厦门湾营养盐长期动态变化与陆源污染关系分析

近年来快速城镇化和人类活动导致沿海地区营养盐含量显著增加,导致海湾富营养化现象日趋严重。了解水体营养盐含量分布特征与陆源污染之间的关系,是对海湾进行有效环境管理的前提。本研究以2010—2019年福建省厦门湾近岸海域水质监测数据为基础,分析长期性、季节性水质空间分布特征,并利用富营养化指数法对海湾富营养化状态进行评价,为氮、磷污染物治理提供措施建议。结果表明：厦门湾自2013年以来无机氮、无机磷含量波动降低,但同安湾无机磷含量近年来有明显增加。春季和秋季无机氮、无机磷含量明显高于夏季,不同季节氮、磷含量均呈现由湾内向湾外递减的分布趋势,反映出典型的陆源输入特征。硝酸盐氮是厦门湾无机氮的最主要成分,其与无机磷的比值普遍高于Redfield比值。无机氮、无机磷是导致九龙江口、西海域、同安湾富营养化指数较高的主要因子,受径流调控明显,无机磷在秋季还受到沿岸排污口的显著影响。厦门湾亟需加强对所有入海河流氮、磷污染的总量控制,建议强化沿岸排污口的管控。     

大亚湾大型海藻丛的大角玻璃钩虾种群分布特征

大角玻璃钩虾Hyale grandicornis是我国沿海潮间带常见的藻栖甲壳动物, 但目前关于其与栖息海藻的作用关系极少报道。2016年2—5月在大亚湾岩礁潮间带采集了石莼Ulva lactuca和半叶马尾藻变种Sargassum hemiphyllum var. chinense海藻, 结果显示大角玻璃钩虾在两种海藻丛中均有分布, 其中在石莼藻丛中分布的钩虾个体数量、平均体长和平均体重均大于在半叶马尾藻藻丛中。在半叶马尾藻藻丛中, 大角玻璃钩虾种群的性比、抱卵雌性比例和幼体比例相对较高, 而性成熟体长、抱卵雌性体长和卵粒体积则相对较小。研究表明, 大角玻璃钩虾在两种海藻中的种群分布与繁殖特征存在着差异, 可能受到栖息海藻形态结构及其生境等因素的影响。     

胶州湾氮、磷浓度的三维数值模拟

考虑了近岸海域影响氮、磷含量、时空分布的主要物理、生物化学过程,建立了胶州湾海域非保守物质(氮、磷)的水质预测模型。模型将氮、磷及与其相关的浮游植物、浮游动物作为状态变量,模拟了胶州湾海域夏季各状态变量浓度的时空分布。结果表明胶州湾北部氮、磷浓度最高,湾中央及湾口海域水质较好,各变量垂向分布均匀。数值模拟结果与监测结果及历史资料较为符合。     

中华原钩虾(Eogammarus possjeticus)对浒苔(Ulva prolifera)及其他类型饵料的摄食研究

采用生理生态学方法,研究了中华原钩虾(Eogammaruspossjeticus)对黄海绿潮原因种浒苔(Ulva prolifera)及海水池塘4种优势大型海藻,即肠浒苔(Ulva intestinalis)、扁浒苔(Ulva compressa)、线形硬毛藻(Chaetomorphalinum)和丝毛藻(Cloniophorasp.)的摄食率,比较了对浒苔与其他不同类型饵料(包括人工饵料)的摄食,开展了不同密度的中华原钩虾对浒苔的现场摄食研究。结果显示,中华原钩虾的摄食率、饵料吸收率与海藻的含水量成呈正相关,表明该端足类存在明显的补偿性摄食行为。对不同类型饵料的摄食结果显示,中华原钩虾除了摄食海藻,对豆粕、虾饲料等人工饵料也具有较高的饵料吸收率,表明其可人工投喂培育。中华原钩虾具有一定摄食节律,夜晚摄食量高于白昼,表明夜晚投喂有利于中华原钩虾摄食,可减少饵料污染,有利于清洁生产。现场摄食实验结果显示,中华原钩虾摄食量随养殖密度的增加而增加,但其摄食率和存活率与养殖密度呈负相关,表明高密度时中华原钩虾竞争摄食增加了饵料消耗,同时中华原钩虾为抵抗养殖密度过高造成的竞争而增加能量等消耗。     

