监测浒苔灾害的微波遥感数据选取

2008年奥帆赛举办地青岛海域出现了大面积的浒苔自然灾害,利用卫星遥感监测浒苔能够达到快速准确的效果.本文使用RADARSAT-1、ENVISAT-ASAR、ALOS-PALSAR三种星载雷达传感器的数据,首先进行了影像预处理,并且针对浒苔的影像特征提出了一种基于灰度值的影像分析方法,该方法能够快速的对监测浒苔灾害的星...     

对盐城市沿海2008年浒苔发生情况的初步认识

浒苔与2008年6、7月间在江苏省盐城市沿海大面积发生,从而对2008年青岛举办的奥帆赛产生潜在影响.为此,我们通过调查、实地观测、实验室观察相结合的办法,对浒苔的发生、发展情况进行了解和分析.浒苔是近几年在盐城沿海出现的,2008年达到高峰,4、5月份少量发现,6、7月份大量暴发;海上观察,浒苔通常漂浮于清水区,成区域分布,其间夹杂有铜藻,在浑浊、低盐海区、水温25℃以上时逐步衰退下沉;7月上旬,在浒苔下沉海区观察到有褐色水团,有光合作用,镜检疑为浒苔的孢子体.分析认为浒苔是在基岩质海区或在紫菜栈架上发生,生长旺盛时爆发并发生漂移,环境不适时下沉,并形成孢子体存在.浒苔在今后仍可能大面积爆发,并对海洋环境、生态及海洋捕捞生产等方面产生重大影响,应加强对策研究.     

黄、东海海域浒苔时空分布变化特征研究

选取黄海、东海海域为研究区域,以MODIS遥感影像数据为数据源,计算了研究区的比值植被指数,利用动态阈值分割和ArcGIS空间分析方法获取了2008~2015年浒苔发生初期空间分布特点、漂移路径、空间分布和聚集度变化特征等信息。结果表明:1）浒苔最初于五月中旬到六月上旬期间出现在江苏盐城市北部和长江口附近海域。2）随着浒苔的生长和爆发,浒苔均会先向西北漂移至苏北外海海域,然后再进入黄海。其漂移路径具有明显的年际变化特征。3）在生长过程中,浒苔斑块空间分布状态整体由南向北生长、汇聚和扩张,少部分年份会出现整体漂移现象。4）进入治理期后,覆盖密度不断减小直至浒苔完全消失。通过该研究可以更好地了解浒苔灾害发生和发展规律,为其有效治理提供技术支持。     

江苏陆地海岸线绿潮藻种类组成及分布特征

2012年12月—2013年5月对江苏启东蒿枝港至连云港西大堤长约730 km岸线内的69个岸滩堤坝站点进行了绿潮藻种类组成及数量分布调查.结果表明:绿潮藻出现的站点占总设置站点的26.09%,出现绿潮藻岸线长度约占整个江苏调查岸线长度的22.83%;岸滩上绿潮藻主要生长在沿岸石堤、养殖围坝和植被较浅相对稀疏的草滩上,绿潮藻种类组成主要有浒苔(Ulva prolifera)、曲浒苔(Ulva flexuosa)和缘管浒苔(Ulva linza).1—3月浒苔为主要优势种,4—5月曲浒苔为主要优势种,缘管浒苔在历次调查中其湿重生物量均很低.5月岸滩上固着绿潮藻量约36.7 t,不及海上飘来附着在岸滩上绿潮藻量的1/10,岸滩上固着绿潮藻中浒苔的量约为同期海上飘来浒苔湿重生物量的0.6%,岸滩堤坝不会是引起绿潮暴发的主要源头.     

