2017年丰水期莱州湾环境因子分布特征及网采浮游植物的响应

2017年丰水期(8月份),在莱州湾开展了31个站位的综合调查,研究了莱州湾丰水期环境因子空间分布以及网采浮游植物的响应特征。结果发现:2017年丰水期莱州湾水环境呈现出明显的空间分布差异,西南近岸区域总体呈现出高表层水温(SST)、低表层盐度(SSS)、高营养盐的分布特征,小清河及邻近区域陆源输入是影响莱州湾SSS和营养盐空间分布的主要因素,小清河氨氮(NH_4-N)的减排对河口区NH_4-N浓度下降有重要影响;莱州湾浮游植物呈现出明显的空间分布差异,小清河口区呈现出高浮游植物丰度、低多样性指数H′的空间分布特征,H′高值区主要位于东部湾口区,浮游植物群落划分为4大不同类群,各类群之间群落结构差异明显;浮游植物丰度与SSS和Si/N呈显著负相关(p0.05),与硝酸盐(NO_3-N)、NH_4-N、无机氮(DIN)呈显著正相关(p0.05),浮游植物多样性指数H′与SST和DIN呈显著负相关(p0.05)。活性硅酸盐(DISi)是影响浮游植物群落结构最主要的因素,而NO_3-N、NH_4-N、DISi、Si/N是影响浮游植物群落结构最主要的环境组合。浮游植物群落对环境变化有明显的响应。     

莱州湾浮游植物群落结构与环境因子的时空变化特征研究

本文对莱州湾2014年5月和9月水文、化学和生物参数进行了综合分析,探讨了浮游植物群落结构与环境因子时空分布特征及相互关系。研究表明,两个月份的盐度、溶解性无机氮（DIN）与溶解性无机磷（DIP）均值差别较小,均值分别相差0.80,4.90 μmol/L,0.01 μmol/L;而平均温度在9月份较5月份升高了11.0℃,溶解性硅酸盐（DSi）平均浓度升高了6.02 μmol/L。营养盐结构分析表明,调查期间不存在氮限制,5月份仅1个站位存在DIP相对限制,但80%的站位存在硅限制;相反,9月份86.7%的站位存在DIP的相对限制,仅有1个站位存在硅限制。雨季降水的增多,尤其7月份黄河调水调沙带来的大量泥沙,可能是缓解莱州湾硅限制的重要因素。浮游植物群落结构响应了环境变化,物种多样性与生物量在9月份显著高于5月份。通过对浮游植物群落结构与环境因子的主成分分析,发现DSi浓度和海水温度升高是引起两个月份浮游植物群落结构差异的重要环境因子,其中,硅藻群落对温、盐变化的敏感性低于甲藻群落。     

小清河专项治理对莱州湾环境和浮游植物的影响

为了明确小清河流域专项治理对莱州湾环境因子和浮游植物群落结构的影响,于2018年8月(治理后丰水期)对莱州湾近海环境因子、叶绿素a(Chla)、浮游植物丰度和群落结构空间分布进行了综合调查.结果表明,小清河进行专项治理后调查海域可溶性无机氮(DIN)、可溶性无机硅(DSi)、NO3-和NO2-浓度明显降低,仅为临近20...     

莱州湾表层沉积物重金属分布特征及生态环境评价

基于莱州湾154个表层沉积物地球化学分析数据,结合相关地质资料,分析莱州湾表层沉积物重金属的分布规律及其来源,采用尼梅罗综合指数法进行评价。结果表明,Cu、Pb、Zn、Cr、As、Hg、Cd等7种元素平均含量分别为21.9610-6、21.9910-6、60.4110-6、60.0010-6、12.6410-6、0.05110-6、0.1210-6;空间分布特征整体表现为重金属高值区在莱州湾的西部海域,来自莱州湾西部的陆源性输入和湾内潮流运动规律是造成这种分布趋势的影响因素;Cu、Pb、Zn主要来源于岩石的自然风化和侵蚀过程,Cr、Cd既有自然源的贡献,也受到人为活动的影响,而As、Hg主要受人为活动影响;小清河入海口附近海域、老黄河入海口附近海域和黄河入海口附近海域污染指数最高,莱州湾东南海域污染指数最低,呈西高东低的趋势。     

