胶州湾东岸典型河口区COD浓度响应系数分布探讨

利用胶州湾海域成熟的COD平流-扩散输运模型,对胶州湾东岸典型河(海泊河、李村河和娄山河)口区COD响应系数进行了系统的计算和分析.结果为:海泊河、李村河和娄山河口区沿河道主流向,离岸方向海水COD的响应系数在潮周期内随着潮波变化而变化,不同空间点出现最大值的时间不同,变化的幅度范围也不同,李村河和海泊河口区海水COD响应系数变化幅度明显,娄山河口区变化微小;三个河口区COD响应系数随离开河口距离的增大呈幂函数形式下降,水体活跃大小次序为:海泊河口>李村河口>娄山河口;胶州湾中部海水COD对海泊河、李村河和娄山河口的响应系数基本上没有明显差异.     

胶州湾大沽河河口表层沉积物中多环芳烃分布特征、来源及生态风险评价

对胶州湾大沽河河口18个站点处表层沉积物中多环芳烃的含量及其分布特征进行研究,并对其来源进行解析以及潜在风险展开评价。研究表明,大沽河河口表层沉积物中所测得的16种优先控制的多环芳烃总量为21.93×10-9~634.64×10-9,平均含量为239.41×10-9,根据沉积物中PAHs污染等级划分,大沽河河口PAHs污染状况属于中度污染,且7月份PAHs含量高于10月份。所有站点中16种PAHs平均含量最高的前三位分别为芴（58.10×10-9）、荧蒽（28.71×10-9）、芘（23.69×10-9）,含量最低的为苊（0.65×10-9）。同时与国内外多个海湾河口表层沉积物中多环芳烃污染状况比较,大沽河河口表层沉积物中多环芳烃污染状况处于中等水平,应引起注意。运用特征比值法及主成分分析法对研究区多环芳烃来源进行解析,显示大沽河河口表层沉积物中多环芳烃来源主要为机动车尾气排放及化石燃料等燃烧而产生的石油燃烧源及原油等直接泄漏导致的石油源。采用效应区间低、中值法（ERL/ERM）对大沽河河口表层沉积物中的多环芳烃进行生态风险评价,仅个别站点芴含量超出效应区间低值（ERL）,其余站点PAHs含量均在ERL值以下,对生态环境潜在负面效应很小。根据苯并（a）芘的等效致癌毒性（BEQ）评价发现大沽河河口表层沉积物中PAHs对人体健康不存在威胁。     

环胶州湾河流入海口CDOM吸收光谱特征

为深入认识河流对胶州湾水体有机碳的贡献,于2016年4月-2017年2月对环胶州湾河流入海口进行双月采样,通过分析水体中DOC（溶解有机碳）和POC（颗粒有机碳）质量浓度及CDOM（有色溶解有机物）的吸收光谱特征,揭示环胶州湾入海口有机碳的分布特征,辨析CDOM的组成和来源,探讨其与主要环境因素的关系.结果表明:①环胶州湾河流入海口DOC和POC质量浓度范围分别为0.98~32.75和0.13~22.40 mg/L,其中李村河口最高,轮渡和大港相对较小.②a（355）（CDOM的吸收系数）变化范围为0.23~16.35 m-1,存在明显的季节性差异,与盐度成反比,其分布与DOC和POC基本一致.③研究区域水体中,表征CDOM分子组成、来源及芳香化程度的S_R[光谱斜率比,S_g（275~295 nm）/S_g（350~400 nm）]和A_{250 nm}/A_{365 nm}存在显著的时空差异.④夏季、秋季CDOM的整体分子量水平高于春季、冬季;轮渡、大港、板桥坊河和娄山河S_R相对较高,CDOM组成趋向于蛋白类或富里酸类物质.⑤轮渡、大港和镰湾河A_{250 nm}/A_{365 nm}相对较高,类腐殖质的芳香化程度较低,受海源控制;其他河口A_{250 nm}/A_{365 nm}相对较低,CDOM以陆源输入为主,其类腐殖质的芳香化程度较高,结构相对稳定而不易降解.⑥CCA（Canonical Correspond Analysis,典范对应分析）结果表明,DOC与CDOM吸收特性存在较好的相关性,河口CDOM主要来自地表径流,温度和DO是影响CDOM时空分布的主要因素.研究显示,CDOM的组成、降解的难易程度与来源密切相关,秋季生物量丰富,水体中腐殖酸所占比例增大,CDOM芳香度较高,不容易被降解.      

