北部湾典型海域关键环境因子的时空分布与影响因素

为研究北部湾典型海域关键环境因子的时空分布及其影响因素, 2016年9月至2017年8月对该海域29个站位进行了多学科月度综合调查,分析了该海域主要理化因子的时空分布特征,探讨了水文及生物因素对关键环境因子分布的影响。结果表明:硝氮(NO_3~--N)、活性磷酸盐(SRP)的时空分布具有一致性,高值区主要出现在近岸钦州湾海域,海峡口临近海域及30m等深线以深海域,各月份总有机碳(TOC)、溶解有机碳(DOC)的表底浓度无明显差异(P0.05),高温季节溶解氧(DO)、pH的低值区主要位于30m等深线以深的底层海域。DO、pH、NO_3~--N、SRP、溶解硅酸盐(DSi)为影响该海域浮游植物生长的关键理化因子。近岸10m等深线以浅的区域I中, NO_3~--N浓度主要受地表径流带来的陆源污染影响,区域II中NO_3~--N、SRP在秋季受到南海水向北入侵影响,春、冬季受来自琼州海峡的混合水影响, 30m等深线以深的区域III中, NO_3~--N、SRP全年受到南海高盐水的影响。在球形棕囊藻囊体丰度较高的2017年2月至3月,有囊体站位表层的NO_3~--N/SRP显著低于底层(P0.01),无囊体站位表底层的NO_3~--N/SRP之间无显著性差异(P0.05),棕囊藻赤潮的生消可能是导致春季NO_3~--N、SRP表底分布出现差异的主要原因。     

改性粘土对硬壳蛤(Mercenaria mercenaria)生长的影响

本文以硬壳蛤(Mercenariamercenaria)为研究对象,开展了两种类型改性粘土(聚合氯化铝改性粘土MCⅠ,硫酸铝改性粘土MCⅡ)对其急性、亚急性毒性实验。96h急性毒性实验结果显示,MCⅠ和MCⅡ对小规格硬壳蛤[壳长(1.98±0.05)mm,壳高(1.75±0.04)mm]的半致死浓度(LC_(50))分别为4.91和1.85g/L,对大规格硬壳蛤[壳长(5.70±0.15)mm,壳高(5.09±0.13)mm]的LC_(50)分别为5.77和3.40g/L。亚急性毒性实验结果表明:浓度低于1.0g/L的MCⅠ和MCⅡ未对两种规格硬壳蛤的存活产生影响;硬壳蛤滤水率随改性粘土用量增加而降低,其中0.1g/L的MCⅠ和MCⅡ对两种规格硬壳蛤滤水率无影响, 0.5g/L的MCⅡ对两种规格硬壳蛤滤水率均有显著影响(P0.05),而MCⅠ仅对小规格硬壳蛤滤水率有影响;当改性粘土浓度升高至1.0g/L,两种规格硬壳蛤的滤水率均显著低于对照(P0.05)。生长率的结果显示,仅1.0g/L的MCⅠ和MCⅡ显著影响小规格硬壳蛤生长。多年的应用结果表明,现场能有效消除有害赤潮藻华的改性粘土用量为4—10t/km~2,低于本实验中对硬壳蛤产生影响的改性粘土浓度。另外,我国近海实际养殖过程中投放的硬壳蛤通常为1cm左右,大于本研究中的硬壳蛤规格。据此可以推断,改性粘土在现场治理藻华的同时不会对其存活和生长产生不良影响。本研究结果将为改性粘土在近海养殖水域的应用提供科学依据。     

球形棕囊藻对不同氮源的吸收利用机制

本文以球形棕囊藻为实验材料,从营养盐利用及生理生化角度研究了不同氮源对其生长的影响。研究结果表明:球形棕囊藻以尿素为氮源的藻密度以及叶绿素a浓度均高于以NH_4Cl或NaNO_3为氮源的藻密度以及叶绿素a浓度;硝酸盐还原酶(NR)及脲酶(urease)活性表达受培养基中氮源浓度及吸收速率调控,硝酸盐还原酶在以NaNO_3为氮源条件下活性最高,脲酶在以尿素为氮源条件下活性表达最强;通过比较不同条件下硝酸盐还原酶活性及脲酶活性,发现脲酶活性远高于硝酸盐还原酶活性,这可能是以尿素为氮源条件下球形棕囊藻藻密度更高的主要原因。研究还发现,氮饥饿状态的球形棕囊藻对NH_4~+具有很高的初始吸收速率,8h左右将NH_4~+快速吸收耗尽,在随后的实验期间保持着较低且平稳的比生长速率,可见球形棕囊藻能快速吸收氨氮并储存在细胞内,当培养液中氮源耗尽后用于维持细胞的增长。     

