2020年春季和秋季莱州湾近岸海域营养盐空间分布特征研究

文章基于2020年5月（春季）和10月（秋季）莱州湾近岸海域环境监测数据,研究无机氮（DIN）和活性磷酸盐（DIP）的营养盐空间分布特征,分析海水质量状况和富营养化状况,并完成营养盐与环境因子的相关性分析。研究结果表明：莱州湾海域春季DIN的浓度范围为0.115~1.830 mg/L,呈现近岸高于远岸、西部高于东部的分布特征;秋季DIN的浓度范围为0.009~2.070 mg/L,高值区位于黄河河口附近;春、秋季DIP的浓度范围分别为未检出~0.009 mg/L、0.000 4~0.012 9 mg/L,受我国“控磷”“限磷”等磷负荷消减政策的影响,DIP的浓度一直处于较低水平。受DIN浓度的影响,春、秋季分别有35.7%和30.7%的调查站位超第二类海水水质标准。春季有1.4%的调查站位处于轻度富营养化状态,位于小清河河口附近;秋季有1.6%的调查站位处于轻度富营养化状态,位于黄河河口附近;其他站位均未达到富营养化水平。莱州湾海域营养盐的分布特征与多种环境因子呈现明显的相关性,其空间分布受多因素影响。     

2011年夏秋季辽东湾营养盐分布及环境容量研究

利用2011年夏季和秋季辽东湾海域水质现场调查资料,讨论了整个辽东湾海域氮、磷营养盐的分布特征,进而通过计算富营养化指数(EI)和氮磷比(N/P)对辽东湾富营养化现状进行了评价,并估算了无机氮和活性磷酸盐的环境容量。结果显示,无机氮(DIN)和PO4-P浓度均呈现出河口大于远海、底层大于表层、秋季大于夏季的特征。夏秋季海水EI值均大于1,富营养化状况较为严重;海水N/P值大于16,营养盐结构严重不平衡,浮游植物生长处于显著的磷限制状况。整个辽东湾PO4-P环境容量仍有剩余,DIN环境容量夏季仅有极少余量,秋季已无余量,需对DIN的入海负荷进行大力削减。     

莱州湾海水中营养盐分布与富营养化的关系

根据2001年5月和9月2个航次莱州湾海区海水营养盐等的调查资料,分析了该海域海水中5项营养盐的分布特征及时空变化,评价了水质的富营养化状况。结果表明,溶解无机氮的平均浓度为9.80μmol/dm3,2个季节中溶解无机氮以NO3-N浓度为最高,平均为7.61μmol/dm3,占总无机氮的77.65%,是莱州湾海水中的无机氮主要形式;活性磷酸盐的平均浓度为0.48μmol/dm3,活性硅酸盐的平均浓度为11.31μmol/dm3。研究发现,莱州湾海水中溶解无机氮和活性磷酸盐浓度分别是12 a前的2.03倍和3.2倍。DIN∶P,Si∶P,Si∶DIN比值分别为69.5,34.2,1.4;因此,磷酸盐为限制因素。按照营养状态指数值,莱州湾海区湾顶近岸海域划分为富营养化区,秋季一旦水文气象等条件适宜有发生赤潮的可能。     

