中国环渤海地区SO2和NO2干沉降数值模拟及影响因子分析

利用耦合了Wesely大叶阻力干沉降模型的嵌套网格空气质量预报系统NAQPMS,对环渤海地区SO2和NO2的干沉降敏感因子、干沉降通量、空气质量进行模拟分析.结果表明,大气稳定度、太阳辐射、季节、下垫面类型为干沉降的主要敏感因子.大气越稳定,干沉降速率越小.太阳辐射越强,干沉降速率越大.SO2早秋干沉速率最小,冬季最大;NO2春、夏、早秋、晚秋的干沉降速率大致相同,冬季最小.SO2的干沉降速率在水面上较大,在沙漠上较小;NO2的干沉降速率在农田上较大,在水面上较小.由于不同敏感因子的共同作用,使得环渤海大部分地区SO2干沉降通量密度为0.05~0.25mg/(m2×s),NO2干沉降通量密度均为0.05~0.30mg /(m2×s),高值区均主要分布在河北南部、山东西北部以及辽宁中部的部分地区.干沉降通量密度从大到小依次为秋季、春季、冬季和夏季,白天干沉降通量密度普遍大于夜间,且在渤海海面上也有一定的干沉降通量.由于干沉降、源排放、输送等作用的共同影响,使得环渤海地区SO2平均浓度为(5~20)′10-6,NO2平均浓度大致在(20~60)′10-6,高值区主要出现在河北南部、山东西北部以及辽宁中部的部分地区.夏季个别地区浓度较高,大部分地区浓度较低,春、秋、冬3季大部分地区浓度较高.     

渤海湾潮间带表层沉积物中多环芳烃的含量分布和生态风险

在渤海湾天津段潮间带及邻近区域的主要入海河流和近海采集86个表层沉积物样品,通过GC/MS对16种优控多环芳烃(PAHs)的含量进行分析,结果表明:潮间带44个样品的PAHs平均含量为(140.0±84.1)ng/g,与近海样品的PAHs含量[(161.6±38.7)ng/g, n=26]相当,但远低于河流样品的PAHs含量[(452.7±206.0)ng/g, n=13];潮间带样品的PAHs含量呈现“北区高南区低”(以天津港码头为界)的空间分布特征,与该区域沉积物粒度及黑碳和总有机碳的含量呈现显著的相关性;从PAHs的组成上可以显示潮间带沉积环境具有一定的特殊性;潮间带样品PAHs的BaP毒性当量含量平均为(24.5±21.1)ng/g;根据加拿大魁北克省海洋沉积物中PAHs的质量评估标准,渤海湾表层沉积物中PAHs的污染具有一定的生态风险.     

环渤海潮间带秋季大型底栖动物生态学研究

对2008年9月在环渤海11个潮间带进行生态调查所获得的30个生物样品,以及对现场测定的温度,pH和ρ(DO)与沉积物样品分析的基础上,阐述了环渤海潮间带大型底栖动物群落的结构特点,并进一步分析了大型底栖动物与环境因子的关系. 调查共发现大型底栖动物76种,其中多毛类动物25种,软体动物24种,甲壳动物19种,其他类动物8种. 大型底栖动物的栖息密度和生物量分别为(367.40±187.30)m-2与(100.90±56.40)g/m2. 数据分析显示,环渤海潮间带大型底栖动物群落的优势种不明显,优势度大于1%的仅有4种,分别为托氏昌螺、四角蛤蜊、哈氏美人虾和中华近方蟹. 物种多样性指数则以位于渤海口的莱州湾最高,为1.909. 11个采样区域的大型底栖动物群落结构相似性总体较低,相似系数约为20%. 相关分析表明,大型底栖动物的种类数量、栖息密度和生物量与底质类型显著相关,而与温度,pH和ρ(DO)无明显的对应关系. 与历史资料相比,过去的30 a,环渤海潮间带大型底栖动物的种类数量因周围生存环境的变化以及污染等因素的影响而明显减少.      

