南黄海营养盐的垂直分布特性及其垂向输运规律

根据“中韩黄海水循环动力学合作研究”项目１９９６～１９９８年６个航次的调查资料，对南黄海营养盐的垂直分布特征及其垂向输运规律进行了初步探讨。结果表明：（１）南黄海中北部（３４～３７°Ｎ），除冬季营养盐呈垂直均匀分布外，其他季节在远岸海域则呈现明显的层化现象，且在某些海域营养盐等值线呈上凸趋势或呈马鞍形分布，这与生物活动和黄海冷水团及其垂直环流有关；在近岸浅水区，营养盐基本呈垂直均匀分布。（２）南黄海南部（３４°Ｎ以南）：西侧浅水区（水深＜４０ｍ），营养盐基本呈垂直均匀分布且含量很高；东侧深水区，冬、春季营养盐垂直分布均匀且含量较低，夏、秋季时由于来自东海北部的冷水沿坡爬升，营养盐等值线呈极明显的上凸趋势。     

南黄海-长江口海域溶解氧分布和低氧、酸化特征及其控制因素

基于2019年8月与11月所获取的2个航次的水文、化学和生物资料,重点研究了夏、秋季南黄海和长江口海域溶解氧（DO）分布的时空格局及其与水文动力状况和生物地球化学过程之间的关系,探讨了该海区低氧特征及其对酸化环境的指示.结果表明,研究海域内DO含量及分布与流场/水团格局具有良好的对应关系,其中夏季长江口外台湾暖流影响区具有低氧的特征,秋季则在黄海冷水团海域下底层存在一个DO低值区.在上升流影响下,夏季长江口海域的底层低氧水体可抬升至上层水体,低氧水体由长江口海域向东北方向扩展;夏季长江口外下层低氧水体的涌升、黄海冷水团区DO最大值层的抬升均与跃层的抬升趋势基本一致,不仅反应了上升流对DO垂向分布的影响,同时也指示了冷水团边界区和长江口外海域涌升流的存在.此外,夏季长江口外东北部离岸低盐水团区的生物地球化学过程也对局地底层低氧区的形成有重要贡献.在夏季的长江口海域和秋季的黄海冷水团海域存在水体酸化区,其中长江口的酸化区范围与低氧区总体相吻合,秋季黄海冷水团底层酸化区也与DO低值区和冷水团范围基本一致.本研究结果可为南黄海和长江口海域低氧和酸化等生态环境问题的改善提供理论指导.     

夏季南黄海西部溶解氧的分布特征及其影响因素分析

基于2006年夏季对南黄海调查所得的溶解氧(DO)资料,重点分析了DO的分布特征及影响因素。结果表明,2006年夏季南黄海DO的浓度范围为1.36～10.36 mg/L,平均值为7.21 mg/L;DO的水平分布趋势主要受控于环流结构,水体层化和生物化学作用明显影响着夏季南黄海西南部海域和冷水团范围内的DO含量,同时温度也是影响石岛外海、苏北近岸和海州湾东南部-苏北浅滩外侧DO含量的主要因素;从DO的垂直分布来看,30 m层的DO浓度最高,这是DO垂直分布最大值现象的具体表现,而且DO断面分布存在四种典型的类型。总体来看,南黄海西南部底层DO低值现象和受黄海冷水团影响的外海层化区存在的DO垂直分布最大值现象是调查海域DO分布的两个最显著的特征。     

夏季黄海和渤海微表层和次表层海水中营养盐的分布特征

基于2011年6月黄海和渤海微表层和次表层中营养盐(DIN、PO34--P、SiO23--Si)的调查数据,分析讨论了营养盐的平面分布特征,并选取黄海冷水团断面和长江口断面对营养盐的垂直分布特征进行了分析.结果表明,不论是微表层还是次表层,营养盐的分布都是从近岸向远海递减,在河口地区有明显的高浓度分布;由于夏季长江冲淡水左转北上,营养盐在黄海南部长江口区呈现出水舌状分布特征;受黄海冷水团的影响,北黄海冷水团断面的垂直分布出现表层层化和底层垂直混合均匀的现象;受长江径流输入的影响,长江口断面DIN和SiO23--Si的垂直分布呈现表层浓度大于底层浓度的特征.另外,研究了微表层对NH4+-N、NO2--N、NO3--N、PO34--P、SiO23--Si和DIN的富集情况,结果表明除NO3--N外,微表层对次表层中的其它营养盐都产生了明显的富集作用,平均富集因子介于1.37～2.21之间.     

