同,DIN平均浓度表现为秋季最高、冬季和春季次之、夏季最低的季节分布特征,而PO₄-P平均浓度最高值出现在秋季,其他季节浓度相近;空间分布上,DIN及各组分（NH₄-N除外）均呈现近岸高、中部低的空间分布,受河流输入影响显著,虽然在近岸海域如辽河口出现PO₄-P的高值区,但PO₄-P各季节分布变化较大,并在秋、冬季节出现渤海中部浓度升高的情况,可能是受陆源输入和海洋中磷的内源循环的共同影响;同一季节近岸海域N/P远高于近海海域,渤海近岸海域呈现显著的磷限制,近海海域由于出现大片N/P小于16的区域,可能出现潜在氮限制的现象;富营养化指数（EI）结果显示,渤海富营养化区域主要集中在辽河口,该海域常年为中度富营养化区域,过量的DIN是富营养化的主要原因。     

深圳近岸海域氮、磷营养盐变化趋势及其与赤潮发生的关系

本文阐述了深圳近岸海域（大鹏湾北部和东部沿岸、大亚湾西部沿岸、深圳湾西北部沿岸及珠江口东南部沿岸）四个海区氮磷营养盐近30 a变化趋势,统计了各海区历年赤潮发生次数和累计总面积,并对氮磷营养盐含量和赤潮发生次数、累计总面积进行了相关性分析。结果表明,深圳近岸海域氮磷营养盐污染状况为东优西劣的趋势,东部海域水体均未达到富营养化水平,而西部海域水体均表现出一定程度的富营养化（部分年份为磷限制潜在性富营养）;赤潮发生次数以大鹏湾最高,深圳湾次之,累计总面积以深圳湾最大,珠江口次之;相关性分析结果表明,DIN、PO₄-P与四个海区赤潮发生次数、累计总面积均无显著相关性,而NH₄-N、NO₃-N分别与大鹏湾和珠江口海域赤潮暴发次数、累计总面积呈显著相关性。     

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。     

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。     

2013年胶州湾溶解营养盐时空分布特征

依据从2012年11月至2013年11月,每月一次对胶州湾海域溶解无机营养盐的调查资料,分析了该海域营养盐的分布特征和季节变化。结果表明:NO₃-N是溶解无机氮(DIN)的主要存在形态,其次是NH₄-N,NO₂-N所占比例最低。从整体上来看,胶州湾溶解无机营养盐湾内浓度较高,湾外浓度较低,海域无机营养盐主要为陆源输入。湾内水体营养盐季节性变化明显,夏季7月水体中无机营养盐浓度较高,而冬末、春季无机营养盐浓度较低。湾口、湾外由于受陆源影响小,所以季节性变化不明显,且溶解无机营养盐浓度也偏低;但夏季7月各溶解无机营养盐浓度仍略高于其它月份。与上世纪90年代相比,NH₄-N和PO₄-P浓度明显降低,NO₃-N和SiO₃-Si的浓度增加两倍左右,NO₂-N浓度没有明显变化。     

南海东北部间隙水营养盐的空间分布及其交换通量

为探究南海东北部沉积物间隙水中生源要素的分布规律及其对海洋生态环境的影响,于2014年10月至11月秋季,对南海东北部海区5个站位的沉积物间隙水中营养盐的含量及其空间分布进行现场采样分析。结果发现,沉积物间隙水中NH₄-N、NO₃-N、NO₂-N、PO₄-P、SiO₃-Si的平均含量分别为:25.20、11.62、3.05、7.42、305.8μmol/L。其中SiO₃-Si和NH₄-N是沉积物间隙水中含量最大的两种组分,且NH₄-N占无机氮的比例为57.4%~75.1%,是溶解无机氮的主要成分。通过实验室培养对沉积物-水界面营养盐的交换通量进行估算,估算的营养盐NH₄-N、NO₃-N、NO₂-N、PO₄-P的平均交换通量分别为:8.34、1.89、-0.89、0.41μmol/m2/d。整体上沉积物作为NH₄-N、NO₃-N和PO₄-P的源,不断地向上覆水释放营养物质,对南海东北部海区浮游植物生长繁殖及生产力的发展具有重要意义;初步探讨了早期成岩过程中营养盐的地球化学行为,对沉积物中营养盐的积累和输运进行了探究。     

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。     

辽河口浮游细菌和附着细菌群落结构及多样性分析

通过MiSeq高通量测序在盐度梯度变化下对辽河口海水中浮游细菌群落和附着细菌群落结构变化特点及与环境因子间相关性进行研究。环境因子包括盐度（S）、温度（T）、溶解氧（DO）、悬浮物（SS）、叶绿素a（Chl a）、细菌生产力（BP）、化学需氧量（COD）、硝酸盐（NO₃-N）、磷酸盐（PO₄-P）、硅酸盐（SiO₃-Si）和铵态氮（NH₄-N）。在对辽河口不同盐度区域表层选取代表站位并对其海水环境因子、细菌群落多样性指数、相似度、结构组成进行统计分析。结果显示:由河口向外海过程中水体的S和Chl a逐渐升高,DO、BP、COD以及N、P、Si营养盐的浓度逐渐降低。河口淡水区域β变形菌数量占优势,海水区域α变形菌和γ变形菌的数量逐渐增多。群落结构与环境因子相关性分析结果表明浮游细菌对环境因子变化较为敏感,而附着细菌对环境因子的变化敏感度较低。浮游细菌丰度与S、PO₄-P和BP有显著相关性（P < 0.01）,相关性系数分别为-0.963、0.996和0.995;附着细菌丰度与SS的相关性最为显著,相关性系数为0.997（P < 0.01）,此外与NH₄-N和Chl a也有显著相关性。实验结果表明S、PO₄-P、BP、DO和COD是影响浮游细菌丰度的影响因子,浮游细菌丰度与SS、NH₄-N和Chl a关系较为密切。相对附着细菌而言,浮游细菌在河口生态系统物质循环和能量流动方面发挥着更加重要的作用。     

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.