完整物理过程下南黄海浮游生态动力学数值研究I.模型建立

为了对南黄海进行生态动力学模型研究,不但需要选取合理的生态变量和生化过程及过程参数,而且还需要模型能够客观地再现该海域关键的物理过程.在建立波浪-环流-潮流共同作用的中国近海水动力模型的基础上,建立完整物理过程下的南黄海三维浮游生态动力学模型,旨在通过数值模拟认识南黄海的生态动力特征,并探讨关键的物理过程对生态的影响,特别是潮流和波浪混合对浮游植物时空分布的作用机制.本文先给出理论模型及模型配置.     

黄海鳀鱼中痕量金属浓度与体长的关系

测定了在黄海采集的各种体长的鳀鱼(Engraulis japonicus)中6种痕量金属(Zn、Cu、Fe、Al、Mn和Sr)和3种主要元素(C、N和P)的浓度.除Zn浓度在4～5倍内变动外,其余5种痕量金属浓度的变动范围均接近或超过一个数量级;并且,这6种金属均显示出了浓度随体长增长而下降的趋势.对于3种主要元素,N和P的含量也与体长存在负相关关系,而C却显示出了强烈的正相关关系.聚类分析表明,Zn和Cu在鳀鱼内的浓度变化较为接近,可能验证了这两种金属与生物体内新陈代谢活动较为密切的性质;而其余4种金属的浓度变化规律更为接近,可能反映了陆源输入的影响.     

春季南黄海近岸海域浮游动物群落特征

为研究南黄海春季浮游动物群落特征及变化规律,利用2017年4月至6月在南黄海近岸水域获取的WP2型浮游生物网采样品及相关调查资料,分析了浮游动物的种类组成、密度、优势种、生物多样性及其与环境因子的相关性。研究海域共记录浮游动物成体41种（含未定种）,浮游幼虫22类。桡足类、水螅水母和浮游幼虫是浮游动物种类数最多的类群。春季,胶东半岛沿岸海域、海州湾毗邻海域和苏北沿岸海域浮游动物群落结构在时间和空间上的动态变化存在明显差异。温度在时间和空间上的不均匀变化是造成上述差异的重要原因。胶东半岛沿岸海域受冷水团影响,浮游动物群落的变化趋势与其他海域存在较大不同。小拟哲水蚤（Paracalanus parvus）是海域最占优势的浮游动物种类,对浮游动物总密度及多样性指数有较大影响。生物多样性分析显示,海州湾毗邻海域浮游动物多样性最高,胶东半岛沿岸海域次之,苏北沿岸海域最低。     

2013年夏季渤海和黄海浮游植物群落特征及比较分析

为比较分析渤、黄海夏季浮游植物的群落结构特征,本研究于2013年夏季在渤海、北黄海和南黄海（31.19 °N－39.82 °N,118.89 °E－125.65 °E）设50个站位采集水样,研究各海域浮游植物的种类组成、丰度分布、优势种和群落多样性。结果显示,种类数和香农?威纳指数均为南黄海最高,北黄海次之,渤海最低,多样性高值区集中在山东半岛南部海域、南黄海中部和长江口毗邻海区。研究海域水柱浮游植物丰度为0.01×103～418.2×103 cells/L,渤海、北黄海和南黄海的平均值分别为（14.6±12.8）×103 cells/L、（11.5±14.9）×103 cells/L和（35.7±92.3）×103 cells/L。甲藻和硅藻是浮游植物的优势类群,甲藻分别占渤海、北黄海和南黄海水柱总丰度的52.7%、26.4%和77.9%;硅藻分别占渤海、北黄海和南黄海水柱总丰度的46.6%、73.1%和22.1%。渤海和南黄海浮游植物多分布于表层及次表层,北黄海浮游植物多分布于中层至底层。     

