渤海水环境无机氮污染风险研究

渤海海域污染日趋严重, 无机氮是主要的污染因子, 对无机氮未来趋势的预测及风险空间分布的分析可为减缓和管理渤海海域污染提供依据。本文基于2000 到2011 年渤海无机氮的趋势性监测数据, 用IDW 插值和回归分析方法对其发展趋势进行预测, 并根据其发展趋势预测今后5 年渤海海域无机氮含量, 划分了渤海无机氮污染的高、中、较低和低风险区, 为渤海无机氮污染控制提供科学依据。     

长江和长江口高含量无机氮的主要控制因素

根据1998－1998年长江和长江口河水和雨水的现场调查、历史资料以及相关文献，定量分析长江流域无机氮的主要来源和输送调查。估算表明，降水无机氮、农业非点源氮（化肥和土壤流失的氮）和点源污水氮的输入分别占长江口无机氮输出通量的62．3％、18．5％和14．4％。氮的降水输入是长江口高含量无机氮的主要来源，进入长江的降水氮仅仅大约占长江流域全部降水氮的36．8％。降水米要受控于化肥气态损失、化石燃料及动植物过程中释放的物质等。实际上，化肥N的气态损失和农业非点源流失大约占长江流域年化肥N使用量的60％，这是控制长江口高含量无机氮的关键因素。     

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。     

渤海无机氮年际变化分析

根据1985－1998年渤海断面资料分析，高浓度无机氮水体从断面近岸海域通过底层水体逐年向渤海中剖迁移和扩散。断面海域底层一无机氮浓度的年际变化可以比较稳定地反映水体的富营养化程度。渤海断面海域硝酸盐氮、亚硝酸盐氮年际变化的主要部分原本呈现准平衡态变化，由于海水污染程度的持续增长，破坏了这种准平衡态年际变化，海洋生物－化学过程仅能够维持其年际变化的次要部分呈现准平衡态变化，但是不足以阻止其主要部分脱离准平衡态变化。海洋生物的繁殖和聚集密度对无机氮浓度的空间分布有重要影响。     

厦门马銮湾水域无机氮的化学特征

根据1998年5，9，11，12月对马銮湾的调查结果，讨论了湾内水体无机氮的化学特征及其对海洋环境的影响，结果表明，马銮湾无机氮含量已达到富营养化水平，在水温较低的季节，NO3-，N为溶解无机氮的主要存在形态，在水温较高的季节，NH4－N则为无机氮的主要存在形态，马銮湾DIN的季节变化与叶绿素的变化呈明显的负相关关系，作者认为改变现在养殖模式，将大大降低马銮湾的富营养化水平。     

渤海中南部沉积物中生源要素的分布特征

从化学结合形式出发,对渤海中南部海区沉积物中OC、N、P、BSi等生源要素的含量进行调查分析,讨论了各生源要素的分布及其影响因素。结果表明:受陆源输入的影响,表层沉积物中各形态氮、磷及有机碳均呈现"近岸高,远岸低"的分布趋势,生物硅的含量分布则与海区浮游硅藻的分布趋势相一致;可交换态氮是总氮中较活跃的部分,占总氮的比例约为3.7%;固定态铵是总氮的主要组成部分,约占总氮的38.4%,其主要与有机质含量及黏土矿物组成有关;渤海表层沉积物中OC/BSi、ON/BSi以及OP/BSi的比值分别为2.38、0.19、0.03,低于Redfield比值,说明有机质优先于生物硅分解;OC/ON平均值在6.0~14.0之间,判断渤海沉积物中有机质受陆源输入和海洋自生共同影响;其中,有机碳主要以陆源输入为主,而有机氮在沉积物表层主要以陆源输入为主,在沉积物下层则主要来源于海洋自生。     

