胶州湾海域富营养化水平与浮游植物多样性分析

在2011年对胶州湾主要营养盐调查的基础上,采用富营养化指数和生物多样性指数分别对胶州湾水体富营养化状况和浮游植物生境状况进行了分析。结果显示,2010年胶州湾富营养化严重的海域主要集中在胶州湾东北角及北部海域,呈现由北向南逐渐减轻的趋势。从季节变化来看,3月份整个海域富营养化程度最低,10月份富营养化程度最重。胶州湾浮游植物群落主要由硅藻和甲藻组成,胶州湾北部海域生境质量一般,其余海域生境质量优良。     

胶州湾环境变化对海洋生物资源的影响

根据近年来胶州湾水域的研究,分析胶州湾周围区域的人类活动、胶州湾水域的环境变化以及胶州湾浮游植物的生态变化过程,揭示了人类对生态环境的影响和营养盐Si、水温对海洋生态系统影响,确定了海洋生物资源下降的原因。研究结果表明,在人类的活动中,营养盐Si的缺乏和水温的上升就会引起海洋生态系统食物链的基础改变,就会引起海洋生态系统的正常运行改变,造成海洋生物资源的下降。作者认为,在人类的活动中,首先要考虑输入大海的营养盐Si,其次要关注大海的水温变化,为海洋生态的持续发展做出积极的贡献。     

近年来渤海湾营养盐变化趋势研究

通过对2004~2007年海水样品的采集、检测及分析获得渤海湾N、P、Si营养盐的数据资料。讨论了渤海湾N/P比、Si/P比、Si/N比的变化趋势、年际变化影响因素,以及N/P比与植物生长限制因子的关系。分析结果表明:4 a来,渤海湾水质富营养化严重。营养盐类发生了不同程度的变化,无机氮含量一直处于较高水平,磷酸盐含量则呈明显的下降趋势。近年来营养盐污染有加重趋势,N/P比大致呈逐年增加趋势,P成为近年来渤海湾浮游植物生长的限制因子。     

利用胶州湾水环境指标分析青岛市环境经济关系

以青岛市-胶州湾为研究对象,选取胶州湾水体中DIN、PO4-P和COD年均浓度为环境指标,以青岛市人均GDP为经济指标,分析了1980~2010年胶州湾水体环境质量变化与青岛市经济发展的关系。结果表明,胶州湾水体中DIN浓度随时间呈线性增长趋势,但与青岛市人均GDP的拟合关系具有显著的EKC单峰曲线特征,人均GDP约4.5万元/a时出现转折点,此后DIN浓度随经济发展呈下降趋势。胶州湾水体中PO4-P和COD浓度与青岛市人均GDP呈现N型曲线关系,人均GDP约5.2~5.7万元/a时出现转折点。胶州湾PO4-P浓度随时间呈波动上升,但因胶州湾生态系统中P营养盐相对不足,PO4-P浓度会受到初级生产过程的影响,其随经济发展的关系并不完全由污染治理相关的经济活动所控制;COD浓度随经济发展有先下降后上升、再下降的趋势,能够显示经济发展的贡献,但更多地反映了点源治理的影响。点源、非点源污染治理和产业结构调整等措施是环境经济关系改善的主因,充足的环保投资则是其经济保障。本研究可为认识其它沿海城市的环境经济关系提供借鉴。     

渤海中部营养盐季节变化及限制统计分析

根据2013年7月（夏季）,11月（秋季）和2014年5月（春季）渤海中部海域营养盐数据以及温盐等数据,以浮游植物对营养盐的吸收阈值和化学计量关系为判断标准,对研究海域营养盐分布、限制状况以及季节变化特征进行分析,结果表明：调查海域内各营养盐组分变化均呈现明显季节性特征,表现为夏季低秋季上升春季下降的趋势.夏季受冲淡水影响,海水存在层化现象,溶解无机氮（DIN）、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量分别为（10.33±7.75）、（0.05±0.03）和（3.94±3.19）μmol/L,DIN/P较高,Si/DIN远低于1,其中表层和10m层存在P和Si限制站位分别达93%、93%和40%、20%,限制状况严重.秋季受底层沉积物扰动再悬浮及营养盐矿化释放等因素影响,各种营养盐含量迅速上升,DIN、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量为（16.44±6.51）、（0.54±0.20）和（16.94±6.37）μmol/L,分别升高了1.6、10.8和4.3倍,垂向分布差异较小,且仅存在P潜在限制现象.春季由于陆源输入相对较少,同时受浮游植物吸收等因素影响,各营养盐含量急剧下降,DIN、PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量分别为（9.04±8.06）、（0.06±0.04）和（2.47±1.90）μmol/L,分别降低了45%、89%和85%,其中部分站位PO₄^3--P和SiO₃^2--Si含量低于阈值,在表层和10m层海水中存在P和Si限制站位分别达70%、65%和55%、50%,对海域内硅藻作为优势种的浮游植物生长和初级生产力产生影响.     

