秦皇岛褐潮暴发敏感海域细菌种群特征

为了掌握细菌种群在褐潮生消过程中的作用,于2013年4—8月采用高通量测序技术调查了秦皇岛近岸海域褐潮暴发敏感海域细菌种群的结构特征. 结果表明:研究区域内细菌种群丰度和多样性在8月最高、5月最低;不同月份水体中细菌种群种类组成及其丰度均存在明显差异,其中第一优势门为变形菌门(Proteobacteria),2013年4月、5月、6月、7月和8月相对丰度分别为46.26%、41.11%、49.69%、38.48%和40.55%;第一优势科为α-变形菌(α-proteobacteria),相对丰度分别为42.20%、34.36%、44.68%、32.17%和28.79%;4月、5月和7月第一优势属为Chloroplast_norank,相对丰度分别为21.48%、16.44%和11.66%;6月第一优势属为Roseobacter_clade_DC5-80-3_lineage,相对丰度为17.85%;8月第一优势属为Candidatus_pelagibacter,相对丰度为15.55%. 典范相关分析(CCA)结果显示,ρ(NO₃-N)、ρ(Chla)和富营养化指数(卡尔森指数,TLI)是研究区域内影响细菌种群结构的主要因素,表明细菌种群结构特征与水体富营养化状态、藻类生物量及其特征密切相关,细菌对研究区域有害赤潮暴发的调节作用还有待进一步研究.      

2013~2014年秦皇岛海域褐潮期间浮标主要水质参数变化

2013年6月底至7月初、2014年5月中旬至6月初,水质自动监测浮标记录了秦皇岛两次褐潮（由抑食金球藻引发）的发生过程。对两次褐潮发生期间相关监测参数的数据变化情况进行了分析。褐潮发生期间Chl a浓度最高达到50μg/L以上,波动较大;两次褐潮期间,Chl a波动过程中,其最高值多次出现在夜间。褐潮期间水温大部分时间在25℃以下,且2013年褐潮消亡前经历了水温从22℃急剧升高至28℃的过程。     

褐潮致灾种抑食金球藻在辽东湾的分布

抑食金球藻可产生一种抑制双壳类动物摄食的胞外多糖,导致贝类大量死亡.由于抑食金球藻个体微小、形态学鉴定困难,故在辽东湾海域鲜见其分布报道,而高通量测序技术的发展极大地推动了微型/微微型浮游植物的鉴定研究.以18S rDNA V4区作为目标基因,结合高通量测序技术,设计了微型/微微型浮游植物鉴定引物V4（F/R）,并对辽东湾2014年四季海水中微型和微微型浮游植物多样性进行了检测.结果表明,辽东湾抑食金球藻春季密度（7.743×103 L-1）最高,夏季（2.094×103 L-1）、秋季（0.392×103 L-1）、冬季（0.053×103 L-1）密度逐渐下降,水温是影响该藻暴发的主要因素,也验证了渤海褐潮多暴发在春季的原因.抑食金球藻密度高值区主要分布在与河北秦皇岛交界的绥中海域,该地区与实际暴发褐潮海域相邻,验证了检测结果的可靠性.春季抑食金球藻在西南海域优势度（平均40%）最高,其密度最高达78.128×103 L-1,虽未达到警戒标准,但分布扩散较广,致灾风险较高,应引起足够的重视.      

