海洋牧场选址适宜性评估——以烟台北部海域为例

我国的海洋牧场事业迅速发展,选址问题对于海洋牧场的建设与发展至关重要。本文以全国海洋牧场建设示范之城 —烟台市为例,基于海洋功能区划及其他社会因素,在其北部海域选定A～F 六个海洋牧场拟建区域,选取水深、水动力、底质类型、水质及沉积物质量、叶绿素a、富营养化状况等指标对各拟选区域进行海洋牧场选址适宜性评价。通过计算各拟选区域的海洋物理化学环境综合适宜性指数发现:A区域综合适宜性指数最高、C区域最低,对于整个拟选区域海洋牧场建设的适宜程度来说,有36.88 km2的海域为适宜、625.63 km2的海域为较适宜、318.88 km2的海域为不适宜。在海洋生物环境方面,各拟选海域叶绿素a含量差距较小,但夏季叶绿素a含量均较低;F海域在夏秋季节易发生海水富营养化污染,对海洋牧场的健康运营有一定危害。该研究为烟台市海洋牧场的选址及建设问题提供了依据,也为国内外其他地区海洋牧场的建设问题提供了参考。     

典型工业沿海区域的大气环境腐蚀性评价

目的 利用现役金属材料对工业沿海区域所处不同大气环境进行环境腐蚀性评价,并研究不同金属材料的腐蚀行为差异性,探讨工业沿海大气环境下金属材料的耐蚀性选择。方法 在不同大气环境下,选择现役金属材料Q235、16MnNi和L415开展1 a的户外曝晒试验,并利用质量损失分析、扫描电镜等手段,通过对金属基材进行腐蚀机理研究,评价大气环境的腐蚀性。结果 Q235、16MnNi和L415等3种钢在不同区域沿海工业大气环境下的腐蚀行为受大气腐蚀环境的影响较大,腐蚀产物中含有一定量的Cl和S。同种金属材料表面锈层的特殊结构,使得其基体与大气环境中的腐蚀因子相接触,引发了金属材料在不同大气腐蚀环境中不同腐蚀行为的差异性。结论 工业沿海区域的大气环境中,大气腐蚀性差异由酸循环腐蚀机制形成。3种钢材在腐蚀初期,由于锈层多孔隙结构和可溶性腐蚀产物形成,加重了腐蚀程度。黄岛区域、曹妃甸区域、岚山区域和湛江区域的大气腐蚀等级分别为C2、C3、C2、C3级。     

海洋大气环境多因素组合/综合试验及方法现状分析

从海洋大气的环境试验能力和环境试验方法 2方面展开了国内外多环境因素组合/综合的对比分析,探讨了海洋大气主要环境因素温度、湿度、盐雾、太阳辐射和诱发环境因素振动产生的环境效应及其相互影响,分别列举了2、3、4、5种环境因素耦合环境试验方法与成果。最后,针对装备海洋大气环境多因素组合/综合试验及方法目前的研究现状,提出了建议和展望。     

南海岛礁环境下304不锈钢腐蚀行为分析

目的 研究304不锈钢材料在南海岛礁大气、飞溅、潮差和全浸区环境下暴露0.5 a的腐蚀行为与规律.方法 通过实海环境适应性试验,获取304不锈钢材料在南海岛礁环境下的腐蚀数据.通过腐蚀形貌观察,明确304不锈钢的主要腐蚀形式.通过电化学测试分析,评价304不锈钢耐蚀性能,阐明其腐蚀机理.结果 304不锈钢在南海岛礁环境下以点蚀为主,4个区带的平均腐蚀速率分别为0.8、1.1、1.3、3.2μm/a,平均点蚀深度分别为13.57、15.26、18.62、2.43μm,最大点蚀深度分别为28.85、35.63、32.93、40.25μm.交流阻抗和Mott-Schottky曲线测试结果显示,四个区带试样的电荷传递阻抗分别为1.27×107、8.76×106、7.35×105和5.76×105?·cm2,载流子含量分别为6.56×1022、1.01×1023、2.80×1023和4.15×1023 cm?3.在全浸环境下,304不锈钢钝化膜破损最严重,耐蚀性下降最大.结论 在大气区和飞溅区,304不锈钢以点蚀为主,并在固定部位伴随有轻微缝隙腐蚀;在潮差区和全浸区,由于钙镁沉积物和海生物附着,304不锈钢表面形成大量Cl?饱和、低溶解氧浓度的腐蚀微电池环境,发生了严重的局部腐蚀,且以全浸区最为严重.     

严酷海洋大气环境下玻璃纤维复合材料腐蚀老化规律研究

目的 研究严酷海洋大气环境下,玻璃纤维增强树脂基复合材料的腐蚀老化规律.方法 通过实海大气环境试验,分析了南海岛礁大气环境下,复合材料暴露不同周期后的腐蚀形貌特征以及力学性能变化规律,建立了腐蚀老化性能预测灰色模型GM(1,1),并与青岛、厦门和三亚等典型海洋大气环境进行对比研究.结果 随暴露时间的增长,南海岛礁大气环境下的复合材料发生严重的纤维裸露,其弯曲强度呈下降趋势,基于弯曲强度建立的灰色模型GM(1,1)精度达到1级;与其他典型海洋大气环境相比,随着纬度的降低,复合材料的弯曲强度呈下降趋势.结论 灰色模型GM(1,1)对复合材料在岛礁等严酷海洋大气环境下的腐蚀老化性能预测精度较高.影响复合材料性能的最主要环境因素为辐照,其次为相对湿度和温度.     