大亚湾表层沉积物中氮的形态分布特征

首次采用逐级分离浸取的方法将大亚湾表层沉积物中不同形态的氮分离开,继而分析表层沉积物中不同形态氮的含量、分布特征及其影响因素.结果表明,表层沉积物中总氮的含量较高,平均值高达1692.52 mg·kg-1;有机氮所占的比例很高,平均达77.32%,平均含量为1341.11 mg·kg-1;无机氮的平均含量为351.41 mg·kg-1.表层沉积物中总可转化态氮的平均含量为229.45 mg·kg-1;强氧化剂可浸取态氮是可转化态氮的主要赋存形态,平均占总可转化态氮的96.88%;离子交换态氮是释放能力最强的形态,为可转化态无机氮的主体,平均占总可转化态氮的2.10%;弱酸可浸取态氮和强碱可浸取态氮仅占总可转化态氮的一小部分,分别为0.57%和0.44%.在空间分布上,各站间不同形态氮的含量差异与污染物的陆源输入、海水养殖污染及沉积物性质等因素有关.     

含氮气体在海盐表面的非均相反应对中国近海大气氮干沉降的影响

通过改进WRF-CMAQ大气化学传输模型的非均相反应模块,模拟了2014年春季(4月28日～5月18日)中国东部沿海和近海海域大气中含氮物质的浓度和干沉降通量,分析了含氮气体在海盐表面的非均相反应过程对含氮物质浓度、相态分配和干沉降通量的贡献。模拟结果表明,海盐表面含氮气体的非均相反应使得渤海、黄海、东海等近海海域大气中NO_2、N_2O_5、HNO_3气体向粗颗粒NO~-_3(NO~-_(3coarse))转化,模拟期间三种气体平均浓度分别降低了0.4%～5.2%、4.7%～18.2%和9.2%～15.6%,NO~-_(3coarse)平均浓度增加了25.3%～35.1%;受含氮物质相态变化的影响,总无机氮日均干沉降通量在渤黄东海大气中增加了1.5%～3.7%,其中NO~-_(3coarse)日均干沉降通量增加27.6%～52.4%,而HNO_3和N_2O_5气体日均干沉降通量分别减少9.6%～16.0%和12.3%～23.9%。污染天气条件下,总无机氮干沉降受非均相反应的影响较干洁天气更加显著,渤海、黄海、东海总无机氮日均干沉降通量可提高4.2%～17.1%,分别为干洁天气条件下的2.3、2.9和1.9倍。     

日本刺沙蚕对饵料中氮的利用及其对盐度变化的响应

运用实验生态学的方法探讨不同盐度下(15、20、25、30和35)日本刺沙蚕(Neanthes japonica)对饵料中氮的利用情况.结果表明,盐度对日本刺沙蚕的摄食氮、生长氮、粪便氮、氮的饵料转化率和特定生长率均有显著性的影响,它们均有随盐度升高而增加的趋势,到达最大值后(盐度30左右),又随盐度的升高而下降.排泄氮随盐度的变化趋势与此相反.盐度对氮的表观消化率没有显著的影响.根据回归方程计算得到日本刺沙蚕的最佳氮生长盐度为28～29.实验结果还显示日本刺沙蚕在适宜盐度下获得较高的氮生长主要归因于较高的氮摄食和氮的饵料转化率.盐度对日本刺沙蚕氮收支各组分均存在显著性影响,其中排泄氮的比例在盐度25时最小,而后随盐度的升高或降低都明显增大,这与生长氮和粪便氮比例的变化趋势相反.粪便氮的比例变化并不剧烈,范围为7.50%～9.41%.因此,排泄氮的比例和生长氮的比例主导着日本刺沙蚕的氮收支模式.日本刺沙蚕在5个盐度下的平均氮收支方程为100CN＝49.01GN+42.45UN+8.54FN,其中,CN为摄食氮;GN为生长氮;UN为排泄氮;FN为粪便氮.此外,作者还对水生动物氮收支的模式做了初步的探讨.     

