海域使用活动对海湾生态环境的压力评估——以莱州湾为例

以莱州湾为例,基于GIS和地理空间模拟框架,结合海洋生态红线区分布,建立了海域使用活动对海洋生态环境的潜在压力评估模型,空间量化评估多种海域使用活动对海洋生态环境的潜在影响。结果显示,多种海域使用活动的潜在压力总体呈近岸高于远岸、湾顶>东部>西部的分布特征;压力高值区集中于距岸10 km以内海域和5 m水深以内海域;海洋特别保护区、海洋自然保护区及重要河口生态系统等类型的海洋生态红线区受到开放式养殖、围海养殖、盐业用海活动的压力较大,需要对其进行重点监控。研究揭示了莱州湾海域使用活动对海洋生态环境潜在压力的空间分布格局,为海洋生态红线落地实施和海域使用管理提供决策依据。     

2012—2014年舟山近岸海域海洋功能区水质达标率统计与评价

随着国家对长江流域实施环境综合整治、浙江省委省政府开展“五水共治”等环境整治工程,陆源入海污染物总量总体呈下降趋势,近几年舟山近岸海域环境质量呈好转态势。2007—2013年舟山近岸海域水质均不符合第一类海水水质标准,2014年符合第一类海水水质标准的海域有1 269 km2,仅占全市海域面积的6.1%,海水质量总体形势不容乐观,水体富营养化程度较高,海洋功能区水质达标率较低。通过对舟山海域84个二级类基本功能区水质达标率进行统计分析,2012—2014年海洋功能区水质达标率分别为35.7%、38.1%和44.0%,超标因子为无机氮和活性磷酸盐。     

长江口及邻近海域浮游植物生态系统气候变化综合风险评估

近几十年来,在气候变化和人类活动的影响下,我国近岸河口海域尤其是长江口及邻近海域生态灾害频繁发生,严重影响了海洋生态系统的健康及其服务功能。本研究基于政府间气候变化专门委员会（Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）气候变化风险理论框架,构建了河口浮游植物生态系统的气候变化综合风险评估指标体系,并利用IPCC 第五次耦合模式比较计划（CMIP5）地球系统模式数据,分别计算分析了在温室气体低（RCP 2.6）、中等（RCP 4.5）和高（RCP 8.5）浓度排放情景下未来不同时期（2030—2039、2050—2059、2090—2099年）长江口及邻近海域浮游植物生态的致灾因子危害性、承灾体暴露度和脆弱性及其综合风险。结果表明： RCP 2.6、4.5和8.5情景下,到21世纪中期,致灾因子危害性均有明显上升,其中RCP 4.5和8.5情景下,到21世纪末,还将大幅度增加,且以RCP 8.5情景最为显著,而RCP 2.6情景下则相反,有所下降;RCP 2.6情景下,高暴露度区域主要位于长江口附近,不同年代的变化差异较小;RCP 4.5和8.5情景下高暴露度区域明显大于RCP 2.6情景,尤其是后者到21世纪末期扩大至长江口邻近海域;脆弱性总体呈现近岸高远岸低的分布特征,且变化均较小;RCP 2.6、4.5和8.5情景下,综合风险均呈现近岸高远岸低,且有增加的趋势,但以RCP 8.5情景最为明显,并在21世纪末达到最大。     

三亚东部近岸海域表层沉积物重金属元素地球化学特征及环境质量评价

本文对三亚东部近岸海域表层沉积物中7种重金属元素的地球化学特征和空间分布特征进行了研究,并应用地积累指数法和尼梅罗综合指数法对各重金属的污染程度进行了评价。研究发现, 三亚东部近岸海域表层沉积物中重金属含量总体较低,符合《海洋沉积物质量》一类标准,大多数重金属元素含量的空间分布主要受元素的“粒度控制律”制约,其物质来源主要为陆源细粒沉积。地积累指数法和尼梅罗综合指数法的评价结果均表明,研究区表层沉积物的重金属未达到污染程度,属清洁状态,环境质量良好。     