乳山湾外邻近海域氮和磷的分布与收支过程研究

基于2009年6–9月，2014年5月，2014年7–8月在乳山湾外邻近海域的综合调查资料，分析了该开放海域水体与沉积物中氮、磷营养盐的组成和分布，并在潮汐潮流数值模式计算水通量的基础上分析了近岸开放区域无机氮(DIN)和无机磷(DIP)的循环与收支的主要过程，量化了潮汐潮流、初级生产的消耗与转化、底界面过程与内部循环等过程对氮和磷营养盐循环与收支的影响。结果表明，夏季乳山湾外邻近海域水体DIN和DIP的浓度与分布受陆源输入和潮汐潮流的共同影响，高值均出现在湾口区域；沉积物-水界面存在DIN和DIP从沉积物向上覆水释放的现象，使得底层水体的氮、磷营养盐浓度高于表层水体。氮的收支表明，研究海域水体内部循环过程是初级生产所需DIN的主要来源，占初级生产总消耗量的86%，其次是水交换作用(11%)，底界面扩散对初级生产的贡献相对较小(3%)；水体DIN的移出主要是通过埋藏、向外海的输送和水体反硝化作用，其比例分别为80%、16%和4%。磷的收支显示，研究海域水体内部循环过程贡献了初级生产所需DIP的91%，其次是水交换作用(9%)，底界面扩散对初级生产的贡献小于1%；水体DIP支出主要是通过沉积埋藏和向外海的输送，其比例分别为67%和33%。研究结果表明内部循环过程是近海水体氮和磷获得补充的主要途径，不过外部来源的氮、磷营养盐结构与系统内部具有显著的差异，且系统内磷的埋藏效率要高于氮，其必将对乳山湾外邻近海域营养盐结构和初级生产产生长远的影响。     

莱州湾营养盐空间分布特征及年际变化趋势

基于2004-2014年期间,在莱州湾5月及8月开展的22个航次调查结果,研究了莱州湾营养盐的时空分布特征及年际变化趋势。研究发现:莱州湾溶解态无机氮(DIN)、可溶性磷酸盐(PO_4-P)、可溶性硅酸盐(SiO_3-Si)高值区主要出现在莱州湾西南近岸尤其是小清河口海域,小清河及邻近区域陆源输入是影响莱州湾营养盐空间分布的主要因素。2004-2014年莱州湾DIN中位值变化范围8.14~53.98μmol/L,尽管2004年以来莱州湾DIN浓度呈现降低的年际变化趋势,但仍然高于历史数据。硝酸盐是DIN的主要形态,贡献了DIN组成的83%,亚硝酸盐和铵盐的含量占比分别为7%和10%。莱州湾PO_4-P年际变化呈下降趋势,中位值变化范围为0.03~0.49μmol/L。SiO_3-Si中位值变化范围8.5~52.9μmol/L,8月份年际变化呈下降趋势。小清河营养盐入海通量与莱州湾营养盐含量年际波动具有较好的吻合性,是影响莱州湾营养盐年际波动的重要因素。莱州湾DIN/PO_4、SiO_3/DIN、SiO_3/PO_4中位值变化范围分别为:78.9~1112.4、0.2~2.2、40.2~442.5,其中DIN/PO_4、SiO_3/PO_4年际变化呈升高趋势,SiO_3/DIN年际变化趋势不明显。2004-2014年调查期间,莱州湾存在严重的磷限制及季节性的硅限制,营养类型由20世纪80、90年代的贫营养转变为磷限制潜在性富营养,且磷限制的程度呈加剧趋势。     

胶州湾营养盐环境容量计算

根据营养盐在多介质海洋环境，包括海水、浮游植物、浮游动物、悬浮颗粒和沉积物中分布动力学模型建立了胶州湾溶解无机氮（DIN）和磷酸盐（PO4-P）自净容量、环境容量和剩余环境容量的计算方法。结果表明，胶州湾营养盐自净容量夏季最大，冬季最小，春秋居中，这主要是海洋中物理、化学和生物自净过程共同作用的结果。胶州湾DIN剩余环境容量和PO4-P剩余环境容量在20世纪70年代末至80年代中期变化较小，相对一级海水水质标准下的环境容量还具有约60％的容纳能力。但自80年代中后期至90年代中后期，营养盐剩余环境容量迅速减小，其中至1997年DIN剩余环境容量已超过1级海水水质标准下环境容量的70％，而自90年代末开始DIN剩余环境容量又有所增加，而PO4-P剩余环境容量减小速度趋缓。胶州湾营养盐环境容量计算不仅可以深入了解海洋各种自净过程对特定海域容纳营养盐能力的作用，而且更为重要的是可以为排海营养盐总量控制方案的制定提供直接、科学和实用的理论基础和技术支撑。     