初夏渤海湾营养盐结构特征及其限制状况分析

根据2016年初夏渤海湾营养盐、叶绿素a和相关水文参数等数据,利用浮游植物吸收营养盐最低阈值和化学计量关系作为判断依据对渤海湾营养盐限制状况进行分析.结果表明：受陆地径流和渤海中部冷水输入的影响,初夏渤海湾在近岸、中部和湾口呈现三个明显的温盐特征海区.溶解无机氮（DIN）和活性硅酸盐（SiO₃^2--Si）受陆源输入影响,呈现近岸高湾口低的特征;DIN平均浓度为（7.67±6.48）μmol/L,SiO₃^2--Si平均浓度为（5.44±3.01）μmol/L,在湾口表层,DIN含量较低仅为（2.21±2.94）μmol/L,其中50%站点含量低于阈值（1μmol/L）,58.3%的站点存在DIN限制.而活性磷酸盐（PO₄^3--P）受陆源输入和浮游植物吸收储存作用等因素影响,呈现西部和曹妃甸外近海高中部较低的分布特征,平均浓度为（0.07±0.07）μmol/L,近岸受陆源氮磷输入总量差异影响,表层存在磷潜在限制比例达100%,而中部表层受浮游植物消耗吸收的影响,PO₄^3--P含量较低,仅为（0.02±0.02）μmol/L （未检出设为0）,其中近74.3%的水样含量低于阈值（0.03μmol/L）,磷限制状况严重.随着渤海湾氮磷营养盐陆源输入总量差距不断扩大,磷限制状况必将会进一步发展.     

胶州湾表层海水NO的分布特征及其影响因素

为了解近海海水中NO的时空分布特征及其影响因素,采用化学发光法对2010—2011年胶州湾内表层海水中的c(NO)进行了观测,并结合水文、生物等要素的同步观测资料,探讨了该海域NO分布特征及影响因素.结果表明:胶州湾内表层海水c(NO)春季最低,为(11.8±4.6) pmol/L;秋季最高,为(471.3±106.3) pmol/L;夏季和冬季差别不大.该海域c(NO)的水平分[JP+1]布呈湾中心及湾口部分较低、河口较高的特点.湾口部分c(NO)春季最低,为2.0 pmol/L;湾中心部分c(NO)秋季最高,达356.0 pmol/L.c(NO)与温度、盐度及c(NO₂-)表现出相关性,陆地径流输入对海水中NO的分布也有影响,大沽河下游丰水季c(NO)达到348.1 pmol/L,枯水季c(NO)仅为119.8 pmol/L.研究显示,胶州湾表层海水为大气NO的源,2010—2011年胶州湾表层海水NO的海-气通量为3.8×10-15 mol/(cm2·s),胶州湾年NO释放量(以N计)约为5.8×106 g.      

大连湾海域营养盐时空分布、结构特征及其生态响应

基于2012年夏秋季大连湾海水中溶解态和不同粒级颗粒物中氮、磷、硅、叶绿素a的调查资料,对大连湾海水不同粒级颗粒物中营养盐和叶绿素a的时空分布特征进行了分析,对不同粒级浮游植物的营养要素组成及营养盐结构特征进行了探讨.结果表明,大连湾海水中溶解态营养盐、叶绿素a高值区主要出现在臭水套和甜水套湾附近海域,并由湾内向湾外递减,各粒级颗粒物中营养盐分布趋势存在着不一致性,但高值区易出现在西北部海域; 除无机氮外,海水中营养盐总体表现出秋季高于夏季,各粒级叶绿素a浓度表现为夏季高于秋季;磷是大连湾海水中浮游植物生长的限制元素,硅是不同粒级浮游植物营养盐的限制要素;微微型浮游植物对现有的营养结构更具适应性.     

