羟基在海洋有害生物污染防治的应用研究

利用高气压强电离放电方法制取高比值浓度的羟基溶液,应用于压载水外来有害生物入侵性传播,赤潮生物污染等领域的防治。论文详细介绍了羟基产生的等离子体过程,在进行的20t／h压载水中试试验和杀灭赤潮微生物的围隔实验中,微生物致死率分别达到100％和99．89％,并且在很大程度上改善了海水水质。结果表明羟基是治理海洋有害生物污染行之有效的方法。     

羟基处理20t/h压载水中试实验研究

模拟压载水排放过程,以球等鞭金藻为实验对象,进行了羟基处理20t／h压载水的中试实验。在高气压强电场作用下,将O2,H2O电离离解成OH^*等强氧化自由基,在分子层次上加工高浓度羟基等自由基溶液,泵入压载水主管道进行在线治理。实验结果表明羟基溶液在比值浓度为0．55mg／L时,在很短的排放管道中,就可以有效地抑制和杀死球等鞭金藻,分解叶绿素、氨基酸等。     

隍城岛海域塔玛亚历山大藻赤潮发展过程及其成因

2006年9月,南隍城岛附近海域首次发生由塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)引发的大规模赤潮,面积约2.37 km~2,最大细胞丰度2.334×10~8cell/L,大量衰亡赤潮生物的分解消耗水体的溶解氧,引起中下层水体严重缺氧,导致当地网箱养殖的鱼类全部死亡,藻体分泌的麻痹性贝毒(PSP),导致岸边的皱纹盘鲍近一半死亡.通过对这次赤潮的研究认为:其成因主要是由船舶压舱水排海带来赤潮生物物种,大量陆源有机物、营养盐类的排入和大规模贝类筏式养殖的自身污染为赤潮生物的暴发性繁殖提供了丰富的物质基础,适宜的水文气象条件为赤潮的发生提供了良好的繁殖环境.     

羟基杀灭船舶压载水微小生物中试实验研究

采用羟基处理压载水技术,使用羟基处理设备和管道作为模拟船舶排放压载水的管道。研究了羟基对海产小球藻、游仆虫和异养细菌的杀灭效果,说明羟基能有效杀灭压载水中的微小生物;并模拟船舶排放压载水过程中排放地的海水对处理后压载水的稀释作用,稀释后的水样经过96h的培养,没有发现微小生物复活的情况,证明了羟基杀灭船舶压载水微小生物在长度为4m(接触时间为2s)的接触管道内已经完成。并研究了羟基处理压载水技术对水质情况的影响,结果表明羟基有效杀灭船舶压载水微小生物的同时能改善压载水水质。     

海上围隔进行羟基杀灭赤潮生物的研究

采用强电场电离H2O、O2方法,在分子层次上加工成高浓度羟基自由基(OH.)溶液,喷洒在有赤潮生物的海面上,当海水的羟基质量浓度达到0.68 mg/L时,致死洛氏角刺藻(Chaetoceros lorenzianus)等31种赤潮生物效率达到99.89%,致死细菌、弧菌效率达到100%,致死膝沟藻孢囊、多甲藻孢囊效率达到100%;赤潮生物叶绿素a含量低于检测方法低限值;剩余OH.分解成H2O和O2;尸体将分解成CO2、H2O和微量无机盐。从试验数据表明,OH.是治理赤潮有效可行的绿色新方法。实现了治理赤潮以及加工羟基过程的零污染、零废物排放、零残留物。     

羟基自由基杀灭压载水中有害赤潮物种的生物有效性研究

本研究采用大气压下强电离放电协同气液混溶技术,高效制备羟基自由基(·OH)杀灭3个门的典型有害赤潮物种,使用荧光染色、测定光合作用潜能等生物学检测方法确定·OH致死阈值。结果表明,5.05×104 cells/mL的赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo)、5.28×104 cells/mL的亚历山大藻(Alexandrium tamarense)和5.02×104 cells/mL的中肋骨条藻(Skeletonema costatum),其致死阈值分别为1.24 mg/L、2.01 mg/L、1.12 mg/L,此时其叶绿素a分解率分别为77%、85%和74%。利用光学显微镜观察,处理前后藻细胞结构有明显的改变。因此,·OH致死方法可有效地杀灭压载水中的有害赤潮藻。     

