基于ＧＩＳ的海水环境监测站位优化

文章利用２００３—２０１２年５月、８月和１０月胶州湾１９项海水监测要素归一化后数据,基于ＡｒｃＧＩＳ软件地学统计模块,通过Ｋｒｉｇｉｎｇ插值模型对归一化数据进行检验分析及站位优化。结果表明,优化后的３１个监测站位估计误差标准差梯度较优化前大幅降低,平均估计误差标准差由０．１６０降低到０．１４７,降低了８．３％。站位优化后不仅可对胶州湾沿岸重点污染源以及胶州湾海域总体海水质量实施有效监控,并且可以作为今后胶州湾海水监测的常规站位。优化后的监测网在满足监测精度需要的同时,能够较大程度节省监测网的运行费用,可以为其他海域海水监测站位优化及海洋主管部门提供技术支撑,具有重要的应用价值。     

胶州湾海水中阴离子表面活性剂的含量及分布

根据2003年5月和8月对胶州湾进行的两次现场调查，采用亚甲基蓝分光光度法测定了该海域海水中阴离子表面活性剂含量并初步分析了其分布特点。结果表明，2003年5月胶州湾全湾表层海水中阴离子表面活性剂平均浓度为12．6μg／L，略高于8月份(10．3μg／L)；各站位含量有变化，河口及邻近海域站位高于其他站位；表层海水含量高于底层海水。     

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。     

利用RADARSAT-1数据提取海水养殖区面积

利用2001年胶州湾RADARSAT-1数据,探讨了SAR影像在海水养殖面积监测方面的可行性。选择适当成像参数、天气与海况等环境条件下成像的遥感数据,进行SAR影像的几何校正、图像增强等图像处理,提取养殖区面积信息。选取胶州湾西北部大沽河口至红岛间的海域作为实验区,对处理后的影像进行养殖区面积的提取,结合常规调查数据对该海域养殖类型变迁分析,结果表明1999到2001年间有4.634×106m2海域由底播养殖区转变成水面养殖区。     

基于头脑风暴优化算法与BP神经网络的海水水质评价模型研究

针对基于传统BP神经网络的海水水质评价模型存在易陷入局部极小等问题,提出了一种新的利用头脑风暴优化算法(BSO)优化BP神经网络的海水水质评价模型(BSO-BP)。该模型引入具有全局寻优特点的头脑风暴优化算法,用于模拟人类提出创造性思维解决问题的过程,具有强大的全局搜索和局部搜索的能力,同时利用BP神经网络所具有良好的非线性映射能力、学习适应能力和容错性,最大程度上考虑到海洋水质评价因素的非线性和非平稳的关系,得到BP神经网络的各层权值、阈值的最优解,使得海水水质评价结果准确合理。并以胶州湾海域的12个监测站位的监测数据作为评价样本进行水质评价,实验结果表明该评价模型能够克服局部极小问题,评价结果准确性较高,并具有一定的实用性。     

基于RBF神经网络的胶州湾东北部海水环境质量状况分析

介绍了 MATLAB 6.5 工具箱中 RBF 神经网络的基本原理、训练算法以及实现函数.将其应用于胶州湾东北部海水环境质量评价,研究了训练样本集、检测样本集及其目标输出的构造,以及原始数据的预处理、神经网络的构建和训练、检测及仿真,确立了各监测站位的水质等级,取得良好的评价结果.还与 BP 网进行对比,BP 网表现出结构和初始权值确定的人为性.另外,运用克里格插值法进行平面空间分析,更为准确地反映了该海域水质的变化状况,为胶州湾东北部海水环境质量的改善提供科学依据.     

胶州湾海水总汞含量及其分布特征

本文根据１９９３～１９９５年对胶州湾进行得每年３个航次季节性环境监测资料,初步分析了该海域海水总汞含量及其分布特点。认为：１．无明显季节性差异,年平均值略呈上升趋势;２．各站位略有变化,即几个河口小部分水域略高于其他站位;３．表、底层含汞量基本一致;４．我国和日本国近海几个海区基本持平。总之,胶州湾海水总汞含量较低,尚未受到汞的污染。     

