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。     

基于人工神经网络的夏季辽东湾北部河口区富营养化评价

为掌握辽东湾北部海域营养盐污染状况及富营养化水平,本文基于2014—2016年夏季现场调查资料,分析了该海域无机氮、活性磷酸盐、化学需氧量和叶绿素a的时空分布特征,并建立误差逆向传播算法(Back Propagation)的人工神经网络模型对该海域富营养化水平进行评价。结果表明:受2015年夏季辽宁省干旱和2016年夏季东北地区大规模降雨的影响,辽东湾北部海域营养盐、化学需氧量和叶绿素a浓度均呈现2014年较高,2015年降低,2016年又上升的趋势。调查海域营养盐结构在2014年和2015年主要表现为磷限制,2016年调查海域北部为磷限制,南部为氮限制。BP人工神经网络的评价结果表明,调查海域夏季富营养化水平呈现2014年较为严重,2015年降低,2016年又升高的"U"型特征。富营养化程度严重的区域主要出现在大辽河口、辽河口及其近岸海域。大辽河口富营养化程度在3年夏季均保持较高水平,其中2014年和2016年与辽河口富营养化水平相当,而2015年远高于辽东湾北部其他海域。BP人工神经网络在进行富营养化评价过程中,能够综合考虑各评价指标对海水富营养化的贡献率,避免对营养盐的过度依赖,同时减少评价过程中的主观误差,是一种更加客观合理的富营养化评价方法。     

厦门海域水体富营养化状况综合评价

以2003—2012年厦门海域监测数据为基础,参考美国第二代富营养化评价方法,针对厦门海域实际监测特点并结合我国水体富营养化研究现状与评价标准,进行部分改良,使其更适用于该海域水体的富营养化状况评价。应用此评价体系,本文研究了厦门海域水体富营养化压力程度;以叶绿素a为初级症状指标、以底层溶解氧及赤潮发生状况为次级症状指标分析了水体富营养化的状态水平;并通过结合厦门海域整治、人口增长趋势、经济发展趋势以及周边营养盐入海现状等因素预测了未来厦门海域水体富营养化压力变化趋势。结果表明,厦门海域水体综合评价等级为中等富营养化程度,其中压力等级为中高、状态和响应的评价等级均为中级。该评价结果较好地反映了厦门海域水体富营养化程度、压力和症状,便于海洋管理部门对厦门海域环境容量进行监控与管理。     

河口和沿岸海域的富营养化评价模型

河口和沿岸海域富营养化评价模型和方法,已经从以营养盐为基础的第1代评价体系发展到当前的以富营养化症状为基础的第2代多参数富营养化评价模型和方法。重点介绍了2种有代表性的、被广泛应用的河口和沿岸海域富营养化评价方法：综合评价法(OSPAR-COMPP)和河口营养状况评价法(ASSETS),比较和评价了这2种方法的特点、异同和优缺点,并建议尽快建立适合我国河口和沿岸海域特点的富营养化评价模型和方法以及相应的监测和管理体系。     

大陈赤潮监控区水质状况及潜在性富营养化程度评价

文章根据2011—2012年4—10月大陈赤潮监控区海域水质监测资料,分析了该海域的几个重要化学指标的时间变化特征,并利用潜在性富营养化评价模型,对整个大陈赤潮监控区水质富营养化程度进行评价。     

辽东湾东南海域富营养化评价

河口和近海富营养化是困扰世界沿海国家的一个环境问题.以辽东湾东南部的红沿河海域为例,运用国内目前常用的富营养化评价(NQI)方法与新一代综合评价(欧盟OS-PAR-COMPP)方法对研究海域富营养化程度进行了评价,并探讨了2种富营养化评价方法的利弊.     