浒苔绿潮与南黄海近岸海域水质的关系

浒苔绿潮在黄海海域连续暴发,为研究浒苔绿潮与该海域水质的关系,根据2010年3~6月5个航次对南黄海苏北近岸浒苔绿潮暴发区海域生态环境要素的调查数据,重点研究了该海域温度、盐度、溶解氧、pH值的分布特征及其与浒苔绿潮的关系.结果表明,受陆地径流及苏北沿岸流的影响,调查海区为低盐高营养盐区,为绿潮的暴发提供了一定物质基础.第1航次到第5航次温度由8.8℃升高到21.6℃,第3航次调查海区开始出现漂浮浒苔藻体,此航次温度平均值为14.6℃;盐度平均值为31.6,第3航次到第5航次温度和盐度值均处于浒苔藻体适宜的生长范围之内.调查海区整体上均处于富氧状态,且从第1航次到第5航次溶解氧值逐渐减低.受陆地径流的影响整个调查区域pH值基本都小于8.0.海区适宜的温度、盐度、溶解氧及pH值,为近些年黄海海域浒苔绿潮持续的大规模暴发,提供了一定的环境条件.     

浒苔绿潮与南黄海近岸海域水质的关系

浒苔绿潮在黄海海域连续暴发,为研究浒苔绿潮与该海域水质的关系,根据2010年3~6月5个航次对南黄海苏北近岸浒苔绿潮暴发区海域生态环境要素的调查数据,重点研究了该海域温度、盐度、溶解氧、pH值的分布特征及其与浒苔绿潮的关系.结果表明,受陆地径流及苏北沿岸流的影响,调查海区为低盐高营养盐区,为绿潮的暴发提供了一定物质基础.第1航次到第5航次温度由8.8℃升高到21.6℃,第3航次调查海区开始出现漂浮浒苔藻体,此航次温度平均值为14.6℃;盐度平均值为31.6,第3航次到第5航次温度和盐度值均处于浒苔藻体适宜的生长范围之内.调查海区整体上均处于富氧状态,且从第1航次到第5航次溶解氧值逐渐减低.受陆地径流的影响整个调查区域pH值基本都小于8.0.海区适宜的温度、盐度、溶解氧及pH值,为近些年黄海海域浒苔绿潮持续的大规模暴发,提供了一定的环境条件.     

2008年浒苔消亡末期有机碳分布情况的初步研究

以2008年夏季浒苔消亡末期对黄海绿潮爆发区的调查资料为依据,研究了在浒苔消亡末期调查区域内溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)的分布特征和变化趋势,并结合其他数据分析了浒苔爆发对有机物含量和分布的影响。结果表明:浒苔消亡末期调查海域内DOC的含量呈现出北高南低的分布趋势,表、底层在青岛近岸均出现了高值,这是由于浒苔消亡过程中释放出DOC。POC也呈现北高南低的分布趋势,表层的高值区出现在青岛近岸,主要来源于未沉降的浒苔和分解残体。10 m层和底层在近岸区含量均大于200μg/L,且表现出明显的离岸减少的趋势。受浒苔消亡产生的大量生物碎屑和沉积物再悬浮、陆源输入等的影响,相比之下浮游生物的现场生产对POC含量和分布的作用不显著。颗粒物中C/N出现了罕见的高值(平均含量为106.75),这是由于有机高分子化合物中,碳骨架比含氮基团稳定性好,不易分解。垂直方向上随着深度增加而增大,这是受到了浒苔消亡过程中的生物活动以及下沉分解等影响。     

围隔实验中浒苔在不同营养盐条件下的生长比较

近年来浒苔在我国黄海海区大规模暴发,给沿海海区造成了严重的环境问题.为了探究营养盐对浒苔生长的影响,2012年5月在黄海海区进行了现场船基围隔实验.实验共设置12个围隔装置,9种不同的营养盐条件.实验发现,浒苔对营养盐有极强的吸收能力,生长能力很强,在营养盐适中时,相对生长率最高可达82%,即使在低营养盐条件下也会保持10%左右的生长速率.在磷酸盐含量适中时,高浓度的硝酸盐更能促进浒苔的生长;充足、连续的营养盐补充是浒苔绿潮暴发的物质基础.通过浒苔吸收的营养盐含量估算其光合作用产生有机物的质量,发现与浒苔湿重增加量有着良好的线性关系.     