厦门近岸海域营养盐时空变化特征分析及其富营养化评价

本研究根据2016—2020 年厦门近岸海域15个航次的监测数据,对该区域营养盐的时空分布特征、影响因素及营养盐限制状况进行综合分析,并评估各海区的富营养化状态。结果表明,空间上,营养盐的分布特征表现为从近岸向远岸逐渐下降的趋势,溶解无机氮(Dissolved Inorganic Nitrogen, DIN)平均浓度排序为：九龙江口＞西海域＞同安湾＞南部海域＞东部海域＞大嶝海域,溶解无机磷(Dissolved Inorganic Phosphorus, DIP)平均浓度排序为：同安湾＞西海域＞九龙江口＞东部海域＞南部海域＞大嶝海域;时间上,营养盐浓度总体呈逐年下降趋势;枯水期最高,平水期次之,丰水期最低。研究海域平均DIN/DIP摩尔比值为40,总体表现为磷限制。2016—2020年厦门近岸海域富营养化指数(E)基本呈逐年下降的趋势;从空间分布上看,九龙江口和西海域富营养化较为严重。富营养化指数与盐度呈显著负相关关系,说明陆源输入对研究海域富营养化存在重要影响。     

莱州湾西南部海域及其毗邻河流水体营养盐的分布特征及长期变化趋势

根据2012年9月对莱州湾西南部海域及其毗邻10条河流的调查结果,以及近30年来关于莱州湾海域表层水营养盐的调查资料,报道了各条河流和近海海域的营养盐状况及该海域营养盐的长期变化趋势,结果表明:(1)10条主要调查河流的总溶解态氮(TDN)平均含量在1.82~10.66mg/L之间,其中有8条河流超过河流总氮劣五类水质标准,6条河流硝态氮(NO3-N)含量高于氨氮(NH4-N)。(2)所调查的5个近海断面中小清河口近海断面、虞河口近海断面及溢洪河口近海断面的DIN平均含量超过海水无机氮第四类水质标准;除小清河口近海断面外其余近海断面活性磷(PO4-P)含量均属一类海水水质。(3)部分断面营养盐含量在河口混合区淡水端升高,可能与咸淡水混合动力作用相关;莱州湾西部区域营养盐含量高于南部区域,南部的堤河氮、磷含量极高;原油开采活动可能是影响附近水体中营养盐含量及形态的重要因素。(4)从20世纪80年代初至90年代中期,莱州湾表层水无机氮平均含量经历了由低到高的变化,到90年代后期已属劣四类海水水质;无机磷平均含量在该时段呈降低趋势,但到90年代后期也保持在较高水平,随后又波动下降。(5)所调查的莱州湾近海区域整体处于磷限制潜在富营养状态;氮磷摩尔比(N∶P)在所考察的大部分时段内高于Redfield阈值(16),净营养盐收支呈磷减少而氮增加的总体变化趋势,近年来磷限制程度有所减缓。     

胶州湾营养盐的长期变化及其生态效应

依据改革开放40 a来胶州湾营养盐状况历史资料以及2018—2019年的现场调查,对胶州湾营养盐历史变化过程及其生态效应进行了系统分析。结果表明:营养盐的浓度变化大致以2008年为分界节点,在2008年前胶州湾溶解无机氮(DIN)浓度呈现持续上升趋势,而溶解无机磷(DIP)、活性硅酸盐(DSi)浓度则先略有减少后快速增加;2008年后胶州湾3种营养盐浓度均快速减少。营养盐限制状况由20世纪80年代初期的氮限制、20世纪90年代的硅限制转变为目前的磷限制。胶州湾Chl a年均质量浓度一直在3μg·L^-1上下波动但近年来则呈下降趋势,浮游动物生物量1994年后大幅度增加。分析发现,入湾营养盐通量的增加和海域面积缩小是2008年前胶州湾营养盐浓度增加的主要原因,而近十几年来胶州湾环境综合整治措施的大力实施则是氮、磷营养盐浓度减少的主要原因。2010年以前贝类养殖是控制胶州湾浮游植物生物量的主要因素,但近年来溶解无机磷浓度的减少和浮游动物生物量的增加是Chl a质量浓度呈下降趋势的主要原因。     