辽东湾海域富营养化评价指标体系的构建

通过回顾近几十年来多位学者针对辽东湾海域富营养化开展的研究工作,提出将层次分析法应用到辽东湾海域富营养化评价当中,建立一套指标评价体系.根据各评价因子的层次关系构造判断矩阵,应用Matlab 6.5计算软件编程,确定各指标的权重,建立以富营养化水化因素和生态因素两方面指标为基础的综合评价指数模型,对辽东湾海域富营养化进行综合评价.     

基于模糊综合评价的桑沟湾增养殖区富营养化水平分析

文章简要回顾海洋水体富营养化评价方法,探索建立海水养殖区富营养化水平模糊综合评价模型,并就桑沟湾海水养殖区的化学需氧量、无机氮(硝酸盐、亚硝酸盐和氨氮之和)、活性磷酸盐、溶解氧、pH值、叶绿素a等指标进行了不同时段、不同时空的综合评价,系统分析综合评价结果的合理性,与其他富营养化评价方法进行了比较,得出用模糊综合评价方法取得的结果更有利于指导海水养殖生产的结论。     

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。     

福建省近岸海域环境因子分布特征及富营养化评价

本研究于2019年春、夏、秋季对福建省闽西南近岸海域海水营养盐和叶绿素a等环境因子进行调查采样,分析其时空分布特征,同时应用有机污染指数法和富营养化指数法2种评价方法对该海域海水富营养化水平进行评价对比,采用主成分分析法探讨环境因子对该海域富营养化状态的影响.结果显示,有机污染指数和富营养化指数的时空分布特征基本一致,季节上表现为春季>秋季>夏季;空间上呈各河入海口向远岸海域逐渐降低的趋势,内湾附近海域污染最严重;调查海域海水富营养化的主要影响因子是总氮和无机氮,且与盐度、pH和溶解氧呈显著的负相关,说明陆源径流对该海域海水的富营养化水平起着重要的调控作用.     

我国近岸海域富营养化评价新方法及应用

参考目前国际上被广泛应用的第2代富营养化评价方法体系,结合我国近岸海域生态环境特点和监测资料现状,建立了一种以压力-状态-响应模式为基本框架、以富营养化症状为主的第2代近岸海域富营养化评价体系。实际应用结果表明,应用本方法得出的长江口海域富营养化状况评价结论,与目前国外主流评价方法的评价结论一致,而且本方法具有评价指标代表性强、数据资料易得、评价标准有据、方法简便易行等优点。     

我国近岸海域富营养化评价新方法及应用

参考目前国际上被广泛应用的第2代富营养化评价方法体系,结合我国近岸海域生态环境特点和监测资料现状,建立了一种以压力-状态-响应模式为基本框架、以富营养化症状为主的第2代近岸海域富营养化评价体系。实际应用结果表明,应用本方法得出的长江口海域富营养化状况评价结论,与目前国外主流评价方法的评价结论一致,而且本方法具有评价指标代表性强、数据资料易得、评价标准有据、方法简便易行等优点。     

天津近岸海域海水富营养化评价及其主成分分析

于2013年7月对天津近岸海域海水营养盐和叶绿素a等水质因子进行采样调查,运用营养状态质量指数法和富营养化指数法对该海域海水富营养化水平进行评价,采用主成分分析法得出海水富营养化的驱动因子。结果表明,调查海域80.95%站位的无机氮以及61.90%站位的活性磷酸盐为劣四类海水水质;营养状态质量指数法评价与富营养化指数法评价结果基本一致:在北塘入海口周围近岸海域指数最高,其次为子牙新河入海口周围近岸海域,远岸海域的指数较低;影响调查海域海水富营养化的驱动因子为总氮和总磷。     

