皮口至大长山岛海域现代沉积特征

2003年9月国家海洋环境监测中心对皮口至大长山岛海域进行了海洋资源综合调查与评价.取表层沉积物样90余个,3柱柱状样,通过实验室分析,将表层沉积物类型及其分布特征进行分析,并应用210Pb测年技术,测得调查区海域现代沉积物的堆积速度,探讨其沉积物的沉积速率.结果表明,该区表层沉积物类型以细颗粒沉积为主,具有淤泥质岸带的沉积特征.210Pb测得沉积速率揭示出测区的北岸潮滩区高于水下岸坡也高于大长山岛北侧近岸海域.该区物质来源丰富,沿岸鸭绿江、大洋河、碧流河、和庄河携带的泥沙严格控制了沉积物类型的分布特征.     

基于Landsat 8珠江口悬浮泥沙四季遥感反演与分析

本文利用2014年珠江口海域四个季度实测悬浮泥沙数据和Landsat 8多光谱遥感数据,进行了该海域四个季度的悬浮泥沙遥感反演与分析。反演结果表明,珠江口海域冬季悬浮泥沙浓度最低,分布从近岸向离岸逐渐递减;与冬季相比,受春季珠江口径流量逐渐增加的影响,悬浮泥沙含量有所增加,悬浮泥沙的整体状态呈现东北-西南走向的带状状态,平行于海域的西岸,沿着东南向逐渐降低;夏季珠江口为丰水期,受季节性上升流和径流量增大等因素的影响,悬浮泥沙含量达最大,高值区域主要分布在沿岸口门附近,近岸到离岸逐渐递减;秋季珠江口悬浮泥沙含量较少,高值主要集中在河口区域,这是由于秋季珠江口的径流流量减小,淡水冲击力不强,上升流减弱,高浓度主要集中在入海口和口门附近。     

杭州湾泥沙中重金属元素的分布及影响因素

通过对杭州湾海域表层沉积物和悬浮泥沙中重金属等含量分析,并结合三维流场和沉积动力环境计算结果,研究了该海域泥沙颗粒中重金属元素的分布特征及影响因素,分析了动力沉积在重金属元素汇聚的作用.结果表明,杭州湾海域泥沙中重金属含量相比20世纪80年代有明显减少,环境质量有好转,表层沉积物中重金属含量相比国内其他重要河口海湾区域处于中等水平.湾口中部是重金属重要的汇集区域,表层沉积物中各重金属含量均为湾口高、湾顶低,Cu、Hg最大值出现在湾口中部,Pb最大值出现在湾口北侧,悬沙中金属含量均比在表层沉积物中略高,离散性相比更小,空间分布更为均匀.有机质对表层重金属含量和分布具有重要作用;悬浮颗粒物和表层沉积物中重金属的含量和空间分布具有较大的差异,一定程度上表明海湾颗粒物重金属是长江口输沙和杭州湾北岸排污的共同作用;研究海域水动力作用强烈,潮流对泥沙的沉积分异是造成悬沙和表层沉积物中金属含量和离散性差异的重要原因.     

福建近岸海域悬浮泥沙浓度遥感定量监测研究

论文在分析MODIS数据对海洋水体反射光谱特征的基础上,选用合适的探测波段构成悬浮泥沙遥感参数,并根据2003~2004年福建近岸海域海洋监控区内9个站点的海洋水色数据建立悬浮泥沙浓度遥感定量反演模式。利用已建立的模式对2001~2005年福建近岸海域悬浮泥沙浓度进行遥感反演,根据反演结果分析该海域悬浮泥沙浓度的分布及其变化特征,着重分析闽江口海域的悬浮泥沙运动特点。结果表明:福建近岸海域悬浮泥沙浓度与基于MODIS蓝光(0.438~0.448μm)和绿光(0.545~0.565μm)探测波段数据构成的遥感参数呈指数函数关系,定量反演效果比较理想,反演结果能客观地揭示福建近岸海域悬浮泥沙的浓度分布及其变化特征,为今后对该海域悬浮泥沙运动规律的深化研究奠定了基础。     