夏季北戴河海域COD环境容量研究

应用Mike 21软件建立了北戴河海域水动力与污染物输运数学模型,模型范围包括人造河、洋河和戴河3条入海河流。然后采用实测潮流和化学需氧量（COD）浓度对数学模型进行了验证。最后通过对河流不同的源强削减方案进行模拟和比较分析。研究结果表明:2013年8月戴河口、洋河口和人造河口海域的COD环境容量分别为375.076 t、346.803 t和309.833 t,其中洋河源强削减最大,人造河次之,戴河最小;各河口单独削减相同比例的COD源强在近岸海域产生的超标面积不等,水体交换能力较弱的戴河削减效果较洋河和人造河更显著;随着源强削减比例增加,超标面积减小,但减幅变低。     

胶州湾前湾围填海工程对其污染物输运影响的模拟研究

采用ECOMSED和“干、湿”点法构建了胶州湾潮流的三维动边界数值模型。模型验证良好,可以较好地模拟胶州湾潮流场。利用所建模型模拟了前湾填海工程前后胶州湾潮流场。基于Lagrangian粒子追踪法,采用单个粒子及粒子群模拟了前湾填海工程前后胶州湾污染物输运。对比工程前后污染物运动轨迹,分析了工程对胶州湾污染物输运的影响规律及范围。在此基础上,对胶州湾排污口的布置给出了参考建议。     

金普湾春季海床基实测海流分析

通过2010年春季金普湾内7个海床基连续半个月的海流资料,对金普湾春季海流进行潮流和余流分析。结果表明:(1)湾内潮流性质主要为不正规半日潮流,优势分潮流为M2。水平方向潮流能比的差异变化有由湾口向湾内逐渐减小的趋势;垂直方向上表层潮流能量比仅为中、底层潮流能量比的一半左右。M2分潮在近岸多为往复流、流向基本与岸线平行,湾内中部多为逆时针旋转流。(2)通过欧拉余流可知湾内中部海域以落潮流为主,而湾内靠陆一侧海域以涨潮流为主。斯托克斯余流明显小于欧拉余流,其方向与该站位的优势分潮潮流椭圆方向较为一致。拉格朗日余流的方向、大小基本与欧拉余流一致。湾内北侧水域水体净输移方向有较明显的顺时针旋转的特征,湾内南侧水域水体净输移方向有较弱的逆时针旋转的特征。     

建闸背景下的中小型入海河流河口治理—以盐城海岸为例

中小型入海河流数量众多,每年输运大量沉积物、营养盐与污染物入海,会对河口海岸地区的地貌演化、自然资源开发与生态系统平衡产生重要影响。在入海河口建闸,改变原有的物质输运格局,将产生一系列需要治理的河口问题,如河口淤积、污染、生态系统退化等。以盐城海岸主要入海河口为例,分析了建闸河口的主要特征,提出了建闸河口可持续治理概念与对策措施,以确保河口地区经济社会可持续发展。     

