长江口海域营养盐的分布特征及其成因

以第二次全国污染基线调查资料为依据,分析了长江口海域营养盐分布特征及其成因。结果表明：本海域硝酸盐分布沿岸高,外海低;磷酸盐由外海向长洚口门呈舌形递增。长江口内营养盐含量明显偏高,这主要是长江口径流携带大量沿岸污水进入本违法乱纪 域所致。本海域富营养化程度较高,一旦外界条件成熟,极易发生赤潮。     

长江口邻近海域溶解氧分布特征及主要影响因素

根据2002年11月5~10日对东海长江口邻近海域(29.0°N~32.0°N,122.0°E~124°E)的现场调查数据,初步分析了调查海域秋季溶解氧分布特征及主要影响因素。结果显示:调查海域秋季溶解氧平面分布整体上呈近岸高、外海低,表层高、底层低的分布趋势,在约20m深度存在溶解氧跃层。调查海域溶解氧饱和度均<100%,表观耗氧量最高达4.0mg/L,氧不饱和状态由表层至底层逐渐加剧,在123°E附近底层仍然存在明显的溶解氧低值区,但其溶解氧含量已较夏季有所回升,含量范围在3.31~8.47mg/L之间,平均为(6.73±1.09)mg/L。该海域秋季溶解氧分布主要受物理过程控制,生物活动仅在底层溶解氧低值区有较大的影响。     

黄河口附近海域营养盐特征及富营养化程度评价

根据 2005 年 5 月、8 月 2 个航次对黄河口附近海域 33 个站点(38 °02′00 ″ ～ 37 °20′00 ″N, 119 °03′24 ″ ～ 119 °31′00 ″E)的海水化学调查资料,研究了该海域的活性硅酸盐(SiO3-Si)、活性磷酸盐(PO4-P)和无机氮(DIN)等营养要素的特征及富营养化水平.结果表明,营养盐的高浓度区域分布在黄河口南部海域,8 月 SiO3-Si 和 PO4-P 的浓度高于5月,而 DIN 的浓度则相反.表层海水 SiO3-Si 和 DIN 的浓度与表层海水盐度都呈显著负相关性(P<0.01),DIN 与 COD 呈显著正相关性(P<0.01).黄河口附近海域DIN:P值5月为136,8月为 54.3,为磷限制性营养状态.黄河口附近海域富营养化指数(EI)的平均值大于1,黄河口南部海域富营养化现象严重,COD 和 DIN 是造成海域富营养化的主要因子.     

山东半岛南部近岸海域富营养化状况的多元评价研究

于2006年至2007年分四个季度月对山东半岛南部近岸海域(35.5°~36.7°N,119.8°~121.3°E)的营养盐和叶绿素a进行了设站调查,分析了该海域上述因子时空分布特征,同时应用主成分分析(PCA)和潜在富营养化评价方法对该海域的富营养化状况进行了分析,初步确定了影响该海域富营养化状况的主要驱动因子。结果表明:(1)在时间分布上,总氮、总磷、活性磷酸盐、溶解态氮与总无机氮和活性硅酸盐的季节变化类似,均表现出秋冬季浓度较高而春夏季较低的趋势,而总磷、溶解态磷的浓度则在冬季最高,在夏秋季较低,叶绿素a浓度的季节变化趋势为春夏季较高,而冬季最低;该海域营养盐与叶绿素a浓度空间分布以胶州湾和丁字湾为中心,总体呈现出由近岸向离岸海域逐渐递减的趋势;(2)应用主成分分析对调查结果进行分析,结果显示10项调查指标(营养盐与叶绿素a)可以转换提取4个主成分,解释82.00%的结果。主成分综合得分可以作为富营养化程度的评价指标,据此得到调查海域富营养化状况的季节变化趋势由高到低依次为秋季、冬季、春季、夏季,总体呈现出以胶州湾和丁字湾为中心,沿岸及北部海域富营养化程度较高的格局;分析结果还表明总无机氮是该海区富营养化形成的主要驱动因子;(3)利用潜在富营养化评价方法对调查海域富营养化状况进行了初步分析,结果表明该海区仅于秋季表现为总体中度营养,在其他季节总体趋势均为贫营养,胶州湾与丁字湾附近海域在春秋季表现为磷限制潜在富营养化。主成分分析法较潜在富营养化评价方法更敏感,不仅能够定量表述海区富营养化状况,而且能够有效确定富营养化驱动因子。     