春季中国南黄海与东海海水中溶解氨基酸的分布和组成

以2011年3月南黄海与东海部分海域为研究对象,对其中48个站位海水样品的总溶解氨基酸(THAA)、溶解结合氨基酸(DCAA)、溶解游离氨基酸(DFAA)的浓度分布和组成进行了研究。结果表明:表层海水中THAA的平均浓度为2.981.72 mol/L(1.27~8.54 mol/L),DCAA的平均浓度为2.761.63 mol/L(0.91~7.70 mol/L),DFAA的平均浓度为0.310.21 mol/L(0.11~1.14 mol/L)。溶解态氨基酸水平分布的趋势大致呈现出近岸高、远岸低的特点,其中,DCAA与THAA分布规律基本一致。溶解态氨基酸的垂直分布特点为次表层与海水底层出现了高值区。春季南黄海与东海表层海水中溶解氨基酸主要由天门冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、甘氨酸及丙氨酸构成。表层海水中个体氨基酸间的相关性矩阵显示DFAA中有5对氨基酸之间存在显著正相关。研究发现海水中溶解氨基酸与Chl a、DOC、DIN等环境因子均无显著相关性。     

秋季渤海和北黄海海水中挥发性卤代烃的分布与通量

使用吹扫-捕集气相色谱法于2013年11月对渤海和北黄海海水中4种常见的挥发性卤代烃(VHCs)浓度进行了分析。结果表明:秋季渤海和北黄海表层海水中CHBr2Cl、CHBr3、C2HCl3和C2Cl4的浓度平均值和变化范围分别为7.03(4.23~12.63) pmol/L、19.61(5.99~55.00) pmol/L、20.37(1.68~58.25) pmol/L和41.03(10.84~96.94)pmol/L。受生物生产、人为输入、陆地径流等因素的共同作用,4种VHCs浓度呈现出不同的空间分布特征,总体表现为渤海海域由北向南递减,北黄海海域山东半岛以北、鸭绿江口浓度较低的特点。受地理位置和水文条件的影响,不同站位VHCs浓度在垂直分布上有较大差异,但最大值均出现在真光层。周日变化研究表明:VHCs在13:00和17:00浓度较大,7:00和21:00浓度较低,说明VHCs生产释放受光照和潮汐等因素的共同影响。采用Liss和Salter双膜模型估算了CHBr2Cl、CHBr3、C2HCl3和C2Cl4的海-气通量,结果分别为36.28(0.13~109.54)nmol/m2d、85.96(-8.9~308.61)nmol/m2d、191.71(0.10~386.67)nmol/m2d和285.14(0.19~914.85)nmol/m2d,表明在调查期间渤海和北黄海是大气中CHBr2Cl、CHBr3、C2HCl3和C2Cl4的源。     

北黄海近岸海域磺胺类抗生素及其抗性Escherichia coli分布

致病菌耐药性的增加和扩散目前已成为全球公共安全问题,为提供解决该问题的重要理论数据,在我国北黄海近岸海域采集排污口、海水养殖区和海滨浴场等水样和沉积物样品,利用HPLC-MS/MS分析水体样品中14种磺胺类(SAs)抗生素浓度含量,同时根据EPA方法(Method 1604)对水和沉积物中Escherichia coli(E.coli)和磺胺抗性E.coli(Re-E.coli)总量进行测定,计算出E.coli磺胺抗性水平,进而探讨该区域水体中E.coli磺胺抗性率与磺胺类抗生素浓度含量的相关性以及E.coli磺胺抗性菌株的分布特点及来源.结果显示,北黄海近岸海域水体中抗生素检出浓度差异性较大,磺胺浓度含量范围为ND-584.32 ng/L;E.coli和Re-E.coli每100 mL总量范围在27×104-5.5×104和8×104-1.6×104株,在每克沉积物中分别为0-1 363和0-320株;E.coli磺胺抗性率范围为18.18%-66.91%.研究表明,E.coli磺胺抗性率与磺胺类抗生素浓度含量存在显著相关性(P=0.846),说明环境残留抗生素可诱导抗性微生物;E.coli和Re-E.coli分布和抗性水平显示,抗性基因之间存在水平转移,且其主要来源是渔业养殖.     