长江水体溶解态无机氮和磷现状及长期变化特点

于2006年2、5、8和11月对长江从攀枝花至河口和上游的两条支流雅砻江和嘉陵江的溶解态无机氮(NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N)和磷酸盐(PO43--P)进行了取样调查,同时结合长江营养盐的历史数据,分析了长江水体中溶解态无机氮、磷的长期变化特点。结果表明,长江NO-3-N、NH+4-N、DIN(包括NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N)和PO3-4-P浓度从上游到下游显示出增加趋势,但存在季节差异;NO2-N浓度总体较低,在长江中下游(武汉—南京)浓度较高。长江从上游到下游DIN通量的变化主要受径流量的影响,从上游到下游单位面积年产N量逐渐升高;PO3-4-P输送通量从上游往下游呈增加趋势,也主要受径流量控制,但从季节变化来讲,PO3-4-P的月输送通量受其浓度的控制更加明显。自20世纪60年代来,长江水体中NO3--N、NO2--N、DIN和PO3-4-P的浓度都处于缓慢上升趋势,但到80年代上升速度明显加快;不同阶段DIN和34PO-P的季节变化特点也不尽相同,反映了其来源的差异。目前,长江水体中溶解态无机氮、磷浓度与国内及国际河流相比处于中等水平。     

Nitrogen budget in the Changjiang River drainage area

We established a budget model of nitrogen (N) inputs and outputs between watersheds and waterbodies to determine the sources of riverine N in the Changjiang (Yangtze) River drainage area. Nitrogen inputs in the budget included N from synthetic fertilizer, biological fixation by leguminous and other crops, wet/dry atmospheric deposition, excreta from humans and animals, and crop residues. The total N input was estimated to be 17.6 Tg, of which 20% or 3.5 Tg N was transported into waterbodies. Of the total N transported into waterbodies, the largest proportion was N from animal waste (26%), followed by N from atmospheric wet/dry deposition (25%), synthetic fertilizer N (17%), N in sewage wastes (17%), N in human waste from rural areas (6%) and industrial wastewater N (9%). We studied the spatial patterns of N inputs and outputs by dividing the Changjiang River drainage area into four sub-basins, from upstream to downstream: the Tongtian River drainage area (TTD, the headwater drainage area, 138 000 km 2 , less disturbed by human activities); the Jinsha River drainage area (JSD, 347 000 km 2 , less disturbed by human activities, approx. 3 500 km upstream of the Changjiang estuary); the Pingshan-Yichang drainage area (PYD, 520 500 km 2 , large-scale human disturbance, about 2 000 km upstream of the Changjiang estuary); and the Yichang-Datong drainage area (YDD, 699 900 km 2 , large-scale human disturbance, approx. 620 km upstream of the Changjiang estuary). The average N input into waterbodies was 2.3, 7.3, 24.1, and 28.2 kg N/ha in the TTD, JSD, PYD, and YDD sub-basins, respectively, suggesting an increase of N-components of more than 10 times from upstream to downstream areas.     

丰、枯水期长江口邻近海域浮游植物群落结构特征及其环境影响初探

通过2013年3月和8月在长江口及其邻近海域进行的多学科综合调查,研究了枯水期和丰水期浮游植物的群落结构和空间分布特征,并探讨了影响其分布的环境因子效应。枯水期共发现浮游植物3门41属80种（不包括变种和变型）,以硅藻为主,主要优势种为具槽帕拉藻（Paralia sulcata）;浮游植物细胞丰度介于0.15×103~16.35×103 cells/L,平均值为（3.24±3.14）×103 cells/L;浮游植物细胞丰度在长江口外东北部海域形成高值,垂直变化较小,硅藻刻画了浮游植物的空间分布。丰水期共发现浮游植物4门67属135种（不包括变种和变型）,甲藻物种数量和细胞丰度均升高,主要优势种为东海原甲藻（Prorocentrum donghaiense）和骨条藻（Skeletonema sp.）;浮游植物细胞丰度介于0.2×103~1 925.45×103 cells/L,平均值为（41.67±186.00）×103 cells/L;浮游植物细胞丰度在长江口外形成南北两个高值区,随水深增加,细胞丰度逐渐降低。浮游植物的空间分布受长江口冲淡水影响,与盐度和浊度有显著的相关性;N/P比影响浮游植物群落结构,随着N/P比升高,甲藻的相对丰度升高,硅藻的相对丰度逐渐降低。浮游植物在层化水体的上层大量繁殖是底层低氧形成的必要条件,硅藻具有较高的沉降速率,因而以硅藻为主的群落更利于低氧的形成。     

