象山港海域海洋环境监测站位优化及验证分析

根据象山港海域2011年专项研究项目监测站,结合赤潮监控区站、趋势性监测站等50个测站,运用普通克立金方差分析法,对研究区现有海洋环境监测站位进行分析,优化后获得38个测站。再采用统计学中的T检验方法,对站位优化前后象山港海域环境监测数据进行方差分析,经统计检验,2组数据之间无显著性差异,说明优化后的38个监测站位所表征的监测信息量与现有50个监测站位的信息量等效,可作为今后的常规监测站位。     

港湾海洋环境监测站位布设方法研究——以象山港为例

本文在水质污染物扩散模拟的基础上结合港湾生物、水质、水团、水动力等分区特征,确定港湾监测代表单元,结合质心点计算方法,建立港湾海洋环境监测站位优化布局方法,并在象山港进行示范。结果表明:(1)象山港作为典型半封闭港湾,水交换能力较差,水团分布相对均匀,根据无机氮、活性磷酸盐水质模拟结果及港湾生态分布特征,象山港分成9个区,各区内主要水质指标及生物生态特征基本一致。(2)采用质心点计算方法,在象山港9个区及区间(分界线)共设置16个代表性站位,各站位可作为象山港落潮时无机氮、活性磷酸盐、温、盐、生物等指标的监测站位;(3)站位优化验证结果表明,优化前后2组数据之间无显著性差异,说明优化后的16个监测站位能较好地代表象山港海域的生态环境质量,其所表征的监测信息量与现有监测站位的信息量等效。     

逐步判别分析法在海洋水质评价中的应用

针对粤西海域海洋水质评价这一问题,依照GB 3097-1997《国家海水水质标准》建立一个由400个站位组成、每个站位包含13个水质指标信息的假设随机样本,利用逐步判别分析法,在随机样本的13个水质指标中按其对水质分类判别能力的大小进行筛选,最终选出化学需氧量、石油类、镉、总磷、总氮这5个具有显著判别能力的指标,并利用这5个指标建立判别函数及水质分类图版,进而克服水质指标数据引入过多对水质评价模型的不利影响。利用上述水质分类图版对粤西海域2010年40个站位的水质状况进行了评价,对比海洋与渔业环境监测站的水质分类结果,其正确率为95%,说明该水质分类图版具有良好的实际应用效果,可作为解决利用多水质指标信息综合评价海洋水质这一问题的有效方法。     

海岸带环境状况评价方法及其应用

本文以渤海为例,开展海岸带生态系统环境状况综合评价方法研究,在综合分析渤海海岸带生态环境状况与影响因子的基础上,提出适用于区域特点的评价指标与方法,建立具有实用性和综合性的环境状况评价模式,实现对渤海海岸带生态系统环境质量状况的定量评价。借鉴国内外成熟的评价方法和评价标准,以站位评价方法为基础,以点构面,构建大尺度区域多指标综合评价模式,建立由海水水质、沉积物质量、底栖生物、滨海湿地和生物体组织污染物5大类、13个参数指标构成的海岸带生态系统评价指标体系。综合评价结果显示渤海海岸带环境状况为一般到良好,与渤海环境现状基本相符,能综合与客观反映研究区域的环境状况,指标体系及其评价模式具有一定的有效性与实用性。     

围填海工程对渤海寒潮风暴潮能量场的影响

本文基于三维有限体积FVCOM海洋动力模型,通过潮汐和风场共同驱动,建立了渤海精细尺度寒潮风暴潮模型。利用2000年和2010年的渤海岸线,对2003年10月的渤海寒潮风暴潮过程进行数值模拟,研究了围填海工程前后,渤海寒潮风暴潮能量场的变化。研究结果表明,岸线变化后,渤海海域风暴潮能量场变化明显,曹妃甸港和黄骅港等站位的风暴潮水位相对有少量增加,对应的势能能量密度有增加的趋势,相反各站位风暴潮流速有所减弱,因此对应的动能能量密度有相对减少的趋势。在黄骅港站位,由于势能能量密度大于动能能量密度,总能量密度受势能能量密度的影响较大,总能量密度相对有增加的趋势;在曹妃甸港站位,风暴潮总能量密度受动能能量密度的影响较大,总能量密度相对有减少的趋势。     

