夏季渤海悬浮物粒径与浓度分布特征研究

为研究夏季渤海悬浮物粒径与浓度分布特征,我们利用现场激光粒度仪LISST于2015年6月、7月和8月在渤海海域进行了264个站位的悬浮物观测。观测结果表明,夏季渤海悬浮物存在左峰型(峰值范围在4-20μm)、右峰型(峰值范围在100-250μm)、双峰型和混合型4种主要粒径分布形态。悬浮物平均粒径和体积浓度空间分布都是近岸高,外海低;底层高,表层低。夏季渤海悬浮物浓度在6月、7月和8月存在显著变化,其中渤海表层、10m层和底层悬浮物体积浓度变化程度最大的海区分别为莱州湾、渤海中部海区和渤海湾,变化幅度分别为207%,240%和97%。     

渤海悬浮物分布的遥感研究

利用渤海湾和莱州湾现场实测的悬浮物含量和光谱数据,建立了基于555和670nm波段遥感反射率的悬浮物含量遥感反演模型。经检验,模型平均相对误差优于20%,对输入端误差不敏感。基于该模型,利用ENVISAT MERIS遥感数据,从空间分布格局、大风过程的短期扰动以及季节性差异等方面分析了渤海悬浮物的时空分布特征。(1)渤海悬浮物含量的高值区集中分布在莱州湾(尤其是黄河口和莱州湾湾底)和渤海湾沿岸,此外在辽东湾沿岸海域悬浮物含量也相对较高,而在渤海大部水体悬浮物含量较低。(2)大风过程可在短期内(约1~3d)显著改变全渤海的悬浮物空间分布格局,其中渤海湾和莱州湾响应最为强烈,辽东湾响应相对较弱,这与其各自的水深条件、底质类型和悬浮物粒径等因素有关。(3)渤海悬浮物含量总体上呈春夏低、秋冬高的分布特征;季节性差异最显著的区域是渤海湾、莱州湾和辽东湾,差异性最小的是秦皇岛近岸海域;风力等气候因素是悬浮物分布呈现季节性差异的主要原因,入海径流是另一重要因素。     

渤海海区COD分布及对海水富营养化贡献分析

于2002年8月10～18日和2003年8月12～28日对渤海海区进行了海水水质调查。结果表明,调查海域化学耗氧量(COD)平均浓度分别为0.70 mg/L±0.21 mg/L和0.63 mg/L±0.18 mg/L,其中相对高值区(>1 mg/L)主要分布在辽东湾北部,莱州湾南部和中央海区西北部海域,而相对低值区(<0.6 mg/L)主要分布在中央海区东南部。分析表明,调查海域COD浓度不仅远远低于国家一类海水水质标准,而且也大大低于渤海沿岸水。进一步分析表明,COD对于调查海域富营养化的贡献仅为1/4左右,这一结果证明了造成渤海海区富营养化的化学污染物不是COD。     

渤海悬浮物分布的遥感研究渤海悬浮物分布的遥感研究

利用渤海湾和莱州湾现场实测的悬浮物含量和光谱数据,建立了基于555和670 nm波段遥感反射率的悬浮物含量遥感反演模型。经检验,模型平均相对误差优于20%,对输入端误差不敏感。基于该模型,利用ENVISAT MERIS遥感数据,从空间分布格局、大风过程的短期扰动以及季节性差异等方面分析了渤海悬浮物的时空分布特征。（1）渤海悬浮物含量的高值区集中分布在莱州湾（尤其是黄河口和莱州湾湾底）和渤海湾沿岸,此外在辽东湾沿岸海域悬浮物含量也相对较高,而在渤海大部水体悬浮物含量较低。（2）大风过程可在短期内（约1~3 d）显著改变全渤海的悬浮物空间分布格局,其中渤海湾和莱州湾响应最为强烈,辽东湾响应相对较弱,这与其各自的水深条件、底质类型和悬浮物粒径等因素有关。（3）渤海悬浮物含量总体上呈春夏低、秋冬高的分布特征;季节性差异最显著的区域是渤海湾、莱州湾和辽东湾,差异性最小的是秦皇岛近岸海域;风力等气候因素是悬浮物分布呈现季节性差异的主要原因,入海径流是另一重要因素     

