厦门邻近海域海洋环境放射性水平及评价

良好的环境质量是厦门成为一个宜居和滨海旅游城市的重要基石。自日本福岛核事故发生和福建省核电站陆续运行之后,厦门邻近海域潜在的核污染风险受到公众和管理部门的关注。本研究测定了2015年2月和8月厦门邻近海域海水和海洋沉积物中主要放射性核素的含量水平,并据此评价了该海域的环境放射性质量状况。结果表明海水中总铀、90Sr、226Ra、137Cs处于我国海洋放射性水平变化范围以内,无明显季节差异,其他放射性核素58Co、60Co、134Cs、110mAg、59Fe、54Mn、65Zn均未检出,海水中90Sr和137Cs的活度最大值远低于国家海水水质标准限值,海洋沉积物中放射性核素活度水平亦在我国海洋放射性水平变化范围以内。利用我国现有的海洋放射性环境质量评价方法对厦门邻近海域放射性质量状况进行分级评价得出其海水放射性质量为2级,海洋沉积物放射性环境质量为1级,均属于安全级别。研究结果表明2015年在厦门附近海域未观测到放射性污染现象。     

某滨海核电厂低放射性废水的海洋环境影响预评价

以某滨海核电厂为例,分析确定58 Co、60Co、90Sr、134 Cs、137 Cs和110m Ag等放射性核素为该核电厂低放射性废水中的主要海洋环境影响评价因子.根据国际原子能机构推荐的评估模式预测了上述放射性核素排海后对电厂排放口海域环境(海水水质和沉积物质量)的影响,预测结果表明该核电厂低放射性废水正常排放后,排放口附近海域海水中的58 Co、60Co、134Cs、1 10m Ag比活度低于放射性核素比活度背景值检测限2～3个数量级;90Sr低于背景值4个数量级;137Cs略高于背景值,对周围海水环境未造成放射性污染.但58 Co、60Co、134Cs、137Cs、110m Ag在排放口近岸海域沉积物中的沉积量分别比背景值检测限高2～5个数量级,其中60Co和110m Ag沉积量最大;90Sr沉积量低于放射性背景值2个数量级.最后提出可以从生物辐射评价和核素的迁移转化规律、联合效应(综合考虑温排水、低放射性废水和余氯)和选取合适的指示生物3个方面进行跟进研究的建议,以便更完善和全面地评价核电厂低放射性废水对排放口附近海域环境的影响.     

广东近岸海域表层水中^90Sr和^137Cs的分布

本文提供了1989～1991年广东近岸表层水中~(90)Sr和~(137)Cs含量的分析结果。在调查海区,~(90)Sr含量为2.31～3.75mBq/L,平均值为3.21±0.45mBq/L。~(137)Cs含量为2.10～4.49mBq/L,平均值为3.47±0.89mBq/L。~(137)Cs/~(90)Sr放射性的比值为0.63～1.69,平均值为1.11±0.35。调查结果表明,近三年来未发现广东近岸海域有明显的人工放射性污染。目前广东近岸海水中的~(90)Sr和~(137)Cs主要仍是以往核试验所产生的放射性落下灰残余。     

大亚湾海洋沉积物的人工放射性核素

对大亚湾核电站邻近海的海洋沉积物中人工放射性核素~(144)Ce,~(103)Ru,~88Rn,~(85)Sr,~(90)Sr,~(134)Cs,~(137)Cs,~(124)Sb,~(54)Mn,~(60)Co进行了调查研究;得到核素的区域变化规律和与沉积物性质的相互关系,以及获得各核素的分配系数(K_d)。     

放射性核素在人工密闭小生境中的转移

本文根据单细胞植物利用太阳光和CO₂进行光合作用,为海洋生物提供能量和食物,而底质中的细菌又把海洋动物排泄的含氮化合物转化为可供单细胞植物利用的氮源之原理,建立一个人工密闭小生境,综合地考察137Cs、134Cs、65Zn、60Co、59Fe、54Mn在小生境中各组成部分(海水、底质及五种生物)的分配关系.结果表明,137Cs,134Cs有78%是以离子态存在于天然海水中,其中28%几乎均匀地参与悬浮物和生物过程的交换,59Fe、54Mn,65Zn、60Co则均约80%被固相物质所浓集,它们的运动主要受生物过程和物理化学过程所控制,文中还讨论了影响核素在各组成部分分配的因素,本文也是目前国内外正在进行的各种受控生态系研究的另一种类型,它对于定量地研究污染物质在海洋中的转移规律有一定的参考价值.     