基于羟基自由基高级氧化快速杀灭锥状斯氏藻孢囊的研究

随着船舶压载水的转运,我国面临严重的外来入侵生物风险,其中部分赤潮藻形成的孢囊可成为赤潮的"种源",严重危害近岸海洋环境,因而快速有效地杀灭赤潮藻孢囊至关重要。本文利用大气压强电离放电高效生成的羟基自由基（·OH）,对典型赤潮藻锥状斯氏藻孢囊进行杀灭研究。采用萌发实验、SYTOX Green荧光染色法确定·OH杀灭锥状斯氏藻孢囊的阈值和时间,扫描电子显微镜观察孢囊的形态变化。结果表明,·OH杀灭孢囊的CT阈值为0.49 mg·min/L,时间为10 s,·OH氧化降解孢囊体内叶绿素,破坏DNA,抑制萌发,具有其他方法无法比拟的优势。因此,·OH快速杀灭赤潮藻孢囊的新方法,对防控外来入侵生物引发的海洋赤潮灾害具有重要的作用。     

福建主要港口外轮压舱水生物的分布及其潜在入侵威胁

根据2006～2007年间采自福建省4个主要港口12艘外轮(包括8条集装箱船和4条散货船)的压舱水样品,研究压舱水生物的分布特点,结果表明进入该水域的外来船舶压舱水生物物种丰富度和个体丰度高,共发现浮游植物7门86属240种(包括60种赤潮生物)和浮游动物5门30属52种;经3种网目(20,77,和160μm)筛网收集的不同粒径生物的平均丰度分别为:动物38858.3 ind./m~3(粒径77～160μm)和782.3 ind./m~3(粒径>160μm);植物3625.0 cells./ dm~3(粒径20～77μm)和134.1 cells./dm~3(粒径77～160μm).压舱水生物的分布及生存状态与水样的盐度及水龄相关.初步评估外来压舱水生物排放对福建沿海的潜在入侵风险.     

<Emphasis Type="Italic">Cochlodinium polykrikoides</Emphasis> red tide detection in the South Sea of Korea using spectral classification of MODIS data

To distinguish true red tide water (particularly Cochlodinium polykrikoides blooms) from non-red tide water (false satellite high chlorophyll water) in the South Sea of Korea, we developed a systematic classification method using spectral information from MODIS level products and applied it to five different harmful algal bloom events. Red tide and nonred tide waters were classified based on four different criteria. The first step revealed that the radiance peaks of potential red tide water occurred at 555 and 678 nm. The second step separated optically different waters that were influenced by relatively low and high contributions of colored dissolved organic matter (CDOM) (including detritus) to chlorophyll. The third and fourth steps discriminated red tide water from non-red tide water based on the blue-to-green ratio in areas with lower and higher contributions of CDOM to chlorophyll, respectively. After applying the red tide classification (using the four criteria), the spectral response of the red tide water, which is influenced by pigment concentration, showed different slopes for the blue and green bands (lower slope at blue bands and higher slope at green bands). The opposite result was found for non-red tide water, due to decreasing phytoplankton absorption and increasing detritus/CDOM absorption at blue bands. The results were well matched with the discoloration of water (blue to dark red/brown) and delineated the areal coverage of C. polykrikoides blooms, revealing the nature of spatial and temporal variations in red tides. This simple spectral classification method led to increase user accuracy for C. polykrikoides and non-red tide blooms (>46% and >97%) and provided a more reliable and robust identification of red tides over a wide range of oceanic environments than was possible using chlorophyll a concentration, chlorophyll anomaly, fluorescence analysis, or proposed red tide detection algorithms.     

