2018年秦皇岛风暴潮前后岸基站及浮标主要水质参数变化分析

对2018年8月秦皇岛风暴潮期间3个入海口岸基站及邻近海域浮标的监测数据进行分析,结果显示:风暴潮导致入海口水体中COD、总磷、总氮和氨氮含量均明显升高;风暴潮2 d之后,3个入海口邻近海域均发生赤潮,此次赤潮的发生与风暴潮导致陆源入海污染物骤然大幅升高有关。此次风暴潮导致秦皇岛人造河口、大蒲河口和七里海3个岸基监测站的COD监测日均值最高分别达到15.83 mg/L、8.70 mg/L和7.92 mg/L,约升高至前期的2倍、1.5倍和2倍;人造河口总氮变化不大,大蒲河口和七里海总氮升高30%左右;大蒲河口总磷变化不大,人造河口总磷为前期的3.5倍,升高幅度最大,七里海总磷为风暴潮之前两日的2倍,但未超过前一周的最高浓度;风暴潮当天及第二天,人造河口、大蒲河口、七里海氨氮日均值陆续达到最高,分别为2.34 mg/L、1.11 mg/L和0.12 mg/L,分别为风暴潮前两日的7倍、3.5倍和10倍。风暴潮过后,入海口临近海域发生赤潮,浮标监测到叶绿素a最高值为76.4μg/L,pH和溶解氧也大幅升高。分析表明,此次风暴潮导致的入海口污染物突然大幅升高为风暴潮之后的赤潮发生提供了充足的营养基础。     

水质监测浮标及其传感器的防污染措施

近岸、河口和海湾水质浮标监测越来越受到关注, 但目前有关水质监测传感器的防污染技术的报道还很少。文章介绍了在珠江口水质监测浮标中使用的几种防污染方法。对于有光学窗口的监测仪器, 采用自动防污染装置可以清除窗口表面的污染物。对于不便于采用自动防污染刷的传感器, 根据情况分别采用防污染材料包络, 或者海水注入管路的防污染过滤头等方式, 也可以达到一定的防污染效果。对于长期水下观测仪器, 每隔一段时间还应进行舱体污染物的人工清洗, 以保证设备的正常使用。     

基于水质浮标在线监测的米氏凯伦藻赤潮过程及环境因子变化特征分析

相较于船舶走航监测, 海洋水质浮标在线监测的优势在于能够获取目标海域长期、连续监测数据, 能更好地反映环境状况的动态变化。为了厘清米氏凯伦藻赤潮的发生、发展动态, 本文以2017年6月南麂附近海域米氏凯伦藻赤潮为例, 分析海洋水质浮标获取的连续监测数据, 探讨米氏凯伦藻赤潮过程叶绿素a和水环境因子动态变化特征及其与气象要素的关系。赤潮期间, 水温为22.8~26.0℃、盐度为28.8‰~31.8‰、气温为20.4~27.3℃, 该温盐范围均适宜米氏凯伦藻的细胞生长; 较高的光照强度能够支持较高的藻类细胞密度。Pearson相关性分析显示, 米氏凯伦藻细胞密度与叶绿素a浓度呈显著正相关; 溶解氧(DO)及其饱和度(DO%)、pH、水温、气温等环境因子与叶绿素a浓度呈极显著正相关, 盐度与叶绿素a浓度呈极显著负相关。向岸风生海流有利于藻种向近岸较高营养区域汇集, 为赤潮的爆发创造有利条件。赤潮过程中, 叶绿素a浓度、溶解氧饱和度、pH发生了协同变化, 据此特征可以开展赤潮短期预警。     

秦皇岛近岸海域保守污染物漂移的数值模拟与分析

采用FVCOM数值模型的水动力模拟结果为拉格朗日粒子追踪漂移模型提供背景潮流场,模拟了秦皇岛近岸7个河口保守污染物在风和潮流作用下的漂移轨迹,分析了两种作用对污染物在近岸运移轨迹的影响关系。结果表明:无风状态下,以金山嘴为界,金山嘴以南各河口粒子漂移距离相对较长,受到近岸潮流的影响,粒子运动轨迹与秦皇岛近岸流场走向相符;1级风力下,漂移轨迹顺着潮流的方向移动,漂移距离甚至会小于无风状态,尤其是1级风力下的NE风和NWN风;在2-3级风力下,风的去向即为粒子漂移的方向,风力越大漂移距离越远、漂移范围也越大。     

