海州湾表层沉积物重金属的来源特征及风险评价

根据2009年12月海州湾海域17个站位的环境调查资料,通过地统计学方法分析表层沉积物中6种重金属(Cd、As、Cu、Pb、Cr、Zn)的来源特征,采用潜在生态风险指数法进行重金属风险评价.结果表明,重金属分布格局整体呈西南高东北低、随离岸距离增大而减小的趋势;陆源污染输入是海州湾海域重金属的重要污染来源;有机碳含量、底质粒径和硫化物是影响重金属含量及其分布的重要因素;风险评价显示海州湾沉积物重金属总体处于中等生态风险状况,风险相对较高主要分布在龙王河口到临洪河口的近岸海域,潜在生态风险指数Cd>As>Cu>Pb>Cr>Zn,Cd是主要的生态风险贡献因子.     

海州湾海洋牧场人工鱼礁投放对营养盐的影响

为了解海州湾海洋牧场人工鱼礁投放对营养盐的影响,基于2008—2015年间共24个航次水质调查资料,分析了海州湾海洋牧场鱼礁区和对照区活性磷酸盐(PO_4~(3-)-P)、活性硅酸盐(SiO_3~(2-)-Si)和溶解无机氮(DIN)的浓度、组成及营养盐结构的变化.同时,比较了鱼礁区和对照区营养盐的变化,初步分析了人工鱼礁投放量与营养盐的相关性,尝试探索人工鱼礁投放对营养盐浓度与结构的影响.结果表明,鱼礁区和对照区PO_4~(3-)-P、SiO_3~(2-)-Si浓度均呈现出秋季夏季春季的特点,且鱼礁区高于对照区.DIN在鱼礁区和对照区也呈现出同样的季节变化特点,但鱼礁区的变化幅度显著大于对照区.海洋牧场人工鱼礁的投放使鱼礁区PO_4~(3-)-P和DIN浓度增加.受热力学平衡的影响,对照区DIN浓度也出现了增加,而PO_4~(3-)-P受人工鱼礁投放的影响小.鱼礁区和对照区SiO_3~(2-)-Si受人工鱼礁投放影响均不明显.另外,海洋牧场DIN组成也发生了改变,2012年前NO_3~--N为DIN主要组成,之后为NH_4~+-N.营养盐结构分析显示,海州湾海洋牧场营养盐对浮游植物主要表现为磷限制.     

海州湾海洋牧场浮游植物群落结构特征及其与水质参数的关系

为了解海州湾海洋牧场海域浮游植物群落特征,于2013年进行了春(5月)、夏(8月)、秋(10月)3个航次的调查,共鉴定出浮游植物115种,其中,硅藻门种类最多,共97种,占总种数的84.3%,甲藻门次之,共16种,占总种数的13.9%,蓝藻门1种,绿藻门1种.人工鱼礁区各个季节的浮游植物丰度都显著大于对照区(p0.05),而种类数无显著差异(p0.05).人工鱼礁区和对照区的辛普森多样性指数D和香农-威纳指数均在秋季最大,夏季最小,而均匀度J为春季最大,夏季最小.海州湾海洋牧场浮游植物种类数秋季达到36种,丰度在秋季也达到最高为19.68×104cells·m-3,方差分析和聚类分析结果表明,浮游植物群落组成存在显著季节差异(p0.05).应用Canoco5.0软件对获得的浮游植物数据和环境因子数据进行典范对应分析,结果表明,TN、Si O2-3-Si和TP是影响浮游植物群落分布的重要环境因子,其次BOD5和NH+4-N也对浮游植物分布有较大影响.     

连云港海州湾海域表层水体和沉积物中微塑料的分布特征

近年来,微塑料成为国内外广泛关注的新型海洋污染物,海湾作为人类在海岸环境中的主要活动地区,一直是海洋污染物聚集地,但我国对近岸大部分中小型海湾环境中微塑料的分布状况仍鲜见报道.为了解我国近岸中小型海湾的微塑料污染特征,本研究以江苏省海州湾海域表层海水和沉积物中采集的微塑料为样本,通过定性和定量方法研究了表层水和沉积物中微塑料主要类型和丰度及空间分布特征.结果表明,海州湾表层水体和沉积物中的微塑料丰度分别为(2.60±1.40)个·m~(-3)和(0.33±0.26)个·g~(-1),在国内近岸环境(表层水0.33～545.00个·m~(-3),沉积物0.07～2.58个·g~(-1))中,海州湾表层水中的微塑料丰度处于较低水平,但沉积物中的微塑料处于较高水平.塑料污染物的粒径大小在水体中分布范围为0.08～13.48 mm,其中,微塑料(粒径5 mm)占91.8%,塑料污染物在沉积物中粒径的分布范围为0.04～14.74 mm,微塑料占91.4%,水体和沉积物中60%以上的微塑料粒径小于2.00 mm.海州湾海域微塑料的形态以纤维状为主,占92%;颜色以蓝色和黑色为主,占70%;材质以人造纤维和PET为主,占79.4%.表层水中微塑料的分布与悬浮物浓度分布具有显著的相关性(P0.05),沉积物中微塑料的分布受多方面因素影响,其分布规律与表层水中微塑料的分布以及沉积物中粒径的分布都具有较大差异性.通过对微塑料的形态特征以及成分组成的分析表明,海州湾的微塑料主要来源于海水养殖和沿岸陆源输入.     