环莱州湾主要河口氮磷组成特征及其输送贡献

本研究于2018年10月、2019年5月和8月,调查环莱州湾主要河口、直排口和黄河口不同形态氮、磷组成和结构及其对莱州湾营养盐的相对输送贡献。环莱州湾河口水体氮、磷浓度较高,分布差异显著,东部河口总氮和总磷浓度总体高于西部和西南部河口,溶解无机氮/磷和溶解有机氮/磷达到较高水平。溶解有机氮和硝酸氮平均占总氮的59%和29%,成为莱州湾近岸氮的主要存在形式;不同形态磷的占比差异大,西部和西南部河口颗粒磷平均占比超过50%,可能限制磷的再生利用。环莱州湾河口水体的氮、磷组成和结构现状,将进一步扩大莱州湾“高氮、少磷”和高氮磷比特征。虽然环湾东部河口水体总氮和总磷浓度总体高于西部和西南部河口,但是径流量较高的黄河和小清河输送氮、磷的总体贡献超过90%。     

莱州湾海域水质石油类的分布特征

根据2011年5月~2013年11月莱州湾海域表层海水中石油类污染状况进行的现场调查,研究分析了莱州湾表层海水中石油类的平面分布和季节变化特征。结果表明,2011~2013年,莱州湾表层海水中石油类的浓度变化范围分别为0.009~0.101mg/L、0.00875~0.0879mg/L和0.0118~0.0687mg/L,石油类含量总体年际变化不大,但2011年与2012年、2013年呈现不同的季节变化,2011年夏季（8月）高于春季（5月）,而2012年~2013年表现为春季>夏季>秋季（5月 >8月 >10月 >11月）。从石油类的平面分布来看,基本呈现近岸高、湾中部及湾口低的特点,高值区主要集中在小清河口和黄河口等河口附近海域。     

莱州湾表层沉积物中石油烃污染评价及分布特征

根据2013－2018年莱州湾海域5个航次的监测数据,评价分析了表层沉积物的石油烃污染状况和空间分布特征。结果表明,莱州湾沉积物中石油烃含量范围为未检出～377.00 mg/kg,平均值为63.34 mg/kg,污染程度较轻微;各监测站位、年际之间的石油烃含量空间离散程度较高,差异显著性不明显,聚类相似度较低并且分组不明显;沉积物中石油烃含量空间分布趋势总体一致,呈均匀空间分布,局部区域存在含量高值区。分析结果表明,港口航运等人类活动是影响石油烃分布主导因素;沉积物中石油烃含量年际变化不明显,各监测站位年际变化较明显区域均呈SE－NW（东南－西北）方向分布。     

莱州湾海洋浮游和底栖生物多样性分析

利用莱州湾海域历年综合调查和生态监测资料,综合分析了莱州湾浮游植物、浮游动物、底栖生物等主要海洋生物类群的多样性状况及其长期变化特征。结果表明,莱州湾浮游植物种类繁多,不同航次调查物种数在几十至上百种不等,优势种周年变动和年际变化具有群落演替的特征,总细胞丰度在季节和年际间均呈指数变化,多样性指数H' (log2)平均值为2.64,秋季相对高于春季和夏季,且1959年显著高于20世纪80年代后的年份。莱州湾浮游动物种类以桡足类为主,单航次调查物种数相对浮游植物较少,优势种组成相对稳定,个体密度近几年有下降的趋势,多样性指数H'在1.74~2.52之间波动。莱州湾底栖生物种类众多,单航次调查大型底栖动物物种数一般就超百种,优势种以多毛类和双壳类为主,近几年呈现高丰度和低生物量的特点,多样性指数H'近几年监测结果有升高趋势,但相对20世纪80年代仍属低值。     