河北省近岸海域海水淡化取水水质适宜性分析

为了在河北省近岸海域给海水淡化项目选出水质优质的水源地,笔者于2016年8月对河北省近岸海域进行取水测试。一共布置了50站位,采集了50件水样,样品测试内容有:pH值、浊度、污染指数SDI、溶解氧、余氯、锰、铁、悬浮物含量、油类、悬浮物颗粒平均粒径。评价结果显示:河北省沿海监测站位除了悬浮物指标其他指标均满足低温多效蒸馏法海水淡化系统进水要求外,悬浮物在曹妃甸以西海域和沧州黄骅港以东海域超标,进行淡化预处理可采用威立雅公司提供的一体化高效混凝沉淀设备进行预处理,大清河以东海域可以采用一般的澄清过滤工艺进行预处理;各站位均不满足反渗透法淡化系统直接进水要求;部分站位满足反渗透法超滤预处理装置进水要求,影响进水要求的指标为浊度,在沧州港池北侧及曹妃甸港以西、大清河口和滦河口岸边不满足进水要求,其他站位均满足进水要求。沧州海域和曹妃甸以西海域不适合采用反渗透法进行淡化。曹妃甸以东至大清河之间可采取一般的混凝、澄清、过滤进行处理工艺。大清河以东海域可以采用超滤进行预处理。     

岙山监测浮标周边海域水质分析与评价

文章根据岙山监测浮标周边海域2015年9-12月水质调查资料,采用水质有机污染指数(A)、富营养化指数(E)和营养状态质量指数(NQI)等进行评价。结果表明:岙山监测浮标周边海域水质化学需氧量(COD)、溶解氧(DO)、油类(oils)符合二类海水水质标准,无机磷(DIP)和无机氮(DIN)含量均超过二类海水水质标准,DIP最高为0.048mg/L,DIN最高为0.753mg/L,总磷(TP)各月平均含量范围0.098~0.185mg/L,总氮(TN)各月平均含量范围0.650~0.818mg/L,叶绿素a(Chl a)含量基本稳定,DIN是主要的超标污染因子;富营养化评价结果显示,岙山监测浮标周边海域水质富营养程度严重,E值最高达9.10,NQI值最高为4.58;有机污染评价结果表明,岙山监测浮标周边海域水质总体处于轻度污染状态,A值最小为10月的1.90,最大为12月的2.73;使用A值、E值和NQI值方法同时对岙山监测浮标周边海域进行评价,其结果变化的一致性较好。     

夏季三亚湾近岸海域海水水质状况分析与评价

根据2004—2008年三亚湾近岸海域的水质监测结果,采用水质单因子质量指数评价法、有机污染指数法和富营养化水平法对三亚湾近岸海域水质污染状况进行分析评价,并采用秩相关系数法对该海域近5a水质状况进行趋势分析。结果表明:三亚湾近岸海域主要污染物浓度较低,单因子指数值较小;该海域近5a有机污染指数值较小,水质良好;该海域近5a中均处于贫营养化水平,富营养化程度较低;趋势分析显示该海域水质呈逐年上升趋势,但不显著。     

基于卫星漂流浮标的南海表层海流观测分析

基于1989~2013年的卫星跟踪漂流浮标资料和1993~2012年的卫星高度计资料,分析了南海表层流场,给出南海各季节多年平均的实际流场和地转流场结构,对南海实际流和地转流的季节变化特征进行了初步探讨,并比较了南海各季节表层实际流场和地转流场的异同。结果表明,南海海域各季节上层环流结构与海域季风关系密切,实际流场和地转流场总体均呈现显著的季节变化特征。通过比较发现,在夏、秋、冬这3个季节,实际流场和地转流场大的环流形势特征基本相同,中小尺度的环流特征有所差别;在春季,两者则呈现出相反的环流特征,环流特征差异明显。     

基于Mann-Kendall检验的浙江省近岸海域海洋环境变化趋势和对策研究

文章选取2006—2015年浙江省近岸海域的海洋环境监测数据,基于Mann-Kendall检验方法,分别分析水质、生物生态、江河入海污染物和海洋环境风险的时间序列变化趋势。根据研究结果,提出浙江省海洋环境保护和生态建设的对策建议,即加强近岸海域污染防治和陆海统筹污染控制、加强海洋生物多样性保护和海洋保护区建设、加强近岸海域生态修复和生态建设以及加强海洋环境风险防控和应急体系建设。     

基于浮标观测的长江口外海流特征分析

为了揭示长江口外海域海流的特征及其季节和垂向变化规律,于2006年8月1日-2007年7月31日在长江口外海域（平均水深约46.0m）利用大型浮标进行了1年的分层海流流速流向观测。结果表明：（1）该海域海流为顺时针方向的旋转流,在垂向上流向较一致,季节变化不显著。（2）长江口外海域水平流速总体较大,夏季表层最大流速为128.5cm/s,冬季最大表层流速为105.5cm/s;垂线平均流速相近（差异<8.0 cm/s）,夏季流速最大为47.0cm/s,冬季为40.8cm/s。小潮的平均流速为26.5cm/s,大潮平均流速为小潮的2倍。（3）剖面各层流速垂向差异明显,最大流速出现在表层（春季和冬季）或次表层（夏季和秋季）,最小流速均出现在底层;各层的最大平均流速为57.9cm/s,出现在夏季的18m层。（4）垂线平均余流为7.5~11.3 cm/s,春季最强冬季最弱;春季和冬季各层余流均为东向,夏季和秋季基本为东北向或北向。（5）观测海域海流受长江冲淡水、台湾暖流、季风、潮汐等动力作用的共同制约。     