基于GOCI影像进行渤海表层悬浮泥沙浓度估算的新方法

针对现场观测数据缺乏的情形,提出了一种新的利用GOCI影像反演渤海海域表层悬浮泥沙浓度(SSC)的方法。应用mMUMM大气校正算法对GOCI数据进行大气校正处理得到的GOCI遥感反射率产品后,以MODIS影像反演得到的表层悬浮泥沙浓度(SSC)作为参考值,对已应用于渤海的4种SSC反演模型进行参数化拟合,最后通过对比确定了效果最好的参数化SSC经验模型并且进行了验证。验证结果显示最优参数化模型的平均相对误差绝对值(16.0%)和均方根误差(12.2 mg/L)均相对较低,表明该模型可适用于渤海海域GOCI数据的SSC反演。通过采用建立的最优参数化SSC反演算法对2015年12月至2016年11月的GOCI数据对渤海海域的季节平均SSC进行了估计和分析。相比其他区域,渤海湾、莱州湾、辽东湾等3个海湾和黄河口附近沿岸SSC相对较高;3个海湾水体区域,从沿岸向离岸方向SSC由高变低,具有明显的浓度梯度;季节上,整个渤海海域SSC在冬季最高,夏季最低,春季与秋季相差不大。渤海SSC这些明显的空间分布特征、季节变化特性与前人研究结果一致,表明该算法应用于渤海可行。     

渤海叶绿素浓度时空特征分析及其对赤潮的监测

基于2014—2015年MODIS数据分析了渤海表层水体叶绿素浓度的时空特征,并对赤潮进行了遥感监测。结果表明, 5—10月,渤海表层叶绿素浓度总体较高,其中在5月份达到峰值;空间上,叶绿素浓度由近岸向渤海中部递减,其中秦皇岛附近海域、莱州湾、渤海湾、辽东湾叶绿素浓度相对较高。基于16 mg/m3的叶绿素浓度阈值和ERGB影像,成功提取了渤海赤潮信息。秦皇岛附近海域是渤海赤潮的频发区和重灾区,赤潮发生于5月份,其分布范围在5月下旬达到最大。渤海赤潮分布与底部两个低氧区位置吻合,说明赤潮爆发可能对低氧区的形成和发展起重要作用。     

2016年夏季黄、渤海颗粒有机碳的分布特征及影响因素

本文根据2016年6-7月黄、渤海航次获得的调查数据,分析了黄、渤海海域颗粒有机碳（POC）的浓度变化、空间分布特征并结合盐度、叶绿素a、POC/PON、POC/Chl a平面分布特征和相关性分析,探讨了黄、渤海海域POC的来源和影响因素。结果表明:2016年夏季渤海海域POC平均浓度（500.2±226.5）μg/L,北黄海POC平均浓度（358.2±101.5）μg/L,南黄海POC平均浓度（321.0±158.1）μg/L,渤海海域POC浓度高于黄海,整个海域POC浓度表层高于底层。POC的平面分布特征为近岸高,外海低。调查海域表层POC/PON均值为8.89,POC/Chl a均值为182.52;中层POC/PON均值为8.87,POC/Chl a均值为179.56;底层POC/PON均值为9.41,POC/Chl a均值为178.80。黄海海域浒苔衰败对POC/PON与POC/Chl a影响较大。相关性分析结果表明渤海海域盐度、总悬浮物和叶绿素a与POC存在显著的相关性,是影响POC分布的主要控制因素。南黄海除表层POC浓度与盐度、总悬浮物和叶绿素a浓度有很好的相关性外,中层和底层POC浓度与盐度、总悬浮物和叶绿素a浓度不存在显著的相关性。渤海海域POC主要受陆源和浮游植物共同影响,浮游植物是POC的主要贡献者,而黄海海域POC受长江冲淡水、黄海暖流、苏北沿岸流、生物活动和底层沉积物等多种因素影响,其中苏北近岸和青岛外海,有机碎屑为POC的主要贡献者。     

