Long-term change of the marine environment and plankton in the Xiamen Sea under the influence of climate change and human sewage

ABSTRACT

Long-term observations of the Xiamen Sea in Fujian Province were used to analyze variations in sea temperature, salinity, inorganic nitrogen (N), activated phosphate (P), and phytoplankton, as well as the features of red tides. Results showed that in recent decades, sea temperature and concentrations of N and P nutrients increased while salinity decreased attributed to climate warming, rainfall, and human sewage. In addition, reduction in the number of phytoplankton species and rising abundance of phytoplankton indicated that the structure of phytoplankton community presented a simplified and minimized trend which magnified the dominance of dominant phytoplankton species. Since 2000, red tides have occurred more frequently, and the eutrophic-type diatom species, Skeletonema costatum appears to be the predominant species. Data suggested that variations of N and P nutrients exert a potent and rapid influence on phytoplankton than sea temperature and ocean salinity.     

厦门市不同功能区冬季PM10中多环芳烃的污染特征

2004年冬季在厦门市4个不同功能区连续10d采集并分析了PM10中16种优控多环芳烃(PAHs).研究发现,各个功能区大气PM10中多环芳烃总浓度(∑PAHs)存在明显差别:工业区(湖里)10.87～27.54ng·m-3、旅游区(鼓浪屿)7.79～21.14ng·m-3、居民区(洪文)6.52～13 39ng·m-3、森林区(小坪)5.20～11.43ng·m-3;但各个功能区PM10中各种PAH化合物的相对组成趋于一致,所占比例最高的前4种化合物为菲、芘、(艹屈)和芴,表明冬季不同功能区PM10中PAHs的主要污染来源在很大程度上相似或相同.根据典型污染来源中特征化合物比值如苯并(a)蒽/(艹屈)、荧蒽/芘和芘/苯并(a)芘及其有机碳/元素碳的值,推断厦门市PM10中的PAHs主要来源于汽车尾气的排放.     

厦门市生态足迹动态分析

生态足迹（ecological footprint,EF）方法是一种衡量自然资源可持续利用的生物物理定量评价工具,能够反映出一个区域在一段时期内的可持续发展过程及其影响因子。文章基于生态足迹的理论模型,以恒定世界产量为前提,分析了厦门市1997年-2005年的生态足迹动态变化。结果表明,在这期间厦门市的人均生态足迹超过了人均生态承载力,并且两者之差（即生态赤字）不断增加。此外,通过分析总结了影响厦门市生态足迹以及生态赤字的关键性因子,这为厦门市的可持续发展决策提供了支持和依据。     

厦门西海域表层沉积物中甾醇的模糊聚类分析

通过流动法技术研究了ＣｕＯ／γＡｌ２Ｏ３催化剂上添加Ｌａ２Ｏ３对ＣＯ和ＣＨ４的氧化活性．通过Ｏ２ＴＰＤＭＳ等技术研究了催化剂上表面氧脱附与表面氧恢复能力．结果表明，Ｌａ２Ｏ３的添加改善了ＣｕＯ／γＡｌ２Ｏ３催化剂对ＣＯ和ＣＨ４的氧化活性；Ｌａ２Ｏ３的添加促进了ＣｕＯ／γＡｌ２Ｏ３催化剂上表面氧的脱附和表面氧的恢复．     

厦门港船舶排放清单及港口生态效率评价

采用基于船舶活动的排放因子法,测算了2018年进出厦门港的船舶排放清单,并在排放数据的基础上,借助外部成本评估工具,从环境和社会两类指标层面上评估了港口的生态效率.结果表明：2018年厦门港船舶排放SO_x、NO_x、HC、CO、PM_2.5、PM_2.0和CO₂e（二氧化碳当量）的总量分别为3222,11977,490,1118,411,542和710374t;集装箱船为最大贡献船型,船舶主机排放比例最大;对于不同运行工况,巡航工况排放的污染气体最多,停泊工况（包括港内停泊和港外锚泊）排放的温室气体最多;8~12月份的船舶排放量较高.船舶排放的外部总成本约为19.95亿元（约为港口年收入的7.6%）,其中NO_x、PM₁₀和SO_x的外部成本较高.港口生态效率的评估反映了港口生产运营对环境和社会的影响.船舶使用低硫油和岸电能够减少船舶排放,同时能够提高港口的生态效率.     

厦门西港潮间带柱状沉积物重金属赋存形态与污染评价

采用改进的BCR四步提取法研究厦门西港潮间带柱状沉积物中12种重金属元素(Ba、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Zn、Ni、Pb、Sr、V和Ti)不同形态的分布特征,并利用次生相和原生相比值法进行重金属污染评价。结果表明:在1975~2013年所对应的沉积柱中,Fe、Zn、Ba、Ti、Co、Cr、Ni、V和Cu主要以残渣态为主,Sr和Mn主要以弱酸溶态赋存,Pb以可还原态和残渣态为主。次生相和原生相比值法评价结果表明,Pb在1981~1983年、1991~2003年处于轻度到中度污染水平,作为生物成因元素的Sr和Mn不适于用本法评价,其他金属均未受到污染。     

Quantification, morphology and source of humic acid, kerogen and black carbon in offshore marine sediments from Xiamen Gulf, China