南通近岸海域水质特征的因子及聚类分析研究

基于2012年5月、8月和10月3个航次水质环境调查资料,利用因子分析探讨南通近岸海域海水水质主要影响因素的空间分布特征;通过站位聚类分析进行了区域类别划分,并对各区的主要影响因素及其季节变化进行了分析。因子分析结果显示,南通近岸海域主要存在4种水质影响因素,总体表现为受近岸污染源的控制影响,其中F1(NO-2-N、石油类)高值区位于冷家沙西北侧,是北上长江径流与外海水在冷家沙浅滩处相遇作用的结果;F2(DO、NO-3-N)体现了外海水进入的影响,其值由近岸向离岸逐渐增大;F3(COD、PO3-4-P)显示了河流输入的影响,F4(NH+4-N)体现了人为源的作用,两者高值区均分布于栟茶运河河口和长江口北侧。站位聚类分析显示,南通近岸海域可划分为5个类型区,其中A区(小洋口港近岸区域)受陆源河口排污影响,且所处水道尾部水文动力条件弱,污染严重;B区(烂沙洋海域)受西侧相邻的河口排污区和近岸污染影响,在主要潮汐通道的强动力作用下,污染程度较轻;C区(冷家沙区域)为B、D两区之间的潮滩区,受到B、D两区域污染的综合影响;D区(冷家沙南侧近岸海域)主要受近岸污染影响,为小庙洪和网仓洪的强动力控制区;长江入海携带污染物及水流扰动对E区(东南部离岸海域)有一定干扰。不同空间类型分区体现了区域动力地貌在海洋污染物分布中的强烈影响。     

海洋酸化之时间序列研究进展

本文简要总结了海洋酸化时间序列研究的主要方法，重点综述了时间序列研究在揭示海洋酸化长期变化方面的重要进展。大气中 CO2 不断溶解进入海洋，导致海水 pH 与碳酸钙饱和度 （Ω） 降低，这一过程即为海洋酸化。海洋酸化时间序列研究主要关注 pH 与Ω的实时、动态、长期变化。在海洋酸化时间序列研究中，pH 一般通过锚泊浮标所搭载的传感器现场获得，而Ω则需借助相关参数间接计算得到。目前全球共有 21 套正在运行的锚泊浮标，分别布设在大洋、近岸和珊瑚礁等海域，记录了近十几年来全球典型区域海洋酸化的长期变化过程。受上升流、生产力、陆源输入等因素的协同影响，近岸海域的酸化现象极具季节/年际变化，pH 和Ω 的变化范围较大，分别为 7.780~8.723，1.07~9.25。大洋的 pH 变化范围为 7.890~8.238，珊瑚礁的 pH 变化范围为 7.837~8.273，大洋的Ω变化范围为 1.93~4.19，珊瑚礁的Ω 变化范围为 2.06~5.22。海洋酸化时间序列研究表明，受人为活动与气候变化的共同影响，北半球近岸典型海域的Ω在冬季和春季已出现低于生物耐受阈值的现象，将产生十分严重的生态危害，需要尽快采取应对措施。     

近岸海水质量量化方法及分类评价

近岸海域是陆地、海洋和大气之间各种过程相互作用最活跃的界面[1],沿海100km以内区域聚积着约60%的世界人口[2],其环境质量强烈受人类活动影响.对近岸海域进行水质环境管理,应依据海水物理、化学和生物学性质对海水进行分类评价[3,4].     

南海北部湾东部海域表层沉积物地球化学特征

通过对南海北部湾东部海域61 个站位表层沉积物粒度和地球化学组成的相关分析和因子分析,探讨了其空间分布特征、元素相关性以及元素组合特征, 揭示了元素在区域上的分布规律和主控因素。结果表明: 绝大多数常微量元素具有相似的平面分布特征, 而MnO、Zr、CaO 和Sr 空间变异系数较大,在部分区域出现了异常高值, 表明其沉积环境受到正常陆源沉积以外其他因素的影响。元素和Al₂O₃的比值分布特征表明, 广西和海南岛近岸沉积物主要由陆源碎屑沉积组成, 在潮汐和近岸径流作用下,由近岸向远海输送; 而研究区西部海域沉积物主要为来自红河的物质。元素相关分析和因子分析结果表明, 研究区表层沉积物中绝大多数常微量元素主要受沉积物粒度的控制; CaO 和Sr 含量主要受生物活动活跃程度控制; Zr 含量分布主要受控于源区母岩矿物组成以及自源区的搬运距离; 而MnO 含量则受陆源、海底热液以及自生作用等多种来源共同影响。     