海州湾水质模糊综合评价及其演变分析

运用模糊数学的方法对海州湾近岸海域水质26 a间的主要污染物进行了综合评价,结果表明水质级数在波动变化中总体上呈现两个峰,峰值分别对应1985年和1997年,特征值最大,污染最严重,其余年份大部分水质位于2类至3类之间。水质演变的原因是多方面的,分为陆域污染源和海上污染源两部分,与近岸海洋工程以及经济发展有密切关系。研究结果对于掌握海州湾近岸海域水质环境的动态变化以及对近岸海域环境保护和海洋管理具有重要意义。     

海州湾秋季沉积物磷的形态分布及生物有效性

采用改进的连续提取法（SEDEX法）对2016年秋季（10月）海州湾的表层和柱状沉积物进行磷形态测定,研究不同形态磷的分布特征并分析其生物有效性.结果表明：表层沉积物样品总磷的含量为0.340~0.445mg/g,无机磷的含量为0.271~0.350mg/g;柱状沉积物中总磷的含量为0.367~0.614mg/g,无机磷的含量为0.302~0.443mg/g.总磷中以无机磷为主要赋存形态,无机磷中又以原生碎屑磷为主,各形态磷的含量大小顺序为;总磷（TP） > 无机磷（IP） > 原生碎屑磷（DAP） > 自生钙结合态磷（ACa-P） > 有机磷（OP） > 不稳态磷及铁结合态磷（Fe-P）.通过对磷的生物有效性研究发现,本次调查海域表层沉积物中的生物有效磷（BAP）含量为0.069~0.143mg/g,在TP中所占的百分比为19.44%~32.66%,平均值为24.17%;柱状沉积物的BAP含量为0.062~0.217mg/g,在TP中所占的百分比为16.11%~43.54%,平均值为30.77%,磷的释放风险较小.沉积物各形态磷与粒径的相关性结果显示,在柱状沉积物中,Fe-P、OP和ACa-P与细粘土、粗粘土和细粉砂为正相关性,而与粗粉砂、细砂和中砂则为负相关性,DAP则主要与粗粉砂、细砂和中砂表现出了极显著正相关性,与细粘土、粗粘土和细粉砂表现出显著负相关性,BAP与颗粒物粒径的相关性则具有一定的差异性,具体表现在不同粒径组成和平面分布上.     

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.     

海州湾表层沉积物磷的吸附容量及潜在释放风险

利用磷吸附指数（PSI）、磷吸附饱和度（DPS）和磷释放风险指数（ERI）研究了2016年10月和2017年5月海州湾表层沉积物的磷吸附容量及潜在释放风险.结果显示,2016年秋季PSI变化范围为99.58~199.39[mgP/（100g）]/[μmol/L],DPS变化范围为23.118%~34.289%;2017年夏季PSI变化范围是130.29~198.57[mgP/（100g）]/[μmol/L],DPS变化范围为25.545%~42.135%,两次调查中PSI和DPS均表现出相反的平面分布趋势.PSI和Al_ox、Fe_ox呈显著正相关,说明Fe_ox和Al_ox是影响海州湾表层沉积物吸附磷的主要因素,且Fe_ox占主导作用;DPS与Al_ox和Fe_ox分别表现出了显著负相关性和极显著负相关性,说明Al_ox和Fe_ox含量的增大会降低表层沉积物的磷吸附饱和度.2016年10月磷释放风险指数（ERI）的变化范围为11.59%~34.18%,2017年5月磷释放风险指数（ERI）的变化范围为12.86%~32.34%,从2次调查结果整体来看,海州湾表层沉积物的磷释放风险为中度风险.     

海州湾南侧悬浮示踪的数值模拟

基于三维自由网格、自由表面、原始方程、有限体积海岸大洋环流模型(FVCOM),建立了M2分潮强迫的海州湾高分辨率三维模拟系统。模拟计算结果经验证吻合良好,较好地模拟了此海域M2分潮的潮流场时空分布特征,西部水域流速在0.35~0.65 m/s,至东部水深40 m附近水域,流速可达0.8 m/s;模拟了来自南部表层悬浮示踪粒子,在前期26 h内示踪粒子水平输移随着时空变化,此后,示踪粒子在120.092E,34.462N附近水下0.6~2 m处做M2分潮周期的上下运动,垂向运动平均速度量级约710-5 m/s量级。     

养殖海湾淤泥质海岸沉积物微塑料污染特征

微塑料污染是当前环境领域广泛关注的前沿问题,海洋环境介质微塑料污染广为报道,但深层沉积物中微塑料污染特征如何却鲜见报道.基于此,在典型养殖海域海州湾附近淤泥质海岸设置3个采样点,分析沉积物柱状样中微塑料污染特征.结果表明,该研究区域沉积物中微塑料丰度为（0.12 ± 0.07）n·g^-1,处于中等污染水平.沉积物柱状样中微塑料总和是表层5 cm沉积物中微塑料丰度的3.43~6.00倍.沉积物柱状样中微塑料丰度展现区域差异性,不同深度的沉积物中微塑料丰度不存在显著性差异,但随深度增加呈指数减少.沉积物含水率、深度和微塑料之间的关系表明,沉积物中微塑料丰度与沉积物物理性质有关.透明和黑色微塑料在各站位占比均最高,纤维是沉积物中最常见的微塑料形态,粒径小的微塑料占主体,微塑料材质的密度均不妨碍其出现在沉积物中.微塑料污染特征在不同深度沉积物中变化较大.