胶州湾的生态环境演变与营养盐变化的关系

作为我国人为影响海洋研究与海洋学基础研究的典型海域，胶州湾历经90年的科学调查和研究，获得了系统的对胶州湾海洋学的认识。本文总结归纳了近年来胶州湾的生态环境变化状况、营养物质输入以及百年来生态环境演变的主要结果和结论。近年来，胶州湾海水呈现“高氮-低磷-低硅富营养化”状况较明显，浮游生物生物量有增加的趋势，输入到胶州湾营养物质的量巨大，总溶解态氮的年输入通量为6 945.4 t/a，其中无机氮、有机氮分别为4 453.1 t/a，2 492.3 t/a。点源和河流是总溶解态氮的主要输入方式，分别占无机氮输入通量的39%和20%，有机氮输入通量的31%和41%。总溶解态磷的年输入通量为160.6 t/a，其中无机磷的输入略高于有机磷，二者分别为88.0 t/a，72.6 t/a。河流和点源是无机磷的主要输入方式，分别占无机磷输入通量的40%和30%，而对于有机磷而言，河流是其主要的输入方式，可占其输入通量的51%，而地下水和点源也分别占输入通量的24%和15%，这些大量输入的营养物质对胶州湾生态环境变化起了关键作用。胶州湾百年来经历了三个阶段的演变，20世纪70年代以前，胶州湾受人为影响很小，其化学要素水平基本呈现“背景值”且比较稳定，从20世纪80年代起，胶州湾明显受到人为活动的影响，其沉积物中的化学组分持续增加，直到20世纪90年代中到2000年达到高峰，2000年后，由于环保治理措施的加强，沉积物中的化学组分呈明显降低趋势，基本稳定在较低的水平。     

中国海底栖多毛类分类多样性

环节动物多毛纲是大型底栖生物重要类群,对其生物多样性和区系分类的研究,有助于分析人类活动和全球气候变化对生物的影响。之前我国底栖多毛类的多样性研究主要集中在黄海等局部海域。现系统整理渤海、黄海、东海和南海(未包含三沙海域)底栖多毛类的物种名录,并计算了分类多样性指数和相似性系数。结果表明,平均分类差异指数(Δ+)东海最高,达93.23;渤海最低,为90.56。而分类差异变异指数(Λ+)渤海最高,达277.83;东海最低,仅210.45。科级和种级的相似性系数表明,科级水平上4个海域间的相似性均较高,种级水平上渤海和黄海的相似性最高,达0.486;渤海和南海的相似性最低,仅0.128,表明4个海域的底栖多毛类有明显的区系分类差异。通过分析底栖多毛类生物在中国近海的分类多样性差异,初步探讨中国海底栖多毛类的动物区系,以期加深对我国底栖多毛类多样性的认识,为中国海多毛类的多样性研究提供科学依据。     

Pore Water Nutrient Regeneration in Shallow Coastal Bohai Sea, China

The regeneration of pore water nutrients was studied and the contribution of benthic nutrient fluxes to the overlying water was evaluated on the basis of field specific observations conducted in September–October 1998 and April–May 1999 in the Bohai Sea. Nutrient concentrations in sediment pore waters were examined by incubating sediment core samples with overlying seawater in air and/or nitrogen conditions. Nutrient diffusion fluxes calculated by diagenetic equations were within a factor of 2 during incubations. The factors affecting nutrient diffusion across sediment/water interface include bioturbation, nitrification, denitrification, adsorption, and dissolution. The regeneration of nutrients from sediments will increase nutrient loads of the Bohai Sea and affect nutrient atomic ratios in this region. Among nutrient sources from riverine input, atmospheric deposition and sediment regeneration, ammonium and phosphate mainly came from atmospheric deposition (>50%); nitrate was mainly transported by riverine input into the Sea, silicate from sediment regeneration accounts up to 60%. This demonstrates that nutrient regeneration in sediments contributes more silicate than riverine input and atmospheric deposition together, but benthic flux contributes very much less phosphate and nitrate relative to riverine input and atmospheric deposition. The benthic fluxes of nutrients may lead to a decrease of the amount of nitrate, an increase of phosphate, ammonia and silicate in the water column. The release of silicate from sediments may compensate the decrease of silicate due to the reduction of riverine discharge. Nutrient regeneration in sediment may have an important influence on the eutrophic character of coastal waters in this region. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