2009年和2010年黄海绿潮浒苔的ITS序列分析

2009年和2010年黄海绿潮爆发时,采集了江苏和山东5个站位的13份漂浮浒苔样品,利用PCR扩增和测序获得了浒苔样品转录间隔区ITS序列(包括5.8S rDNA),依据ITS序列基于邻接法(NJ)和最大简约法(MP)构建系统进化树。形态特征比较表明2009年出现在青岛和乳山的浒苔与2010年出现在青岛、响水和如东的浒苔,形态特征相似。主要特征包括主枝明显,充满气体,分枝较多,藻体细胞纵向排列,形状为四边形或多边形,大小为(13～21)μm×(15～28)μm,一般具有一个蛋白核。比较分析2009年与2010年浒苔的ITS序列全长,发现ITS序列相似性为100%,与GenBank中黄海绿潮浒苔的ITS序列信息完全一致。分子系统学和形态学的结果一致表明2009年和2010年黄海爆发绿潮的浒苔为同一种;结合之前的研究结果,表明2007～2010年连续4 a黄海绿潮的形成种均为浒苔(Ulva prolifera)。     

大型绿藻暴发的遥感监测与生态风险评估

2008年北京奥运前期,大面积的大型绿藻--浒苔在山东省青岛海域暴发,形成了史无前例的绿潮.尽管浒苔没有毒害作用,但依然给青岛奥运水上项目、海上交通、海水养殖及观光旅游等带来威胁.由于常规现场监测在大空间范围内调查的局限性,浒苔来源当时并不清楚.我们借助遥感手段分析了浒苔的形成过程及相关水动力条件,提出了浒苔来自约300km2之外的江苏省苏北沿岸的观点,并进一步指出苏北沿岸水产养殖活动是导致青岛浒苔暴发的这一跨境生态问题的关键驱动因子.该研究对海岸带地区的综合管理与生态风险评价有十分有益的启示.     

连云港海域浒苔藻体的光谱特征分析

采集连云港海域浒苔藻体进行自然光照和固定水环境条件下三种密度梯度(0.5g/L,2.5 g/L和5.0 g/L)的培养,利用美国ASD便携式地物光谱仪获取浒苔藻体整个培养过程中的反射光谱曲线,定性分析日时间序列的浒苔藻体反射光谱特征和定量分析日时间序列的浒苔藻体红边参数.结果表明:浒苔在衰亡过程中,颜色由绿变黄最后变白...     

浒苔衰亡过程中营养盐的释放过程及规律

为探究浒苔衰亡过程中营养盐的释放规律,在实验室内模拟浒苔衰退过程中主要营养盐氮、磷的释放过程。结果表明:浒苔藻体重量和叶绿素含量分别呈现下降趋势,第12 d时,漂浮浒苔和培养浒苔的藻体重量分别下降到0.46 g和0.79 g,叶绿素含量分别下降到0.64 mg/g和0.99 mg/g。实验组水体中的磷和总无机氮（DIN）浓度均呈现先下降后上升的趋势,漂浮浒苔实验组的磷和DIN浓度增加量高于培养浒苔实验组,到第12 d时,漂浮浒苔实验组的磷和DIN浓度分别达到3.95 μmol/L和76.55 μmol/L。从第6 d开始漂浮浒苔向水体中大量释放NH₄-N,使得总无机氮浓度迅速升高。大量聚集漂浮浒苔的衰亡会引起水体缺氧,并释放大量的营养盐,导致水体的恶化,因此必须及时的清理海面聚集的漂浮浒苔。     

