How effective are River Basin Management Plans in reaching the nutrient load reduction targets?

Riverine nutrient loads are among the major causes of eutrophication of the Baltic Sea. This study applied the Soil & Water Assessment Tool (SWAT) in three catchments flowing to the Baltic Sea, namely Vantaanjoki (Finland), Fyrisån (Sweden), and Słupia (Poland), to simulate the effectiveness of nutrient control measures included in the EU’s Water Framework Directive River Basin Management Plans (RBMPs). Moreover, we identified similar, coastal, middle-sized catchments to which conclusions from this study could be applicable. The first modelling scenario based on extrapolation of the existing trends affected the modelled nutrient loads by less than 5%. In the second scenario, measures included in RBMPs showed variable effectiveness, ranging from negligible for Słupia to 28% total P load reduction in Vantaanjoki. Adding spatially targeted measures to RBMPs (third scenario) would considerably improve their effectiveness in all three catchments for both total N and P, suggesting a need to adopt targeting more widely in the Baltic Sea countries.Electronic supplementary materialThe online version of this article (10.1007/s13280-020-01393-x) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

Nitrogen fixation estimates for the Baltic Sea indicate high rates for the previously overlooked Bothnian Sea

Dense blooms of diazotrophic filamentous cyanobacteria are formed every summer in the Baltic Sea. We estimated their contribution to nitrogen fixation by combining two decades of cyanobacterial biovolume monitoring data with recently measured genera-specific nitrogen fixation rates. In the Bothnian Sea, estimated nitrogen fixation rates were 80 kt N year⁻¹, which has doubled during recent decades and now exceeds external loading from rivers and atmospheric deposition of 69 kt year⁻¹. The estimated contribution to the Baltic Proper was 399 kt N year⁻¹, which agrees well with previous estimates using other approaches and is greater than the external input of 374 kt N year⁻¹. Our approach can potentially be applied to continuously estimate nitrogen loads via nitrogen fixation. Those estimates are crucial for ecosystem adaptive management since internal nitrogen loading may counteract the positive effects of decreased external nutrient loading.     

青岛近海及黄渤海大气气溶胶中不同形态氮磷质量浓度及组成特征

于2016年6~7月采集了青岛近岸以及黄渤海大气气溶胶样品,并于8月6~15日连续采集了青岛近岸气溶胶昼夜样品,分别测定了不同形态的氮磷(溶解无机氮、溶解无机磷、溶解态总氮、溶解态总磷、总氮和总磷)质量浓度,并分析了气溶胶中这些不同形态氮磷的组成特征.结果表明,青岛近岸大气气溶胶中不同形态氮磷的浓度明显高于同时期黄渤海气溶胶中氮磷浓度.青岛近岸气溶胶总氮中溶解态占比为56%,溶解态与不溶态差别不大;黄渤海气溶胶总氮中溶解态为主要部分,所占比例达72%.青岛以及黄渤海气溶胶中,无机氮是溶解态总氮的主要贡献者,分别占溶解总氮的67%和75%.青岛以及黄渤海气溶胶总磷中,溶解态与不溶态磷的贡献相近,溶解态分别占总磷的49%和58%;气溶胶溶解总磷中无机磷的贡献略高于有机磷,青岛以及黄渤海占比分别为56%和59%.气团来源对青岛以及黄渤海气溶胶中不同形态氮磷的浓度和组成特征有一定程度的影响,南方气团来源气溶胶中溶解无机氮(DIN)、溶解有机氮(DON)、总氮(TN)、溶解无机磷(DIP)和溶解有机磷(DOP)的浓度均高于北方和海上气团来源.青岛近岸气溶胶中溶解有机氮浓度昼夜差别不大,而溶解无机氮和总氮浓度则白天相对较高.白天和夜间气溶胶总氮中溶解态氮占主要部分,所占比例达到79%,且无昼夜变化;无机氮是溶解总氮的主要贡献者,且晚上无机氮所占比例(61%)较白天(70%)略有降低.青岛近岸气溶胶中的溶解无机磷和有机磷昼夜浓度差别不大,而总磷浓度则白天明显高于晚上.昼夜气溶胶样品中不溶态磷是总磷的主要组成部分,占比分别为83%、62%,夜间气溶胶中溶解态磷的贡献远高于白天;不论昼夜,无机磷均是溶解总磷的主要部分,所占比例在71%~77%.     