基于主成分分析法的闽江口及其近岸水域水质评价

选取2016年4月、7月和10月闽江口及其近岸水域7个调查点位的盐度、悬浮物、pH、溶解氧、化学需氧量、氮营养盐和重金属等15项监测指标数据,采取主成分分析法分析了该水域的水质,明确影响该水域水质的主要污染因子。结果表明：15项监测指标转换提取为4个主成分,解释82.153%的方差。从时间分布来看,闽江口及其近岸水域在4月份水质较差、10月份次之、7月份较好。从空间分布来看,近河口水质较差而远离河口水质较好。影响该水域污染水质的主要驱动因子是pH、COD、氮营养盐和Cd。研究结果对于进一步了解闽江口及其近岸水域水质情况具有重要意义,同时也为福建省海洋管理的科学决策提供支持。     

不同池塘养殖模式的环境氮磷负荷及其水质特征

2008年3月至2009年1月研究了广东海丰县东关联安围湿地两种投饵养殖模式——对虾主养(半集约化养殖)和虾蟹混养(半集约化养殖)海水池塘的环境氮磷负荷和养殖水体氮磷含量的周年变化情况,并以不投饵的塭围虾贝混养(粗放式养殖)模式为对照。3种模式中,池塘单位面积环境氮、磷负荷以对虾主养模式最高,分别为36.52 kg/hm2和7.39 kg/hm2;虾蟹混养模式次之,分别为1.49 kg/hm2和0.52kg/hm2;而塭围虾贝混养模式最低,分别为–2.47 kg/hm2和–0.34 kg/hm2。每月1次对3种模式养殖过程中水体的总氮、硝酸氮、亚硝酸氮、氨氮和总磷及磷酸盐含量进行监测,结果表明,与养殖环境氮磷负荷大小相对应,塭围虾贝混养池塘水质最好,虾蟹混养池塘次之,而对虾主养池塘水质最差,这种现象尤其在养殖后期更为明显。     

美国4 个凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)种群形态差异与判别分析

采用3种多元分析方法,对来源于美国的4个凡纳滨对虾种群的13个形态比例参数进行比较研究.聚类分析结果表明,Kona Bay种群与Molokai种群形态差异很小,而SIS种群、OI种群趋异程度逐渐增加.判别分析结果显示,4种群的13个形态比例参数有着极显著的差异(P>0.01);4个种群雌虾的判别准确率P1为61.76%-97.14%,判别准确率P2为62.03%-96.43%,综合判别率为80.25%;4个种群雄虾的判别准确率P1为75.76%-97.06%,判别准确率P2分别为67.57%-97.06%,综合判别率为80.71%,各种群的判别函数判别准确率均较高;主成分分析,构建的雌体的5个主成分方差贡献率分别为,主成分1:23.594%,主成分2:19.534%,主成分3:15.748%,主成分4:13.653%,主成分5:8.653%.累积贡献率为81.182%.而在构建的雄体的5个主成分中,方差贡献率分别为主成分1:22.095%,主成分2:19.270%,主成分3:15.430%,主成分4:15.245%,主成分5:7.885%.累积贡献率为79.925%.综上所述,Kona Bay种群与Molokai种群应是同一种群,与SIS种群亲缘关系较为接近,SIS种群和OI种群为独立的种群.     

天津海域水质污染时空特征分析

自20世纪90年代以来,天津海域赤潮频发,水质不断恶化.为研究水质年变化情况,于2006年对天津海域进行监测.采用基于因子分析的主成分分析方法,将水质参教概括为7个主成分,并分析各个主成分的含义以及各水期变化规律.最后结合空间数据,分析了7个主成分年均值的空间分布特征和意义.结果表明,首要污染因子是营养盐,污染类型分为2种.     