舟山附近海域表层沉积物粒度及重金属研究

以舟山附近海域表层沉积物2016年8月的监测资料为基础,对沉积物粒度特征和重金属含量及其影响因素进行了研究,对重金属污染程度进行了评价,旨在为舟山附近海域沉积环境的研究提供地球化学资料。结果表明:舟山附近海域表层沉积物粒度组成均以粉砂和粘土为主;沉积物类型以粘土质粉砂和粉砂质粘土为主;各重金属元素平均含量顺序依次为Zn > Cr > Cu > Pb > Cd > Hg;空间分布波动程度顺序依次为Pb > Cu > Cd > Zn > Cr > Hg;Cu、Cd、Pb、Cr、Zn具有相似污染源;有机碳是控制表层沉积物中重金属含量分布的重要因素;重金属污染程度依次为Hg>Cd>Cu>Zn>Pb>Cr,趋向中度污染水平。     

珠江口冬春季悬浮泥沙浓度遥感反演模式分析

利用珠江口2014年2月和2014年5月的高光谱遥感反射率和实测悬浮泥沙质量浓度数据进行了两波段悬浮泥沙遥感反演模式的研究。通过分析和对比发现,冬季2月悬浮泥沙质量浓度和光谱遥感反射率相关性较低（R2=0.422）,春季5月二者相关性较好R2=0.693。由于5月为珠江口丰水期,径流量增大,携带泥沙能力增强,存在因上升流引起的泥沙再悬浮现象。另外,丰水期存在咸淡水锋面和锋区附近的盐度梯度也导致悬浮泥沙质量浓度增大。悬浮泥沙质量浓度高,对光敏感,建立模式好。而2月珠江口为冬季枯水期,珠江口伶仃洋海域悬浮泥沙主要来自径流,径流量小,含沙量少,模式较5月差。     

大洋山围垦工程对邻近海域环境的影响

利用FVCOM三维海洋数值模型,模拟嵊泗大洋山围垦工程建设填海前后的流场及泥沙运动,对该工程附近海域潮流及各层泥沙分布变化进行了探讨。结果显示,围垦实施后,工程位置西侧及东南侧海域涨、落急潮流减弱、泥沙浓度减小,影响范围主要位于离岸0.26 km以内海域,以外海域潮流和泥沙场格局基本不变;工程东南侧缓流区可能会出现轻微淤积,西侧前沿可能存在冲刷。     

瓯江口附近海域表层沉积物重金属时空变化特征及其潜在生态危害评价

根据2006年和2013年航次对瓯江口附近海域调查的资料,分析了沉积物中重金属Cu、Pb、Zn和Cd的时空变化特征,并对其潜在生态危害进行了评价.结果表明,相比2006年,2013年调查海域表层沉积物中Cu和Zn平均含量有所增加,但经student-t检验,两组结果间不存在显著性差异,而Pb和Cd有显著性降低;与国内外其它河口相比,其含量处于中等水平.从空间分布上看,两次调查表层沉积物中重金属的空间分布有明显差异,同次调查中各重金属的空间分布总体趋势相似.通过潜在生态危害指数法对调查海域表层沉积物中重金属潜在生态风险性的评价表明,2013年调查海域重金属总的潜在生态危害指数整体属于中度生态危害水平,较2006年有明显降低.     

2015年调水调沙期间黄河悬浮颗粒Pb及其稳定同位素组成变化

通过对2015年黄河调水调沙期间利津水文站悬浮泥沙以及小浪底水库表层沉积物的分析,研究了调水调沙期间黄河入海泥沙中Pb元素的含量及同位素组成的变化特征,探讨了其物质来源及对调水调沙进程的响应.结果表明,调水调沙期间黄河入海泥沙Pb元素含量为18.09～28.35μg/g,平均为21.64μg/g,稳定同位素207Pb/206Pb为0.8367～0.8481,208Pb/206Pb为2.0839～2.0997,与黄土等物质较为接近.Pb含量及稳定同位素组成在调水调沙前、后期均较高,而在调水调沙中间主要时段则较低.利津站悬浮泥沙及小浪底水库沉积物中Pb同位素组成均符合黄河源Pb演化规律,但小浪底水库沉积物Pb元素含量较高,部分站位受到了人类活动的影响.调水调沙进程对该期间黄河入海泥沙Pb的变化及来源有着显著影响,在调水调沙前期和后期,水沙通量小,洪水对下游河床冲刷作用弱,Pb受到中上游沉积物来源影响,导致含量和同位素组成较高.在调水调沙中间的主要时段,利津悬浮泥沙与小浪底水库沉积物显著不同,Pb主要来自洪水对下游河床的冲刷,以自然来源为主,未受到人类活动影响.     