抑食金球藻褐潮环境影响因素研究进展

抑食金球藻（Aureococcus anophagefferens）属于海金藻纲（Pelagophyceae）,该藻水华又被称为“褐潮”,会引起扇贝滞长、水质恶化。褐潮最早于上世纪80年代出现在美国东海岸的一些河口,后蔓延至南非,近年来在中国的秦皇岛海域也有暴发,严重影响了贝类养殖业及沿海旅游业的发展。本文简要总结了抑食金球藻褐潮的发展历史及其带来的生态效应,着重介绍了影响该藻生长的环境因素,包括营养盐、温度、盐度和光照等,并概括了国内褐潮的发展和研究现状,以期加深对褐潮的暴发机制、危害方式和生态环境效应的认识,为建立褐潮暴发的预警预报方法和扇贝健康养殖的生态环境保障技术提供科学依据。     

抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)褐潮研究概述

1985年由抑食金球藻(Aureococcus anophagefferens)引发的褐潮首次出现于美国东北部的一些沿海海湾,后来又于1997年在南非的萨尔达尼亚湾暴发;2009年秦皇岛海域褐潮的暴发使中国成为世界上第三个受其影响的国家。尽管抑食金球藻对人体健康没有直接的不利影响,但是它会导致贝类生长缓慢甚至死亡,从而造成巨大的经济损失和严重的生态问题。本文对国内外学者近年来在抑食金球藻的生理生化特征、暴发与消亡的原因、生态危害及预防措施等方面的研究进行了系统总结,为抑食金球藻褐潮防治及维持海洋生态系统的稳定提供科学依据。     

秦皇岛海域生态环境特征与赤潮监测

在简述秦皇岛海域自然环境特征与营养盐分布及赤潮生物特征的基础上，采用营养状态指数和浮游植物生态特征指标对该海域富营养化状态给予评价。调查表明，该海域自７０ 年代末以来共发现３２种赤潮生物。     

基于Sentinel-2 MSI影像的秦皇岛海域叶绿素a浓度遥感反演

基于2013-2018年秦皇岛海域实测遥感反射率和叶绿素a浓度数据,建立了该海域Sentinel-2MSI影像的叶绿素a浓度遥感反演模型。结果表明：443 nm、490 nm和560 nm处的等效遥感反射率比值与叶绿素a浓度相关系数普遍高于其他波段或组合,通过经典的OC3Mv6算法拟合分析,得到秦皇岛海域叶绿素a浓度遥感反演的最佳算法,R²=0.804,MAPE=40.2%,RMSE=4.73 mg/m³;利用2016年7月6日的实测叶绿素a浓度数据对Sentinel-2 MSI遥感反演结果进行了真实性检验,MAPE=35.9%,可以满足应用要求;采用2020年2月、5月、7月及10月Sentinel-2 MSI影像进行叶绿素a浓度反演,发现春、夏季秦皇岛海域叶绿素a浓度梯度变化显著,而秋、冬季叶绿素a浓度分布相对均匀,且春、夏季沿海海域叶绿素a浓度明显高于秋、冬季。     

基于Sentinel-3 OLCI影像的秦皇岛海域悬浮物浓度遥感反演

基于2013~2021年期间秦皇岛海域遥感反射率、悬浮物浓度及叶绿素a浓度等实测数据,开展了该海域Sentinel-3 OLCI影像的悬浮物浓度遥感反演模型研究.结果表明,文献中常用的典型经验模型形式均不适用于秦皇岛海域,以490、620及708.75nm为悬浮物反演的敏感波段,以560nm为参比波段,将各敏感波段与参比波段的比值作为自变量,最终建立了适用于秦皇岛海域的Sentinel-3 OLCI四波段悬浮物浓度遥感反演模型（R²=0.69,MAPE=24.79%,RMSE=2.82mg/L）;并采用2021年7月24日Sentinel-3 OLCI影像进行悬浮物浓度遥感反演产品的真实性检验,得到反演值与实测值的平均相对误差为13.24%.将上述四波段模型用于2021年1~12月秦皇岛海域的Sentinel-3 OLCI影像,反演得到月均悬浮物浓度,发现秦皇岛海域悬浮物浓度整体呈现沿岸海域高、离岸海域低,秋冬季高、春夏季低的时空变化特征;且2018~2021年秦皇岛海域悬浮物浓度的年均值逐年递减,水体越来越澄清.     