2012—2016年象山近岸海域水质评价与模拟研究

为了解象山近岸海域水质污染状况,文章根据2012—2016年象山县近岸海域的水质监测结果,分析象山近岸海域水质现状及年际变化。应用灰色预测的模型来对象山近岸海域水质主要污染物的相关数据进行处理,得出主要污染物的预测结果。分析结果表明：象山近岸海域主要污染物为无机氮。用预测结果和实际数值通过残差验证,最后模拟出今后几年的监测值,为象山县近岸海域生态环境相关管理部门提供数据支撑和决策依据。     

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。     

基于近岸海域自动监测浮标的水华发生过程分析

利用位于广西廉州湾的自动监测浮标从2010年开始监控到的水华监测数据,分析水华发生前后溶解氧、pH、叶绿素等数据变化,结合气象、浮游植物密度数据,探讨不同赤潮藻增殖过程环境因子的变化规律,为赤潮机理及预警预报研究提供科学参考。廉州湾水华的叶绿素自动监测数据高值范围为24.5~77.0μg/L,浮游植物优势种为硅藻,浮游植物密度接近赤潮爆发的阈值。自动监测浮标能捕捉并监控到水华发生全过程,其长时间高频率的观测资料可有效应用于水华及赤潮的预警预报。不同藻种水华的自动监测数据变化具有差异性,在进行水华预警时应综合考虑叶绿素、溶解氧以及pH的变化。气象因素是水华诱发的因素,降雨过后,气温突升,风速小于等于三级时,可结合自动监测网络监测数据,发布水华预警。     

2021年秦皇岛近岸典型海域浮游植物群落结构的时空变化特征

为了解秦皇岛近岸典型海域浮游植物的群落特征及其影响因素,基于2021年4~10月在秦皇岛金梦海湾、东山浴场两个典型海域7个航次的逐月调查结果,对该海域网采浮游植物种类组成、优势种、丰度、多样性等特征及其与环境因子的关系进行了研究,并对两个典型海域海水水质和浮游植物群落之间的差异进行了比较。结果表明:研究海域共检出浮游植物3门45属92种(包含变种和变型),其中硅藻门(Bacillariophyta)32属67种,甲藻门(Pyrrophyta) 12属24种,金藻门(Chrysophyta)1属1种,硅藻门占绝对优势。全年优势种共26种,其中硅藻20种,甲藻6种,且多出现在4~7月,未出现7个月份共有的优势种。浮游植物丰度在8月达到全年最高值,为1.01×10⁸ cells/m³,其余月份浮游植物丰度均在10⁶ cells/m³量级。聚类分析表明,研究海域浮游植物群落有明显的季节更替现象。生物与环境(BIOENV)相关分析表明,水温和盐度是影响研究海域浮游植物群落结构的主要环境因子。两个典型海域浮游植物种类组成差别不大,但金梦海湾海域的营养盐环境和水动力条件更适合甲藻生长。     

基于浮标资料的中国东部海域最大波高特征分析

利用原国家海洋局2010—2015年的浮标资料,计算渤、黄、东海有效波高和最大波高的线性关系,并通过1992—2011年共20 a的数值模拟有效波高资料计算中国东部海域各月的2.5 m、4 m、6 m以上最大波高频率和最大波高月极值分布。结果发现:中国东部海域由北至南,最大波高与有效波高的比值逐渐增大;最大波高频率和最大波高月极值空间分布均由渤海、黄海至东海逐渐增大,最大波高频率的极值12月最大,4或5月最小,最大波高月极值9月最大,4月最小。其时空分布表明:受不同天气系统影响,夏秋季台风较多,容易出现极值较大的最大波高;秋冬季冷空气较强,虽然最大波高极值相对较小,但大浪持续时间长、频率大、影响范围广。     

连云港近海海域水质的季节和年际变化

根据1992～2005年连云港近海海域水质监测资料,对该海域水质的季节变化和年际变化进行研究.结果表明,近海水质有明显的季节变化特征,其中盐度从春、夏季到秋季缓慢降低,冬季升高;溶解无机氮(DIN)与盐度恰恰相反,夏秋季最高且监测的超标率高.溶解氧季节性非常明显,依次为冬季>春季>秋季>夏季.总体上春冬季水质好于夏秋季.年际变化显示,1992～2005年pH和盐度均有降低趋势,尤其是2003年以后降幅更加明显;DO和COD年际变化相对平稳但季节变化幅度较大;2000年12月后油类浓度明显降低且年际变化平稳;近几年DIN有明显增加趋势,无机氮已成为该海域主要污染物.     