胶州湾及邻近海域表层海水中一氧化氮浓度分布及其影响因素探讨

2011年2～3月利用化学发光法对胶州湾及邻近海域表层海水中一氧化氮(NO)浓度进行了监测.结合水文、化学和生物等要素的同步观测资料,对该海域NO浓度分布及其影响因素进行了探讨.结果表明,胶州湾内表层海水中NO浓度为0.080～0.493 nmol.L-1,平均值为(0.292±0.146)nmol.L-1,胶州湾外NO浓度为未检出～0.435 nmol.L-1,平均值为(0.160±0.130)nmol.L-1.总体来说,胶州湾表层海水中NO浓度呈现出自湾内向湾外递降的分布趋势,陆地径流和人为活动可能对NO浓度的分布造成一定程度的影响.胶州湾及邻近海域表层海水中NO浓度比开阔大洋高1个数量级.周日变化研究表明,NO浓度具有一定的变化特征,最大值出现在15:00,这可能主要受光照的影响.影响NO浓度分布的因素比较复杂,可能主要受亚硝酸盐、光强和pH等因素的影响.结果表明,2011年春季胶州湾及邻近海域表层海水是大气NO的源,通量约为1.09×10-15 mol.(cm2.s)-1.     

三峡水库成库初期营养盐与浮游植物分布特征

根据2003-09-08～2003-09-15航行11个点位测试数据,分析了三峡水库成库后营养元素及浮游生物量的分布特征,初步探讨了营养盐分布与Chla的关系.结果表明,调查区域营养盐浓度较高,其中TN各测点均超过国家地表水环境质量标准Ⅲ类水标准,含量范围为1.01～1.35 mg·L^-1.TP含量范围为0.028～0.054 mg·L^-1;K含量范围为2.80～3.44 mg·L^-1;TOC含量范围为1.92～2.59 mg·L^-1,Chla含量范围为1.58～7.35mg·m^-3,平均浓度为4.69 mg·m^-3.利用相关分析方法,分析了Chla与营养盐之间的关系,表明Chla与NO₃^--N成显著正相关(r=0.728 7);与浊度成显著负相关(r=-0.920 7).利用系统聚类方法分析三峡水库水体指标,随长江流向明显分为3类,即上游区(长寿、涪陵、丰都、忠县)、中游区(万州、云阳、奉节)和下游区(巫山).硅藻在4个测点均为优势种群,占总量的86%,平均为129 844个/L,浮游植物量沿水流方向有增高趋势.     

2018年山东近岸养殖区营养盐结构及限制特征

本研究依据2018年山东近岸养殖区调查资料,采用营养盐限制法则评价方法,对DIN、PO₄-P、SiO₃-Si的平面分布、结构及限制特征进行了分析。结果显示,2018年,山东近岸养殖区DIN、PO₄-P和SiO₃-Si年平均浓度分别为（0.253±0.048）mg/L、（0.00743±0.00238）mg/L和（0.269±0.089）mg/L,渤海养殖区片的DIN、SiO₃-Si浓度总体高于黄海养殖区片,高值站位多分布于莱州湾等半封闭海湾;PO₄-P浓度均普遍较低。N/P、Si/N和Si/P的年平均值分别为131±47、0.92±0.47和90±60。N/P高值区多分布于渤海养殖区及海阳－莱阳区片;Si/N、Si/P高值区多分布于牟平区片及渤海的潍坊、龙口及莱州－招远区片。对营养盐限制状况的分析表明,山东近岸养殖区营养盐结构表现为明显的磷限制和枯水期的硅限制。4个季节磷限制状况都较为明显,枯水季节的冬季、春季和秋季硅限制较为明显。建议滩涂贝类养殖区片合理规划放养密度,充分利用海洋初级生产力,净化水质;筏式养殖贝类、藻类养殖区片积极推广贝藻兼养、轮养,开展时空立体养殖,调整养殖品种结构,改善因营养结构改变导致的贫营养状况。     

唐岛湾网箱养殖区沉积物-水界面溶解无机氮的扩散通量

2004-08～2005-05分4个航次对唐岛湾网箱养殖区的10个站的沉积物间隙水和上覆水中的溶解无机氮营养盐（NH⁺₄-Ｎ、NO^-₃-Ｎ、NO^-₂-Ｎ）进行了现场调查, 并使用Fick第一定理对该海区沉积物-水界面溶解无机氮的扩散通量进行了估算.结果表明,网箱养殖区的上覆水和沉积物间隙水中溶解无机氮均以NO^-₃-Ｎ为主,分别占溶解无机氮总量的73.34%和61.45%;上覆水中溶解无机氮（DIN）和NO^-₃-Ｎ含量的季节变化趋势一致,在2004-10达到峰值,NH⁺₄-Ｎ的季节变化稍有不同;间隙水中溶解无机氮（DIN）和NO^-₃-Ｎ、NH⁺₄-Ｎ的变化趋势一致,表现为从5月份到8月份含量逐渐增加,到10月份达到最大,然后到次年2月份又减少;上覆水和间隙水中NO^-₂-Ｎ的含量随养殖进程表现为一个逐步积累的过程.NH⁺₄-Ｎ、NO^-₃-Ｎ和NO^-₂-Ｎ在沉积物-海水界面上的扩散通量分别为5.46、-5.04、8.71 μmol/（m²·d）,NO^-₂-Ｎ的扩散释放对唐岛湾网箱养殖区的水环境质量影响较大.     