北塘排污河天津中心城区段恶臭污染调查与分析研究

为研究天津市中心城区北塘排污河恶臭污染特征,沿北塘排污河布设5个采样点位,分别在夏、秋、冬三季进行了系统采样.北塘排污河夏、秋、冬三季总检出浓度为23.842 5 mg/m^3,夏季（9.273 1mg/m^3）＞冬季（8.388 4 mg/m^3）＞秋季（6.181 0 mg/m^3）,靖江桥和兵营桥两个点位受赵沽里泵站出水水质的影响较大,对周围的恶臭污染程度更为严重.北塘排污河污染物质总检出浓度组成特征：无机气体＞含氧烃＞烷烃＞芳香烃＞卤代烃＞烯烃＞硫化物,共检出物质67种,检出率大于70％的污染物共30种,广泛存在的物质为11种,主要恶臭污染物为少量的含氧烃、无机气体和硫化物,乙醛、丙酮、硫化氢和甲硫醇为北塘排污河主要恶臭污染物.     

胶州湾污染物COD的三维扩散与输运研究

笔者较系统地对环胶州湾工业污染源、生活污染源和海水养殖污染源进行收集和分析,给出影响胶州湾海域环境的主要污染源强的大小及分布;在三维潮流模拟的基础上,建立了一个三维保守污染物COD输运的对流扩散数值模型;模拟所得的COD污染物分布结果与胶州湾的实际监测资料符合良好。      

辽东湾东部秋季海流特征的同步观测研究

基于辽东湾东部秋季7个站点的同步实测海流资料,通过调和分析方法计算了该海域的潮流和余流,并对其进行了分析和比较。结果表明:（1）M₂分潮流是辽东湾东部的优势分潮流,其最大流速介于35.8~69.8 cm/s之间,M₂和K₁分潮流长轴方向基本与岸线走向一致。（2）研究海域北部潮流呈现显著的规则半日潮流性质,中部和南部主要呈现不规则半日潮流特征。研究海域北部和金普湾口南部属于强潮流区,金普湾口北部和中部潮流较弱,各站点最大可能潮流流向大致平行于岸线。（3）辽东湾东部海域余流整体较弱,且呈现沿海岸线向南运移的特征,因此对污染物的长期输运效应不可忽视。     

象山港潮余流结构及水体半交换时间数值研究

基于三维FVCOM模型研究了象山港的潮流场特征,同时耦合Lagrange粒子追踪法及保守污染物输运模型,研究了湾内余环流结构、粒子长期迁移轨迹和湾内水交换特征等。结果表明:象山港海域为非正规的半日浅海潮,其中M2为其主要分潮;潮致余环流的特征明显,湾外分为两支,一支自牛鼻山水道东岸流入,绕六横岛经佛渡水道南部流出;第二支由佛渡水道进入湾内,并在口门内偏转再经牛鼻山水道西侧流出,其部分水体在牛鼻山水道中部与第一支汇合;西沪港以西峡湾内的余流基本指向湾口,西沪港内余流则指向口门;考虑湾内水体与湾外整体交换时,西沪港的污染物半交换时间在90 d左右,黄墩港和铁港内半交换时间在180 d左右,两支余流作用范围内的湾口半交换时间在20 d以内。     

胶州湾海岸带表层沉积物中典型喹诺酮类抗生素污染特征研究

本研究对胶州湾海岸带表层沉积物中吡哌酸、氧氟沙星、环丙沙星、恩诺沙星、洛美沙星、沙拉沙星、恶喹酸和氟甲喹8种喹诺酮类抗生素的含量以及分布特征进行分析探讨。结果表明,研究区域内36个站点均检测到喹诺酮类抗生素,含量范围在0.48×10-9~47.54×10-9,平均含量为8.45×10-9,含量最高点出现在人口、医院密集的市区附近海域。研究区中恶喹酸检出率最高,可达94.44%,其平均含量为0.89×10-9,这与恶喹酸在水产养殖中广泛使用有关。洋河河口站点平均含量（8.91×10-9）高于大沽河口（3.74×10-9）,且其个别站点沉积物的喹诺酮抗生素总含量高达20.32×10-9;红岛码头区沉积物中喹诺酮抗生素总含量均达到6.00×10-9以上,检出四种喹诺酮类抗生素;湾口养殖基地周边沉积物中检测出喹诺酮抗生素种类较多,总含量为11.12×10-9,可见胶州湾海岸带已明显受到喹诺酮类抗生素污染。然而与其他海岸带及我国典型河流沉积物中喹诺酮类抗生素污染相比,胶州湾表层沉积物中喹诺酮抗生素含量较低,处于低污染水平,但个别站位污染种类较多、含量偏高,应引起相关部门重视,合理规划海洋功能区,加强环湾环境保护。     