调水调沙工程长期实施对黄河口近岸沉积物粒度分布与黏土矿物组成特征的影响

基于对2013年10月获取的黄河口近岸海域28个沉积物样品的激光粒度分析和X-射线衍射(XRD)分析,探讨了调水调沙工程长期实施对沉积物粒度分布以及蒙皂石、伊利石、高岭石、绿泥石这4种矿物组成特征的影响.结果表明,2002年调水调沙工程实施以来,黄河口近岸海域的沉积物粒度尽管在砂含量上(平均约占23.5%)较渤海海域和黄河沉积物高,但仍主要以粉砂为主(平均约占59.1%),黏土组分相对较少(平均约占17.4%).黄河口近岸海域的黏土矿物组成与黄河沉积物的组成相近,但较调水调沙工程实施前存在较大差异,其不同组分含量整体表现为伊利石蒙皂石绿泥石高岭石.研究发现,相对渤海海域大范围的研究,对黄河口近岸海域的局部研究更能揭示调水调沙工程长期实施对河口沉积环境的影响.     

基于高分1号杭州湾河口悬浮泥沙浓度遥感反演模型构建及应用

杭州湾高悬浮泥沙的实时快速遥感监测是河口沿岸水质保护的关键。本文利用杭州湾实测的高光谱及悬浮泥沙浓度数据,模拟高分1号卫星数据并分析不同波段组合的遥感反射率与悬浮物浓度之间的相关关系,开展杭州湾河口水体悬浮泥沙遥感反演模式的比较验证,得出适用于高分1号卫星的悬浮泥沙浓度的遥感反演模型,并利用该模型进行杭州湾河口跨海大桥水域悬浮泥沙浓度反演,研究发现跨海大桥对潮水稀释悬浮泥沙有一定影响,大桥两侧悬浮泥沙有明显差异。     

西辽河不同粒级沉积物的氨氮吸附-解吸特征

为估算辽河吸附态氨氮入海通量,采用平衡吸附-解吸法研究了西辽河不同粒级沉积物对氨氮的吸附-解吸特征. 结果表明:不同粒级沉积物对氨氮的吸附-解吸特征均符合Langmuir和Freundlich吸附-解吸等温式;黏粒级和粉粒级沉积物的氨氮饱和吸附量较大,分别为3 643.82和2 693.71 mg/kg,相当于粗砂的8.04和5.94倍;西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒所携载的吸附态氨氮的入海通量分别为170.10和164.52 mg/kg. 占沉积物氨氮吸附总量的14.99%;黏粒级和粉粒级沉积物的氨氮解吸比例较小,分别为30.66%和42.04%,入海后可分别为上覆水提供氨氮52.15和69.16 mg/kg;黏粒级和粉粒级沉积物所吸附的氨氮是氮素循环的重要组成部分;黏粒和粉粒级沉积物的腐殖质含量远远高于粗沙,在其所形成的团聚体结构中存在的孔隙填充方式——氨氮吸附是导致黏粒和粉粒级沉积物饱和吸附量较大、解吸比例较低的根本原因.      

西辽河不同粒级沉积物对磷的吸附特征

采用平衡吸附法研究了西辽河不同粒级沉积物对磷的吸附特征.结果表明,不同粒级沉积物对磷的吸附特征圴符合Langmuir吸附等温式和Freundlich吸附等温式;黏粒级和粉粒级的磷饱和吸附量较大,分别为3791.12,2323.33mg/kg,分别相当于粗砂的6.68和4.09倍;黏粒级和粉粒级沉积物吸附的磷是磷素循环的重要组成部分,西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒所携载的吸附态磷的理论入海通量分别为3791.12,2323.33mg/kg冲泻质泥沙.占沉积物磷吸附总量的28.30%.沉积物对磷的比表面积标化吸附分配系数与松结态腐殖质相关性最大,比表面积标化饱和吸附量与稳结态腐殖质相关性最大,在稳结态和紧结态腐殖质所形成的团聚体结构沉积物中存在孔隙填充方式的磷吸附.     