闽江下游及河口海域水体中悬浮物的分布特征

采用重量法与浊度法对闽江下游及河口海域中的悬浮物进行了研究。通过对悬浮物的调查得出:平水期水体中悬浮物含量为5.67~493.8 mg/L,平均为114.2 mg/L,几乎所有的测站底层悬浮物含量高于表层。从上游向海方向,悬浮物呈增加趋势,高值区出现在琯头到英屿河段的底层,丰水期悬浮物含量为6.9~138.7 mg/L,平均为29.7 mg/L,呈中层 > 底层 > 表层的分布;同时,悬浮物浓度呈渐增之势,没出现悬浮物明显的富集。平水期温度、盐度、浊度断面资料显示,平水期上下层混合较为均匀,没有出现水体分层现象,在河口区有盐楔存在,最大浑浊带出现位置与盐度2~5.5的区域相对应。根据悬浮物的物质来源、水动力环境的分布特征,在调查时段内可将闽江口最大浑浊带划归为"海源——潮致型"。     

罗源湾水质评价与富营养化研究

根据2009年7月对罗源湾的调查数据,对罗源湾水质和富营养化进行研究。结果表明:罗源湾海域营养盐含量较高:无机氮均值为0.30 mg/L,活性磷酸盐均值为0.07 mg/L;总体来看,湾北部高于南部,高值多分布于近岸区域。富营养化分级评价表明该海域处于氮限制性富营养化阶段。通过对近30 a的历史文献进行研究,对罗源湾海域富营养化的长期变化趋势进行了探讨。     

秋季长江口水体颗粒有机碳年际变化及影响因素分析

根据2007—2012年长江口及其邻近海域4个航次(11月)调查资料,探讨了长江口秋季颗粒有机碳(POC)时空分布特征;结合长江口环境要素和陆源输入(径流、输沙),分析了秋季POC分布的主要影响因素。结果表明:(1)2007—2012年秋季长江口POC浓度范围为0.03—16.95mg/L,均值2.30mg/L,底层POC浓度高于表层。长江口表层POC浓度存在显著的年际变化特征。(2)长江口区POC分布呈现沿长江径流入海方向降低的趋势,高值区出现在口门附近偏南部水域。口门内和近岸水域POC显著高于近海水域。口门水域POC年际间相对稳定,近岸和近海水域年际变化显著。(3)长江口POC分布与盐度呈非保守性变化,悬浮物是POC分布的主要控制因素,多数年份POC与叶绿素a相关程度较弱。(4)河口来水来沙量对POC浓度具有较强的制约性,径流的主要影响区域在口门内和近岸区,输沙的主要影响区域在最大浑浊带和长江口北部水域。(5)入海输沙量与长江口水域POC相关性最强。咸淡水交汇引起的悬浮物沉积和沉积物的再悬浮强度决定口门内水域POC浓度,浑浊度较高的近岸水体POC对陆源输入泥沙的依赖性较强,长江口外侧海域初级生产力水平成为POC浓度的重要影响因素。     

大连长兴岛海域疏浚区GF-1 WFV影像悬浮物遥感反演研究

利用2017年8-9月期间大连长兴岛海域实测遥感反射率、悬浮物浓度及GF-1 WFV数据,研究了该区域悬浮物浓度的遥感反演算法,发现遥感反射率与悬浮物浓度的散点图存在两种不同的变化趋势,将2008-2015年期间辽东湾内其它海域的数据与长兴岛海域数据进行叠加后,可初步推断产生两种变化趋势的主要原因在于疏浚区与非疏浚区悬浮物的粒径大小不同,导致其光学特性和反演算法也存在差异。将两种算法分别应用于2017年9月20日辽东湾及长兴岛近岸海域的GF-1 WFV4影像,发现采用非疏浚区算法反演长兴岛海域悬浮物浓度时,出现明显的低估现象,而疏浚区算法则能较好地反映出疏浚施工过程中悬浮物的分布规律,具有较好的工程应用价值。     