山东近岸海域典型生态灾害的特征和变化趋势

在全球气候变化和人类活动加剧的背景下,赤潮、绿潮、褐潮、水母暴发和泥螺入侵等生态灾害已成为近年来海洋生态系统异常的主要表现形式。为科学管理和防治山东近岸海域生态灾害,文章汇总1999-2018年山东近岸海域典型生态灾害的特征和变化趋势。研究结果表明:赤潮是山东近岸海域最主要的生态灾害,研究期内共发生赤潮69起,累计面积为7 141 km2,发生海域主要集中在滨州-东营近岸、潍坊小清河口、莱州近岸、长岛近岸、烟台四十里湾、青岛胶州湾、威海乳山近岸和日照近岸,以夜光藻为主;自2007年以来,绿潮在我国南黄海海域每年均有发生,持续时间70余天,此外烟台套子湾、四十里湾和蓬莱近岸以及潍坊近岸等海域也相继发生绿潮,主要种类包括缘管浒苔、石莼、管浒苔和束生刚毛藻;褐潮是由抑食金球藻引起的生态灾害,山东近岸海域仅2011年和2012年有褐潮发生;水母暴发种主要包括海月水母、沙海蜇和白色霞水母,其中海月水母是山东半岛近岸海域种群数量最大、分布范围最广和暴发频率最高的种类;泥螺入侵是由于2001年的人为引种而导致的生物入侵灾害,近年来泥螺数量大幅减少,目前仅在滨州、东营和潍坊局部潮间带有少量分布。     

2005年春夏季东海赤潮过程中营养盐作用初探

自20世纪90年代以来,我国进入赤潮高发期,近岸海域赤潮的发生频率、波及范围和危害程度呈逐年上升趋势.受长江径流等陆源输入影响,东海海域形成了其特有的富营养环境,目前已经成为我国赤潮发生最严重的区域之一.该海域赤潮暴发呈现出发生时间不断提前、持续时间不断加长、发生面积不断扩大、有毒有害藻类逐渐增加的特点[1-2].据统计,自2000年以来,我国沿岸海域共发生赤潮约480次,累计面积超过104000km2.其中,仅在东海海域发生赤潮的次数就占全国记录总数的60%,发生面积更是达到了70%以上[3],其发生频率和规模均远远高于我国其他3个海区.     

山东省近岸海域沉积物类型及变化趋势

文章依据山东省近岸海域表层沉积物调查资料,分析了沉积物粒度的时空变化特征及其影响因素。结果显示:2020年,山东省近岸海域表层沉积物粒径总体呈由近岸向远海逐渐变小的趋势,其中,粉砂含量最高,平均66.45%;砂次之,平均26.78%;黏土含量较低,平均6.77%。沉积物不同粒级组分具有明显的空间分布差异性,类型包含粉砂、砂质粉砂、粉砂质砂和砂,以粉砂为主,占调查站位的61.9%。2016—2020年,山东省近岸海域表层沉积物整体呈现粗化的趋势,其中,日照、青岛、潍坊和滨州近岸海域粗化趋势较为明显,东营次之,烟台和威海粗化程度最低。沉积物粒度时空特征的主要影响因素包含物源、区域水动力条件(如,渤海和黄海海流、山东省沿岸流等)及沿海海岸工程建设情况,具体的影响机制仍需进一步调查研究。本研究成果可以为山东省近岸海域底质类型变化分析和海岸带保护与利用提供参考。     