综合空间相关性和区域分异性方法的上海海洋环境监测站位优化

综合无机氮和活性磷酸盐的海水水质类别现状进行空间分区,拟合无机氮和活性磷酸盐全局半变异函数和局部半变异函数。通过留一交叉检验方法确定统计推断方法,无机氮采用分层克里金插值方法,使得平均绝对误差和误差方差最小;活性磷酸盐采用普通克里金插值方法,使得平均绝对误差和误差方差最小。原则上调整现有站位数的10%,综合考虑对无机氮和活性磷酸盐插值标准差的变化影响,以及对不同水质类别面积的影响,确定去掉冗余的7个历史站位。7个站位均分布在劣四类水区域的长江口南支、北支、和杭州湾北部近岸区域,这些区域站点密集,水体中各要素含量变化不大,水团混合较均匀。优化删减掉的7个站位调整到三类和四类水质分区中,或者无限制区域的优化调整,发现调整优化的站位主要分布在水质类别变化过渡的区域,因此,不同水质类别的分界带以及海域边界处是站位调整优化的关键区域。     

站位的布设与选择影响海洋环境评价质量

海洋环境质量评价是对海洋环境的优劣进行定量描述,即按照一定的评价标准和评价方法对一定海域内的环境质量进行说明、评定和预测。海洋环境质量定量的判断是海洋环境质量评价的结果。因此要求用来进行评定和计算的数据必须是准确的、可靠的,并且具有代表性。而要达到这一要求,除搞好监测质量保证以外,站位设置和选择的合理性、代表性也是一项对海洋环境评价具有重大影响的宏观质量因素。     

滦河口-北戴河海域水环境质量状况评价

为加强对重点海域水环境质量的掌握以及保护海洋生态环境,文章基于24个站位的监测结果,综合单因子污染指数法、富营养指数法和有机污染评价指数法的评价方法,评价2015-2019年滦河口-北戴河海域水环境质量状况。研究结果表明：研究区域整体水质较好;无机氮、活性磷酸盐和化学需氧量存在不同程度的超标现象,但大部分站位符合第一类海水水质标准;2015年和2018年位于河口的站位处于富营养状态,其他年份和站位均处于贫营养状态;除近岸和河口的个别站位外,海水未受到有机污染,水质处于较好或良好状态,且有继续向好发展的趋势。     

基于地理坐标的海洋环境监测站位代码设计

为解决目前我国海洋环境监测站位编码不统一、不唯一和不稳定等问题,提高监测数据应用水平和海洋信息化能力,文章参考我国渔区编码规则,基于海洋环境监测站位的地理坐标设计站位代码,并以山东省海域为例具体说明。海洋环境监测站位代码由监测区、监测小区和监测点3个部分组成8位阿拉伯数字,将海域按经、纬度各30′划分监测区并顺序编码0000~9999(第1~4位),将每个监测区按经、纬度各3′划分监测小区并顺序编码00~99(第5~6位),将每个监测小区按经、纬度各0.3′划分监测点并顺序编码00~99(第7~8位)。该代码设计规则仅与监测站位的地理坐标相关,具有统一性、唯一性和稳定性,且容量较大,可满足我国海洋环境趋势性监测和绝大部分海洋环境业务化监测的需要。     

基于集对分析模型评价大辽河口生态系统健康

根据2010年丰水期和平水期的大辽河口区水质、沉积物、浮游生物以及底栖生物的调查结果,采用层析分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)建立评价指标体系并确定各指标权重值;依据集对分析理论(Set Pair Analysis,SPA),建立集对分析模型(Set Pair Analysis Model,SPAM);应用SPAM对调查数据进行计算和分析,确定河口区生态健康等级分级标准并对大辽河口生态系统的健康状况进行评价。评价结果表明:在丰水期研究区20个调查站位中,生态系统健康(Ⅱ级)及亚健康(Ⅲ级)的站位数分别为7个和11个,不健康(Ⅳ级)的站位数为2个;在平水期,14个站位为亚健康状态(Ⅲ级),6个站位为不健康状态(Ⅳ级)。总体上,大辽河口生态状况为亚健康。本研究首次提出应用集对理论对大辽河口生态健康状况进行评价,将定性认识与定量描述相结合,确保了评价结果的客观合理性。     

Monitoring and managing pollution load in Bohai Sea,PR China

Bohai Sea, China's only inland sea, became seriously polluted because of rapid economic development. The pollution monitoring system of Bohai Sea started in 1978, and has grown to have 215 monitoring stations today. The Chinese government recently increased efforts to improve the environmental quality of Bohai Sea in an effort to achieve the sustainable development of the Wider Bohai Sea Area. This paper presents the current pollution situation and its environmental impacts. It also discusses the existing pollution management mechanisms and pollution abatement programs for Bohai Sea.     