乳山湾邻近海域低氧现象及成因浅析

根据2009-06-2009-09及2010-05-2010-06在乳山湾及其毗邻海域的综合调查,分析了该海域溶解氧的变化,初步探讨了影响溶解氧变化及底层低氧形成的原因。结果表明,夏季乳山湾邻近海域存在季节性低溶解氧区,溶解氧在6,7月份相对较高,而在8,9月份相对较低,最低值出现在8月份,为3.21mg/L(饱和度为35.5%),表观耗氧量为5.82mg/L。乳山湾外邻近水域溶解氧略高于湾口和湾内。底层溶解氧水平受到潮汐的影响,具有较大的周日波动性,变化范围介于3.74～8.26mg/L;在落潮时质量浓度降低而在涨潮时质量浓度升高。在这一区域存在较为强烈的温、盐跃层,从而限制了表、底层溶解氧的交换,而COD质量浓度的升高为这一区域的耗氧过程提供了一定的物质基础。潮汐、黄海冷水团的顶托作用、有机物质在底层水域的氧化作用以及底泥耗氧过程导致底层溶解氧的亏损。     

莱州湾悬浮泥沙分布形态及其与底质分布的关系

根据卫星遥感图像和历史观测资料分析,莱州湾的高悬浮物浓度区基本在以黄河口为中心的北侧海域,而湾顶往往浓度低。2002年8月针对莱州湾的底质类型、悬浮物粒径分布以及海流、盐度的航次调查资料显示,莱州湾的底质类型决定着其悬浮物的分布形态。距黄河口较近的区域底质粒级分布呈明显的双峰结构,即一个较粗的峰值和一个较细的峰值,而较细的峰值与水体中悬浮颗粒的粒径相近;距河口较远站位的底质分布则呈现单峰结构,并且底质的粒径较粗。因此,在一般潮流作用下,河口附近底部沉积物容易形成再悬浮,水体中悬浮物浓度较高;而距河口较远的区域底部沉积物再悬浮相对困难,水体中悬浮物浓度较低。本研究结果对莱州湾悬浮泥沙分布形态给出了合理的解释。     

渤海南部辛基酚和双酚A污染状况研究

研究采用固相萃取(SPE)-气相色谱-质谱法(GC-MS)对2012年5月份渤海南部表层海水中的辛基酚(OP)和双酚A(BPA)的污染状况进行了调查。结果表明,渤海南部56个站位表层海水中OP均有检出,浓度范围1.50~20.1 ng/L,平均浓度4.17 ng/L,BPA均有检出,浓度范围1.50~275 ng/L,平均浓度34.8 ng/L。OP高浓度分布在漏油事故区Y系列和黄河口南部、莱州湾西部湾口以及SL20站位,且莱州湾湾口普遍高于湾内;BPA总体分布莱州湾沿岸站位浓度普遍较高。渤海南部表层海水中OP污染较胶州湾等水体严重,BPA浓度部分站位浓度已达到泥螺胚胎生成的4周10%效应浓度(EC10)。由此可知,渤海南部已经受到OP和BPA不同程度的污染,有可能对生物带来一定的生态风险。     