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。     

中国五大湖三角帆蚌形态差异分析

运用三种多元分析方法 ,采用 1 0个形态比例性状 ,对中国五大湖地理种群与诸暨人工群体三角帆蚌的形态差异进行了比较研究。聚类分析与主成分分析结果表明 ,太湖种群与巢湖种群形态最近 ,而洪泽种群的趋异程度最大。主成分分析构建了 3个主成分 ,其贡献率 :主成分 1为 2 7 87% ,主成分 2为 1 4 2 6% ,主成分 3为 1 1 91 % ,累积贡献率为 5 4 0 4 %。判别分析结果表明 ,5种群及人工群体形态差异显著 (P <0 0 1 )。建立了 5种群及人工群体的判别函数 ,其判别准确率P1 为 73 33%— 86 67% ,P2 为 72 73%— 1 0 0 % ,综合判别率为83 33%。     

海底玄武岩中次生组分HCl溶解实验研究

次生组分沉淀是海底岩石中普遍存在的现象,次生组分去除是减少次生组分干扰、获取海底岩石高质量数据的关键。选择西太平洋麦哲伦海山区MK海山相对新鲜的玄武岩作为研究对象,经研磨、均一化后将粉末样品分为49份,其中48份分别以0.25,0.50,1.00,1.50,2.00,2.50 mol/L六种浓度的足量HCl溶解0.5,1,2,4,8,16,32和64 h后,选取溶解残渣测定主要氧化物和特征微量元素质量分数,确定HCl溶解法在去除次生组分的同时不会对海底新鲜玄武岩中原生组分造成影响的HCl浓度-时间组合。结果表明,在HCl浓度为1.00～2.50 mol/L,溶解时间为0.5～2 h的12种HCl浓度-时间组合均可保证海底玄武岩中原生组分的安全,并可有效去除次生组分。综合海底蚀变玄武岩次生组分去除实验研究,推荐使用1.00～2.00 mol/L HCl,溶解时间在0.5～1 h的实验方案。     

陆地垂向运动对沿海相对海平面变化的影响

沿岸陆地垂向运动是沿海相对海平面变化的重要组成部分,可以通过GPS直接观测或者联合验潮站和高度计资料进行推算,前者较为精确但目前欠发达国家和地区沿岸数据缺乏,后者资料相对丰富但准确性有待验证。本研究利用全球191个验潮站数据及同步的高度计资料和GPS监测数据,对两种方法得到的陆地垂向运动速率进行了比较,发现对于陆地垂向运动明显的站位,两种方法计算的趋势相同比例为74%;陆地垂向运动速率的空间分布表现为高纬度沿岸陆地抬升和中低纬度不同程度的陆地沉降,这与冰川均衡调整(GIA)模型结果和近期GRACE重力卫星观测较为符合,说明了基于验潮站和高度计联合推算沿岸陆地垂向运动的方法具有较高可行性。将此方法应用于中国沿岸,基于29个长期验潮站数据计算了中国沿海1993—2016年陆地垂向运动速率,发现存在以长江口为分界北升南降的空间特征;南部沿岸陆地沉降会加剧沿海相对海平面上升,给区域经济发展和人民生活带来风险。     

单环刺螠soxb基因的克隆及其在幼虫发育中的表达特征

SOXB作为重要的转录因子,参与了动物内胚层分化、消化道形成、神经细胞和感官细胞分化的调控。本研究利用RACE技术克隆了单环刺螠(Urechis unicinctus)2个soxb亚族基因soxb1(Uu-soxb1)和soxb2(Uu-soxb2)的cDNA全长序列,大小分别是1871 bp和2906 bp。在两个推导的氨基酸序列中均包含SOX家族的HMG-box结构和SOXB亚族蛋白特有的Group B homology序列,进化树分析它们分别与SOXB1和SOXB2聚类。原位杂交结果显示,Uu-soxb1和Uu-soxb2为母源表达基因;二者在担轮幼虫中的表达图式存在差异,其中早期担轮幼虫中Uu-soxb1 mRNA广泛分布于虫体中,Uu-soxb2 mRNA则集中于顶纤毛束基部和虫体后部(口后纤毛环之后),中期担轮幼虫中,Uu-soxb2阳性信号主要位于纤毛环及虫体的下半球;而Uu-soxb1 mRNA主要位于虫体下半球;之后的发育中二者的表达位点基本一致,即:晚期担轮幼虫中主要位于虫体后部,体节幼虫和蠕虫状幼虫中主要分布于消化道和体壁处。本研究结果表明,单环刺螠soxb在消化道发育过程中的表达模式与其他已报道动物类似,提示其在消化道发育中具有保守的功能。     