冬、夏季北黄海生源要素的平面分布特征

根据2006年7至8月(夏季)和2007年1月(冬季)对北黄海海域2个航次的调查资料,分析并讨论了北黄海冬、夏季生源要素的平面分布特征。结果表明:(1)在北黄海,夏季生源要素的浓度普遍较低,PO4-P、DIN、SiO3-Si以及DO的整体平均值分别为0.20,3.25,4.45μmol/dm3和8.12 mg/dm3;而在冬季它们的浓度则有很大提高,整体平均值分别是夏季的2.80,2.46,2.77和1.20倍。(2)夏季,表层营养盐浓度近岸远高于远岸,底层在黄海冷水团盘踞区为高值,DO的分布也与之类似;冬季,DIN与PO4-P分布相似,SiO3-Si和DO则各有其独特性。     

黄海溶解无机氮时空变化及其水团对DIN总量的影响

本文根据2013~2016年4个航次调查资料,研究了黄海水体中溶解无机氮（DIN）的时空变化及其总量影响因素.结果表明：春、夏、秋和冬季黄海调查海域DIN平均浓度分别为（5.43±4.02）,（4.47±3.16）,（7.46±3.56）和（5.09±2.59）μmol/L.其中,秋季浓度最高,夏季最低;黄海调查海域各季节DIN的分布呈现近岸高、外海低的变化规律,近岸高值点多集中在长江口以北、山东半岛和辽东半岛等处.春~秋季影响DIN分布的因素主要是陆源输入和浮游植物的生长繁殖,冬季则主要是河流输入和沉积物再悬浮作用.四季在中央海域底层还存在一个高值区（>6μmol/L）,主要受黄海冷水团和黄海暖流等共同影响;通过聚类分析法对黄海四季水团进行了基本划分,调查海域主要包括5个水团：黄海混合水团、黄海冷水团、黄海暖流水、沿岸水团和黄东海混合水团,除黄海混合水团终年存在外,其他水团均为季节性存在;调查海域DIN总量四季差异不大,整体含量介于1.0×10⁶~1.5×10⁶t,春、夏、秋和冬季DIN总量分别约为1.2×10⁶,1.0×10⁶,1.5×10⁶和1.3×10⁶t.春季和夏季受浮游植物吸收影响,DIN总量略低,从水团对DIN总量的贡献上来看,春季以黄海暖流为主,夏季以黄海冷水团为主,秋、冬季以黄海混合水团为主.     

夏季黄渤海生源要素的平面分布特征

依据2013年6月22日~7月9日对黄渤海海域调查结果,分析了该海域生源要素(DIN、PO4-P、SiO3-Si、DO)的含量及平面分布特征,并初步探讨了莱州湾内连续站P2各项要素的日变化规律及其影响因素。结果表明:夏季DIN含量表现为渤海高于黄海,而DO、PO4-P及SiO3-Si却表现出黄海高于渤海的特征。渤海表层DIN、SiO3-Si浓度高于其底层浓度,黄海底层DIN、PO4-P 、SiO3-Si浓度高于其表层浓度,渤、黄海表层DO高于底层DO。平面分布上,调查海区营养盐整体呈现南高北低,近岸高、外海低的分布特征。营养盐的高值区主要出现在长江口、黄河入海口及江苏近岸海区以及黄海底层中部海区,其分布受长江冲淡水、黄河水及黄海冷水团的影响明显。DO则呈现北高南低的分布特征,南黄海海区较低,高值区出现在北黄海底层。受黄河冲淡水对该站位的影响,P2连续站营养盐及DO浓度均表现为表层高于10 m层、底层,SiO3-Si和DIN受潮汐影响较大,其变化规律与盐度基本一致,DO受潮汐与生物共同作用,高值出现在下午16时左右。     

夏、秋季北黄海营养盐的时空分布特征及其影响机制

基于2011年7月(夏季)和2011年10月(秋季)北黄海海域2个航次的调查资料,对北黄海夏、秋季营养盐的时空分布特征及其影响机制进行了探讨.结果表明,夏、秋季北黄海营养盐的平均浓度分别为:NO3- (1.57±1.71), (5.93±3.84) μmol/L,NO2- (0.22±0.18), (0.88±0.93) μmol/L,PO43- (0.22±0.13), (0.40±0.23) μmol/L,Si(OH)4 (4.98±2.23), (6.71±3.24) μmol/L,NH4+ (1.35±0.90), (1.23±0.69) μmol/L,夏、秋季北黄海NO3-分别占溶解无机氮的49%和74%.2个季节近岸海域表层营养盐浓度均高于中部海域,底层浓度高于表层,高值区是冷水团区.各断面营养盐的垂直分布层化现象明显,受冷水团以及水体交换混合的共同影响,浓度由表至底逐渐升高.夏、秋季表底层N/P、Si/N和Si/P比值的水平分布为近岸海域高于中部海域,且夏季北黄海浮游植物的生长繁殖受磷限制.     