绥中36号海上石油平台站业务化评估及其风速资料的质量检测

选取海上A平台54646为参考站,通过差值对比、趋势对比以及风向相符率对绥中36号石油平台站54553运行以来的观测资料进行了分析,以此为例来说明天津建设的环渤海海域石油平台站的业务化评估过程。采用气候学界限值、内部一致性、持续性、时间一致性及空间一致性等检查方法对该站2017年定时2 min风速和极大风速数据进行了初步质量检测,并且还通过环渤海地区2017年冬半年的较强冷空气过程,对该站观测到的风速数据进行了进一步验证。结果表明:54553站观测的各气象要素值表现合理,具有一定的局地天气气候代表性,能够投入海洋气象预报、近海风能资源评估等业务使用。同时,该站观测的风速资料质量相对较好,为环渤海海洋气象预报服务增添了新的数据保障。     

渤海氮磷营养盐和叶绿素浓度时空分布数值模拟与富营养化评估

当前渤海富营养化风险仍居高不下,严重制约了环渤海社会经济可持续发展。开展近海富营养化评估与趋势分析是国家生态安全保障的需求, 其难点在于富营养化评价要素长期演变进程高质量数据的获取。基于HAMSOM海洋生态模型, 通过修正溶解有机氮(dissolved organic nitrogen, DON)的难/易降解组分降解动力学形式, 构建了适用于富营养化评估与趋势分析的渤海三维水动力/生物地球化学耦合模型。利用2019年渤海春、夏、秋、冬四个季节DON、溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)、溶解无机磷(dissolved inorganicphosphorus, DIP)和叶绿素a(chlorophyll a, chl a)调查结果, 对模型进行了校正, 并利用1980年至2020年的长期调查结果进行了验证, 模拟结果与调查结果相比较, 在数值大小和变化趋势上均吻合较好, 相对标准偏差、相似性系数和Kappa系数分别为24%、0.77和0.60。利用模型模拟计算的DIN、DIP、DON和chl a长期演变进程数据, 计算了营养状态质量指数(nutritional quality index, NQI)。结果表明, 当前渤海富营养化状态整体上处于贫营养状态, 但在渤海湾、辽东湾和莱州湾湾底近岸海域处于富营养状态, 季节上5~10月份处于中等富营养化状态, 从长期变化趋势看, 渤海整体上富营养化状态趋于改善。与复合富营养化指数(compound eutrophication index, CEI)对比表明, 渤海富营养化评估按NQI计算结果与按CEI计算结果相当吻合, 相似性系数为0.83。文章建立的渤海富营养化评估方法具有较高可靠性, 可用于渤海富营养化评估。     

基于我国海洋生物区系特征的渤海表层水体中镉的概率生态风险评估

Predicted no-effect concentration(PNEC) is often used in ecological risk assessment to determine low-risk concentrations for chemicals. In the present study, the chronic data from native saltwater species were used to calculated PNEC values using four methods: log-normal distribution(ETX 2.0), log-triangle distribution(US EPA's water quality criteria procedure), burr III distribution(Burrli OZ) and traditional assessment factor(AF). The PNECs that were calculated using four methods ranged from 0.08 μg/L to 1.8 μg/L. Three of the SSD-derived PNECs range from 0.94 to 1.8 μg/L, about a factor of two apart. To demonstrate the use of SSD-based PNEC values and comprehensively estimate the regional ecological risk for cadmium in surface water of the Bohai Sea, in the Liaodong Bay, Bohai Bay, and Laizhou Bay, China, the dissolved cadmium concentrations were measured and obtained 753 valid data covering 190 stations from July 2006 to November 2007. Based on three ecological risk assessment approaches, namely hazard quotient(HQ), probabilistic risk quotient and joint probability curve(JPC), the potential ecological risk of cadmium in surface water of the Liaodong Bay, Bohai Bay, and Laizahou Bay were estimated. Overall, the ecological risk of cadmium to aquatic ecosystem in the whole Bohai Sea was at acceptable ecological risk level, the order of ecological risk was Liaodong BayBohai BayLaizhou Bay. However, more concerns should be paid to aquatic ecological risk in the Liaodong Bay which is the home of many steel, metallurgy and petrochemical industrial in China.     