春季海州湾临洪河口浮游植物粒级结构及环境因素

2017年4月作者对海州湾临洪河口海域16个站位的常规理化因子以及浮游植物粒级结构进行了采样和分析,结果表明:调查海域盐度和温度均值分别为35.2和11.2℃,均由近岸到外海逐渐增大;悬浮物质量浓度在3.4 mg/L～137.6 mg/L变化,均值为22.8 mg/L,由近岸到外海逐渐减少,水体逐渐清澈; pH均值为8.29,近岸低,外海高; DO均值为9.8 mg/L, COD在0.34 mg/L～6.55 mg/L变化,均值为3.42mg/L,DO和COD分布规律不明显;浮游植物粒级组成以微型与小型浮游植物为主,其叶绿素a质量浓度平均值与范围分别为1.48μg/L(0.68μg/L～3.13μg/L)、9.14μg/L(2.69μg/L～25.50μg/L),且呈现自沿岸河口向外海逐渐递减的趋势;而微微型浮游植物叶绿素a质量浓度平均值仅为0.27μg/L,且分布较不规律;小型浮游植物对浮游植物总生物量的贡献率最大,高达83.89%,微型及微微型浮游植物的贡献率分别为13.60%和2.52%;在相关性分析中,各项环境因子对小型浮游植物的分布有较大的影响,其中悬浮物、pH与小型浮游植物叶绿素a浓度表现出显著相关(P0.05),溶解氧、盐度与小型浮游植物叶绿素a质量浓度呈极显著相关(P0.01),微型、微微型浮游植物的分布与各项环境因子的相关性不明显。     

基于OLCI数据的杭州湾悬浮物浓度估算及其产品适用性分析

悬浮物含量及其时空分布是河口海岸环境中关心的热点问题。2016年2月16日,欧洲航天局发射了新一代海洋水色传感器(OLCI),该传感器具有良好的时空及光谱分辨率。本研究结合2017年7月杭州湾同步采样数据,对比了6种大气校正算法和8种悬浮物浓度(TSM)估算模型,遴选和分析了适宜于杭州湾和OLCI数据的大气校正方法和TSM估算模型,验证了OLCI数据二级产品精度和适用性。结果表明:(1)基于紫外光谱的大气校正算法(UVAC)精度最高,同步4个采样点的大气校正平均相对误差(MAPE)分别为34.21%、13.11%、5.92%和20.28%。在除Oa1以外的14个波段的MAPE均值为15.23%,Oa4至Oa10波段的MAPE低于8%;(2)基于Oa16/Oa5的波段比值模型,具有良好的建模(MAPE为16.49%,RMSE为50.92 mg/L)和验证(MAPE为19.08%,RMSE为19.29 mg/L)精度及模型稳健性;(3)基于C2RCC算法的固有光学量和TSM含量产品及OLCI二级TSM含量产品在杭州湾精度较差,不适用于杭州湾TSM和固有光学量遥感监测应用;(4)空间上,TSM在杭州湾中部区域含量较低,在杭州湾南岸和湾口区域含量较高。     

流沙湾海水中总有机碳的时空分布及其影响因素研究

于2008年2月(冬季)、5月(春季)、8月(夏季)和11月(秋季)对流沙湾进行了4次采样调查,研究分析了流沙湾海水中总有机碳的空间分布和季节变化特征,并探讨了TOC与温度、盐度、pH、叶绿素a和底泥TOC之间的相关关系.结果发现,在2008年度流沙湾海水TOC的浓度为0.992 ～ 5.437 mg/L,平均值为2.414 mg/L,呈现春季＞夏季＞秋季＞冬季的变化趋势,整个流沙湾海域海水TOC的平面分布相对比较均匀,表层稍大于底层.在内外湾分布上,冬、夏季节内湾TOC大于外湾,而春、秋季节外湾大于内湾;在垂直分布上,冬、夏和秋季表层大于底层,而春季底层大于表层;在地域分布上,冬、夏季节从流沙镇一侧海域到西联镇一侧海域逐渐减小,秋季变化趋势相反,春季时,两侧无明显变化.相关关系的分析结果表明,流沙湾海水TOC与温度、pH呈现出正相关关系,与温度的相关关系较为显著,与盐度则呈现不显著的负相关关系;与叶绿素a存在一定的相关关系,在叶绿素a浓度小于2.6μg/L,两者呈现正相关关系,而在叶绿素a浓度大于2.6 μg/L,两者呈现负相关关系;与底泥TOC呈现出了一定的正相关关系.     