基于光谱差异的东海赤潮提取算法

赤潮是最严重的海洋灾害之一,它不仅破坏海洋渔业生产、恶化海洋环境、影响滨海旅游业,而且还会影响人类健康。东海是我国赤潮灾害的“高发区”,赤潮发生次数和面积均明显高于其它海区。遥感是赤潮监测的最有效的手段之一,从光谱曲线可以看出,赤潮水体和非赤潮水体光谱曲线有明显的区别,前者呈现出2个吸收峰和2个反射峰,而后者不具备该特征。基于光谱差异,本文提出了1种新的赤潮提取算法:R_rs555/R_rs488>1.5且R_rs678-R_rs667>0。该算法能有效地确定卫星数据中赤潮的位置,与公报的赤潮位置吻合得较好。因此,该算法适用于卫星数据的东海赤潮信息提取。     

大鹏湾的赤潮生态仿真模型

通过海洋动力学和赤潮生物动力学相结合的方法，建立了一个赤潮发生的仿真模型。模型包括水动力、扩用和生物动力学三部分，综合考虑了潮流、营养物质等环境要素的时空变化对赤潮过程的影响，并以大鹏湾夜光藻赤潮为例进行了数值模拟。模型再现了赤潮发生前海水中营养物质的浓度一次明显的增高，而在赤潮发育盛期营养物质降至低谷的现象并反映了赤潮物质容易在海湾的角落等水交换不畅的地域聚集的情况。     

中高空间分辨率宽波段光学卫星传感器参数赤潮探测影响研究

中高空间分辨率宽波段光学卫星已成为赤潮监测的主要数据源,但与水色卫星传感器不同,中高空间分辨率卫星传感器主要面向陆地应用,其波段数量少、宽度大,由此对赤潮探测带来的影响尚待研究。为此,本文基于不同优势种赤潮实测高光谱数据、时空同步的GF-1 WFV2、GF-1 WFV3传感器影像、Sentinel-2A MSI传感器影像及GF-6 WFV传感器影像,探究了波段设置、光谱响应函数、信噪比及空间分辨率对赤潮探测的影响,并分析了红边波段赤潮探测优势。结果表明:波段设置对赤潮探测影响大,特别是红光波段和红边波段的中心波长和波段宽度;波段设置相同的情况下,赤潮探测精度受光谱响应函数的影响大,受信噪比的影响较小;空间分辨率对赤潮探测的影响较大,空间分辨率的提升有助于提高赤潮探测的精度。红边波段赤潮探测实验表明,较之红光波段,基于红边波段的赤潮探测具有明显的优势,平均F1-Score提高了11%。本文的研究结果一方面可为赤潮中高空间分辨率卫星探测的数据选取提供理论依据,另一方面可为中高空间分辨率卫星传感器的设计提供参考。     

河北沿海1909号台风风暴潮过程和分析

为促进对台风风暴潮灾害的预报预警,减少灾害带来的损失,文章综合分析2019年第9号台风“利奇马”对河北沿海引发的严重台风风暴潮灾害过程。研究结果表明：台风“利奇马”是2019年以来登陆我国的最强台风和1949年以来登陆浙江的第三强台风,给河北沿海造成长时间和高强度的风暴增水过程;水体远距离输运、东北大风、天文高潮和增水相结合,使河北沿海出现3次超过蓝色警戒潮位的高潮位,其中1次超过红色警戒潮位,这在20年来是首次;其中,强烈而持久的东北风是造成增水的主要原因。     

基于SVM方法的航空高光谱赤潮信息提取与分析

从仪器到外业数据采集再到内业数据处理,较全面的阐述了航空高光谱赤潮监测的工作流程,并着重讨论了航空高光谱赤潮信息提取这一关键技术.采用专门针对小样本高维度的支持向量机模式识别方法,以2013年7月4日浙江舟山东福山赤潮高光谱数据为例,通过采集7个点位的赤潮海水和正常海水波谱曲线,研究分析赤潮海水的差异性特征,开展赤潮信息提取技术的研究,并对相同样本不同的提取方法进行了对比,通过分析,进一步证明了支持向量机方法的准确性和优越性.航空高光谱赤潮信息提取技术的研究可为航空赤潮业务化监测提供必要的技术基础.     

Maltivariate Analysis of the Occurring Process of Skeletonema costatum Red Tide in the Changjiang Estuary

Using the SAS software, the data of environmental factors vs. red tide biomass were analysed during the process of Skeletonema costatum red tide which broke out in the Changjiang Estuary on June 9～15, 1990. The results of the multivariate statistical analysis show that the environmental factors are similar in their developing and maintenance periods and that the values of environmental factors begin to be restored to normal levels during the disappearing period.The results obtained from using the methods of correlation, variable cluster and main component analyses are basically identical. The important factors contributing to the occurrence of this red tide are atmospherical pressure, water temperature, salinity, pH, No3-, -N, Po43--P and Fe, among which,salinity, Fe and PO43--P are the leading factors which have triggered the occurrence of the red tide as determined by the step-by-step regression analysis. Meanwhile, the linear discrimination functions have been established for the red tide. The environmental factor data of another occurring process of Skeletonema costatum red tide in the Changjiang Estuary have been chosen for red tide discrimination with satisfactory results.     