钦州湾内湾茅尾海营养状况分析与评价研究

根据2011年-2012年茅尾海水质监测调查资料分析其营养特征,结果显示:茅尾海总体处于中度富营养状态,时空差异较为明显,以夏季最为严重,从湾顶河口往南部湾口减轻.有机污染等级为轻至中度,空间分布与富营养状况相似.水体盐度以湾顶河口区域向中南部呈梯度递增,与富营养化指数(EI)、有机污染指数(AI)、化学需氧量(COD)、亚硝酸盐(NH2-N)、硝酸盐(NO3-N)、铵盐(NH4-N)、溶解态无机氮(DIN)呈显著负相关,表明湾顶钦江、茅岭江的入海污染是茅尾海富营养和有机污染的主要物质来源,其径流输入与外湾潮流运动综合作用对茅尾海营养分布特征具有控制作用.茅尾海丰、枯水期氮磷比分别为60、18,丰、平水期均以磷营养限制为主,茅岭江是该海湾溶解态无机磷(DIP)的主要贡献者.DIP与盐度、EI、AI相关性不显著,对富营养和有机污染程度的贡献相比COD、DIN较为有限.     

南海北部大气气相多溴联苯醚的含量及来源

通过"实验三号"开放航次在南海北部采集了32个大气样品,用气相色谱/质谱联用仪分析了样品中的多溴联苯醚(PBDEs)同系物,并对其含量、组成特征、空间分布及主要来源进行了研究.结果表明,南海北部大气中7种PBDEs总浓度为0.07～35.9 pg.m-3,四溴(BDE-47)和五溴(BDE-99和-100)化合物为主要组成,分别约占PBDEs总量的51.5%和36.9%,显示工业五溴联苯醚的使用是其主要来源;中国东南沿海和菲律宾附近PBDEs浓度较高,南海靠近越南中部海域大气PBDEs含量较低.后推气流轨迹分析指出:我国东南沿海,特别是珠江三角洲,以及我国台湾和菲律宾等地区陆源污染物的外溢是引起南海北部地区PBDEs浓度较高的主要原因.     

渤海湾大型底栖生物群落结构变化及原因探讨

根据近6年来的渤海湾大型底栖生物群落的资料,以及2011年的现场调查数据,从渤海湾底栖生物群落结构的变化特征出发,分析了其变化的过程和规律.同时结合渤海湾水域近几年来的水动力条件以及营养盐、溶解氧等水质特征变化,探讨底栖生物群落变化的原因.结果表明,渤海湾大型底栖生物的物种数、生物量、丰度、丰富度指数、多样性指数的高值区皆集中分布在海河口北侧离岸较远的海域,而低值区则基本集中分布近岸海域,且呈现由近岸向外海逐渐增加的趋势.渤海湾大型底栖生物群落变化可大体分为3个明显的时间节点:第一个时间节点为2005年和2008年,底栖生物群落无论总物种数、生物量和丰度都较高;第二个时间节点为2009年和2010年,底栖生物群落的上述指标值最低,表明这两年渤海湾受自然变化和人为因素干扰的程度加剧;2011年,由于渤海湾水域的各项强有力的环保措施的实施,底栖生物群落的上述指标值最高,说明其得到一定程度的恢复.渤海湾水域底栖生物群落变化受到该区域的物理因素、化学因素和生物因素的共同影响,变化特征也与各环境因素的变化基本吻合.     