Organic carbon source and burial during the past one hundred years in Jiaozhou Bay, North China

Organic carbon (OC), total nitrogen (TN), and 210Pb in core sediment were measured to quantify the burial of organic carbon and the relative importance of allochthonous and autochthonous contributions during the past one hundred years in Jiaozhou Bay, North China. The core sediment was dated using 210Pb chronology, which is the most promising method for estimation of sedimentation rate on a time scale of 100–150 years. The variation of the burial flux of organic carbon in the past one hundred years can be divided into the following three stages: (1) relatively steady before 1980s; (2) increasing rapidly from the 1980s to a peak in the 1990s, and (3) decreasing from the 1990s to the present. The change is consistent with the amount of solid waste and sewage emptied into the bay. The OC:TN ratio was used to evaluate the source of organic carbon in the Jiaozhou Bay sediment. In the inner bay and bay mouth, the organic carbon was the main contributor from terrestrial sources, whereas only about half of organic carbon was contributed from terrestrial source in the outer bay. In the inner bay, the terrestrial source of organic carbon showed a steady change with an increase in the range of 69%–77% before 1990 to 93% in 2000, and then decreased from 2000 because of the decrease in the terrestrial input. In the bay mouth, the percentage of organic carbon from land reached the highest value with 94% in 1994. In the outer bay, the sediment source maintained steady for the past one hundred years.     

菲律宾蛤仔养殖对胶州湾沉积物-水界面生源要素迁移的影响

通过培养实验测定了菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)DIN和PO34-的排泄率和生物扰动作用对胶州湾沉积物-水界面营养盐交换通量的影响,探讨了菲律宾蛤仔养殖对沉积物-水界面生源要素迁移的影响.研究表明,菲律宾蛤仔能够排泄DIN和PO34-,但其生物扰动能够改变沉积物中生物地球化学过程,减少排泄物中的DIN和PO34-向水体释放.在生物扰动作用下,菲律宾蛤仔排泄的DIN和PO34-中,仅有37%(DIN)和34%(PO34--P)最终释放到水体中.在考虑生物扰动作用的影响后,养殖菲律宾蛤仔每年从水体滤除的生源要素中仅有19%的氮和17%的磷以无机营养盐形态完成再生过程返回到水层中,其余部分以渔获量、生物难于利用形态或埋藏的沉积颗粒形态从水层中清除.菲律宾蛤仔生物扰动条件下沉积物向水层释放Si∶N∶P的速率比约为5∶18∶1,其中Si∶N和Si∶P比远低于菲律宾蛤仔从水体中滤除的颗粒物.因此菲律宾蛤仔养殖能够加速生物硅沉积,加剧胶州湾水体中Si限制.     

不同营养状态水体中生态浮床对浮游植物群落的影响

为研究不同营养状态下水体中浮游植物群落对生态浮床系统的响应关系及其影响因素,设不同营养水平试验组〔A组ρ(COD_Cr)、ρ(NH₄+-N)、ρ(TP)分别为10.0、2.00、0.200 mg/L,B组分别为100.0、20.00、2.000 mg/L〕,每组设对照、框式浮床2个处理,每个处理3个重复. 自2012年8月5日—10月5日,定期对水体营养盐质量浓度、浮游生物群落特征、浮床植物的生长状况进行检测. 结果显示:①2个试验组浮床植物长势良好,其中B组浮床植物茎叶部分干物质量增加7.9倍,浮床系统对水体N、P的净去除率均在60%以上;②浮床系统能明显抑制浮游植物的大量生长(P＜0.05),对浮游植物密度和总生物量在峰值处的最大抑制率可达75.9%(A组)和83.6%(B组);③框式浮床处理中浮游植物的群落结构比对照处理复杂,A组中浮游植物优势种为隐藻门的卵形隐藻(Cryptomonas ovata)、尖尾蓝隐藻(Chroomonas acuta)和绿藻门的四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)、小空星藻(Coelastrum microporum),B组为隐藻门的尖尾蓝隐藻和裸藻门的梭形裸藻(Euglena acus);④B组试验中,框式浮床处理浮游植物Shannon-Wiener多样性指数显著高于对照处理,生态浮床对浮游植物群落的影响更多体现在提升浮游植物的生物多样性上. 研究表明,浮床系统能高效去除水体N、P,抑制浮游植物的增殖,改变浮游植物的群落结构,并且这些作用受到水体营养水平的影响.      