急性高温胁迫对虹鳟二倍体和三倍体幼鱼hsps基因表达的影响

本文以二倍体和三倍体虹鳟(Oncorhynchus mykiss)幼鱼为实验对象,探究急性高温胁迫下,不同倍性虹鳟热休克蛋白家族(hsps)基因表达水平。选取二倍体和三倍体虹鳟幼鱼,分别进行常温处理(14℃)和高温胁迫(22℃),并在高温胁迫48h后,将虹鳟置于常温(14℃)恢复48h。分别在实验开始的0,12,24,48,72和96h进行取样,测定实验虹鳟肝脏和肌肉组织中的hsp70s(hsp70a,hsp70b),hsp90s (hsp90a1a,hsp90a2a,hsp90a1b,hsp90a2a,hsp90b1,hsp90b2)mRNA水平。结果表明:hsp70s和hsp90s的各个亚型均能对热胁迫做出反应,并具有应答幅度的组织特异性和时间特异性。在胁迫6和24h后,上述基因mRNA水平达到最高,随后降低。三倍体幼鱼肝脏和肌肉hsps mRNA表达水平的峰值显著高于二倍体幼鱼。研究结果显示,三倍体虹鳟对高温环境更为敏感,需要消耗更多的能量用于适应高温环境。     

纳米TiO2对菲律宾蛤仔消化腺中Cd的蓄积与生化响应的影响

随着纳米科技的发展及纳米颗粒在纺织、食品、太阳能及水处理等各行业的应用,进入水生环境的纳米颗粒对其中痕量金属的生物地球化学循环及其生物学效应的影响受到关注。本文研究了水环境中分布最广泛的纳米二氧化钛(n-TiO2)对镉(100μg·L^-1)在海洋双壳类菲律宾蛤仔体内生物利用性及生物效应的影响,通过14d的暴露实验,在环境真实浓度下研究Cd在蛤仔体内的蓄积量及毒性。暴露期间测定了蛤仔消化腺中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)、丙二醛(MDA)和金属硫蛋白(MT)等生物标志物的活性或含量,同时分析了消化腺中Cd的蓄积。暴露3d后,Cd处理组及n-TiO2+Cd处理组均观测到蛤仔消化腺内Cd含量显著升高(p<0.05),并随时间延长而不断升高。各处理组SOD活性在整个暴露周期内与同期对照组相比均无显著差异。CAT(3d)和GST(7、14d)活性仅在Cd处理组出现显著升高(p<0.05)。Cd处理组在暴露结束时出现MDA含量的显著增加;n-TiO2单独及联合处理组MDA含量显著上升出现在7d后,至暴露结束时与对照组无显著差异。随暴露时间的延长,只有Cd处理组中蛤仔消化腺MT的含量呈现显著升高。结果表明,相同浓度条件下,Cd对蛤仔的亚致死毒性高于n-TiO2,而n-TiO2能够通过抑制Cd的生物积累而减轻后者对蛤仔的毒性,这种影响与n-TiO2对Cd的吸附作用有关。     

花鲈三种甲状腺激素受体(TRs)基因克隆及表达分析

甲状腺激素受体(TR)介导甲状腺激素发挥生理作用,调控机体生长、发育及代谢。本文采用RACE技术克隆花鲈(Lateolabrax maculatus)甲状腺激素受体TRαA、TRαB和TRβ的cDNA全长序列,并进行表达分析。结果表明,花鲈TRαAcDNA全长序列1851bp,编码416个氨基酸;TRαBcDNA全长序列2370bp,编码409个氨基酸;TRβcDNA全长序列3343bp,编码395个氨基酸。与TRαB和TRβ相比,各组织中TRαA表达量明显较低。TRαA主要在肝脏、脑、心脏中表达。TRαB在垂体中表达量最高,其次是脑、肾脏、心脏、肝脏等。TRβ在脑中表达量最高,垂体表达量次之。TRαB和TRβ在垂体和脑中普遍表达较高。花鲈TRαB与TRβ可能共同参与TH对TSH的负反馈调控过程。TRαB可能在TH对心脏的调控作用中发挥重要作用。     