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。     

环球海洋大气气溶胶化学研究 Ⅰ.Na、Mg、K、Cl、Ca、Br、F的特征

利用我国“极地号”科学考察船的南极和环球科学考察,采集了太平洋、南极海域、南大西洋、印度洋及航线近岸海域大气的58个气溶胶样品,对Na、Mg、K、Cl、Ca、Br、F进行多元相关分析表明,气溶胶中的Na、Mg、K主要来自海洋,它们之间的比值接近其在大洋海水的平均比值;Cl和Ca在大洋上空也主要来自海水,但近岸海域大气,却明显受到陆源物质输送影响,呈现出不同的Cl/Na和Ca/Na比值;Ca、Br、F在大气中的富集,在大洋上空可能归因于海洋生物活动或海洋微表层富集作用,而在近岸大气,归因于陆源输送影响。     

气候变化与我国海洋灾害风险治理探讨

本文基于观测数据和文献资料,分析了近几十年来气候变化下我国沿海海平面和海表温度,以及台风、风暴潮和赤潮等主要致灾因子及灾害损失的变化。结果表明,近40年来,我国沿海海平面和海表温度显著上升,上升速率分别为3.3 mm/a和0.016°C/a,高于全球平均和我国的历史变化水平,2017年中国沿海的海表温度达到了1960年有记录以来的最高值,并且自2000年以来,超强台风、风暴潮和赤潮等致灾事件的发生频次呈显著增加趋势;气候变化下,受关键海洋环境要素变迁和超强台风、风暴潮等极端事件的影响,我国沿海地区暴露度明显加大。随着我国海洋防灾减灾水平的提高,近30年来海洋灾害损失出现下降趋势。值得指出的是,每年各类海洋灾害总损失仍高达百亿元量级(年均直接经济损失约120亿元),其中,2005年总损失达到最高值,约332亿元,这与致灾事件的强度以及各致灾事件、灾种的叠加放大效应有密切关系。本文进一步从气候变化综合风险理论角度出发,结合海岸带及沿海地区致灾因子危险性、承灾体暴露度和脆弱性及其相互作用关系,分析了气候变化背景下我国沿海地区海洋灾害风险的特征,探讨了有关海洋灾害的监测、预测预警和风险治理能力建设等若干科学问题,以期为我国沿海地区社会经济的可持续发展提供科学参考。     

杭州湾表层沉积物有机碳分布、来源及近20年来的变化

根据2002年、2008年、2012年、2017年和2022年夏季采样分析结果,对杭州湾表层沉积物中有机碳（TOC）时空分布变化进行了研究。结果表明研究区TOC平均值分别为0.55%(n=16)、0.50%(n=112)、0.44%(n=38)、0.53%(n=38)和0.51%(n=38),总体上呈现南北高东西低的“X”形平面分布特征,高值区出现在北岸金山至南汇咀海域和南侧镇海至慈溪海域,相关性分析表明TOC分布受到沉积物类型的控制,主要赋存于细颗粒沉积物内。沉积物的氧化还原环境也对TOC分布有显著影响。分区进行5个年份TOC统计分析显示,20年来北部海域先减后增,变化较为明显,南部和东部海域2017年增大之后减小,西部海域变化不大。TOC随时间的变化受到自然条件和人为活动造成的长江入海泥沙和有机物质通量下降、海洋源增加等因素的影响。C/N、δ13C特征表明,研究区沉积物中有机碳陆源贡献比例大都在30%～70%,站点差异较大,北岸近岸海域和东南侧海域陆源有机碳比例较高,湾中部和东部海域有机碳的海洋源比例较高。     

莱州湾沉积物有机质来源

应用C/N、δ13C、δ15N解析了莱州湾沉积物有机质来源,发现湾内有机质主要存在海洋、河口浮游植物以及陆地有机质3种来源。通过C/N、δ13C定量示踪,发现海洋浮游植物是湾内沉积物有机质的最主要来源,相对含量在41.6%—58.5%之间。河口浮游植物有机质、陆源有机质相对含量波动较大,分别在3.8%—43.8%、0—53.5%之间。海洋浮游植物有机质在整个海湾都表现出较高含量。近岸河口附近海域往往表现出高含量的河口浮游植物有机质特征,陆源有机质含量较高区域大都集中在黄河口周围海域,高河口浮游植物有机质以及高陆源有机质特征在黄河口周围海域均有出现。     