夏季长江口东北部海域DO的分布及低氧特征

基于2006年7月18—23日对长江口东北部海域的大面调查资料,重点分析了该海域DO的分布特征,初步探讨了DO与温度、盐度、叶绿素和营养盐等各要素分布之间的关系。研究显示,2006年7月长江口东北部海域DO的质量浓度范围为1.36~8.81 mg/L,平均值为6.25 mg/L;调查海域(122°~123°E,32°~33°N)底层存在较为严重的DO亏损现象,表明长江口外DO低值区7月份在长江口东北部海域也存在一定程度的扩展;夏季台湾暖流北上引起的海水层化作用、表层生物繁殖引起的大量有机碎屑的沉降和氧化分解,可能是致使调查海域底层出现一定面积的DO低值区和DO亏损现象的2个主要原因。     

东海赤潮高发区营养盐时空分布特征及其控制要素

东海长江口、舟山渔场附近海域是我国近海赤潮爆发严重的区域之一。在影响该海域营养盐分布的水团中 ,长江冲淡水向表层输入了大量的氮、磷、硅营养盐 ,台湾暖流主要对底层和长江口外上升流区有贡献 ,苏北沿岸水、闽浙沿岸水主要影响近岸区域。同时 ,营养盐在海水 -沉积物界面的交换作用 ,大气湿沉降作用等也影响着该海域营养盐的时空分布。结合2002年4月～2003年3月对29°00′～32°00′N、122°00′～124°00′E海域四季航次调查的营养盐分布规律 ,该海域可分为三片区域 ,由岸边向外海分别为高营养盐、低浮游植物区 ,较高营养盐、高浮游植物区和较低营养盐、低浮游植物区。随着近年来营养盐输入通量的增加 ,富营养化程度加大 ,受化学、物理、生物等因素综合作用 ,高浮游植物区赤潮爆发频率和规模逐年增加 ,已为中国近海典型的赤潮高发区     

2014年山东近岸海域海水氮磷营养盐含量特征及富营养化评价

本文依据2014年山东近岸海域海水春夏秋三个航次的营养盐监测数据,采用单因子指数、富营养化指数和潜在性富营养化评价等3种方法分析和评价了山东近岸海域的海水营养盐含量特征和富营养化时空变化特征。结果表明,调查海域的DIN和PO_4-P含量劣于第四类海水水质标准的站次比例分别为7.1%和0.5%,各营养盐空间分布离散程度较大,总体趋势为山东北部海域的含量高于南部。NO_3-N是DIN的主要存在形式,春夏秋三个季节DIN、PO_4-P和SiO_3-Si的含量变化基本呈春季至夏季降低、而后秋季再升高的趋势。调查海域呈富营养化(E≥1)的站次占总监测站次的14%,83.3%的站次的N/P30,氮磷营养盐结构失衡,磷限制为山东近岸海域营养盐结构的主要特征。应加强富营养化海域监测,特别关注营养盐严重失衡区域。     

夏季青岛近海浮游动物种类组成、群落结构及多样性

2006年7月在青岛近海海域(35°19′～36°35′N, 119°50′～121°33′E)进行浮游动物采样调查,研究了青岛近海浮游动物的种类组成、群落结构及多样性.调查共鉴定浮游动物48种,浮游幼虫18类.种类数的平面分布为灵山湾、琅琊台湾附近海区较多,其他海区较少.优势种类有中华哲水蚤(Calanus sinicus)、强壮箭虫(Sagitta crassa)、拟长脚虫戎(Parathemisto gaudichaudi)、长尾类幼虫(Macrura larvae)和短尾类幼虫(Brachyura larvae).调查海区近岸暖温类群、近岸暖水类群、近岸低盐类群、温带外海类群四种生态类群共存,但以近岸暖温类群为主.浮游动物丰度、生物量的水平分布趋势与表层温度、盐度的水平分布趋势相似,都从调查海区的外海区向近岸逐渐降低;Shannon-weiner多样性指数与Pielou均匀度指数水平分布趋势与表层温度、盐度相反,从青岛近岸向调查海区外海逐渐降低.与该区域1959年同月份的调查数据相比,浮游动物主要种类组成、丰度、生物量差别不大,主要种类中华哲水蚤丰度有较大的增加.     