2010年5月与2013年6月黄、渤海大型底栖动物群落组成和结构的比较研究

基于2010年5月和2013年6月采集的黄、渤海海域的大型底栖动物数据,对该海域大型底栖动物的种类组成和群落结构等进行了研究,对该海域大型底栖动物群落结构的时间和空间差异进行了分析,并利用AMBI和m-AMBI生物指数对各站位的生态质量状况进行了评估。研究结果表明:在2010年5月和2013年6月所采站位的大型底栖动物共有131种,其中软体动物和甲壳动物占据了较大比例的物种数量,分别为51种和42种;其次为鱼类、多毛类和棘皮动物。该海域的优势物种为日本鼓虾 Alpheus japonicus、日本褐虾 Crangon hakodatei、司氏盖蛇尾Stegophiura sladeni和奇异指纹蛤Acila mirabilis,其中司氏盖蛇尾具有最大的丰度和优势度。生物指数(AMBI和m-AMBI)的结果显示黄、渤海区域底栖生态环境仍相对稳定,但与历史资料比较得知,该海域大型底栖动物生存环境整体趋于恶化。     

渤海湾天津段水体质量评价及污染源分类

对采自渤海湾地区的水体样品进行了多项污染指标测试.结果表明,研究区水体呈弱碱性,主要污染物质为无机氮、锌、铅和汞.除无机氮外,其他指标基本符合二类水质标准.而无机氮浓度符合三类水质标准.研究区水质受到多种因素影响,陆地河流输入是影响研究区水质的主要因素,而养殖活动、石油开采、工业和民用污水排放等对研究区水质具有重要影响.本研究为渤海环境治理措施的制定和实施提供了进一步参考依据,并建议应有针对性地对这些既有或者潜在的影响渤海湾水质的因素进行分别控制和治理.     

渤海海峡悬浮体分布、通量及其季节变化

渤海海峡是渤黄海物质交换的重要通道,同时也是黄河入海泥沙向黄海搬运的必经路径。本文以2006—2009年渤海海峡8个站位四个季节的悬浮体、CTD数据为基础,将标准层悬浮体浓度数据与浊度数据对比获得高垂直分辨率的悬浮体浓度数据,分析其季节变化特征,并结合日均风场驱动的高精度数值模型模拟的渤海海峡流场,计算了四个季节渤海海峡悬浮体通量。结果表明,北黄海冷水团的入侵和退缩是渤海海峡温盐及其季节变化的重要特征之一,四季节流场特征均为"北进南出";渤海海峡中上层悬浮体浓度分布为海峡南部浓度高、北部浓度低,夏季海峡北部下层北黄海冷水团控制海域悬浮体浓度高于周围水体。春季、夏季、秋季、冬季悬浮体浓度依次增高。观测期间渤海海峡悬浮体的年净通量约为251.63万吨,其中输往黄海方向的悬浮体通量约占黄河年平均输沙量的4.27%。     