海洋沉积物中210Pb的测定及其在地质年代学中的应用

本文研究了电沉积—PbSO₄制源—β计数法测定海洋沉积物中210Pb。铅化学产额为85—90%,化学产额与放化产额基本一致。对90Sr、106Ru、137Cs、60Co、65Zn。55+59Fe和54Mn的去污因子均大于103。精密度为±2.9%,方法的灵敏度为0.15dpm/克。应用本程序成功地获得长江口及其邻近陆架五个岩心典型的210Pb剖面图,测得G8132、G8133、G8134、G8135和G8139五个岩芯的沉积速率分别为0.72,0.86,0.37,0.33和0.42厘米/年。     

海水中锶-90和铯-137的同时测定

本文研究了海水中痕量锶—90和铯—137同时测定的方法,在酸性条件下采用磷钼酸铵(AMP)浓集铯—137;0.45mol/dm3 HDEHP—正庚烷直接萃取钇—90(锶—90子体),沉淀源分别为碘铋酸铯、草酸钇进行低本底β—计数。本方法简便、快速,对主要核素去污效果较好;精密度和准确度均好,测定方法最低检测活度90Sr为4.5×103Bq/dm3,137Cs为5.7×10-3Bq dm3。     

海水、海洋生物和沉积物中65Zn的测定

本文详细研究离子交换-电沉积法制源和离子交换-沉淀法制源,测定海水、海洋生物和沉积物中65Zn的方法。化学回收率和放化回收率基本一致,对于海洋生物和沉积物样品大于90%,对于海水样品在85%左右。本方法对主要放射性核素(90Sr,137Cs,59Fe,60Co,108Ru,95Zr等)的去污因子均大于103。在海水样品预富集和电沉积制源方面作了较好的改进。可以认为是一种比较简便、快速测定海洋环境样品中65Zn的放射化学分析法。     

海洋环境辐射质量分级方法及导出活度浓度限值初探

本研究综述了国际上海洋环境辐射质量评价方面的研究进展,结合我国海洋管理的实际需求,提出将海洋环境辐射质量分为4个级别(1~4级分别表示环境放射性水平处于本底范围、超出本底范围但无危害、所致公众辐射剂量超出限值和所致海洋生物辐射剂量超出限值),并提出了各级导出活度浓度限值的确定原则。其中,确定第1级导出活度浓度限值的依据为我国的放射性本底调查数据,采用统计分析的方法,取绝大多数本底值的上限值,作为分级阈值。确定第2级导出活度浓度限值的依据为公众辐射剂量限值、鱼类对不同核素的浓集系数、不同核素的剂量转换因子、海产品消费量等参数,原则是确保在正常摄入海产品的情况下,对公众造成的辐射剂量不超过国家标准规定的年剂量限值。确定第3级导出活度浓度限值的依据为国际上有关海洋生物发生辐射效应阈值的研究成果,原则是保护海洋生物种群不受辐射伤害。最后,本研究将根据各级的分级阈值与现行国家标准限值进行比较。本研究成果有助于国内工作在一线的海洋监测人员对常规监测数据进行评价,亦为海洋管理决策提供技术支持和参考依据。     

海水中铯-137的γ能谱测量不确定度评估

为科学评价测量结果的可靠性，对海水中137Cs γ能谱分析方法的不确定度进行了评估。根据《化学分析中不确定度的评估指南》，分析不确定度的来源并逐一对各不确定度分量进行了量化，最终计算了合成相对标准不确定度。结果表明，影响海水中137Cs γ能谱测量不确定度的因素分别为样品源137Cs峰区计数、标准源活度、取样体积、化学回收率、本底137Cs峰区计数及标准源137Cs峰区计数，其中样品源137Cs峰区计数的不确定度贡献最为突出。对于137Cs活度浓度为1.28 mBq/L的海水样品，其合成相对标准不确定度为9.78%。     