海南陵水湾与新村湾浮游植物光合色素及群落结构的时空分布特征

于2010年12月至2011年5月连续采集海南岛陵水湾和新村湾表层水样,利用高效液相色谱分析技术对浮游植物光合色素进行分析,运用CHEMTAX分析不同浮游植物对叶绿素a的贡献,研究陵水湾和新村湾浮游植物群落结构的时空分布特征,结合环境因子分析浮游植物群落结构与环境因素的关系。结果表明,大部分浮游植物光合色素浓度均呈现出由新村湾向陵水湾递减的空间分布规律,其中以岩藻黄素和叶绿素a为主,其平均浓度分别为0.53 μg/L和0.22 μg/L。CHEMTAX分析表明,两海湾均以硅藻占据优势,但陵水湾青绿藻、蓝藻、金藻等粒径较小的浮游植物种群所占比例高于新村湾,说明陵水湾浮游植物群落有小型化趋势。浮游植物的分布特征受温度、营养盐等环境因子影响显著。     

莱州湾生态系统特点及保护建议

在分析莱州湾生态系统特点的基础上,阐述了莱州湾存在的生态问题,并提出了生态保护对策建议      

海洋工程影响下莱州湾海域水动力环境变化特征

本文利用MIKE21FM数值模拟软件模拟了2000年和2014年莱州湾海域的水动力变化。结果表明由于海洋工程的建设,莱州湾内地形和浅滩发生变化,导致2014年湾内整体潮流流速较2000年减小,流向发生一定偏转;在NE向定常风驱动下对比2000年和2014年模拟海流结果可知变化幅度在1~3 cm/s内,莱州湾整体表层海水运动受岸线变化影响较小;纳潮量减少0.1788 km3,为2000年的3.2%;半水交换时间由27.5 d增加到29 d,工程建设对莱州湾水交换影响相对较小。     

喹诺酮类抗生素在莱州湾及主要入海河流中的含量和分布特征

采用固相萃取、高效液相色谱/串联质谱法(HPLC-MS/MS)分析了莱州湾及主要入海河流水体中的5种典型喹诺酮类抗生素药物的含量,并对其来源进行了初步探讨。结果显示,人兽共用的诺氟沙星、环丙沙星和依诺沙星在河水中广泛存在,具有80%以上的检出率和较高的含量(99～120 ng/L)。同时它们在海水中亦具有很高检出率(>88%),但含量(31～62 ng/L)明显低于河流中含量,表明河流输入是莱州湾抗生素污染的一个重要来源。不同喹诺酮药物在河水与海水中的稀释比相差较大,可能存在河流之外的其它污染源或药物间迁移转化特征存在差异。河流之间化合物组成差异较大,反应出污染类型的差异。虞河、堤河中环丙沙星和诺氟沙星比重较大(>75%)可能受养殖业的影响较重,而小清河、白浪河中依诺沙星和诺氟沙星比重较大(>78%)则可能受生活污水的影响更大。     

海河天津段微囊藻及其毒素的空间分布及与水环境因子的关系

采取荧光定量PCR技术及ELISA酶联免疫吸附法,以mcyD基因和PC-IGS基因为靶基因对夏季蓝藻暴发期间海河天津市区段的产毒微囊藻种群丰度和毒素含量进行了研究.结果表明：夏季海河天津市区段微囊藻种群丰度具有明显差异性：产毒微囊藻种群丰度为1.16×10⁴~2.48×10⁷copies/mL占总微囊藻种群的4.25%~28.59%.藻毒素含量最高点为8号采样点天津站,每升水体中藻细胞共含毒素195.51μg,除去藻细胞水中毒素浓度为0.97μg/L.总的来说,海河天津市区段微囊藻总基因拷贝数较高,产毒微囊藻丰度在不同采样点间差异较大,影响水体中微囊藻丰度的最主要环境因素是pH值.海河水体中毒素含量没有超过安全阈值,但是单位体积水体中藻细胞内毒素含量很高,具有较高的毒素释放潜力,可能对下游河口生态系统造成潜在威胁.     