西辽河沉积物中不同粒径微团聚体磷的解吸特征

采用平衡解吸法研究了西辽河沉积物不同粒径微团聚体磷的解吸特征.结果表明,不同粒径团聚体磷的解吸比例为黏粒(0.20)<粉粒(0.28)<细砂(0.45)<粗砂(0.93);其原因为:细粒级微团聚体中腐殖质含量远远高于粗粒级;细粒级微团聚体中有机质是通过可溶有机质与黏土矿物相互结合形成复合体而富集,在其所形成的复合体团聚结构中引起的团聚体结构不可逆形变是导致磷的解吸比例降低,解吸迟滞性指数增大的根本原因;西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒级微团聚体所携载的可解吸态磷(NAP)入海后可分别为上覆水提供磷(212.93±38.60)mg/kg,(159.45±31.44)mg/kg.沉积物黏粒级和粉粒级微团聚体所携载的NAP是磷素循环的重要组成部分.     

基于遥感的巢湖悬浮泥沙分布的环境背景分析

悬浮泥沙是重要的水质参数之一,对水体透明度、浑浊度、水色等光学性质及水生生态条件产生直接影响,水体的含沙量及其动态变化对区域水下地貌的发展及冲淤变化等具有非常重要的影响. 以巢湖为例,通过对不同含沙量的水体进行光谱特征分析,提出了用泥沙指数来提取泥沙分布的方法. 利用ETM+(TM)数据得到了巢湖湖区2个时相的泥沙分布图,并对巢湖悬浮泥沙分布的环境背景进行分析,指出巢湖泥沙的来源主要是各入湖河流携带的泥沙,其次是岸坡崩塌物形成的.      

Experimental investigation of the effect of sediment transport patterns on the adsorption of cadmium ions onto sediment particles

The mechanism of flow turbulence, sediment supply conditions, and sediment transport patterns that affect the adsorption of cadmium ions onto sediment particles in natural waters are experimentally simulated and studied in this study both in batch reactors and in a turbulence simulation tank. By changing the agitation conditions, the sediment transport in batch reactors can be categorized into bottom sediment-dominated sediment and suspended sediment-dominated sediment. It is found that the adsorption rate of bottom sediment is much less than that of suspended sediment, but the sediment transport pattern does not affect the final (equilibrium) concentration of dissolved cadmium. This result indicates that the parameters of an adsorption isotherm are the same regardless of the sediment transport pattern. In the turbulence simulation tank, the turbulence is generated by harmonic grid-stirred motions, and the turbulence intensity is quantified in terms of eddy diffusivity, which is equal to 9.84F(F is the harmonic vibration frequency) and is comparable to natural surface water conditions.When the turbulence intensity of flow is low and sediment particles stay as bottom sediment, the adsorption rate is significantly low, and the adsorption quantity compared with that of suspended sediment is negligible in the 6 h duration of the experiment. This result greatly favors the simplification of the numerical modeling of heavy metal pollutant transformation in natural rivers. When the turbulence intensity is high but bottom sediment persists, the rate and extent of descent of the dissolved cadmium concentration in the tank noticeably increase, and the time that is required to reach adsorption equilibrium also increases considerably due to the continuous exchange that occurs between the suspended sediment and the bottom sediment.A comparison of the results of the experiments in the batch reactor and those in the turbulence simulation tank reveals that the adsorption ability of the sediment, and in particular the adsorption rate, is greatly over-estimated in the batch reactor.     