珊瑚礁生态修复效果评价指标体系研究进展

近年来气候变化和人类活动导致全球范围内珊瑚礁大幅度退化,珊瑚礁生态系统面临严重威胁。开展珊瑚礁生态修复是恢复珊瑚礁生态系统最有效、最根本的措施之一,它不仅可以恢复珊瑚礁在生态系统中的功能,还可以提供相应的社会、文化、经济效益以及服务价值。近十几年来,我国在海南、西沙以及广西等海域开展了大量的珊瑚礁生态修复实践,但在评价珊瑚礁生态系统修复效果上仍没有一套系统的技术指标体系。本文在文献综述的基础上,将广泛使用的生态系统评价指标与珊瑚礁生态系统实际情况相结合,提出涉及珊瑚礁生态系统、社会文化、经济和治理等方面共12个指标,构建一套适合我国珊瑚礁生态修复效果评价的指标体系,以期指导珊瑚礁生态系统修复工作和保护我国的珊瑚礁资源。     

海南铜鼓岭国家级自然保护区海域珊瑚的分布及其健康状况评价

沿铜鼓岭国家级自然保护区海岸南北两侧沿岸布设8个站位,采用断面监测法调查了珊瑚的种类多样性、覆盖率、死亡率和补充量等指标,并利用健康指数（CI）评估了铜鼓岭珊瑚礁生态系统的健康状况和遭受环境压力的程度.本次调查共发现铜鼓岭造礁石珊瑚11科23属40种,软珊瑚8种,造礁石珊瑚和软珊瑚覆盖率分别为13.8%和19.4%,该海域珊瑚礁生态系统保存较为完好和健康.铜鼓岭珊瑚的覆盖率呈现明显的空间分布特征,北侧珊瑚覆盖率为0.1%～9.8%之间,远低于南侧的水平（8.1%～66.1%）.从珊瑚补充量来看,铜鼓岭北侧珊瑚的恢复能力基本为零,而铜鼓岭以南的区域可以有0.4个/m^2珊瑚新个体.通过比较2006年以来珊瑚种类、覆盖率、死亡率、补充量、健康指数等方面的调查数据,认为铜鼓岭保护区的珊瑚礁生态系统得到有效保护,珊瑚礁生态系统处于健康状态.     

南海典型珊瑚礁生态系统健康评价方法研究

本研究基于系统复杂性原理, 提出了南海典型珊瑚礁生态系统健康评价方法——组织力及系统功能评价法。该方法的评价框架包括珊瑚礁生态系统结构及功能、珊瑚礁生态系统与其他海洋生态系统间关系、与人类社会生态系统间关系、珊瑚礁生态系统发展制约因素等四大模块; 评价指标体系分为目标层、准则层、因素层、要素层等6个层级共计67个指标。同时, 本研究系统地提出了珊瑚礁生态系统健康评价的流程, 提高了珊瑚礁健康评价工作的规范性和时效性。应用组织力及系统功能评价法对2011—2018年西沙群岛珊瑚礁生态系统进行了健康评价, 结果显示自2011年起健康指数年均下降2.3%~2.4%, 除2012年、2015年健康指数稍有回升外, 其余年份均呈下降走势, 整体评价为亚健康状态。根据七连屿周边岛屿的实地考察和居民生活问卷调查结果, 2006—2008年的渔业发展、2012年的海星泛滥和2014—2015年的岛礁建设均对珊瑚礁生态系统造成了较大影响, 使10年内渔业产量下降了50%~80%。这与应用组织力及系统功能评价法的评价结果相吻合, 侧面验证了该评价方法的科学性和可行性。     