大鹏湾近岸海域叶绿素a的时空分布特征

根据2015年度大鹏湾近岸海域5个海洋环境浮标的在线监测数据,分析大鹏湾海域海水中叶绿素a（Chl a）的时空分布特征及其与主要水质参数的相关关系。结果表明大鹏湾Chl a含量在春、夏、秋季较高,而冬季较低,实测最大值为82.23 μg/L;受水动力环境及陆源排放影响,终年沙头角附近海域的Chl a含量明显高于其他区域。Pearson相关分析结果表明,大鹏湾海域Chl a含量与水温呈现正相关关系,但与盐度不存在显著意义的相关关系。总体来看,Chl a含量的时空分布受陆地径流、外源输入和养殖环境状况等的共同影响。     

广海湾海域营养盐时空分布及富营养化评价

依据2014年10月（秋季）和2015年4月（春季）的广海湾海域海洋环境调查结果,对盐度、营养盐和叶绿素等环境生态因子的时空分布特征进行了分析,采用富营养化指数法（EI）和营养质量状态指数法（NQI）评价海域的富营养化状态水平,研究了营养盐、氮磷比、浮游植物量及种群结构之间的联系。结果表明:广海湾海域春季营养盐分布呈近岸、湾顶向湾口下降的变化趋势;秋季广海湾海域营养盐呈西北海域低、东南海域高的趋势。营养盐分布与浮游植物之间相互影响,是一种相对动态变化关系。春、秋两季广海湾均呈现富营养化状态,分布呈近岸高、远海低的趋势,秋季的富营养化状态比春季严重。     

辽东湾潜在褐潮生物时空分布及环境关联

以18S rDNA V4区作为目标基因,利用自行设计的真核浮游植物鉴定引物V4（F/R）,结合高通量测序技术,对辽东湾2014年四季海水中真核浮游植物多样性进行了检测.结果发现了8种潜在褐潮生物：抑食金球藻、金牛微球藻、微拟球藻、颗粒微拟球藻、细小微胞藻、密球藻、普通小球藻、钙质角毛藻,其中前2种生态风险较高,主要分布在辽东湾西南、东南两侧.除抑食金球藻和细小微胞藻为混合营养型外,其他6种均为自养型.细小微胞藻丰度最高（平均161445个/L）,主要分布在秋季;其次是抑食金球藻、金牛微球藻（平均13912,13717个/L）,主要分布在春季;之后为钙质角毛藻、普通小球藻（平均5498,5234个/L）,主要分布在秋季;密球藻（平均1345个/L）,主要分布在夏季;微拟球藻、颗粒微拟球藻最少（平均56,44个/L）,冬季无分布.辽东湾潜在褐潮生物丰度与水温、水深、无机氮、N/P显著相关,其群落结构演替与环境因子关联性有待于进一步研究.     

胶州湾沉积物柱状样重金属垂向分布特征及其控制因素

于2011年在胶州湾采集一根沉积物柱状样,分析了0～1 m不同层次沉积物样品中汞（Hg）、砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、镍（Ni）、铅（Pb）和 锌（Zn）等8种重金属含量并计算富集因子指数（enrichment factors, EF,代表元素富集程度）。结果表明,多数重金属在次表层20 cm左右浓度和EF值都达到峰值或有一个高值区,这可能主要是由上世纪八九十年代胶州湾周边区域高强度人为排放的重金属导致的。进一步通过Pearson相关分析和多元线性回归分析探讨了控制胶州湾沉积物重金属垂向分布的关键因素,结果发现8种重金属的关键控制因素不同。采用沉积物潜在生态风险指数法评估了胶州湾重金属的生态风险及历史变化趋势,发现8种重金属中Hg风险较高,整体处于中等风险水平,且近年来风险还呈一定增大趋势,应列为胶州湾优先控制重金属。