秋季珠江口外海海域的生态环境特征

于2015年9月（秋季）对珠江口外海海域不同深度水体中的营养盐、溶解氧（DO）和叶绿素a（Chl a）进行了调查,通过分析它们的空间分布特征及相互关系对珠江口外海海域的生态环境进行了研究。调查期间,营养盐、DO和Chl a的浓度和分布情况表明珠江口外海海域的生态环境总体较好,该区域的近岸受一定程度的陆源影响。在垂直分布上,珠江口外海海域水体的温度和盐度层化明显,导致营养盐、DO和Chl a的垂直分布均出现明显的差异。珠江口外海海域浅层水体（约小于50 m）的营养盐由于受浮游植物光合作用的影响而具有较低的浓度,深层水体（约大于50 m）的营养盐由于受有机物氧化分解的影响而具有较高的浓度。基于营养盐浓度和比值初步判断调查区域的营养盐限制情况,发现珠江口外海海域大部分浅层水体的营养盐可能同时存在氮限制和磷限制。综合分析营养盐、DO和Chl a之间的关系,发现2015年秋季珠江口外海海域的水体整体上处于异化作用占主导的阶段。     

长江口及其邻近水域溶解无机氮的分布变化特征

根据2004年4个航次的调查资料,研究了长江口及其邻近水域溶解无机氮的分布变化特征。结果表明,高浓度溶解无机氮集中分布在河口附近。一般来讲,近岸硝酸盐浓度上层高于下层,远岸与之相反。由于生物和化学作用的影响,亚硝酸盐和铵盐垂直断面分布较为复杂。随着长江径流量的增加与减小、冲淡水势力范围的扩大与缩小,硝酸盐季节分布随之变化,然而,亚硝酸盐春季浓度较高,铵盐冬季浓度远大于其它季节。各月DIN/PO4-P比值远高于Redfield比值。与1985~1986年相比,20余年溶解无机氮增加了2.2倍,DIN/PO4-P比值升高了1.4倍,这主要取决于溶解无机氮浓度的增加。溶解无机氮在河口的转移除了生物活动的影响外,主要受海水稀释作用的控制。     

2020年夏季渤海中部底层水体低氧现象成因分析

在气候变化和人类活动的双重作用下,海湾富营养化及其导致的季节性低氧成为近海生态安全风险评估的核心指标之一。本文根据2020年夏季渤海中部现场调查的结果,分析了渤海中部夏季DO的分布状况及其影响因素。监测结果表明,2020年夏季在黄河口东北部底层海域(38°N)出现约1300 km²的低氧区,DO最低浓度为2.18 mg/L。分析结果表明,2020年夏季渤海中部底层低氧区的形成受水体层化和富营养化的共同影响,富营养化导致了底层有机物的累积,有机物分解消耗了大量DO,而夏季层化作用阻碍水体的垂直混合,导致底部消耗的DO得不到及时补充,从而产生低氧区。本文对2020年夏季渤海中部底层水体低氧现象的研究,可为将来渤海生态环境监测和生态安全风险评估提供资料,具有一定的科学意义。     

夏季南海北部典型中尺度物理过程对营养盐及溶解氧分布特征的影响

依据2011年8月24日—9月5日对南海北部海域的现场调查,分析了涡旋这一典型中尺度物理过程对营养盐(NO-3-N,PO3-4-P,SiO2-3-Si)及溶解氧分布特征的影响.结果表明,夏季南海北部营养盐及溶解氧的分布受中尺度海洋过程的影响显著.在水平分布上,各项营养盐基本呈现近海高远海低的分布特征.东沙群岛附近海域由于受反气旋型涡旋的影响,反气旋型涡旋将珠江口水推至外海,使得东沙群岛附近海域呈现明显的高N、Si,低P的珠江口水特征.在断面分布上,位于珠江口附近海域的B、C断面营养盐浓度水平较低,表层低浓度营养盐向下扩张明显,营养盐浓度等深线也明显下移,其可能受到反气旋型涡旋中心区域的影响;而位于海南岛附近海域的D、F断面,底层低温高盐海水不断向上涌升,可能受到反气旋型涡旋边缘的影响,使得表层海水受到富含高浓度营养盐的底层海水的补充,为表层浮游植物的生长提供了丰富的物质基础.位于广东沿岸附近海域的A断面及东沙群岛附近海域的E断面则受季节性上升流的影响大于反气旋型涡旋的影响,表现出明显的低温、高盐、高P、低溶解氧的上升流特征.     