调水调沙对黄河口及邻近海域环境状况的影响

近年来黄河入海水沙通量发生了巨大的变化,短期内大量陆源物质入海对黄河口邻近海域生态环境的影响值得关注。本文于2013年对黄河口及其邻近海域进行了调水调沙前、中、后3个航次的海水环境调查,分析了主要水质因子含量、分布特征及营养结构状况,并进行综合评价和相关性分析。结果表明,受到调水调沙过程的影响,黄河口邻近海域水环境状况变化显著,调水调沙中盐度、Chl a含量较调水调沙前明显降低（P < 0.05）,调水调沙后又有所回升;营养盐和COD等含量在调水调沙中含量最高,调水调沙后次之,调水调沙前含量相对较低。平面分布上盐度、营养盐、COD、石油类等在黄河口门处等值线密集,随着调水调沙的进行呈舌状向外海延伸。调水调沙过程加剧了调查海域富营养化状态和有机污染程度,但是也使黄河口海域营养盐结构比例失衡的问题在一定程度上得到了缓和。通过相关性分析,进一步显示出调水调沙过程是调查海域主要水质因子分布与变化的主控因素。     

Experimental investigation of the e ect of flow turbulence and sediment transport patterns on the adsorption of cadmium ions onto sediment particles

The mechanism of flow turbulence,sediment supply conditions,and sediment transport patterns that affect the adsorption of cadmiumions onto sediment particles in natural waters are experimentally simulated and studied both in batch reactors and in a turbulencesimulation tank.By changing the agitation conditions,the sediment transport in batch reactors can be categorized into bottom sediment-dominated sediment and suspended sediment-dominated sediment.It is found that the adsorption rate of bottom sediment is much lessthan that of suspended sediment,but the sediment transport pattern does not affect the final(equilibrium)concentration of dissolvedcadmium.This result indicates that the parameters of an adsorption isotherm are the same regardless of the sediment transport pattern.Inthe turbulence simulation tank,the turbulence is generated by harmonic grid-stirred motions,and the turbulence intensity is quantifiedin terms of eddy diffusivity,which is equal to 9.84F(F is the harmonic vibration frequency)and is comparable to natural surfacewater conditions.When the turbulence intensity of flow is low and sediment particles stay as bottom sediment,the adsorption rateis significantly low,and the adsorption quantity compared with that of suspended sediment is negligible in the 6 h duration of theexperiment.This result greatly favors the simplification of the numerical modeling of heavy metal pollutant transformation in naturalrivers.When the turbulence intensity is high but bottom sediment persists,the rate and extent of descent of the dissolved cadmiumconcentration in the tank noticeably increase,and the time that is required to reach adsorption equilibrium also increases considerablydue to the continuous exchange that occurs between the suspended sediment and the bottom sediment.A comparison of the results ofthe experiments in the batch reactor and those in the turbulence simulation tank reveals that the adsorption ability of the sediment,andin particular the adsorption rate,is greatly over-estimated in the batch reactor.     

城市地表灰尘-降雨径流系统重金属生物有效性研究

以上海中心城区为例,定点采集地表灰尘、径流悬浮物、雨水口和河流沉积物,探讨重金属在地表灰尘-降雨径流系统中的环境行为及其生物有效性变化.研究表明,研究区域地表灰尘重金属浓度高于上海土壤背景值,其中Zn、Pb、Cd和Cu高出5~7倍,Cr和Ni高出2倍,径流非点源污染Pb、Cr和Ni贡献较大,Cd、Cu和Zn污染程度较轻.多介质赋存形态研究表明,重金属生物有效性依次为Zn>Ni>Cd>Cu>Pb>Cr.其中Cr、Zn和Cu在4种介质中分别以残渣态、碳酸盐态和有机态为主;Ni地表灰尘以残渣态为主,其它3种介质以碳酸盐态为主;Cd地表灰尘以有机态为主,径流悬浮物以非稳定形态为主;Pb在迁移过程中主导形态由铁锰结合态变为有机态.非稳定形态(F1+F2)在径流悬浮物组分中占有最高比例,6种重金属迁移比率平均值为1.74,说明从地表灰尘到径流颗粒物,重金属生物有效性明显升高,径流水体毒性和潜在生态效应值得关注;雨水口和河流沉积物残渣态含量较高,成为重金属在城市地表环境迁移的蓄积库.