深圳市海域浮标监测网的站位设计和数据应用

深圳市基于不同海洋功能区环境监测的需要,充分考虑各海域环境要素,构建了由13个浮标组成的较为合理的海洋浮标监测网。文章重点介绍分布在大亚湾、大鹏湾、深圳湾和珠江口海域的13个浮标站位的具体设计情况,主要包括所在(邻近)海洋功能区、基础(选配)观测参数、数据应用方向以及监测参数和监测频率等。此外,提出海洋浮标监测系统可为海洋功能区环境评价和重要赛事提供环境数据支撑、实现重点功能区的长期在线监测以及对海洋环境灾害信息进行全过程记录,数据应用前景广阔,亟须在今后的工作中加强应用研究。     

2015年天津市海洋生态红线区海洋环境质量综合评价

文章于2015年夏季对天津市海洋生态红线区的主要海域进行了水质和沉积物环境状况调查。天津市海洋生态红线区海域海水主要受到了无机氮和活性磷酸盐的污染,部分站位化学需氧量、油类和铅等监测因子也超出了第二类海水水质标准的要求。总体上看,红线区海域海水处于中度富营养化状态,富营养化程度的高值区出现在生态红线区北部近岸海域。表层沉积物质量良好,均符合第一类海水沉积物质量标准,红线区海域表层沉积物重金属的潜在生态风险等级处于轻微等级。     

胶州湾海域营养状况研究

根据2000～2009年胶州湾海水监测资料,选用单项指标分析和富营养化指数法,对胶州湾海域以及主要河口区营养水平进行评价。结果表明,胶州湾水质较差,无机氮严重超标,N/P值为62.7,呈现高N低P状况,整个海域呈中度-重度富营养状态。主要河口海域无机氮(IN)严重超标,富营养化程度高,其中墨水河口为严重富营养,楼山河口为重度富营养。     

胶州湾西北部海域大型底栖动物群落研究

自2003年9月~2004年9月在胶州湾西北部养殖区内外隔月取样,共获得7个航次的大型底栖动物样品。用PRIMER软件对大型底栖动物群落进行分析,结果表明:养殖区内站位的丰度值、生物量及群落结构与外面站位差别较大,经相关检验站位之间差异显著,说明养殖区内因为养殖活动已经引起大型底栖生物的剧烈扰动;还发现胶州湾养西北部海域群落种类组成季节变化明显,与历史资料相比,棘皮动物数量明显减少,软体动物特别是菲律宾蛤仔是胶州湾大型底栖动物生物量的主要贡献种。根据LUSTER聚类和MDS标序的结果,把底栖生物群落划分为四大生物组。比较发现,胶州湾西北部及附近海域大型底栖生物群落已经发生了变化,通过对底栖生物群落与环境因子的分析认为,造成变动的原因可能是渔业活动的加剧和湾内水体污染的压力。     

胶州湾菲律宾蛤仔养殖水域内外大型底栖动物群落特征的比较研究

为了解胶州湾养殖水域和自然水域的底栖动物生态状况,尤其是水产养殖等人类活动对胶州湾生态系统的影响,在胶州湾菲律宾蛤仔养殖区内外选取六个典型站位,于2011年4月进行了大型底栖动物和环境因子的采样,分析比较了养殖区内外大型底栖动物的丰度、生物量、群落结构和生物多样性等群落特征以及与环境因子的关系。本研究共采到大型底栖动物77种,其平均丰度为1154.44 ind./m~2,平均生物量为369.33 g.wwt/m~2。研究结果表明的养殖区内外大型底栖动物的优势种、丰度、生物量和群落结构差别较大。根据CLUSTER聚类结果,可以将大型底栖动物群落划分为3个站群。与历史数据相比,本研究6个站位中自然水域的站位丰度、生物量降低,而养殖水域内的站位丰度、生物量较高。菲律宾蛤仔养殖活动压力已造成胶州湾养殖区域及其邻近自然海域的大型底栖动物群落特征发生了一定变化。     

胶州湾东岸娄山河李村河附近海域水质变化预测

利用二维有限元方法对胶州湾海域潮流场数值模拟正确的基础上,建立了胶州湾东岸娄山河、李村河附近海域水质预测模型,并利用该海域水质现状监测资料对预测模型进行了验证,然后根据娄山河污水处理厂一期和李村河污水处理厂二期201O年工程建成后的运行情况,预测了其附近海域的水质。预测结果表明,在污水处理厂正常运行情况下,COD大于3.0mg/L的海域面积约为0.26 km~2.无超四类海水水质标准的区域,其附近海域水质状况比现状有较大改善;但是在事故情况下,各河口附近海域水质变差,超四类最大面积分别达到0.84km~2和0.54km~2,比现状增加0.53km~2和0.23km~2。     