基于遥感反演的莱州湾悬沙分布及其沉积动力分析

选用1986-2004年不同时期的LandsatTM/ETM+影像,利用2004年黄河口附近实测数据推导的表层悬浮泥沙浓度反演模型,结合水文气象资料、多年水深数据和极端天气数模结果,研究了莱州湾西南近岸海域表层悬浮泥沙分布特征,结果表明,受黄河丰枯水期的影响,莱州湾西南部海域悬浮泥沙高浓度区主要分布于黄河口附近海域和西南沿岸,其枯水期的覆盖范围一般大于丰水期的。受潮流高流速场控制,黄河口外悬沙浓度高值区与海底泥沙堆积区对应较好,泥沙主要来源于陆源输沙和泥沙再悬浮;在西南近岸浅海区悬沙浓度高值区主要形成于泥沙的再悬浮,在近岸出现轻微冲刷。风等其他海洋动力因素,一般情况下对悬浮泥沙扩散的程度和范围具有一定的影响作用,但悬沙受潮流场影响而形成的总体扩散趋势未发生改变;极端条件下,风暴潮流使莱州湾西南部近岸浅海区的悬浮泥沙浓度显著增加。     

2015年春季长江口表层沉积物生源要素分布和来源

根据2015年5月对长江口及其邻近海域的生态环境调查资料, 探讨长江口春季表层沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)和生源硅(BSi)4类生源要素的空间分布和来源。结果表明: 2015年春季长江口表层沉积物TOC、TN、TP和BSi平均含量分别为0.315%、0.041%、0.066%和0.450%, 其中, 沉积物中TOC、TN受到陆源输入和海洋自生输入双重影响, 且海洋自生组分的贡献较大, 二者空间分布均呈现南部分布最高并沿西北方向递减趋势; TP分布主要受陆源输入影响, 并呈西北向东南递减趋势; BSi来源于生物沉积, 总体呈现南部高、北部低的分布趋势。与2007年相比, 长江口表层沉积物有机碳、氮含量降低, 东南外海区域替代浑浊区域成为表层沉积物生源要素含量最高区域, 且陆源输入对长江口表层沉积物生源要素的贡献趋于减弱。     

利用小型底栖动物对沉积物重金属污染的评估

采用Hakanson的生态风险指数法和自由生活海洋线虫与底栖桡足类数量之比(N/C比值)的变动对长江口及其邻近海域沉积环境重金属污染状况进行评估.结果表明,研究海域沉积物受到重金属元素Cr,Cu,Zn和As不同程度的污染,近岸站位受测各污染物均呈现中度污染,离岸站位为轻度污染,其中Zn累积最严重.单个污染物潜在生态危害参数表明,受测污染物对海洋生态系统的潜在生态危害非常轻微,其中As和Cu是最主要的生态风险贡献因子.小型底栖动物群落丰度及分布验证了此结果,对As和Cu累积具有明显的生态响应.N/C比值法对研究海域沉积物重金属的污染评估结果与Hakanson的生态风险指数评估结果基本一致,特别是对Cu和As元素的污染评估.结合生物群落分析,利用小型底栖动物两大类群数量之比(N/C)是一个简易可行的沉积环境监测方法.     

天津近岸海域沉积物重金属及砷分布与生态风险分析

2011 年对天津近岸海域表层沉积物中重金属及砷含量进行了调查, 采用Muller 地累积指数法和Hakanson 潜在生态风险指数法(RI), 对该区表层沉积物中重金属及砷的生态风险进行了评价。结果表明: 天津近岸表层沉积物中重金属及As 含量总体处于较低水平, 33.3%的站位Cu 含量超过第一类海洋沉积物质量标准; 单因子指数法和地累积指数法计算污染程度排序一致, 均为Cd>Pb>Cu>Zn>Cr>Hg>As; 潜在生态风险评价显示重金属对天津近岸海域生态风险构成的风险程度排序为Cd>Hg>Pb>Cu>As>Cr >Zn, 天津近岸海域沉积物重金属的潜在生态风险属于低度生态风险。