杭州湾营养盐时空分布特征及其影响研究

文章基于2015年1—12月杭州湾海域12个航次的调查资料,对杭州湾海域营养盐溶解无机氮(DIN)和活性磷酸盐(PO_4~(3-))的月度时空分布特征及其影响进行了探讨。结果表明,杭州湾表层海水DIN和PO_4~(3-)含量空间分布月际间变化明显,其变化受湾内、沿岸径流输入和长江冲淡水影响显著。杭州湾海域12个月DIN含量均超第四类海水水质标准,硝酸盐氮(NO_3~-)占DIN的94%及以上。N/P值处于较高水平,内湾(IB)和外湾(OB)的N/P值季节性变化幅度比中湾(CB)大,海湾生态系统对磷的变化敏感。营养盐-盐度对研究区域的水体混合状况有明显的指示作用,杭州湾营养盐的分布主要受物理混合作用所控制,浮游生物活动对营养盐分布的影响相对较小。     

大连长兴岛马家咀排污口海域环境容量研究

基于无结构网格的MIKE 3D模型,建立了长兴岛海域三维潮流水质数学模型.按照海洋功能区划的水质要求,综合分析离岸排放的特点,计算马家咀排污口的混合区面积及污染物浓度响应系数,进而对马家咀排污口近期和远期环境容量进行计算.结果表明,根据2012年海水水质现状,马家咀排污口近、远期混合区面积最大为0.046 5 km~2,各主要污染因子化学需氧量(COD)、无机氮(DIN)、活性磷酸盐(PO_4~(3-)-P)和石油类的剩余环境容量分别为812.0、143.7、25.6、59.7 t/a.     

三门湾水体营养盐变化及其对人类活动的响应

我国沿海重点海湾水体富营养化与陆源输入和海湾开发活动密切相关,海湾特殊的弱交换水动力环境使得水体环境治理面临更为严峻的挑战,浙江省近年来实施陆域生态环境治理"千万工程"和海域"蓝色海湾整治"工程,陆域和海湾水环境提升显著。以浙江省第2大海湾三门湾为研究对象,对近30年三门湾海域水体营养调查监测数据进行对比分析,结合2019年9月在三门湾开展的流域-海域水体质量联合调查取得的54个流域水样、30个海域水样和6个雨水样的营养盐分析结果(NO_3~-,NO_2~-,NH_4~+,PO_4~(3-)),分析了三门湾水体营养盐的空间分布特征和影响因素,分析营养盐长期变化特征和人类活动的影响。目前三门湾水体富营养化的问题依然突出,湾内海域DIN和DIP含量在0～439和18～59μg/L,平均值分别为233和37μg/L,河流DIN和DIP含量在77～1 586和3～126μg/L,平均值分别为466和48μg/L。河流中氮、磷营养盐含量整体上呈现由上游到下游增长的趋势,其中农业生产对水体NH_4~+-N、NO_3~--N影响大,城镇生活和工业生产排放对水体中NH_4~+-N、NO_2~--N和DIP影响大。海域中氮磷营养盐的高值区主要分布在水体交换弱的港汊顶部和河流入海处,营养盐浓度呈现由近岸高值向外海逐渐降低的趋势,海水养殖是近岸营养盐的主要贡献者。三门湾水体营养盐在1987-2007年中处于持续增长趋势,2010年后随着海陆生态环境治理政策的实施,DIN和DIP呈现明显下降趋势,海湾水环境状况得到较大改善。     