近岸水质遥感评价参数的选择及评价模型的研究

利用遥感技术的水质评价是海洋环境监测的必然趋势,但目前可通过遥感技术反演的水质参数种类远少于《海水水质标准》中的35项,因此遥感监测时必须反演的水质参数有哪些?利用有限的参数该建立怎样的水质评价模型?成为我们关心的问题。本文以雷州半岛海域为研究对象,通过对实测数据的分析得出13种水质参数中的主导参数为总氮(N)、总磷(P)、化学需氧量(COD)、酸度(pH)、溶解氧(DO)这5种;再通过数理统计理论得出这5种参数对水质分类判别能力的大小关系为:COD> DO> P> N> pH,分别建立对应的五参数、四参数、三参数水质评价模型,并确定最优评价模型。即,雷州半岛海域水质遥感评价时必须反演的参数为COD、DO、P和N,水质综合评价模型为四参数模型,为后续其他海域水质的遥感监测提供可借鉴的方法。     

基于中国北极考察布放浮标观测和数值模拟的海冰和积雪厚度变化分析

Sea ice and the snow pack on top of it were investigated using Chinese National Arctic Research Expedition(CHINARE) buoy data.Two polar hydrometeorological drifters,known as Zeno? ice stations,were deployed during CHINARE 2003.A new type of high-resolution Snow and Ice Mass Balance Arrays,known as SIMBA buoys,were deployed during CHINARE 2014.Data from those buoys were applied to investigate the thickness of sea ice and snow in the CHINARE domain.A simple approach was applied to estimate the average snow thickness on the basis of Zeno~ temperature data.Snow and ice thicknesses were also derived from vertical temperature profile data based on the SIMBA buoys.A one-dimensional snow and ice thermodynamic model(HIGHTSI) was applied to calculate the snow and ice thickness along the buoy drift trajectories.The model forcing was based on forecasts and analyses of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF).The Zeno~ buoys drifted in a confined area during 2003–2004.The snow thickness modelled applying HIGHTSI was consistent with results based on Zeno~ buoy data.The SIMBA buoys drifted from 81.1°N,157.4°W to 73.5°N,134.9°W in 15 months during2014–2015.The total ice thickness increased from an initial August 2014 value of 1.97 m to a maximum value of2.45 m before the onset of snow melt in May 2015;the last observation was approximately 1 m in late November2015.The ice thickness based on HIGHTSI agreed with SIMBA measurements,in particular when the seasonal variation of oceanic heat flux was taken into account,but the modelled snow thickness differed from the observed one.Sea ice thickness derived from SIMBA data was reasonably good in cold conditions,but challenges remain in both snow and ice thickness in summer.     

基于Argo浮标的南极海冰范围变化分析

南极海冰的生消冻融与全球气候变化息息相关,多年以来受到国际社会的高度关注。目前已有诸多关于南极海冰范围变化的研究,但大部分是基于卫星遥感影像来展开分析。Argo观测网遍布全球各大洋,为海冰范围研究提供了一种新的思路,即根据浮标GPS点的南部边界推算南极海冰边界,由浮标的年、月累积数据得到南极海冰范围的年际、月际变化规律。对于这种研究思路提出了三种实现方法:(1)绘制专题图,可以清晰直观地看到南极海冰在2—9月间的生消变化情况;(2)利用南极附近浮标GPS点数量占全球比例的变化情况来分析海冰变化规律,在月际变化趋势上与影像数据一致,在年际变化上稍显不足;(3)使用点密度分析方法估计海冰边界,建立基于浮标GPS点密度的海冰-海水分界模型,可得到南极海冰范围变化规律的定量分析结果。浮标数据与影像数据互为补充,可为全球气候变化研究提供更多参考。     

胶州湾近岸海域污染物削减的效益分析

首先计算了2008年化学需氧量（COD）和氨氮（NH3-N）对胶州湾各类海洋功能类别造成的经济损失,其次利用COD和氨氮总量削减成本模型计算不同削减情况下的投入成本,最后将不同削减量下获得的经济效益与相应的投入成本进行对比,得出污染物削减后胶州湾的效益为：削减3%为3.351亿元,削减5%为5.562亿元,削减8%为10.745亿元,削减10%为12.764亿元。通过对胶州湾削减污染物的经济损益情况计算,以期为胶州湾环境污染治理预算和政府决策提供支持。