Analysis of the development and causes of formation of Eucampia zoodiacus red tide in Xiamen Harbor

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｃａｕｓｅｓｏｆｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＥｕｃａｍｐｉａｚｏｏｄｉａｃｕｓｒｅｄｔｉｄｅｉｎＸｉａｍｅｎＨａｒｂｏｒ￥ＺｈａｎｇＳｈｕｉｊｉｎ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＪｕｎｅ２０，１９９４；ａｃｃｅｐｔｅ...     

基于深度置信网络(DBN)的赤潮高光谱遥感提取研究

赤潮是严重的海洋灾害,有效监测赤潮对于保护海洋生态环境具有重要意义。高光谱遥感具有光谱分辨率高、图谱合一等优势,适合于海洋赤潮监测。深度学习是机器学习领域的前沿,为高光谱遥感分类提供了新的思路。深度置信网络(Deep Belief Network,DBN)兼具监督分类与非监督分类的特点,通过构建DBN模型,将DBN应用于赤潮灾害遥感监测中,应用渤海机载高光谱遥感数据开展赤潮分类,以达到提取高光谱图像中赤潮水体范围的目的。通过设置对照实验,对比经典的SVM监督分类方法与ISODATA非监督分类方法,发现DBN模型在相同实验条件下具有更高的分类精度,赤潮遥感提取精度提高了3%～11%。     

赤潮生物种类特征光谱获取技术

较为系统地研究了赤潮生物水体反射率曲线获取方法。通过对 2类反射率反演方法得出的反射率曲线与实际反射率曲线进行比较 ,得出在不具备大气环境参数的情况下 ,经验线性法的反演结果与实际反射率曲线最接近的结论 ,并进一步对正常海水和赤潮生物水体的光谱特性进行分析 ,提取出赤潮生物水体的特征光谱。这是进行赤潮监测和识别的重要前提     

利用围隔实验研究赤潮过程中藻细胞荧光能力

2002年5月和2003年5月在东海赤潮现场进行了添加营养盐诱发赤潮的船基围隔实验。通过测定赤潮藻活体荧光和DCMU增强荧光研究赤潮生消过程中藻细胞荧光能力的变化,揭示在赤潮形成阶段的藻细胞增长期细胞荧光能力较强,反之,在赤潮消亡过程中随着生物量和叶绿素a下降,细胞荧光能力也随之下降。不同围隔中生物量和叶绿素a有较大差别,而细胞荧光能力差别不大。这说明细胞荧光能力的大小与生物量无关,而是取决于藻细胞的生理状况。各围隔中加入DCMU后的增强荧光与正常荧光之间的差值(Fd-F)在赤潮发展过程中均增大,在赤潮消亡过程中均减小。根据它的大小和细胞荧光能力可初步判定赤潮是处于发展过程还是消亡过程。     

利用水文、气象要素因子的变化趋势预测南海区赤潮的发生

有些文献指出:“赤潮发生起因因种而异,但大体上气候气象条件诸如温度、风力、风向,季风转换、气压等;海况、潮汐、流等以及海水的理化特征,如盐度、营养元素等,这些皆会成为某种赤潮爆发的因子或诱导因素[1]”。根据赤潮监控区监测资料分析:在南海赤潮多发区,海水富营养化条件已经具备,因此气象、水文要素条件就成为赤潮爆发的重要启动因子,而天气环流的维持与变化决定了气象、水文要素因子的稳定与变化,再根据赤潮生物培养试验,从初期繁殖到后期的爆发性繁殖,直至达到赤潮生物密度,这一过程一般都需要4~5d的时间。针对这一现象,通过对近10a的赤潮发生个例进行统计分析,统计其生成前期的天气环流形势和水文气象要素,分析出赤潮生成前期的环流模式和筛选出诱发赤潮爆发的重要因子,并依此来作为预报赤潮生成的方法,依照此方法对2003年的赤潮进行预报,其效果是另人满意的。