苏北灌河口邻近海域氮、磷污染物环境容量研究

本文基于苏北灌河口近岸海域三维水质模型,按照江苏省海洋功能区划的水质要求,采用自净过程积分方法,计算了氮和磷营养盐的环境容量。结果表明,研究海域无机氮和活性磷酸盐年海洋环境容量分别约为6 000和6 00t/a,具有明显季节变化特征,夏季最高,环境容量分别约为2 900和260t,其次是春季,分别约为1 400和140t,冬季和秋季最低,分别平均约为1 000和90t。对比分析现状污染负荷,研究海域无机氮、活性磷酸盐总量削减率分别相当于当前无机氮、活性磷酸盐入海负荷的55%、73%以上,研究结果可为江苏省北部灌河口沿海城市陆源污染物总量控制提供科学依据。     

基于北京一号影像的射阳河口无机氮磷营养盐监测研究

通过在射阳河口现场采集光谱和水样,将实测光谱重采样为北京一号的波段反射率并与可溶性无机氮（DIN）和可溶性无机磷（DIP）浓度作相关性分析,结果表明,北京一号的近红外和红波段与DIN和DIP浓度呈强烈的正相关,这反映了沉积物的再悬浮作用是该海域营养盐的重要来源,波段组合因子中与DIN、DIP浓度相关性高的主要是由近红外波段与绿波段以及红波段与绿波段的比值或差值构成的因子,其相关性高于单波段因子。最终选择因子F10（3,1）的三次多项式模型作为该海域DIN、DIP浓度定量反演模型。模型相对浓度较高的样本组（DIN≥200g/L,DIP≥20g/L）的预测精度分别为73.69%和73.45%,而该海域DIN、DIP浓度的均值远远超过了上述阈值,影像反演结果也与实际情况高度吻合,反映了模型在该海域的实际应用价值。     

黄河下游营养盐浓度月际变化及其对水库泄洪事件的响应

根据2017年12月—2019年12月和2018年小浪底水库泄洪期间对黄河下游营养盐的月观测和日观测,系统的分析了黄河下游溶解态营养盐浓度、组成和通量变化.结果表明,除DON(溶解有机氮)、DSi(溶解态硅)和DIP(溶解无机磷)外,其他各溶解态营养盐浓度均呈丰水期低、枯水期高的特点.在观测期间,DSi/DIN(溶解态...     

胶州湾海水营养盐的分布及潜在性富营养化研究

根据2009年5、8、10月胶州湾海区3个航次海水营养盐的调查资料,分析了该海区海水营养盐的分布特征和时空变化,利用潜在富营养化评价模式评价水质营养状况。结果表明,溶解无机氮、活性磷酸盐以及活性硅酸盐的年均含量分别为0.335、0.028和0.725 mg/L,NO3-N是DIN的主要组成部分,占溶解无机氮含量的71.6%;8月营养盐含量高于5月和10月,营养盐的空间分布从东部河口区和北部养殖区两个高含量区向湾中心和湾口呈逐步递减之势;DIN∶P,Si∶DIN和Si∶P的比值年平均分别为53.9,2.03和57.7,活性磷酸盐为限制因素,胶州湾海域处于磷中等限制-磷限制潜在性富营养化,楼山河口和李村河口为中度营养-富营养,一旦有外界磷大量输入可能发生赤潮。     

五龙河口海域水质分析与评价

根据2013年8月份开展的水质监测,分析五龙河口海域夏季表层海水中pH值、盐度、溶解氧(DO)、无机氮(DIN)、活性磷酸盐(DIP)、化学需氧量(COD)等因子的含量和分布状况,评价富营养化程度和有机污染程度。结果显示各调查指标均超出了一类海水水质标准,调查海域有机污染状况严重,海水富营养化水平为高富营养,通过营养盐N/P比值判定为磷限制潜在性富营养,水质状况较去年同期有所下降。     