Long-term variation of storm surge-associated waves in the Bohai Sea

When investigating the long-term variation of wave characteristics as associated with storm surges in the Bohai Sea,the Simulating Waves Nearshore(SWAN)model and Advanced CIRCulation(ADCIRC)model were coupled to simulate 32 storm surges between 1985 and 2014.This simulation was validated by reproducing three actual wave processes,showing that the simulated significant wave height(SWH)and mean wave period agreed well with the actual measurements.In addition,the long-term variations in SWH,pattems in SWH extremes along the Bohai Sea coast,the 100-year retum period SWH extreme distribution,and waves conditional probability distribution were calculated and analyzed.We find that the trend of SWH extremes in most of the coastal stations was negative,among which the largest trend was-0.03 m/a in the western part of Liaodong Bay.From the 100-year return period of the SWH distribution calculated in the Gumbel method,we find that the SWH extremes associated with storm surges decreased gradually from the center of the Bohai Sea to the coast.In addition,the joint probability of wave and surge for the entire Bohai Sea in 100-year return period was determined by the Gumbel logistic method.We therefore,assuming a minimum surge of one meter across the entire Bohai Sea,obtained the spatial SWH distribution.The conclusions of this study are significant for offshore and coastal engineering design.     

渤海水环境无机氮污染风险研究

渤海海域污染日趋严重, 无机氮是主要的污染因子, 对无机氮未来趋势的预测及风险空间分布的分析可为减缓和管理渤海海域污染提供依据。本文基于2000 到2011 年渤海无机氮的趋势性监测数据, 用IDW 插值和回归分析方法对其发展趋势进行预测, 并根据其发展趋势预测今后5 年渤海海域无机氮含量, 划分了渤海无机氮污染的高、中、较低和低风险区, 为渤海无机氮污染控制提供科学依据。     

基于FerryBox的渤海海峡水质低成本长期自动监测

FerryBox是一套全自动、实时的水生生态监测系统,具有多参数、低维护、低成本、监测覆盖范围广、可持续性强等诸多优点。2015年10月~2016年7月,作者通过将其安装在一条频繁返于烟台-大连之间的货船上,实现了10个月的渤海海峡水质低成本长期自动监测。监测结果表明,渤海海峡水环境因子在时空分布上存在显著的南北差异,秋季海峡南部海域的表层浊度及pH均高于中部及北部海域;冬季海峡北部海域的表层温度、盐度和浊度均大于南部海域;进入春季以后海峡中南部海域为表层叶绿素a浓度高值区。季风、黄海暖流以及渤海环流等因素是造成渤海海峡水环境因子南北差异的主要原因。春、夏季渤海海峡营养盐监测结果表明,渤海海峡营养盐的时空分布具有明显的季节性和区域性特征,在时间变化上整体呈现初春和夏末较高,在空间分布上整体呈现海峡两侧高于海峡中部。海底冷水团颗粒物的分解、藻类繁殖、地表径流以及渤海环流等,是影响渤海海峡春、夏季营养盐时空分布的重要因素。春季渤海海峡浮游生物生长受硅和磷的双重限制,夏季主要受磷限制。     

砂粒粒径与砂层厚度对单体筐养养殖系统中三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus)幼蟹摄食行为与生长特性的影响研究

建立了以经过遗传改造的发光细菌Acinetobacter sp. RecA为受试物种的环境污染物遗传毒性快速检测方法,该方法最快可在3h内得到毒性评价结果。采用该方法评价了环渤海排污口12份污水样品的遗传毒性。环渤海12个排污口的污水样品均表现出了不同水平的遗传毒性,并呈现出一定的分布特征。其中,高毒水质集中出现在山东半岛污水样品中,中毒水质集中出现在辽东半岛地区,而低毒水质主要集中于京津冀地区。综上,在环渤海的污水样品遗传毒性检测中,这种新型发光细菌法具有快速、灵敏、简便等优点,为以后近海环境的水质生物毒性检测提供了参考依据,具有应用于近海环境水质快速监测与评价的潜力。