天津近岸海域表层沉积物中PAHs污染特征及风险

为掌握渤海湾天津段多条河流入海区和海滨旅游度假区的近岸海域表层(0~5 cm)沉积物中PAHs(多环芳烃)的污染状况,对该区域表层沉积物中16种US EPA(美国国家环境保护局)优先控制PAHs的分布特征及其来源进行了调查和分析,并评估了其潜在生态风险和概率致癌风险. 结果表明:渤海湾天津近岸海域表层沉积物中w(PAHs)(16种PAHs质量分数之和,以干质量计)为23.9~672.8 ng/g,平均值为228.1 ng/g. 表层沉积物中PAHs的污染程度与历史调查结果相比有所加剧,并且呈复合型污染,在天津港港区外海域主要为石油制品污染,在研究区域南部则主要源于燃煤和生物质的不完全燃烧. 风险评估结果表明,海河入海口附近和研究区域北部存在潜在生态风险;研究区域内概率致癌风险处于较低水平,∑₇TEQ_BaP(7种强致癌PAHs的苯并芘毒性当量浓度之和)占∑₁₆TEQ_BaP〔16种PAHs的苯并芘毒性当量浓度之和〕的96.8%,其中二苯并蒽的致癌风险最大,其次为苯并芘.      

黄渤海氮磷营养盐的分布、收支与生态环境效应

基于在黄渤海的综合调查结果,分析了水体和沉积物间隙水中溶解无机氮（DIN）和溶解无机磷（DIP）的分布;结合历史数据构建了黄渤海DIN和DIP的收支模型,并分析了陆源输入变化对研究区域生态环境的影响.结果表明,黄渤海DIN和DIP的含量受季节、河流输入和沉积物界面扩散作用的影响,具有秋季高于春季和近岸高于离岸的时空分布特征.收支模型计算结果表明,底界面扩散是黄渤海水体DIN的主要来源,其次是大气、周边河流、地下水和东海的输入;黄渤海水体DIN的支出主要是通过沉积埋藏和反硝化.黄渤海水体DIP的来源主要是磷酸盐吸附解吸,占91%,底界面扩散和大气输入为其次,河流和地下水的输入贡献较小.DIP的支出主要是通过沉积埋藏和向东海的输出.黄渤海每年有11Gmol的氮在水体积累,并导致其浓度提高约0.6μmol/（L·a）.近些年来陆地向黄渤海输入氮的持续增加,加剧了氮营养盐的积累,导致非硅藻类浮游植物比例以及赤潮发生频率和面积显著增加,同时还提高了水体初级生产力和海洋磷的埋藏量以及加剧了磷限制的趋势,并可能威胁生态系统的稳定.     

基于大型底栖动物摄食群上的生态质量评价

基于2011年5月和9月航次获取的大型底栖动物和环境数据,采用建立在功能摄食群上的摄食均匀度指数（the feeding evenness index,j_FD）并辅以建立在群落结构指标上的多元AZTI海洋生物指数（Multivariate AZTI Marine Biological Index,M-AMBI）评价渤海湾生态质量状况.本研究将所有大型底栖动物划分为5个摄食群,但2个航次均未发现植食者.从物种丰富度的角度看,碎屑食者和肉食者占比最高;从栖息密度的角度看则是浮游生物食者占比最高,而杂食者则在上述两个指标中均占比最低.摄食均匀度指数值大都低于0.60,说明研究区大部分海域的大型底栖动物群落受到不同程度的干扰,生态环境质量较差,这可能与该海域所受到的人为干扰如陆源排污、围海造陆有关.与M-AMBI相比,二者指示的渤海湾生态质量状况基本一致,且均能敏感地响应渤海湾近岸河口至离岸海域的环境压力梯度.总体上来讲,j_FD适用于评价渤海湾的生态质量状况.     