黄河下游大野泽沉积物粒度特征及其对环境演化的指示

利用黄河下游湖泊大野泽550cm柱状岩芯沉积物粒度分析,结合高精度的AMS 14C年代测定,初步揭示了研究区近1400a来湖泊沉积及环境演化历史。应用沉积物粒度频率分布曲线和概率累积曲线分析,结合沉积物岩性特征,结果发现DYZ-1钻孔地层明显分为两个沉积阶段:550~385cm,以深黑色和青灰色黏土质粉砂和粉砂质黏土为主,属湖沼相沉积物环境;385~30cm,以棕黄色和浅黄色黏土质粉砂为主,为河流相沉积环境。综合粒度组成和粒度参数分析结果,大野泽近1400a环境演变可以大致划分为5个阶段:625-940 AD期间,为湖泊水位较低沼泽相沉积环境,气候较干冷;940-1250 AD期间,在中世纪暖湿气候背景下,湖盆频受黄河洪水入注,湖盆扩张,水位抬高;1194 AD开始,黄河河道南迁至黄海入海,大野泽逐渐演变为河流相沉积;1250-1540 AD期间,河流水动力较强,气候较湿润;1540-1860 AD期间,河流水动力表现出减弱趋势,气候转干冷,对应小冰期;1860 AD之后,黄河再次改道北迁至渤海入海,大野泽再次接受黄河洪泛注入,但由于前期湖区抬高成陆,该区域仅作为黄河泥沙承载区。     

环胶州湾流域总氮总量控制指标体系研究

通过建立胶州湾ECOM三维水动力-生物地球化学耦合模型,采用浓度梯度积分法和水质模拟-数学规划法,构建了环胶州湾流域总氮总量控制指标体系,包含胶州湾总氮环境容量、环胶州湾流域污染源、子流域、行政区和入海控制单元总氮总量控制指标。结果表明:研究海域总氮海洋环境容量为1.8×10~4 t/a,且季节变化显著(P<0.05),夏季最高,春季次之,秋季和冬季较低;环胶州湾流域68个点源污染源总氮总量控制指标合计1 040.78 t/a,总氮面源总量控制指标为3 947.5 t/a;环胶州湾1 281个子流域、125个乡镇、10个区市和10个入海控制单元总氮污染物总量控制指标具有显著的空间差异(P<0.05);位于胶州湾湾顶区的入海控制单元的总氮污染物需削减量较高,位于湾口的入海控制单元需削减量较低。研究结果可为相关管理部门有效利用胶州湾海洋环境容量资源及制定相关决策提供科学依据。     

无人水下智能海洋测绘装备的机遇与挑战

针对海洋测绘面临的问题,分析了无人时代海洋测绘技术的发展机遇,提出了无人水下智能海洋测绘的新模式,讨论了无人水下智能海洋测绘的技术体系和无人水下智能海洋测绘装备的关键技术,以及无人水下智能海洋测绘的装备产业链,展望了无人水下智能海洋测绘装备的发展趋势及应用前景。     

基于生物炭技术的农作物秸秆收购半径与收集站设置的数学模型

生物炭是酸性土壤修复的重要新型材料,生物炭技术是农作物秸秆开发利用的新兴技术,而农作物秸秆收集半径和收集站设置是影响农作物秸秆生物炭技术应用的关键因素,假设在农作物秸秆均匀分布的圆形区域建设生物炭生产基地,对影响生物炭生产基地效益的农作物秸秆收购半径进行分析,建立了"农作物秸秆收购半径数学模型",获得其最优收购半径为R=(a-c)/b(其中为单a位质量农作物秸秆相关收益,b为单位质量单位距离农作物秸秆运输费用,c为单位质量农作物秸秆变动成本)。同时进一步分析,建立了"农作物秸秆收集站位置设置数学模型",假设从收集站向生产基地运输单位质量单位距离农作物秸秆费用q比其直接运输至生产基地费用b节约50%时(即q/b=0.5),获得其最优位置为0.49R (其中R为收购半径)。收购半径和收集站模型的建立,为我国北方农业主产区农作物秸秆收集利用提供参考。