东海大气气溶胶中二元羧酸的分布特征及来源

大气气溶胶中的二元羧酸因其在全球气候变化中的潜在作用而受到广泛关注.利用2011年5月12日-6月6日在东海采集的气溶胶样品,分析其中水溶性二元羧酸及常量离子浓度,探讨东海气溶胶中二元羧酸的时空分布特征及来源.结果显示东海大气气溶胶中乙二酸、丙二酸和丁二酸的浓度分别为26.0～1475.5 ng·m-3、0.1 ～61.4 ng·m-3和0.1～132.4 ng·m-3,乙二酸在这3种二元羧酸中的贡献最大,为88.3％.东海气溶胶中二元羧酸浓度的昼夜变化不显著.空间分布整体呈现近海高、远海低的趋势.气团的来源和迁移路径以及气象因素影响气溶胶中二元羧酸的分布,气团来自污染较重的陆源时气溶胶中二元羧酸的浓度较高,气团来自清洁的海洋源时,二元羧酸的浓度则较低;阴雾天气时气溶胶中二元羧酸浓度相对较高,降雨发生时二元羧酸的浓度较低.二元羧酸与常量离子的相关性分析表明,自然源和人为源释放的挥发性有机物质在液相中氧化生成二元羧酸是东海大气气溶胶中二元羧酸的主要源,而汽车尾气和生物质燃烧的一次排放、海洋源以及碱性粗颗粒吸收气体二元羧酸不是主要源.液相中乙醛酸氧化形成的乙二酸和长链二元羧酸氧化形成的乙二酸对东海气溶胶中乙二酸的贡献分别为41％和59％.     

基于遥感监测的黄海绿潮漂移路径及分布面积特征分析

本文利用2008～2012年的多源卫星遥感序列图像,动态监测各年绿潮发生的漂移路径、影响海域面积,得到各年绿潮漂移趋势、分布面积和最大分布面积出现时间。根据监测结果,划分出影响绿潮漂移路径的关键区域,并分析了2008、2009和2010年关键区域内各年绿潮漂移方向和面积变化情况。     

近五年广西茅尾海富营养化成因分析及综合防治对策

利用2006至2010年监测结果和统计资料,评价广西茅尾海近5年富营养化状况,分析富营养化变化与钦州市人口、地区生产总值(GDP)、入海污染物结构、河流入海污染物之间的关系,探讨近年来茅尾海富营养化不断加重的原因,并针对性的提出该海域富营养化的综合防治对策。结果表明近5年茅尾海富营养化程度显逐渐加重的趋势,到2010年茅尾海富营养化程度很严重,河口附近富营养化明显。近5年钦州市人口和经济急剧增长引起的入海污染物不断增加是茅尾海富营养化程度加重的主要原因,尤其以磷酸盐的增加对海湾富营养化及赤潮现象的影响最为显著。因而茅尾海富营养化的综合防治应注重对钦江和茅岭江流域的综合整治以及海湾周边入海污染源的管理,加强污水的脱磷处理等。     

冬季黄东海颗粒有机碳的时空分布特征

根据2007年1～2月对黄东海大面调查的资料,分析研究了黄东海颗粒有机碳(POC)的时空分布特征。结果表明,冬季黄东海POC的浓度范围是2.49～1 658.96μg/L,平均浓度为125.88μg/L。在垂直方向上,POC由上而下随着水深的增加浓度逐渐降低,到底层后浓度又升高。在平面分布上,POC整体上呈现西部近岸浓度较高、东部离岸浓度较低的特点;POC的高值区集中在浙江近岸海区,特别是浙江舟山群岛南部近海,POC浓度非常高,这是受陆源输入和沉积物再悬浮的共同作用。在周日变化上,受潮汐作用和海区生物活动的影响,东海陆架中部海域除底层以外,其它各层POC在午后、傍晚、凌晨出现浓度的高峰值,而西南海域,除了底层外,其它各层均表现出全日周期变化。