Nutrient fluxes in the Changjiang River estuary and adjacent waters——a modified box model approach

To solve nutrient flux and budget among waters with distinct salinity difference for water-saltnutrient budget,a traditional method is to build a stoichiometrically linked steady state model.However,the traditional way cannot cope appropriately with those without distinct salinity difference that parallel to coastline or in a complex current system,as the results would be highly affected by box division in time and space,such as the Changjiang(Yangtze) River estuary(CRE) and adjacent waters(30.75°-31.75°N,122°10′-123°20′E).Therefore,we developed a hydrodynamic box model based on the traditional way and the regional oceanic modeling system model(ROMS).Using data from four cruises in 2005,horizontal,vertical and boundary nutrient fluxes were calculated in the hydrodynamic box model,in which flux fields and the major controlling factors were studied.Results show that the nutrient flux varied greatly in season and space.Water flux outweighs the nutrient concentration in horizontal flux,and upwelling flux outweighs upward diffusion flux in vertical direction(upwelling flux and upward diffusion flux regions overlap largely all the year).Vertical flux in spring and summer are much greater than that in autumn and winter.The maximum vertical flux for DIP(dissolved inorganic phosphate) occurs in summer.Additional to the fluxes of the Changjiang River discharge,coastal currents,the Taiwan Warm Current,and the upwelling,nutrient flux inflow from the southern Yellow Sea and outflow southward are found crucial to nutrient budgets of the study area.Horizontal nutrient flux is controlled by physical dilution and confined to coastal waters with a little into the open seas.The study area acts as a conveyer transferring nutrients from the Yellow Sea to the East China Sea in the whole year.In addition,vertical nutrient flux in spring and summer is a main source of DIP.Therefore,the hydrodynamic ROMS-based box model is superior to the traditional one in estimating nutrient fluxes in a complicated hydrodynamic current system and provides a modified box model approach to material flux research.     

青岛高新区人工水系污染成因及其影响因素

景观水体中经常存在水体变色、散发异味等环境恶化现象。本研究以青岛高新区人工水系的污染问题为例,通过卫星图片解析、现场调查、模拟计算等手段,探讨了此类湖库型景观水体的污染成因及其影响因素。结果表明,水体中N、P营养盐负荷超标,是该水系主要污染因子;由于营养盐比例失衡,耐受性强的浮游藻类大规模增殖,在人工水系中,主要优势种绿藻小球藻的优势度高达0.984,藻细胞密度最高达9.83×109cells/L,导致水体出现黑臭现象。通过模型估算人工水系主要污染因子的环境容量与陆源污染通量,结果表明来自陆源的TN载荷为环境容量的5.22倍,TP载荷为环境容量的2.55倍,陆源输入是此类景观水体污染形成的主要原因;对人工水系典型水体主要环境因子浓度梯度的垂直变化分析表明,此类水体存在可能的内源污染。     

基于熵权的产生物柴油微藻开发潜力评价

结合青岛地区不同季节室外温度变化特点,采用熵权法对9株微藻利用发电厂废气生产生物柴油的户外开发潜力进行评估。选取油脂产率、油脂组成、CO2耐受性、破壁难易度和温度适应性5项指标,根据实验室测得的数据进行计算,得出春冬季以上5项指标的权重分别为0.261、0.002、0.059、0.211和0.467,而夏秋季以上5项指标的权重分别为0.098、0.001、0.022、0.079和0.801。在此权重的基础上,得出在春冬季节开发潜力最大的藻株为微拟球藻(Nannochloropsis sp.ZL-12),在夏秋季节开发潜力最大的藻株为球等鞭金藻(Isochrysis galbana C5001)。本方法为户外大规模开发生物柴油的微藻藻种选择提供了一个有效的思路。     

胶州湾海水中阴离子表面活性剂的含量及分布

根据2003年5月和8月对胶州湾进行的两次现场调查，采用亚甲基蓝分光光度法测定了该海域海水中阴离子表面活性剂含量并初步分析了其分布特点。结果表明，2003年5月胶州湾全湾表层海水中阴离子表面活性剂平均浓度为12．6μg／L，略高于8月份(10．3μg／L)；各站位含量有变化，河口及邻近海域站位高于其他站位；表层海水含量高于底层海水。