南黄海中部表层沉积物中多环芳烃分布特征及来源分析

通过对南黄海中部49个表层沉积物样品进行总有机碳,粒度,多环芳烃和甲基菲等GS-MS定量分析,探讨了研究区沉积物中多环芳烃分布特征,分子组成,评估南黄海中部多环芳烃污染水平并识别其来源.研究表明,南黄海中部14种多环芳烃总量(ΣPAHs)在81.63~6567.31 ng/g之间,其中优控多环芳烃(ΣEPA PAHs)11种,含量为29.2~1029.1 ng/g,平均含量255.1 ng/g,与国内外其他地区相比有机污染水平为中-低;苝为研究区内主要多环芳烃,分布较为广泛,其含量占所有PAHs的6.40%~88.85%,低含量苝与人为活动有关,而高含量苝代表了陆源有机质输入;多环芳烃组成,异构体分析和甲基菲特征表明,研究区优控多环芳烃主要为煤和高等植物燃烧或不完全燃烧产物以气溶胶形式输入,但部分样品表现出明显的石油源特性也证实了石油燃料,原油泄露产生的多环芳烃客观存在.     

夏、秋季北黄海营养盐的时空分布特征及其影响机制

基于2011年7月(夏季)和2011年10月(秋季)北黄海海域2个航次的调查资料,对北黄海夏、秋季营养盐的时空分布特征及其影响机制进行了探讨.结果表明,夏、秋季北黄海营养盐的平均浓度分别为:NO3- (1.57±1.71), (5.93±3.84) μmol/L,NO2- (0.22±0.18), (0.88±0.93) μmol/L,PO43- (0.22±0.13), (0.40±0.23) μmol/L,Si(OH)4 (4.98±2.23), (6.71±3.24) μmol/L,NH4+ (1.35±0.90), (1.23±0.69) μmol/L,夏、秋季北黄海NO3-分别占溶解无机氮的49%和74%.2个季节近岸海域表层营养盐浓度均高于中部海域,底层浓度高于表层,高值区是冷水团区.各断面营养盐的垂直分布层化现象明显,受冷水团以及水体交换混合的共同影响,浓度由表至底逐渐升高.夏、秋季表底层N/P、Si/N和Si/P比值的水平分布为近岸海域高于中部海域,且夏季北黄海浮游植物的生长繁殖受磷限制.     

黄海近岸表层沉积物中PAHs的分布特征与潜在风险

利用第二次全国海洋污染基线调查数据,考察了我国黄海近岸海域表层沉积物中多环芳烃(PAHs)的分布状况、组成比例,并开展了初步的来源分析和潜在生态风险评价.研究结果表明,PAHs的含量范围从未检出至8294 ng·g-1,高值站点主要位于辽东半岛的大连湾附近海区,以及山东半岛北部的威海沿岸.在辽东半岛、山东半岛的近岸海区,表层沉积物中的PAHs以中、高环(4～5环)组分占据明显优势;而在江苏近岸海区,低环组分(2～3环)的比例明显上升.低环与中高环组分的相对丰度以及成对同分异构体的比值结果显示,各海区表层沉积物中PAHs的主要来源是各类燃烧释放过程,如燃煤、生物质、天然气和交通尾气等,石油产品输入的影响居次要地位.依据效应低值区间ERL的警戒水平,计算ERL商的平均值,从而初步得到各海区潜在的PAHs生态风险水平.结果表明,大连湾PAHs污染较为严重,各PAHs组分的浓度均高于ERL警戒水平,而苯并(a)芘甚至超出效应中值区间的境界水平ERM,显示大连湾近岸海区具有较高的PAHs生态风险,而其它海区的潜在生态风险则较低.