秦皇岛近岸海域环境保护现状及可持续发展策略

秦皇岛是我国重要的滨海旅游和港口贸易城市,其近岸海域的环境变化及发展趋势将直接影响到城市的未来发展.本文在对秦皇岛近岸海域环境现状及目前海洋环境保护中存在的主要问题进行分析的基础上,从海洋环境与资源可持续发展的角度出发,在污染物总量控制、海洋监测与管理、法律法规及生态修复与恢复等方面提出了对策建议.     

河北近海海域海冰时空变化遥感监测分析

河北近海海域每年冬季都会出现不同程度的海水冻结现象,实时连续监测海冰变化对制定有效的防灾减灾措施具有重要意义。利用MODIS、环境一号、高分一号、高分四号等多源卫星遥感数据,提取了2010—2018年8个冬季的河北近海海域海冰信息。以冰期、盛冰期、海冰最大面积、海冰最大外缘线和海冰最大叠加频次作为统计指标,分析了海冰时空变化特征。结果表明,河北近海海域海冰通常始于12月中下旬,终于次年2月下旬,冰期一般为50~60 d,盛冰期多数出现在1月下旬至2月上旬。在一般冰年,海冰多初现于唐山附近海域,消融于沧州附近海域。2010—2018年,前3个年度海冰冰情相对稳定,均相对较重;而近5个年度冰情变化相对剧烈,冰情较轻与较重的年度大体呈间隔式出现。监测期海冰冰情整体呈下降的变化趋势。     

基于遥感的海域使用变化信息识别技术

海域使用动态监测管理的苇点是在监测海域范围内尽可能多地识别属性发生变更的"块",应用遥感进行海域使用变化信息发现是研究海域动态监测的重要手段之一.该文介绍了遥感技术用于海域动态监测的概念与目的,归纳和分析利用多时相的遥感影像进行海域使用变化信息发现与提取的方法与技术,阐述了我国即将开展的海域使用动态遥感监测的发展前景.     

渤海赤潮遥感监测方法比较研究

渤海是我国赤潮重灾区,近年来赤潮灾害频发且呈加剧趋势。有效监测渤海赤潮的发生、发展及消亡过程具有重要意义。本研究基于MODIS（moderate resolution imaging spectroradiometer）数据,比较分析了叶绿素浓度异常法、赤潮指数、波段比值法、红波段差值法、Karenia brevis指数等5种方法对渤海赤潮遥感监测的有效性。结果表明:5种方法均能有效监测到天津滨海旅游区附近海域的赤潮,不仅提取的范围与赤潮发生的最大面积相符,而且空间分布也一致。然而,由5种方法提取的秦皇岛附近海域的赤潮信息却表现出明显的差异,其中由叶绿素浓度异常法和波段比值法对赤潮信息的提取结果相对较为合理。因此,无论采用哪种方法进行赤潮监测,均需结合实地调查数据或ERGB（enhanced red-green-blue）影像等资料对不同时间、不同区域发生的赤潮的监测结果进行证实。     

遥感在近岸海洋环境监测中的应用

简要介绍了遥感在近岸环境监测中的应用,重点介绍了悬浮物质、叶绿素等水环境要素遥感监测及国内外进展,并就目前近岸环境遥感监测中存在的问题和未来的发展趋势提出了一些看法。     