基于梯形模糊数的胶州湾东部沉积物重金属生态风险评价

通过整理近10 a来公开发表的有关胶州湾东部沉积物重金属的数据,对数据进行模糊处理,构建基于梯形模糊数的生态风险评价模型。结果表明各重金属的污染程度跨度较大,其中Zn的污染水平跨度最大;就生态风险而言,胶州湾东部除毒性系数较大的Hg和Cd处于低-高风险,海泊河口除Hg和Cd分别处于高-极高风险和高-很高风险外,其余重金属均为低风险;胶州湾东部和海泊河口沉积物重金属综合生态风险分别为为低-高风险和高-极高风险,分别隶属于中等风险和高风险的可能性最大。在进行重金属风险评价时,应重视Hg和Cd的风险。     

胶州湾物质输运模型研究

为了更好地了解胶州湾的水动力特征,应用美国普林斯顿海洋模型研究了胶州湾的潮流特征。计算结果表明,胶州湾的潮流以往复流为特征,涨、落潮最大流均发生在胶州湾口,流速分别为73cm·s^-1和79cm·s^-1左右,潮波系统具有明显的驻波性质。在对胶州湾三维潮流模拟的基础上,建立了一个三维水质模型,并对环胶州湾主要河口陆源所输入的N、P污染物的浓度分布进行了模拟。通过与实测的调查结果进行对比,验证了模式计算的合理性。     

黄河三角洲河口区浮游植物组成及多样性分析

通过对2010年5月、8月、11月黄河三角洲主要河口浮游植物的调查,该水域共有浮游植物42种,以硅藻门所占比例较大;细胞密度为5.3×107～2.41×109ind/m3;生物多样性H为0.56～1.4,植物物种丰度指数D为0.06～0.36,均匀度指数J值均在0.5以上。结果表明:与莱州湾、渤海湾海域相比,黄河三角洲主要河口区浮游植物具有一定的淡水特征,种类组成及数量差异较大。黄河三角洲主要河流入水口处浮游植物的Shannon-Weaver多样性指数、Pielou均匀度指数与莱州湾、渤海湾海域相比差别不大,均较低。渤海水域主要河流入水口处营养状态均为中营养型以下,且春季好于夏秋两季,表现出一定的季节趋势。     

深圳湾及邻近水域中的溶解有机氮——其时空分布、来源和生物利用率

依据2000～2014年每月的监测资料,分析了深圳湾及邻近沿岸水域中溶解有机氮（DON）质量浓度的时空分布,并结合盐度、5d生物需氧量和颗粒有机物实测数据探讨DON的来源和生物利用率.结果表明,深圳湾中DON质量浓度为（0.45±0.45）mg/L,夏、冬季较高,春、秋季较低,在2000～2004年呈上升趋势,而在2005～2014年呈下降趋势;珠江口东南沿岸中DON质量浓度为（0.16±0.08）mg/L,季节变化小,研究期间总体上略呈上升趋势.深圳湾和珠江口东南沿岸中DON均呈现出保守并具有同源性.依二元混合质量平衡模式估算的深圳湾中DON陆源质量分数约为80%,而珠江口东南沿岸中约为38%,显示深圳湾DON主要来自陆源,而珠江口东南沿岸主要来自海源.依实测数据和回归分析结果估算的深圳湾中平均DON生物利用率为14.8%,而珠江口东南沿岸中为15.5%,与珠江口下段高盐区中实测溶解有机碳生物利用率相近.     

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。