南黄海春季海水化学要素的分布特征

本文根据１９９６年４月“中韩黄海水循环及物质通量合作研究”项目的调查资料,首次对整个南黄海海域春季海水化学要素的分布特征进行了分析和探讨。结果表明,春季南黄海南部溶解氧含量及分布订受外海暖流水所控制,而中北部则主要受生物及生化活动的影响。     

长江口溶解氧的分布特征及影响因素研究

根据2006-06、2006-08、2006-10对长江口及其毗邻海域的大面调查,分析航次B断面上的溶解氧及营养盐的分布特征,并对长江口外溶解氧低值的成因及其与海水稳定度、营养盐的关系进行初步探讨.结果表明,在6月航次中,DO值随着离岸距离的增加而逐渐增加,底层的DO值低于表层.8月份长江口及其邻近水域底层明显出现低氧状态,DO的最低值仅为1.1 mg·L^-1,该断面表观耗氧量AOU一般在2.79 mg·L^-1以上,有氧的亏损发生,形成原因主要是海水层状结构稳定水交换较弱和有机物分解耗氧.10月份,海水层状结构发生变化,上下水层的垂直混合作用加剧,B断面DO分布随着离岸距离的增加逐渐增加.相关性分析显示,表底层的ΔDO与ΔρΔZ、ΔNO^-₃和ΔDIP都达到显著相关的水平.其中ΔDO与ΔρΔZ呈极显著的正相关,而与ΔNO^-₃、ΔDIP呈显著负相关关系.长江径流N、P污染物输入的不断增加为低氧区域表层浮游植物的生长提供了丰富的营养盐,从而加剧了该水域的氧亏损.     

2010年夏季珠江口海域溶解氧的分布特征和海气交换通量

根据2010年8月的调查资料,分析了珠江口海域溶解氧的分布特征,探讨了其与水体稳定性、营养盐、叶绿素a及CO2分压的关系。结果表明,溶解氧浓度由珠江口内向口外近海逐渐递增,在垂向上则随着水深由浅至深呈下降趋势。相关性分析显示,溶解氧在表底层的浓度差与温度差、盐度差和叶绿素a含量差都达到显著相关的水平,低氧区的形成与水体层化和有机质的降解耗氧密切相关,其中珠江冲淡水为浮游植物的生长和繁殖提供了丰富的N、P营养盐,而浮游生物的消亡和有机质的分解加剧了氧的亏损。溶解氧海气通量呈现明显的空间差异,其中河口上游表现为氧汇,而下游海域为氧源。     

红枫湖季节性热分层消亡期水体的理化特征

以云贵高原典型的人工河道型水库红枫湖为研究对象,对近2年来4个代表性湖区季节性热分层消亡期水体的理化特征进行了原位监测. 结果表明:红枫湖水体季节性热分层历经发生、发展和消亡的周期性演化过程,对湖泊水环境的变化起着重要的控制作用. 秋季初期,气温骤降易于引起季节性热分层的突发性消亡,表现为水体垂向混匀. 以2010年为例,分层消失使得上层水温由28.6 ℃降至23.0 ℃,ρ(DO)(溶解氧浓度)由9.6 mg/L降至4.0 mg/L,pH由8.8降至7.9,电导率由0.32 mS/cm升至0.36 mS/cm,局部湖区出现鱼类死亡现象;短时间内的剧烈垂直混合,致使沉积物营养盐扰动释放,上部水体ρ(TP)增加了约0.01 mg/L,ρ(TN)增加了0.1 mg/L. 红枫湖水体垂向混合可对湖泊水环境产生重要影响,其影响的水体深度和环境效应一方面与气温变幅等因素有关,另一方面还受湖泊温跃层位置和底层水体的绝对温度等因素控制,在预测该类突发性水质恶化事件及评估其环境影响时需予以考虑.