基于无人机多光谱影像的海滨景区浒苔信息提取研究

2007年以来,黄海绿潮（浒苔）灾害连年大规模暴发,对山东半岛近岸海域生态环境造成严重影响,大量靠岸浒苔若处置不及时会腐烂发臭,严重影响海滨景区旅游业及附近居民健康。为了提高绿潮灾害重点区域遥感监测的精度、提升靠岸浒苔预警的准确性和浒苔清理的工作效率,本研究利用无人机航拍的高精度影像对乳山市银滩海滨景区绿潮灾害进行监测,结合地物光谱仪实地测量浒苔和岸边植被的光谱特征,通过四种植被指数对浒苔和岸边植被进行光谱分析和识别对比,验证不同植被指数下浒苔和岸边植被的提取情况,并基于提取方法对靠岸浒苔生物量进行估算。研究表明:在红边波段,浒苔和岸边植被具有明显的可区分性,使其可以利用MTCI（MERIS terrestrial chlorophyll index）、NDVI_redge、SR_redge、MSR_redge四种植被指数与岸边植被进行区分,MTCI区分提取效果最好,精度可达91.3%,其次是SR_redge、NDVI_redge、MSR_redge,提取精度分别为85.3%,83.8%,81.2%;利用MTCI指数建立的生物量估算模型,估算的300 m研究区内靠岸浒苔约600 t,为海滨景区绿潮灾害动态监测及清理工作提供有效方法。     

利用GOCI卫星数据开展秦皇岛海域叶绿素a浓度反演

利用2016年4月23日、4月24日、6月1日和7月6日采集的水体实测数据及同期的GOCI（Geostationary Ocean Color Imager）卫星遥感影像,开展秦皇岛海域的叶绿素a（chlorophy a,Chl a）浓度研究。通过归一化暗像元指数（normalized dark pixel index,NDPI）对影像8个波段组合的辐射率与Chl a浓度进行相关性分析,选择相关系数≥70%的波段组合作为自变量,构建Chl a浓度反演模型（R2=0.956）。经独立时相实测数据检验,模型平均相对误差为25.3%。利用该模型反演秦皇岛海域2017年12月—2018年11月的Chl a浓度,结果显示,秦皇岛海域近岸的Chl a浓度总体较高,秋、冬季节总体浓度较低,夏季出现浓度峰值。     

秦皇岛海域赤潮灾害损失评估系统设计与实现

本文根据已存在的赤潮灾害损失评估技术方法,并针对秦皇岛海域海水养殖业与滨海旅游业等的实际情况,依据业务工作的具体需求以及能够得到的评价数据,并结合地理信息系统技术建立了基于Visual C#和ArcGIS Engine组件的秦皇岛海域赤潮灾害损失评估系统。系统实现了数据输入与管理、GIS数据检测查询、损失评估模型计算、结果制作与输出的功能,并将赤潮灾害损失评估结果以直观、可视化的形式进行表达。评估结果包括海水养殖业损失评估、滨海旅游业损失评估、赤潮灾害应急监测费用损失评估以及处置费用损失评估,并对当地的灾后救援以及经济损失评估起到重要作用,同时也为管理者的相关决策提供科学依据。     

抑食金球藻对翡翠贻贝生长及摄食的影响研究

在室内以翡翠贻贝（Perna viridis）为对象,研究单种抑食金球藻（Aureocuccos anophagefferens）及其与亚心形四爿藻（Tetraselmis subcordiformis）混合藻液条件下抑食金球藻对贻贝的生长和摄食的影响。结果表明,抑食金球藻对翡翠贻贝的生长和摄食均有显著的负面影响。单种高、中浓度抑食金球藻组贻贝的鲜重、干重及无灰分干重均显著低于混合藻组,贻贝的个体生长条件指数（CI）下降明显,其下降率甚至高于饥饿组。混合藻组中贻贝的CI、软组织的鲜重、干重、无灰分干重等均显著低于对照组,其抑制程度与混合藻组中抑食金球藻浓度有关,当混合藻组中抑食金球藻浓度较大时（≥ 4×105 cells/mL）,贻贝的上述指标更低。四组混合藻中贻贝的摄食率也均显著低于对照组,抑食金球藻对贻贝的抑食作用也与其藻细胞密度有关,混有较高密度抑食金球藻组中贻贝的摄食率更低,说明抑食金球藻并非因其个体太小而不能被贝类正常摄食,可能产生了某种生物活性物质抑制了贻贝的摄食和生长,亚心形四爿藻能在一定程度上可以缓解抑食金球藻对贝类摄食和生长的抑制作用。