基于Landsat 8影像的黄河口悬浮物质量浓度遥感反演

悬浮物质量浓度是黄河口海域重要的水质和水环境监测参数之一,直接影响着水面以下光场的分布,进而影响水体的初级生产力和水域生态环境。本文基于2011年6—7月和11—12月共计89组现场实测悬浮物质量浓度和光谱数据,分析了黄河口及其附近海域不同悬浮物质量浓度的水体光谱特征,尝试利用多种波段组合建立悬浮物质量浓度遥感反演算法。结果表明865 nm波段与波段比655 nm/560 nm组合形式算法反演结果最优,算法相关系数R²为0.95,平均相对误差为25.65%。将算法应用于2014—2016年共7景Landsat 8 OLI遥感影像,分析了不同年份黄河口悬浮物质量浓度的时空分布特征,黄河口海域悬浮物质量浓度分布总体呈现近岸高,离岸低的特点,不同时期悬浮物质量浓度量值上有显著变化。     

2018年6月渤海大型水母分布特征

2018年6月使用渔业底拖网采样,对渤海大型水母进行了全面调查,调查船舶为"中渔科102"渔业科考船。本研究分析了渤海大型水母的种类组成、渔获密度与伞径大小,并对其源地进行了探讨。结果表明:本次调查共采集到海月水母、沙海蜇、海蜇、多管水母四种大型水母,其中海蜇、多管水母数量较少,各采集到一只。海月水母在渤海三湾均有分布,各海区伞径大小无显著差异且多为幼体(<10cm),密度高值区出现在渤海湾东南侧海域,可达38—221.21ind./(net·h),辽东湾海月水母出现于湾南,密度<5ind./(net·h),湾北未见;作者推测,海月水母在渤海沿岸可能存在多个源头,诸如:莱州湾与渤海湾交界近岸海域、河北近岸、辽东湾大连近岸以及北部近岸。沙海蜇在渤海分布较广,辽东湾为密度高值区,均值为(35.32±21.64)ind./(net·h),但伞径较小,均值为(12.15±6.52)cm;与此相对,渤海湾与莱州湾外侧海域沙海蜇密度虽小[<20ind./(net·h)],但伞径要显著大于辽东湾,最大伞径均值可达(33.86±7.40)cm;作者推测,沙海蜇在渤海海域发源地主要集中...     

海陵湾营养盐分布特征及其富营养化评价

以2017年11月(秋季)和2018年4月(春季)对海陵湾开展的海洋生态环境调查数据为基础,对无机氮(DIN)和活性磷酸盐(DIP)等营养盐的空间分布特征进行了研究,采用单因子指数法和富营养化指数法(EI)评价了海域的营养盐污染和富营养化状况,分析了营养盐结构,并探讨了营养盐与环境因子之间的关系。结果表明：(1)海陵湾秋季DIN、DIP的浓度范围在0.28～0.84、0.013～0.044 mg/L之间,呈湾顶高、湾口低的分布趋势;DIN、DIP超过第二类海水水质标准和海水呈富营养化的站位比例分别为76.67%、46.67%和73.33%,相对集中在溪头渔港与北汀湾连线以北海域;N/P的范围在22.4～58.1之间。(2)春季DIN、DIP的浓度范围在0.06～0.29、0.009～0.033 mg/L之间,呈海湾中部高、湾顶和湾口较低的分布趋势;DIN、DIP超标和富营养化站位比例分别为0%、10.00%和23.33%,相对集中在丰头岛邻近海域和那达河河口区域;N/P的范围在在8.1～54.3之间。海陵湾秋季营养盐污染和富营养化程度较春季严重,两个季节均在局部海域出现DIN相对过剩而...