不同光照条件下浒苔与三种赤潮微藻的竞争

针对苏北浅滩水体浊度高、营养盐含量大、且被大多数学者认为是南黄海绿潮起源的实际情况,本文通过室内培养实验,研究了不同光照条件（0~4500lx）下浒苔与中肋骨条藻、东海原甲藻和新月菱形藻对营养盐的竞争作用;并与苏北浅滩实际水体光照相结合,评估了浒苔与3种微藻在不同深度下的生理状态.浒苔与微藻的竞争,是决定暴发何种藻华的关键因素之一.结果表明,与3种微藻相比,浒苔对光照的适应性更强,最大日均相对增长率为11.91%/d.微藻与浒苔共培养时,生长情况明显劣于单独培养,中肋骨条藻、东海原甲藻和新月菱形藻的生长抑制率分别为30%~46%,3%~44%,25%~41%,并且不同微藻对竞争作用的响应不同.营养盐监测数据表明,对有限营养盐的争夺是浒苔和微藻竞争作用的主要机制,研究结果为苏北浅滩浒苔绿潮的暴发机制提供了依据.     

重金属对浒苔吸收硝酸盐的动力学特性影响

为探讨大型海藻对重金属胁迫的响应,选取浒苔(Ulva prolifera)为实验材料,通过实验室一次性培养实验,从大型藻营养盐吸收动力学角度,研究了Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)对浒苔吸收硝酸盐动力学参数的影响.结果表明:较低浓度的Cu(Ⅱ)(<0.04mg/L)和Zn(Ⅱ)(<0.12mg/L)对浒苔吸收硝酸盐具有促进作用;当达到一定浓度(Cu(Ⅱ)>0.10mg/L和Zn(Ⅱ)>0.20mg/L)时则对浒苔吸收硝酸盐表现为明显的抑制作用,Pb(Ⅱ)对浒苔吸收硝酸盐均是抑制作用.Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)对浒苔吸收硝酸盐的最大吸收速率(V_max)抑制率IPC₅₀分别为0.23,0.66,0.63mg/L.当添加重金属浓度大于0.50mg/L时,重金属对浒苔吸收硝酸盐的抑制顺序为:Cu(Ⅱ)最强,Pb(Ⅱ)次之,Zn(Ⅱ)最小.     

2012年黄海绿潮藻早期发生和聚集动力学成因分析

利用2012年4月份浒苔藻早期调查数据和海洋模型FVCOM,对浒苔早期发生地的苏北海域进行水动力模拟,分析浒苔在该海域发生和聚集的动力学成因。结果表明,浒苔最初还是发生在南通启东沿海,尤其是小洋口外的太阳岛附近应当是浒苔早期暴发的主要发源地之一,并逐渐向北和外海发展,吕四附近的沿岸应当不是早期浒苔暴发的发源地,浒苔大部分都位于辐射沙洲的槽沟附近。模拟结果发现,由于潮流的作用导致早期浒苔聚集并也呈与辐射沙洲相一致放射状的条带状或斑块状分布,黄海苏北浅滩潮致锋面上升流是诱发浒苔早期暴发的因素之一。     

江苏沿海浒苔中重金属含量及食用风险分析

在测定江苏沿海浒苔中重金属含量的基础上,对浒苔食用安全和健康风险进行了评价,为浒苔资源化利用提供了可行途径。实验采用无火焰石墨炉法和原子荧光法对江苏沿海地区浒苔样品中5种重金属进行了检测,并分析了其潜在的可能来源。结果表明,浒苔中5种重金属均有检出,Cu、Cd、Cr、Pb和As的含量范围分别为（7.01~10.85）×10-6、（0.61~1.77）×10-6、（3.97~9.39）×10-6、（1.34~4.74）×10-6和（0.78~1.66）×10-6（干重）。与相关报道相比,浒苔中Cu含量较低,Cd含量较高。Pb的含量超出国标22%~322%之间,As仅有一个点超出标准10.6%。相关性分析的结果表明浒苔中的重金属可能与沿海沉积物中重金属污染密切相关。浒苔安全与食用风险评价结果表明,多种重金属带来的健康风险皆低于5.0×10-5/a,近海捕捞的浒苔食用安全性较高。因此,目前江苏沿海重金属污染不会对市民食用浒苔带来健康风险。     