长江口及邻近海区营养盐结构与限制

通过研究长江口及邻近海域溶解无机氮(DIN=NO₃-+NO₂-+NH₄+)、磷酸盐(PO₄3-)、硅酸盐(SiO₃2-)所表征的营养盐区域结构特征及影响因素,在分析营养盐绝对限制情况的基础上,划分了潜在相对营养限制区域。结果表明,123°E以西近岸表层区域DIN/P比值全年均高于16,而Si/DIN除秋季外基本小于1,显示出长江冲淡水影响下"过量氮"的特征。春夏季河口锋面区(31°~32.5°N,122.5°~124°E)硅藻的大量生长可使DIN/P异常升高和Si/DIN异常降低。秋季研究区域北部DIN/P西低东高且Si/DIN西高东低是由于在高DIN、低PO₄3-的长江冲淡水影响下,近岸受相对低DIN、高SiO₃2-的苏北沿岸流南下入侵影响而被分割而成。冬季长江口门东北部存在的高DIN/P和低Si/DIN区则主要由于寡营养盐的黑潮水深入陆架,向东北输送的部分长江冲淡水和增强的苏北沿岸流共同作用造成DIN升高所致。利用Redfield比值进行了不同站位表层潜在相对营养限制情况的区分。近岸123°E以西受高DIN、SiO₃2-长江冲淡水影响,四季多呈现PO₄3-潜在相对限制,而在春夏季由于浮游植物的大量吸收PO₄3-,造成局部PO₄3-绝对限制及潜在相对限制。春夏季氮限(DIN潜在相对限制)一般发生在外海部分站位,但较为零散。秋季除了东南外海大部分站位外,受苏北沿岸流影响在长江口北部近岸也存在氮限。随着低DIN/P的黑潮表层水(KSW)的入侵加强,冬季外海氮限站位增多。硅限(SiO₃2-潜在相对限制)在夏季发生在赤潮高发区,而冬季南部存在较多硅限站位表明KSW中SiO₃2-相对较为缺乏。     

基于水质状态和生态响应的综合富营养化评价模型——以山东半岛典型海域富营养化评价为例

对前期构建的长江口及其邻近水域的富营养化评价模型作了进一步改进,并根据2006年至2007年春夏秋冬四个季节的山东半岛典型海域的调查资料,将该模型应用于山东半岛典型海域的富营养化评价。评价结果表明:在"优、良、中、差、劣"五个富营养化等级中,山东半岛大部分海湾和近岸海域出现"中"到"差"程度的富营养化状况,且海湾内富营养化程度明显高于近岸海域。较突出的富营养化症状主要是夏秋季节高浓度的叶绿素水平和周期性发生的有毒有害藻华。烟台四十里湾、丁字湾和青岛胶州湾是山东半岛富营养化状况较严重的三个海湾。仅少数海域,如日照北部近海和黄岛近海的富营养化程度处于"良"的等级。评价模型同时包含富营养化压力因素(水质状态)和效应因素(生态响应)两个方面,在指标评分上不仅考虑评价浓度,还考虑浓度出现的频率和空间覆盖度等方面,以及对各指标合理分配权重,使得评价模型更能准确、全面地反映海域富营养化状况。     

长江口及其邻近海域富营养化状况评价

通过对长江口及其邻近海域生态环境参数的背景值(20世纪50-60年代)和现状值(1997-2003年)的比较,应用欧盟“综合评价法”对长江口及其邻近海域的富营养化状况进行了评价。结果表明,长江向长江口海域输送总氮和总磷通量持续增大,长江口及其邻近海域无机氮浓度持续增高而硅浓度持续下降,并由此导致N/P/Si比值的显著变化;该海域叶绿素a浓度持续增大,浮游植物群落结构也发生了显著变化;该海域底栖生物种类和生物量都大大减少,底层水低氧区面积也显著扩大;该海域赤潮事件无论是规模还是频率都大大增加,藻类毒素DSP/PSP贻贝传染事件也时有发生。综合以上4类评价因子的评价结果得出结论:长江口及其邻近海域属于富营养化“问题海域”,即有充分证据表明,人为的富营养化已经对长江口及其邻近海域的海洋生态系统造成不良干扰。     