应用压力-状态-响应模型评价象山港富营养化水平

象山港因其特殊的地理环境及功能特性, 富营养化问题突出, 以往以营养盐为指标的评价不能有效反映象山港的实际情况, 因此亟须对其富营养化水平开展客观、准确的评价和研究。文章利用2001年—2015年间象山港海域监测数据, 根据我国水体富营养化研究现状与评价标准, 结合象山港实际情况, 对部分指标进行改进, 构建了新的压力-状态-响应模型。应用该评价模型, 研究了象山港水体富营养化压力程度, 建立了以叶绿素a为初级症状指标, 以底层溶解氧和赤潮发生情况为次级症状指标的富营养化状态等级。同时, 结合象山港实施海域海岸带整治、五水共治、污染物总量控制及减排等因素预测了富营养化响应状况。结果显示, 在“优、良、中、差、劣”五个富营养化等级中, 象山港综合评价等级为中等富营养化程度。其中, 压力、状态、响应的评价等级均为中级。通过预测, 未来几年象山港富营养化综合评价等级也基本维持在中等水平。该评价结果较好地反映了象山港水体富营养化压力和症状水平, 其结论更符合实际, 有助于政府部门对海域富营养化进行科学和有针对性的管理。     

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。     

天津港南部海区水体富营养化水平评价

根据2006年3月和7月的调查数据,对天津港南部海区海水的营养水平及动态变化进行了评价。考虑到水质状况和水体营养水平是水体中多项指标分析评价的综合结果.本文先通过单项指标评价法和营养指数法进行评价。然后又通过集对分析方法,选择化学需氧量(COD)、无机磷(DIP)、无机氮(DIN)、叶绿素a(Ch1—a)等作为评价指标,对该区海水富营养化水平进行了综合评价。评价结果表明集对分析方法更能反映海水的实际富营养化状况,计算结果显示天津港南部海域两期调查中除21,26.27和29站位在7月呈富营养化状态其余站位海水均在中营养(Ⅳ)及以下水平状况,未达到富营养化水平,水质状况较好。     

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。     

春秋季大丰港海域富营养化评价及趋势分析

文章以2013年4月底和11月中旬对盐城大丰港周边海域开展的海域水质现状调查结果为依据,分析讨论了该海域富营养化指数和营养状态质量指数的分布现状。结果显示:春秋两季富营养化指数范围分别为3.34~13.70、1.66~15.96,平均值为7.70和6.35;春秋两季营养状态质量指数范围分别为3.35~9.80、2.93~6.03,平均值为4.69和4.09;富营养化指数与营养状态质量指数分布总体呈现由西向东递减,王港河河口附近有高值区,说明大丰港海域营养盐主要还是受陆源污染影响;两种评价方法显示大丰海域的富营养化程度的趋势基本一致,即大丰港海域富营养化程度较高,水质状况较差;利用N∶P摩尔比值进行潜在性富营养化评价中发现,大丰港海域水体中无机氮水平较高,活性磷酸盐的含量相对不足,大丰港周边海域属磷限制潜在性富营养水平。     

伶仃洋海域潜在性富营养化评价与研究

根据2006年7月至2007年12月的调查资料,一年四季分析珠江口伶仃洋海域营养盐的空间分布特征及季节变化,该海域DIP表层年平均值为0.054mg/L,底层年平均值为0.53mg/L,DIN表层平均值为1.20mg/L,底层平均值为1.03mg/L;采用近海海域水体潜在性富营养化等级的划分标准和评价方法进行评价,评价结果表明,伶仃洋海域营养化水平基本上为磷限制潜在性富营养化至III级富营养水平。     

渤海湾水体富营养化与有机污染状况初步评价

根据2008年渤海湾的生态调查资料,探讨了该海域的富营养化状态。阐述了渤海湾营养盐变化特征,并对盐度、pH值、溶解氧(DO)、叶绿素-a、PO4-P、NO2-N、NO3-N、NH4-N等进行了分析讨论,且对海域进行了富营养化评价及有机污染评价。结果显示:与Redfied提出营养结构的N/P比值相比较,渤海湾的营养结构符合P限制,根据营养状态指数评价模式和有机污染评价指数计算结果,2008年渤海湾水体属富营养化状态,已属于轻度有机污染。