浒苔生物炭对滨海盐碱土壤改良的效果及途径

利用生物炭改善逆境土壤越来越受到人们关注,浒苔生物炭用于滨海盐碱土修复,不但可资源化利用浒苔,还可提高滨海土地储备规模.本文采用批量土壤培养的方法,探索0%~3%添加量的浒苔生物炭对盐碱土壤改良的效果和途径.结果表明,适用于盐碱土壤改良的浒苔生物炭最佳制备温度为400℃,最适添加量为1.5%;最适添加量下,浒苔生物炭虽提高土壤盐度（0.12%）和pH值（1.49%）,产生负效应,但同时降低土壤Na⁺/K⁺ 55.73%,增加矿物质元素1倍以上,提高水分传导性能等正效应;浒苔生物炭改善土壤理化及生物性质,提高营养物质含量、增强微生物活性和改善土壤营养可利用性,产生正效应,表现为降低土壤容重11.35%,提高有机质42.64%,提高总碳与总磷中有机碳与有效磷占比3.84倍和4.15倍,分别提升土壤蔗糖酶、脲酶及过氧化氢酶活性2.39、1.18和1.50倍.因此,浒苔生物炭对盐碱土的正效应多于负效应,可用于滨海盐碱土改良.本研究为浒苔的资源化利用及滨海盐碱区生态环境改善提供新的路径.     

浒苔反射光谱库系统设计与实现

浒苔光谱特征是遥感之本,可为浒苔灾害的遥感实时监测与预警研究提供重要基础数据。本文基于Delphi开发工具和Interbase数据库平台,采用"面向应用"的系统开发方法,运用dbExpress、DataSnap技术和TeeChart组件,设计并实现了浒苔反射光谱数据库系统,利用本系统可以实现对海量浒苔光谱数据及其属性信息的共享、信息查询、可视化分析和管理等功能。     

我国江苏如东岸基绿潮藻分布特征

总结了2010年江苏如东沿岸岸基绿潮藻分布调查结果。结果发现,如东紫菜养殖筏架、沿岸堤坝、养殖池塘和入海河道中均有大量绿潮藻分布;通过对江苏如东沿岸采集的15个绿潮藻样品进行ITS、5S rDNA间隔序列分析和形态观察,共鉴定出6种绿潮藻:浒苔(Ulva prolifera)、缘管浒苔(U.linza)、扁浒苔(U.compressa)、曲浒苔(U.flexuosa)、条浒苔(U.clathra-ta)和肠浒苔(U.intestinalis)。紫菜养殖筏架上未发现U.clathrata,其他5种绿潮藻均有生长。U.prolifera分布最广,河道、堤坝、池塘和紫菜筏架上均有分布,并在如东沿岸两个岸基位点发现了与2008年青岛大规模漂浮浒苔优势种序列一致的绿潮藻。紫菜养殖筏架、沿岸堤坝、养殖池塘和入海河道绿潮藻生物量(湿重)约为3.95×106kg、9.6×105kg、3.75×103kg和0.15×103kg。本论文为阐释绿潮发生机制及溯源提供了一定依据。     

浒苔生物炭的特征及其对Cr(Ⅵ)的吸附特点和吸附机制

为使浒苔得到资源化利用,本研究采用慢速热解技术于不同温度下制备浒苔生物炭,并对其理化性质进行表征.结果表明,400℃时,浒苔裂解已达较高程度.浒苔生物炭产率及灰分含量与热解温度呈负相关,碳含量与热解温度呈正相关,其表面呈蜂窝状多孔结构,比表面积为44.54~317.82 m~2·g~(-1),表面含有丰富的羟基(—OH)和羧基(—COOH)等含氧官能团.吸附实验显示,浒苔生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型.表明浒苔生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附为单分子层化学吸附,主要受快速反应过程控制.浒苔生物炭吸附Cr(Ⅵ)的最适p H为2,吸附容量表现为BC400BC700BC600BC500BC300,其中BC400的吸附量为4.79 mg·g~(-1).浒苔生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附机制主要包括生物炭与HCr O-4和Cr2O_2-7等阴离子之间的静电作用,以及生物炭表面—OH和—COOH等含氧官能团的络合作用.