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。     

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。     

胶州湾秋季表层海水pCO_2分布及水-气界面通量

根据2007年11月31日在胶州湾走航连续观测所得pCO2数据,结合水文、化学和生物等要素的同步观测资料,对胶州湾海域pCO2分布及其影响因素进行了探讨。结果表明:秋季胶州湾表层海水pCO2实测值在315~720μatm之间,平均值为423μatm。东部海域由于有机物降解及李村河水输入的影响表现为大气CO2的源;西部海域由于浮游植物活动的影响为大气CO2的弱汇区;湾中部水交换较好的海域,浮游植物活动和有机物降解共同影响着pCO2的分布。总体来说,秋季胶州湾表现为大气CO2的弱源,海-气界面CO2交换速率在-5.94~23.15 mmol.m-2.d-1之间,平均值为2.87 mmol.m-2.d-1,由此可估算出秋季胶州湾可向大气释放940.74 tC。     

广东雷州珍稀海洋生物国家级自然保护区 海水环境质量状况分析与评价

2018年9月和12月,两次调查了广东雷州珍稀海洋生物国家级自然保护区海域海水的环境质量。结果表明,该保护区平均综合水质指数为0.38,一类海水平均达标率为93.59%,海水中铅、磷酸盐、锌的含量达标率偏低,分别为53.85%、73.1%、96.15%。12月保护区海水中的无机氮、磷酸盐、溶解氧、叶绿素a含量明显高于9月,保护区实验区和缓冲区站位的水质优于核心区站位的水质。该保护区海域综合水质定性评价结果为优。靠近康港附近站位的营养盐相对偏高,磷酸盐的平均达标率仅为73.1%,因此,需加强对康港附近海域养殖情况的监控,尽量减少养殖废水对保护区海域的排放,保持保护区海水清洁,以利于对保护区内珍稀海洋生物及其栖息地的保护。     

中国近海海水紫外吸收及直接用于测定海水COD

为探讨海水水质监测的简便可行方法,对渤海、北黄海、胶州湾、东海、长江口、南海及珠江口几百个海水样品紫外扫描发现,不同海区海水紫外吸收约在200～220nm之间。其中渤海、北黄海与胶州湾海水样品在208～210nm之间,而东海、长江口、南海及珠江口水样在205nm附近。海水紫外吸收吸光度与高锰酸钾法测COD值之间具有良好的线性关系。所以提出了用紫外分光光度法测定海水COD值的方法,发现紫外分光光度法与碱性高锰酸钾法测定海水COD值无显著性差异,可以满足快速监测的需要。     

威海污水处理厂污水达标排放对海洋环境影响的研究

根据2021年威海西北部污水排海口附近海域水质监测结果,对海水水质现状进行了评价;结合2007年调查水质监测结果和2017—2021年连续监测数据,分析了污水排放前后和近年附近海域海水水质的变化趋势;采用Mike 3三维潮流和污染物扩散耦合模型,预测了污水排放量增加(提量)、污染物排放标准提高(提标)后排放污水中COD、无机氮、活性磷酸盐对海洋环境的影响范围和程度。结果表明：研究区海水水质较2007年略有下降,但排水口处及外侧海域大部分站位符合海水水质二类标准,海水水质状况相对较好,威海污水处理厂多年污水离岸深水达标排放对区域海洋环境的影响较小。污水处理厂提量、提标改造后,特征因子中仅无机氮扩散范围略超原污水排放混合区用海范围,不会对研究区水质环境造成明显影响。     

胶州湾水质自动站周边水质及运行效果分析

据2016年胶州湾水质自动监测的数据结果,分析了水质变化趋势,并统计和评价其水质超标情况。结果表明:2016-04—11水质自动站海域溶解氧质量浓度和pH的日均值均达到二类海水水质标准,达标率为100%;活性磷酸盐年均值为0.023 mg/L,无机氮年均值为0.154 mg/L,以硝酸盐为主(64.9%);无机氮和活性磷酸盐超标率均为16.7%,而且集中在降雨量较大的8月、9月,营养盐指标超标基本与海泊河的淡水输入有关;叶绿素a质量浓度与溶解氧、pH和浊度呈显著正相关,浮游植物光合作用对该海域表层海水的水质参数影响较大;自动站监测和人工监测的营养盐在年际变化上呈现较一致的趋势,说明运用水质自动站监测该海域的营养盐变化趋势较为准确。