长江河口水流输运时间研究

利用水龄理论的新方法,借助环境水动力学模型定量讨论了多年平均径流条件下长江河口径流和潮汐作用对河口水流输运时间的影响。研究给出了长江河口水流输运时间的时空格局:多年平均流量条件下,水流从徐六泾输出至河口(122.5°E)大约需要24d,南、北槽分流口以上河段水流输运时间主要由径流控制,水流输运时间为8d,向下至拦门沙滩顶水域由径流和潮汐共同控制,水龄为16d,说明最大浑浊带区域的水流输运速度较上下游为慢,从一个侧面阐述了最大浑浊带区域水动力的特征;长江河口水流输运时间存在明显的层化现象,表底层相差最大值可达6d。数值模拟试验结果表明长江河口的潮汐作用是影响河口水流输运时间的关键要素,河口巨大的进潮量增强河口水流交换能力并减小水流输运时间,从而显著影响随水体运动的物质输运格局。水流输运时间研究,不仅可以成功应用于河口水动力环境的量化研究,而且可以为泥沙输运及污染物输运等环境变化研究提供动力的基础。     

长江口及邻近水域的生物多样性变化趋势分析

从长江口及邻近水域的生物多样性变化及导致生物多样性变化的相关环境因子来剖析长江口及邻近水域的生态环境变化趋势。长江口及邻近水域的生物多样性比较丰富。近20a来在人类活动影响下,长江河口区和冲淡水区浮游生物和底栖生物的物种大幅减少：优势浮游生物的生物量增加,部分种类异常增殖发生赤潮,底栖生物生物量明显减少;群落结构趋向简单,表现为单种优势,生物多样性下降。影响长江口及邻近水域生物多样性的原因包括自然因素和人为因素,近20a来生物多样性的降低主要归咎于人类的开发活动,不合理排污导致的富营养化对浮游生物的多样性丧失起重要作用,水利工程建设及滩涂围垦使海洋生物栖息地片段化,单调化,加速了生物多样性的降低。     

Cultural eutrophication in the Changjiang (Yangtze River) plume: History and perspective

The Changjiang (Yangtze River) is known to contribute significantly to the eutrophication that has caused drastic changes to the ecosystem of the East China Sea. However, evidence for historical changes in nutrient concentrations and composition and the consequent effects on the ecosystem in the coastal water is sparse. In this paper we present some long-term data for nutrient concentrations and Si:N:P ratios in the freshwater and the river plume and the long-term response of the ecosystem structure in the river plume. These data reveal increases in the dissolved inorganic nitrogen and phosphate concentrations in the Changjiang freshwater by a factor of five from the1960s to the end of the 1990s and a reduction in dissolved silicate by two thirds over the same period. Concomitantly, an increase in DIN concentration and a reduction in silicate concentration both by a factor of two were observed in the surface water of the Changjiang plume. As an ecological consequence to such nutrient changes, the chlorophyll a concentration increased by a factor of four since the 1980s and harmful algal blooms increased rapidly since 1985 in the Changjiang estuary and adjacent sea areas. The macrozoobenthic biomass decreased sharply from the mid 1980s to the present, suggesting that the Changjiang estuary has been in a high eutrophication state since that time. We predict that, due to the continuously increasing nutrient pressure, the symptoms of eutrophication associated with nutrients will worsen in the Changjiang plume in the near future.     

Hydromorphological mechanisms leading to hypoxia off the Changjiang estuary

Based on the seasonal surveying data and long-term data, the annual changes in the geographical locations, occurrence frequency, affected areas and the minimum oxygen level as well as the formation mechanism of the summer hypoxia off the Changjiang estuary are summarized and discussed in this paper. The historical data indicates that there were episodes of hypoxia in the past 50 years but not every year, and the event of summer hypoxia could be traced back to as early as late 1950s off the Changjiang estuary. The minimum oxygen levels in the hypoxia zone did not show any decline in the past 50 years, but all the events with large size of affected area (>5000 km²) were observed after the late 1990s, suggesting an enlarging trend. The author argues that the development of summer hypoxia off the Changjiang estuary was related not only to stratification and input of suspended particulate matter, but also to the inflow of Taiwan warm current water as well as the bottom topography.     