环渤海近岸海域表层沉积物及底栖生物中PBDEs的赋存特征及富集行为

多溴联苯醚(PBDEs)作为一种新型的持久性有机污染物,在海洋环境中广泛存在,研究PBDEs在不同介质中的赋存状态对于理解其环境行为及归趋具有重要的意义。通过采集不同区域沉积物及生物样品,考察了PBDEs在环渤海近岸海域表层沉积物及底栖生物中的含量及空间分布特征、污染模式及生物-沉积物富集因子。结果表明,环渤海沿岸表层沉积物中PBDEs总量(Σ10PBDEs)的浓度范围在0.446~26.8 ng·g-1(干重,dw)之间,中值为1.02 ng·g-1(dw),底栖生物中PBDEs(Σ9PBDEs)的浓度范围为0.053~9.90 ng·g-1(dw),中值为1.25 ng·g-1dw;沉积物中BDE-209为最主要的单体,平均丰度达到90.5%,生物体中主要以低溴代BDEs为主,其中单体BDE-47的含量最高,平均丰度范围为43.2%~49.7%;沉积物和生物中PBDEs的含量在空间上存在显著的差异,其中莱州湾和锦州附近区域的结果明显高于其他区域;5种不同的底栖生物对PBDEs均表现出一定的生物富集性,其中∑9PBDEs的BSAF值按从大到小的顺序为菲律宾蛤仔(0.43~4.06,mean=1.19)紫贻贝(0.34~2.86,1.03)四角蛤蜊(0.17~1.95,0.82)麻蛤(0.13~2.33,0.61)牡蛎(0.09~1.20,0.52)。辛醇水分配系数(log KOW)与不同物种BSAF值的相关性分析结果表明,除BDE-17单体外,其他单体的BSAF值表现出随log KOW的升高而下降的趋势。     

2013年秋末黄渤海海水中胞外酶活性水平和垂直变化

于2013年11月6~23日对黄渤海进行了现场调查研究,对42个大面站以及A7、E7两个垂直站位进行了采样及环境参数的测定,研究了该海域海水中的9种胞外酶活性的水平及垂直变化.结果表明:秋末黄渤海表层海水中,9种胞外酶的平均活性由高到低排列为碱性磷酸酶[77.31nmol/(L·h)]>脂肪酶[23.59nmol/(L·h)]>β-D-葡萄糖苷酶[3.87nmol/(L·h)]>木糖苷酶[2.63nmol/(L·h)]>α-D-葡萄糖苷酶[1.58nmol/(L·h)]≈纤维素酶[1.47nmol/(L·h)]≈几丁质酶[1.29nmol/(L·h)]>肽酶[1.09nmol/(L·h)]>β-D-半乳糖苷酶[0.74nmol/(L·h)];表层海水9种胞外酶的活性大都呈现出黄海大于渤海,即南高北低的变化规律;表层海水中的β-D-葡萄糖苷酶活性和纤维素酶活性与温度呈现弱的正相关(P0.05);A7和E7两个站位的胞外酶活性的垂直分布显示不同胞外酶的活性在不同水深有明显的差异,基本表现为表层、10m和30m的活性高于50m、75m和底层的活性.     

秋季黄海与渤海异戊二烯含量的分布及海-气通量

为深入研究我国近海异戊二烯的生物地球化学过程及气候效应,于2013年11月6—23日(秋季)在黄海、渤海海域设25个采样点采集海水样品,其中在A断面4个采样点采集不同深度海水样品,运用吹扫捕集-气质联用法对海水中c(异戊二烯)进行分析,研究其分布规律及影响因素,并对异戊二烯的海-气通量进行了探讨. 结果表明:①表层海水中c(异戊二烯)的范围为10.76~48.67 pmol/L,平均值为(22.85±10.52)pmol/L,其水平分布呈北高南低的特征;②c(异戊二烯)与ρ(Chla)(Chla为叶绿素a)呈正相关(R=0.643 4,n=25,P<0.000 4),说明浮游植物生物量是影响研究海域内c(异戊二烯)水平分布与变化规律的重要因素;③调查期间c(异戊二烯)在A断面上的垂直分布较为均匀且没有出现明显分层现象;④表层海水中异戊二烯处于过饱和状态,其海-气释放通量范围为6.26~449.81 nmol/(m2·d),平均值为(91.62±109.75)nmol/(m2·d). 研究显示,我国陆架海区可能是全球海洋、大气异戊二烯重要的源,相关的调查研究工作亟需展开.      

环渤海区域典型河流下游水体中抗生素赋存状况及风险评估

利用高效液相色谱-串联质谱法分析了环渤海区域典型河流下游水体中6类58种抗生素的赋存特征,采用生态风险模型和人类健康风险模型分别评估了抗生素对生态和人体的健康风险.结果显示:环渤海区域4大典型河流(小凌河、滦河、黄河和大辽河)下游水体中有6类50种抗生素被检出,青霉素G浓度水平最高,最高浓度为353.13ng/L.β-...