中国黄、渤海海水中溶解镉的形态研究

黄、渤海是我国重要的海洋经济渔业开发区域,海水中痕量金属的含量及其存在形态会对海洋环境、海洋渔业产生重要影响。随着近年我国痕量金属采集与分析测试技术的发展,数据的准确性有了新的提升。2016-06—07采集黄、渤海40个站位的海水样品,测定其溶解态金属Cd的总浓度,并应用电化学方法(阳极溶出伏安法)分析Cd存在形态。结果表明,渤海海水中的总溶解态Cd浓度是南黄海海水中的2~3倍,这可能与渤海海水停留时间较长,水深较浅,周边较多河流输入有关。20%~92%以上的溶解态Cd是以有机络合物形态存在,以自由离子态存在的Cd浓度不超过100 pmol/L,低于Cd对浮游生物的毒性阈值。渤海比黄海的金属配体浓度高出2倍以上,高值出现在黄河口周围海域,表明黄河水携带较多有机配体输入。推测我国近海有机配体来源可能包括陆源输入、沉积物再悬浮的解析过程以及藻类分泌。研究还表明,黄、渤海海水中溶解态Cd的有机配体络合常数较其他海域的稍高,这与我国近海废、污水排放的有机络合配体类型有关。     

Analysis of Interannual Variations of Inorganic Nitrogen in the Bohai Sea

According to the Bohai Sea cross-section data during 1985～1998, the high concentration inorganic nitrogen in the Bohai Sea section bottom layer water nearshore diffused and transferred to the middle of the Bohai Sea year after year. The interannual variations of the concentration of inorganic nitrogen in the Bohai Sea section bottom layer water may reflect the degree of eutrophication more steadily. The nitrate nitrogen and nitrite nitrogen are used to show quasi-equilibrium state interannual variations, but with the aggravation of seawater pollution, the quasi-equilibrium state of interannual variations has been broken and the marine biological-chemical processes can only maintain the secondary part of the interannual variations in a quasi-equilibrium state, but are not sufficient to prevent the main pan of interannual variations from deviating from the quasi-equilibrium state. The spatial distributions of inorganic nitrogen would be affected by the reproduction and swarming of marine life.     

夏季南黄海颗粒氮同位素分布特征及影响因素研究

黄海是人类活动影响显著的半封闭陆架边缘海，在夏季存在特征鲜明的冷水团结构。为研究南黄海颗粒态氮的循环转化过程，本文通过分析2016年夏季南黄海水体颗粒物和表层沉积物的碳、氮含量及同位素，探讨南黄海近岸海域和冷水团海域颗粒物和表层沉积物氮含量、同位素的分布差异和影响因素。近岸海域颗粒氮(Particulate Nitrogen，PN)呈现出含量较高、氮同位素值(δ15N_PN)垂向差异较小、沉积物总氮(Total Nitrogen，TN)含量较低且氮同位素值(δ15N_TN)偏负的分布特征；冷水团海域PN呈现出含量低、δ15N_PN垂向差异显著、沉积物TN含量高且δ15N_TN偏正的分布特征。通过海底边界剪切应力模拟、环境因子分析并结合颗粒物与沉积物δ15N示踪分析，发现南黄海海域颗粒态氮及同位素分布主要受到水体/底边界动力过程影响，陆源输入和矿化过程亦共同参与调控。     

东中国海海温在增暖停滞期的变化特征及成因分析

通过HadSST3原始观测数据和HadISST1重组数据,分析了东中国海海温在增暖停滞期(1998—2014年)的变化特征。研究表明:两组数据的海温变化特征和程度相似。在增暖停滞期,渤海、黄海和东海海温线性趋势主要表现为负,降温最多的集中在长江口附近,约-1℃。渤海、黄海及东海部分区域的净热通量对海温降低起正作用,而在东海黑潮区海洋的净热通量对海温降低起负作用,黑潮入侵的减弱可能是东海海表温度下降的主要原因。在增暖停滞期,海温变化趋势具有较显著的区域性季节特征。春季海温几乎呈现全海盆的下降趋势,尤以长江口附近下降最多,可达-1.4℃;夏季海温下降趋势较春季减弱,下降最多的地区主要集中在渤海;秋季渤海海温下降较明显;冬季海温变化主要在长江口沿岸,渤黄海海温的变化并不明显。