长江口夜光藻(Noctiluca scintillans)年间变化和水域富营养化趋势

根据1959年和2002年在长江口海域28°00'—32°00'N,122°00'—123°30'E海域4个季节8个航次海洋调查资料,分析长江口夜光藻丰度的平面分布和季节变化特征。并结合同步的温度资料进行曲线拟合,构造数学模型,计算最适温度。结合夜光藻分布特征、生态类群,比较不同年间夜光藻丰度变化趋势,分析长江口富营养化趋势对夜光藻丰度的影响。结果表明,夜光藻出现率和平均丰度均表现为春季丰度极高而其它季节较低。例如春季长江口夜光藻的最高丰度可以达到48576.00ind/m3,出现率为96.30%。该种在春季有明显的集群性,其它季节聚集强度指标值较低。盐度是影响夜光藻的平面分布的主要因素。长江口夜光藻适温范围较窄。仅仅在15—20℃之间有较高的数量。通过曲线拟合计算,其丰度和温度的函数关系符合YieldDensity模型。进一步通过极值计算得出,夜光藻最适温度为17.53℃。在长江口,夜光藻往往生活在在长江径流和外海水形成的河口锋水域。因而是暖温性近海种。近年来在春季,长江口夜光藻数量明显增多,夜光藻数量的年间变化特征可能与长江口富营养化相关。夜光藻赤潮的爆发就是长江口海域富营养化的结果之一。     

不同时间尺度下长江口海域表层悬浮体浓度变化

长江入海泥沙是中国东部陆架海沉积物的主要来源之一。本文基于MODIS-Aqua卫星的遥感资料并结合实测悬浮体浓度,建立了基于颗粒物后向散射系数的悬浮体浓度的反演方法,获取了2002—2017年长江口海域的表层悬浮体浓度分布,并分析其在潮周期、季节内以及年际等不同时间尺度下的变化特征。结果表明,在潮周期内,长江口122.3°E以西海域表层悬浮体浓度大潮高于小潮,落潮大于涨潮,高潮大于低潮;在季节尺度内.6—8月表层悬浮体浓度逐渐增加。而122.3°E以东海域,则出现相反的情况;长江口122.3°E以西海域的夏季平均表层悬浮体浓度年际变化明显,主要受长江入海水沙量年际变化的影响。长江口122.3°E以东海域表层悬浮体浓度的年际变化几乎不受长江入海泥沙的影响。风向对悬浮体浓度的扩散具有显著的作用,南风有利于高浓度悬浮体向外海扩散,东风则抑制扩展。     

东海2012年夏季海-气界面碳交换及其区域碳汇强度变化趋势初探

基于2012年7月对东海的调查,剖析了其水体中各形态碳(pCO2、DIC、DOC、POC)的区域分布特征,估算了海-气界面CO2的交换通量(FCO2),探讨了影响其交换的主要因素,在此基础上,结合历史资料初步分析了近十几年来该海域海-气界面CO2交换通量的变化趋势。结果表明,2012年7月长江口邻近海域相对南部陆架区具有较低的DIC浓度,而DOC与POC的浓度相对较高。调查区域表层水pCO2变化范围为96.28~577.7μatm(1atm为101 325Pa),平均值为297.6μatm,低值区出现在长江冲淡水区(30°~33°N,123°~125°E),高值区主要分布在东海陆架的南部区域。表层水pCO2主要受控于长江冲淡水的输入和混合(盐度)、台湾暖流以及生物生产等。调查海域2012年7月海-气FCO2平均为(-6.410±7.486)mmol/(m2·d),表现东海在夏季是大气CO2的汇区,区域碳汇强度由强到弱依次为:长江冲淡水区(CDW)、黄东海混合水区(YEMW)、陆架咸淡水混合区(SMW)、近岸上升流区(CUW)和台湾暖流区(TWCW),东海夏季每日吸收大气CO2(以C计)约(18.3±19.8)kt。结合历史资料分析发现,近十几年来东海夏季碳汇强度有增强趋势,CDW区的海-气界面CO2通量平均年增速为-0.814mmol/(m2·d),即海水吸收大气二氧化碳每年增加约54.6kt,是夏季东海碳汇增加的最主要贡献者。