Three types of macromolecular organic matters (MOMs), i.e. humic acid (HA), kerogen+black carbon (KB), and black carbon (BC) were extracted from marine sediments of Xiamen Gulf, southeast of China. The chemical composition, morphological property and source of the three extractions were characterized by elemental analyzer/isotope ratio mass spectrometry (EA/IRMS) and scanning electron microscope (SEM). The results showed that KB was the predominant fraction in MOMs, which accounted for 61.79%-89.15% of the total organic content (TOC), while HA consisted less than 5%. The relative high contents of kerogen and BC, and low contents of HA in the samples indicated that anthropogenic input might be the major source of organic matter in marine sediments near the industrial regions. The characterization of SEM, not only revealed morphological properties of the three fractions, but also allowed a better understanding of the source of MOMs. The δ 13 C values of the three fractions suggested that materials from terrestrial C 3 plants were predominant. Furthermore, the anthropogenic activities, such as the discharge of sewage, coal and biomass combustion from industry nearby and agricultural practices within drainage basin of the Jiulong River, were remarkably contributed to the variations in δ 13 C values of MOMs in the offshore marine sediments.     

厦门港大气PM2.5中重金属污染特征及健康风险评价

于2020年夏季和秋冬季在厦门港海天码头和嵩屿码头进行大气PM_2.5的采集,并对20种元素污染特征、来源及健康影响进行了分析.结果表明,厦门港大气PM_2.5浓度较低,且两个站点的PM_2.5浓度并无显著性差异,也不存在明显的昼夜差异.地壳元素中以Ca和Si的含量最高,而痕量元素中以Zn和Mn的含量为最高.与标准值相比,重金属元素中只有Cr（Ⅵ）出现超标.受风向和吞吐量季节性变化的影响,部分元素浓度在夏季高于秋冬季. Cu、 Zn、 SO₂和NO₂有较一致的明显昼夜变化,但来自重油燃烧排放的V和Ni并无明显昼夜差异.PMF源解析确定码头PM_2.5的4个污染因子为工业源、船舶排放、交通源和海盐+建筑尘混合源,其中工业源对PM_2.5浓度的贡献率最大（55.2%～59.4%）,远高于船舶排放的贡献率（7.1%～7.7%）.健康风险评估显示,厦门港大气PM_2.5中重金属对人群具有潜在的致癌风险(>1×10^-5...     

厦门市森林生态系统固碳服务评估

生态系统固碳服务是生态系统服务评估的重要指标之一,也是区域碳循环研究的重要组成部分,可以为减缓气候变化的区域碳管理提供决策依据.以厦门市森林生态系统为研究对象,选取VPM（Vegetation Photosynthesis Model）和ReRSM（Remote Sensing Model for Ecosystem Respiration）评估其2015年的固碳服务,并阐明其固碳服务的时空变异.结果表明:2015年厦门市森林生态系统固碳量（以C计）为31.36×104 t/a,平均固碳量为644.86 g/（m2·a）,其时间动态总体呈单峰曲线分布,但受台风影响该曲线波动较大.厦门市森林生态系统固碳量空间格局总体表现为西北边缘地区较高、其他地区相对较低,与DEM的空间分布较为相似,且绝大部分区域为碳汇区.厦门市分区统计显示,同安区森林生态系统面积和固碳量均最大,分别占厦门市总量的52.58%和57.10%,其与翔安区、集美区的固碳量之和占厦门市总量的88.27%,是厦门市森林生态系统固碳的主体;湖里区固碳量最少,平均固碳量仅为14.25 g/（m2·a）,几乎为碳中性.研究显示,厦门市森林生态系统具有较好的固碳能力.      

厦门市陆地生态系统空气负离子服务能力评估

为探讨厦门市陆地生态系统负离子的服务能力及其影响因素,以生态系统产生的有益于人类身心健康的空气负离子个数为表征指标,改进了空气负离子服务评估方法,基于空气负离子监测数据计算了厦门市空气负离子服务功能量,并分析了厦门市空气负离子的时空变化规律及其影响因子.结果表明:厦门市2015年空气负离子服务功能量为1.37×1025个,单位面积负离子服务功能量为0.8×1016个/m2.从行政分区来看,同安区空气负离子服务功能量最大,约占厦门市总量的56.5%;从生态系统类型上看,森林生态系统空气负离子服务功能量最大,约占厦门市总量的86.6%.厦门市空气负离子日浓度存在明显的"波峰"与"波谷",波峰主要分布01:00-07:00之间,波谷主要分布在12:00左右;厦门市空气负离子浓度存在明显的季节性变化特征,夏季生态系统空气负离子平均浓度为2 437个/cm3,约为春季的2倍;不同生态系统空气负离子浓度存在明显差异,如森林远大于草地、耕地等生态系统;对于大多数生态系统类型而言,空气负离子浓度主要受到温度和湿度的影响,表现为随着温度的升高而降低、随着湿度的升高而增加.研究显示,厦门市森林生态系统的空气负离子服务能力最强,乔木绿地空气负离子服务能力大于灌木、草本绿地,城市森林、乔木绿地面积越大,为人类提供的空气负离子服务越大.