基于面向对象影像分析方法的我国西沙珊瑚礁地貌单元信息提取

珊瑚礁地貌单元的空间分布对于理解珊瑚礁生态系统的地质构造过程具有重要作用。然而,基于像素的影像分析方法往往获取不到较高精度的分类结果。本文基于面向对象的影像分析方法,利用Landsat 8卫星影像数据对我国西沙地区的珊瑚环礁进行了地貌单元的遥感信息提取。借鉴于美国千年珊瑚礁测绘项目的工作成果,本文首先针对研究区特点定义了十类珊瑚礁地貌单元类型。然后,基于对象的多层次关系特点,并综合利用对象的光谱、形状、上下文关系等特征,建立合适的分类规则集,获取了研究区较大尺度的珊瑚环礁地貌分区图,其分类精度普遍高于80%。虽然研究结果表明基于面向对象的影像分析方法可以有效的进行珊瑚礁遥感信息提取,但其规则集的可移植性仍需要今后的工作加以改善。     

基于深度学习的西沙永乐群岛珊瑚礁遥感信息提取

珊瑚礁是海洋生态系统的重要组成部分,对保护海洋生物多样性以及维持海洋生态平衡具有重大意义。我国南海珊瑚岛礁自然资源丰富,准确、高效地提取珊瑚岛礁信息对南海岛礁监测、管理、规划与保护具有现实意义。本研究基于我国海洋一号C卫星（HY 1C）遥感数据,对西沙永乐群岛珊瑚礁信息进行了研究与分析,提出基于HY 1C遥感数据的珊瑚礁地貌分类体系。采用全卷积神经网络U Net模型,依次通过下采样、上采样操作提取西沙永乐环礁地貌特征,实现原始影像的像素级语义分割。结果表明：基于HY 1C数据建立的地貌分类体系对活珊瑚覆盖及珊瑚生长发育条件具有指示作用,提出的基于U Net模型的珊瑚岛礁地貌信息自动提取方法,能够为我国南海珊瑚岛礁生态系统的全自动、大范围监测和评价提供相应理论基础,在珊瑚礁生态管理与评价中发挥关键作用。精度验证结果表明：U Net模型可以有效提取珊瑚礁地貌信息,采用的地貌信息提取方法具备时空泛化能力,泛化精度高于80%。     

基于PSR模型的珊瑚礁生态系统健康评价指标体系的构建与应用

运用压力-状态-响应（pressure-state-response,PSR）模型,采用生态系统健康理论评价珊瑚礁生态状况.借鉴国内外现有生态系统评价方法,结合珊瑚礁生态系统的特点,建立适合我国国情的珊瑚礁生态系统评价方法和模式,并对我国典型海域珊瑚礁生态健康状况进行评价,以期为我国典型珊瑚礁生态系统健康状况提供基础资料.评价结果显示东山、涠洲岛、海南东部珊瑚礁生态健康状况为健康,徐闻和西沙海域珊瑚礁生态健康状况为亚健康,评价结果与我国相关生态监控区调查结果基本一致.     

A Benthic Terrain Classification Scheme for American Samoa

Coral reef ecosystems, the most varied on earth, continually face destruction from anthropogenic and natural threats. The U.S. Coral Reef Task Force seeks to characterize and map priority coral reef ecosystems in the U.S./Trust Territories by 2009. Building upon NOAA Biogeography shallow-water classifications based on Ikonos imagery, presented here are new methods, based on acoustic data, for classifying benthic terrain below 30 m, around Tutuila, American Samoa. The result is a new classification scheme for American Samoa that extends and improves the NOAA Biogeography scheme, which, although developed for Pacific island nations and territories, is only applicable to a maximum depth of 30 m, due to the limitations of satellite imagery. The scheme may be suitable for developing habitat maps pinpointing high biodiversity around coral reefs throughout the western Pacific.     