微波消解-ICP-MS同时测定海洋沉积物中50种元素

海洋沉积物样品经微波消解处理后,使用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定其中50种元素,以空白溶液和海洋沉积物标准物质做两点标准曲线,优化了微波消解条件,确定了待测元素分析同位素及内标元素、仪器测定模式。结果表明,绝大部分待测元素检出限在0.1 μg/g以下,各待测元素相对标准偏差为1.2%～12.4%。通过分析海洋沉积物国家标准物质,测定值和认定值吻合,实际样品各元素加标回收率为81.0%～118.1%。本方法能同时分析海洋沉积物中50种元素,具有极低的检出限,前处理方便、高效,且分解效果好,非常适合小批量海洋沉积物样品的快速分析。     

基于摩擦纳米发电机的微塑料实时检测实验研究

采用基于自供电的摩擦纳米发电机(TENG)技术,设计开发了一种利用间断液柱检测水样内微塑料颗粒尺寸和丰度的实时快速检测方法和装置,并通过实验测试完成了对微塑料的尺寸形貌表征和化学元素组成的实时高效检测.研究发现,去离子水中加入微塑料颗粒时,溶液中zeta电位降低,改变了管壁表面的极化电场方向;随着水溶液中微塑料颗粒直径或丰度的增加,开路电压呈现减小趋势,50μm时减小了43.1%,0.250%浓度时减小了79.6%;微塑料颗粒对自来水的开路电压影响显著,以10μm微塑料颗粒为例,开路电压减小了20%,证明了TENG技术对海洋微塑料检测的可行性.     

藿类生物标志物及其对海洋碳氮循环过程的指示

由微生物介导的海洋碳氮生物地球化学循环对全球气候变化具有重要影响.五环三萜的藿类化合物（hopanoids）,包括以细菌藿多醇（BHPs）为主的生物藿类和藿烷等地质藿类,是指示近现代环境和重建古环境中碳氮循环过程的重要类脂生物标志物.本文总结了藿类化合物的生物合成途径和生理功能,及在海洋碳氮循环关键过程（固氮、硝化、厌氧氨氧化、甲烷氧化和陆源有机质输入）中的指示作用.微生物膜脂中的藿类化合物主要由hpn基因编码的藿类合成和修饰酶调控,与微生物理化特征及环境条件具有密切关系.2-甲基藿类、2-甲基环醇醚和不饱和环醇醚等藿类化合物可调节细胞膜的氧渗透性以发挥固氮酶保护作用,可指示环境中固氮蓝细菌及其固氮过程.细菌藿四醇异构体之一的BHT-x是海洋厌氧氨氧化菌Candidatus Scalindua的专属产物,可指示海洋厌氧氨氧化和低氧环境.土壤标志物BHPs及陆源输入指标R_soil可追踪陆源有机质向海洋环境的输入和迁移.35-氨基BHPs和3-甲基（氨基） BHPs可指示好氧甲烷氧化活动.细菌藿六醇和3-甲基细菌藿六醇可指示亚硝酸盐型甲烷氧化活动.未来,随着分子生物学、基因组学和仪器分析技术的不断发展,藿类化合物在指示海洋碳氮循环过程方面势必会发挥更加重要的作用.     

北极海洋沉积物反硝化细菌的多样性分析

中国北方地区冬季污水的生物处理存在着处理不彻底、效率低和出水水质难以达标等难题。根据菌落形态特征,利用反硝化细菌培养基对26个站位的北极海洋沉积物进行富集培养,且纯化菌株,获得了克隆到16S rRNA基因有效序列的菌株达59株;基于16S r RNA基因的相似性分析与系统发育研究结果表明,分离的菌株属于细菌域,门、纲、目、科、属、种的数量分别是3、4、8、13、16和23,γ-Proteobacteria占比例最大(57.63%);得到1株菌的16S rRNA基因序列的相似性最高为96.44%,可能为新种。大部分菌株(95%)的温度和耐NaCl浓度的生长范围分别为0～30℃和0～6.0%,能利用多种碳源生长,并且具有产胞外水解酶的能力;利用简并引物从菌株Pseudomonas sp. C22-DN-54、Pseudomonas sp. P13-DN-7、Marinobacter sp. P12-DN-1和Pseudomonas sp. E24-DN-52克隆到了亚硝酸盐还原酶基因(nir S)。该研究将为北方寒冷地区的低温污水生物处理提供新的菌种资源。     

316L不锈钢在海洋深水环境中的局部腐蚀规律

目的研究316L不锈钢在海洋深水环境中的局部腐蚀规律。方法利用自行设计的实验装置在南海170 m水深位置开展316L不锈钢腐蚀模拟实验,并通过电化学测试方法与扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等测试手段进行分析。结果浸泡7天时,316L不锈钢表面发生局部腐蚀,但微生物吸附会形成保护性的微生物膜,引起其自腐蚀及击穿电位正移,耐点蚀性能会升高。随着浸泡时间的延长,溶解氧含量逐渐降低,试样表面吸附的微生物膜性质发生变化,导致钝化膜在微生物与Cl-的作用下破裂,自腐蚀电位及击穿电位负移,耐点蚀性能下降。结论 316L不锈钢在海洋深水环境中的耐点蚀性能随着浸泡时间的延长,先降低而后增加。