流沙湾海域潮汐潮流的三维数值模拟和海域环境容量研究

将改进的干湿网格技术引入到POM模型中,通过坐标变换,合理安排计算区域,对流沙湾海域的三维潮流场进行了数值模拟.模拟结果与实测数据吻合较好.模拟结果表明:流沙湾海域属正规日潮,潮流运动是带有旋转流的往复流运动;涨潮历时大于落潮历时;落潮流速大于涨潮流速;余流较强,基本指向外港.采用垂向平均的水平二维对流扩散方程来模拟流沙湾污染物的浓度变化.结果表明:在Ⅱ类国家海水水质标准的要求下,流沙湾COD的环境容量约为906吨/年,交换率为78％;无机氮约为105吨/年,交换率为97％;活性磷酸盐约为11吨/年,交换率为97％.整个流沙湾海域水环境质量很好,海水自净能力强,对各种污染物的交换能力强.结合水质、水动力和容量计算结果,可以认为流沙湾海域水质属较贫营养类型,虽然较大的剩余环境容量是我们所希望的,然而结合具体养殖对象看,流沙湾海域低含量的氮、磷营养盐反而在一定程度上制约了流沙湾养殖业的健康发展.因此,环境管理不仅要考虑环境容量,还应结合具体海域使用特点进行合理规划,以促进海域生态健康发展.     

莱州湾渔业资源与环境变化趋势分析

依据近30年来关于莱州湾环境典型污染物、浮游植物和渔业资源的调查资料,报道了莱州湾水环境质量、浮游植物和渔业资源的变迁规律,并简单分析了三者之间的关系;结果表明:(1)从上世纪80年代初起至本世纪初,莱州湾环境中无机氮平均含量经历了由低到高的变化,到2009年无机氮含量已超过劣四类海水水质标准;元机磷平均含量呈总体降低趋势,氮磷摩尔比在所考察的大部分时段内高于Redfield阈值(16);(2)1980年代末以来,磷是限制莱州湾浮游植物生长的限制性营养盐,莱州湾浮游植物的种类在减少,群落结构趋于简单化;(3)莱州湾渔获物种数年均减少1.5种;鱼卵、仔稚鱼种类年均减少0.7种;单位捕捞努力量渔获量年均降低10 kg/h;近海捕捞量逐年减少,仅潍坊市,近海捕捞量从1989年的18.7万t减少到2007年的1.7万t;(4)限制浮游植物生长的营养盐从氮转变为磷,莱州湾浮游植物群落已由硅藻占绝对优势演变为硅藻和甲藻共同占优势;(5)与其他因素相比,氮磷比与莱州湾近海捕捞量存在更显著的相关性;氮磷比及COD含量与渔获物种数存在显著相关性;说明海水氮磷比是决定莱州湾渔业资源量的关键因素,而资源种数受有机物污染影响较大。     

1980—2008年莱州湾主要污染物的时空变化

莱州湾水质受河流入海、生活排污和养殖业等多方面影响,污染问题日益突出而备受关注。论文以1980—2008年间相关文献和监测数据为基础,研究了莱州湾主要污染物———无机氮、无机磷、COD浓度的变化趋势,并用网格化方法还原文献数据讨论污染物的区域分布特征。结果表明:莱州湾无机氮丰水期与枯水期浓度比1.26,无机磷1.07,COD 1.06,污染物主要是由陆源向海输运产生。无机氮是莱州湾的主要污染物,1990年代无机氮的年均浓度是1980年代的3.2倍,2001—2008年又增加了38%,2004年以来超出三类水质标准。NH4-N在1990年代之后占DIN比例由70%～85%下降到20%左右。无机磷、COD浓度近15a来保持在一类水质,但无机磷有潜在上升趋势。从区域分布看,第1区块受黄河口、小清河口影响是无机氮、无机磷的高值区。第2、3区块水质较好,而第4区块的无机氮、无机磷浓度自2004年之后已远远超过第1区块,莱州湾的主要污染源有黄河口向湾底诸河口转移的趋势,应引起重视。第4区块始终是COD的相对高值区。