Changes of coral communities over 35 years: Integrating in situ and remote-sensing data on Saint-Leu Reef (la Réunion, Indian Ocean)

Monitoring coral reef communities at a decadal scale is necessary to understand and project their dynamics to provide a basis for reef management in light of disturbances and climate change. Complementing infrequent and localised in situ observations, time-series of aerial photographs and remotely sensed satellite images provide a means of monitoring the position and extent of reef-top coral communities, vegetation and abiotic substrata at the whole reef scale. The aim of the present study was to map such changes on Saint-Leu Reef (La Réunion) between 1973 and 2007. The period included two cyclones (1989, 2002) and one severe bleaching event (2002). Vertical images of the reef were recorded in five aerial photographs (1973, 1978, 1989, 1997, and 2003) and two Quickbird satellite images (2002, 2006) during that time. Quantitative in situ observations of parts of the reef-top were also available both to document ecological and substratum characteristics that produce the color and texture observable in the photos and satellite images. Coral communities were mapped on all images using manual delineation of polygons identified according to color and texture contrast. The 2006 Quickbird image was used as the mapping base and 15 types of coral communities were identified from a reef survey conducted in 2007. This hierarchical typology used coral growth forms, live and dead coral cover, macro-algae, substratum (sand, rubble and platform) and, to a lesser extent, coral taxonomy. The polygons at date t were over-laid onto image t − 1 across the whole series and their boundaries were manually edited to match the pattern on the earlier image. Labelling of polygons was guided by field-survey data and maps. For coral-dominated patches, six successive pairs of maps from 1973 to 2006 were compared to produce ‘coral community change maps’ for that period. Despite the multiple disturbance events, the coral community distribution and composition in 2006 on Saint-Leu Reef did not display major differences compared to 1973. This suggests a high degree of coral resilience at the site, led by rapid recovery of compact branching corals. The mapping techniques overcame challenges due to different image quality and the sparsity of in situ observations in time and space. Our results demonstrate the potential for further application of reef monitoring protocols based on complementary in situ and remote-sensing data to help understand the dynamics of reef-top coral reef communities and geomorphology over years to decades.     

Spatial and temporal variations in sediment accumulation and their impacts on coral communities in the Sanya Coral Reef Reserve,Hainan, China

This study investigated the spatial and temporal variations of sediment accumulation and their impacts on coral communities in four sites at two or three depths (3 m, 6 m and 9 m) at the Sanya Coral Reef Reserve by deploying sediment traps on the sea floor during 2007–2009. Rainfall and typhoon events, which appeared to control sediment accumulation in the sea floor of the coral reef, were positively correlated with total sediment and sand-sized (i.e. 63–2000 µm) sediment accumulation. Sediment accumulation rate significantly decreased with the distance far away from the coast in Sanya. The mean sediment accumulation rates in Ximaozhou, Luhuitou and Xiaodonghai during 2007 to 2009 were close to 20 mg cm⁻² d⁻¹, and they were significantly higher than that in Yalongwan, probably as a result of terrestrial soil erosion caused by strong coast human activities (e.g. coastal construction, dredging and hillside clearing). Correlation analysis revealed that silt-clay-sized sediment accumulation rate was highly negatively correlated with total live coral cover and coral cover in some taxa, such as Montipora and branching Porites. whereas, Diploastrea heliopora was positively correlated with silt-clay-sized sediment accumulation. Correlation analysis also suggested that silt-clay-sized sediment accumulation had a higher efficiency in predicting the spatial variation of total live coral cover in Sanya than did the total sediment accumulation. Based on this investigation, we conclude that high rates of sediment accumulation pose a severe threat to the Sanya Coral Reef Reserve, highlighting the importance of integrated watershed management practices in the Sanya Coral Reef Reserve.     

A Benthic Terrain Classification Scheme for American Samoa

Coral reef ecosystems, the most varied on earth, continually face destruction from anthropogenic and natural threats. The U.S. Coral Reef Task Force seeks to characterize and map priority coral reef ecosystems in the U.S./Trust Territories by 2009. Building upon NOAA Biogeography shallow-water classifications based on Ikonos imagery, presented here are new methods, based on acoustic data, for classifying benthic terrain below 30 m, around Tutuila, American Samoa. The result is a new classification scheme for American Samoa that extends and improves the NOAA Biogeography scheme, which, although developed for Pacific island nations and territories, is only applicable to a maximum depth of 30 m, due to the limitations of satellite imagery. The scheme may be suitable for developing habitat maps pinpointing high biodiversity around coral reefs throughout the western Pacific.