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。     

珠江口东海域营养盐比例及其对藻类的影响

根据珠江口东四口门(虎门、蕉门、洪奇门、横门)海域的调查资料,对营养盐含量和比值与浮游植物生长和种群结构的关系进行分析。结果表明:调查海域浮游植物的生长与海水中营养盐的浓度及营养盐之间的比例均有关,丰富的氮、磷、硅和较高的N:P、Si:P、Si:N比,可能是形成目前调查海域浮游植物群落以硅藻类占优势的种群结构的主要原因;但是在像深圳湾这样的半封闭海湾,营养盐含量及其之间的比例发生变化(尤其是N:P),将对浮游植物种群结构产生相应的影响。     

钦州湾秋季营养盐分布特征及营养状态分析研究

根据2010年9月对钦州湾海域的现场调查资料,分析了钦州湾表层海水中营养盐的分布特征及其富营养化。结果表明：该湾亚硝酸盐（N02-N）,硝酸盐（NO,-N）,铵盐（NH4-N）,磷酸盐（PO4-P）和活性硅（SiO3-Si）平均含量及范围分别为0．032（0．006-0．059）mg／L,0．262（0．018-0．663）mg／L,0．076（0．032-0．120）mg／L,0．009（0．001～0．02）mg／L和1．213（0．191-4．078）mg／L。在空间分布上,各营养盐含量均呈现出湾内高,湾外低的分布趋势,体现出秋季陆地径流的主导控制作用。相关性分析表明,秋季营养盐的补充均以陆源输入供应为主,对整个海湾的营养水平起到了主导控制作用。根据营养状态指数评价模式计算结果显示,秋季钦州湾调查海区总体表现为中度营养水平。     

Phytoplankton community structure and environmental parameters in aquaculture areas of Daya Bay, South China Sea

Environmental characteristics and phytoplankton community structure were investigated in two aquaculture areas in Dapeng Cove of Daya Bay, South China Sea, between April 2005 and June 2006. Phytoplankton abundance ranged between 5.0 and 8877.5 cells/mL, with an average of 751.8 cells/mL. The seasonal cycle of phytoplankton were demonstrated by frequent oscillations, with recurrent high abundances from late spring to autumn and a peak stage in late winter. Diatoms were the predominant phytoplankton group, accounting for 93.21% of the total abundance. The next most abundant group was the dinoflagellates, which made up only 1.24% of total abundance. High concentrations of Alexandrium tamarense (Lebour) Balech with a maximum of 603.0 cells/mL were firstly recorded in this area known for high rates of paralytic shellfish poisoning (PSP) contamination. Temperatures and salinities were within the suitable values for the growth of phytoplankton, and were important in phytoplankton seasonal fluctuations. The operation of the Daya Bay Nuclear Power Station (DNPS) exerts influences on the phytoplankton community and resulted in the high abundances of toxic dinoflagellate species during the winter months. Dissolved inorganic nitrogen (DIN) and dissolved silicate (DSi) were su cient, and rarely limited for the growth of phytoplankton. Dissolved inorganic phosphorus (DIP) was the most necessary element for phytoplankton growth. The enriched environments accelerated the growth of small diatoms, and made for the shift in predominant species from large diatom Rhizosolenia spp. to chain-forming diatoms such as Skeletonema costatum, Pseudo-nitzschia spp. and Thalassiosira subtilis.     

胶州湾入海污染物目标总量控制研究

根据对胶州湾水质的实际调查结果,确定DIN,COD为胶州湾的主要污染因子。对胶州湾陆源污染物现状入海量进行调查,并以2008年为基准年,以COD,NH3-N为预测因子,预测2010年胶州湾各排污单元污染物增加情况。提出基于现实、分阶段实行目标总量控制的总量分配原则,根据国家和山东省给青岛市下达的总量控制指标和2008年青岛主要污染物实际排放情况,确定2010年胶州湾COD排放总量控制目标为34675t,NH3-N入海通量总量控制目标为6943t,并对各排污单元的排放总量控制目标值进行了分配。