全球变化下九龙江河流-河口系统营养盐循环过程、通量与效应

河流-河口系统是陆地与海洋物质循环的重要通道。人类活动和气候变化已显著改变营养盐循环并产生一系列生态环境效应(富营养化、有害藻华、缺氧、酸化等)。本文基于现场观测、实验模拟和模型分析结果,总结亚热带中小型河流——九龙江河流-河口系统的营养盐(氮、磷、硅)含量和通量的长期变化及主控因素、水体反硝化作用、梯级电站水库对营养盐的滞留、气候变化(暴雨事件、升温)影响营养盐输送与循环等方面的研究进展,讨论营养盐变化的潜在生态环境效应。与大型河流相比,中小型河流对人类活动与气候变化的干扰更为敏感。最后提出全球变化下流域-近海生物地球化学过程研究的若干重点方向:(1)在不同时空尺度上捕捉营养盐变化信号,基于多学科交叉与综合研究,揭示复杂的营养盐循环过程与驱动机制。(2)评估中小型河流的独特性及其对全球或区域尺度气候与环境变化的影响。(3)深入研究河流水坝滞留、滨海湿地净化对近海生态系统的影响。     

近海生态系统的人为营养盐输入及其控制对策浅析

人为活动每年新增大量的活性氮、磷,导致全球氮、磷循环失衡,新增活性氮、磷主要来源于合成氮肥的生产和施用、畜肥的施用、具固氮能力的农作物如豆科植物等的大规模种植,以及化石燃料燃烧产生的氮氧化物等,而农作物生产与畜禽养殖是改变全球氮、磷循环的主要原因。随着生活污水排放量和化肥施用量的激增,大量氮、磷进入近海,导致营养盐污染和富营养化,这已成为全球性的海洋生态环境问题,通过河流径流和大气沉降进入近海生态环境中的新增氮和磷一半以上与人为活动有关。本文以波罗的海和东海为例,分析了发达国家和发展中国家近海的富营养化问题,研究表明从源头缓解富营养化的对策应同时聚焦氮与磷负荷的削减,具体措施包括降低农业生产活动中化肥的土壤渗漏、合理施肥、种植多年生植物和种植休耕季覆被作物等。     

近年来胶州湾营养盐结构与限制变化的探讨

根据20世纪60年代以来尤其是2000年后的胶州湾营养盐调查与研究资料,同时根据2013-2014年在胶州湾开展的14个航次的综合调查,研究近年营养盐的时空变化特征和限制的变化。结果表明,近10年胶州湾各项营养盐增加速率发生变化,氮磷比严重失衡。同时胶州湾营养盐结构与限制发生变化,营养盐由硅限制逐步转变为磷限制,磷为胶州湾的主要限制因子。     

莱州湾西南部海域及其毗邻河流水体营养盐的分布特征及长期变化趋势

根据2012年9月对莱州湾西南部海域及其毗邻10条河流的调查结果,以及近30年来关于莱州湾海域表层水营养盐的调查资料,报道了各条河流和近海海域的营养盐状况及该海域营养盐的长期变化趋势,结果表明:(1)10条主要调查河流的总溶解态氮(TDN)平均含量在1.82~10.66mg/L之间,其中有8条河流超过河流总氮劣五类水质标准,6条河流硝态氮(NO3-N)含量高于氨氮(NH4-N)。(2)所调查的5个近海断面中小清河口近海断面、虞河口近海断面及溢洪河口近海断面的DIN平均含量超过海水无机氮第四类水质标准;除小清河口近海断面外其余近海断面活性磷(PO4-P)含量均属一类海水水质。(3)部分断面营养盐含量在河口混合区淡水端升高,可能与咸淡水混合动力作用相关;莱州湾西部区域营养盐含量高于南部区域,南部的堤河氮、磷含量极高;原油开采活动可能是影响附近水体中营养盐含量及形态的重要因素。(4)从20世纪80年代初至90年代中期,莱州湾表层水无机氮平均含量经历了由低到高的变化,到90年代后期已属劣四类海水水质;无机磷平均含量在该时段呈降低趋势,但到90年代后期也保持在较高水平,随后又波动下降。(5)所调查的莱州湾近海区域整体处于磷限制潜在富营养状态;氮磷摩尔比(N∶P)在所考察的大部分时段内高于Redfield阈值(16),净营养盐收支呈磷减少而氮增加的总体变化趋势,近年来磷限制程度有所减缓。     

沙海蜇(Nemopilema nomurai)代谢及分解过程对水环境理化因子及浮游植物影响的研究

从上行控制角度,通过野外采样和围隔培养实验,研究了水母的代谢及分解过程对水体环境中pH、溶解氧、营养盐组成的影响,以及该过程中浮游植物的变化。实验结果表明,沙海蜇在代谢过程中短时间内会大量消耗水体中的溶解氧（dissolved oxygen,DO）,使水体出现低氧和轻度酸化。代谢过程释放出大量营养盐,使水体中的溶解无机氮（dissolved inorganic nitrogen,DIN）浓度在24h内增加为原来的12倍,溶解无机磷（dissolved inorganic phosphorus,DIP）浓度增加了40多倍,进而引起水体中叶绿素a（chlorophyll a,chl a）浓度的增加。沙海蜇的分解过程使水体表现出明显的低氧（缺氧）和酸化现象。沙海蜇生物量越大,分解时间越长,对水体的改变程度越明显,此外,还释放出大量的营养盐并改变原有的营养盐结构,可以刺激甲藻和绿藻的生长,甚至可能引发藻华。     

近海N_P营养盐的研究现状与进展

海洋中N、P等营养盐是海洋生态系统中的重要营养元素,是海洋生物生存和繁殖的能量来源.同时,营养盐又具有复杂多变的化学地质作用,使得近海生态环境中营养盐的研究一直是海洋研究的热点之一,对海水营养盐的研究历史几乎与海洋化学发展史同步.由于环境问题的日益突出,营养盐的研究成为目前海洋及相关科学研究项目中的核心内容之一.笔者通过回顾当今国内外近海环境营养盐调查研究的历史和综述当今国内外该学科的研究现状,概括了该学科的主要进展,并指出存在的问题和今后的发展方向.     

氮与磷的增加对海水无机碳体系影响的实验模拟研究

海洋碳循环是全球变化研究中的重要领域,它不仅在很大程度上决定了全球气温乃至全球气候的变化趋势,而且还是海洋生态系持续发展的基础,它决定着了海洋生态环境变化的走向。众所周知，碳(C)在海洋中以无机态和有机态的形式存在,在海气系统中,大于98%的C以溶解无机碳(DIC)形式存在于水体中(Zeebe et al,2001)其对海洋碳循环的影响至关重要。 氮(N)和磷(P)等营养盐对维持海洋生态系的正常运转起着至关重要的作用。但是，由于近年来人类生产、生活污水的排放以及滩涂和沿岸水域养殖区的长期施肥,它们也作为近岸海区的主要污染物而导致近海海洋生态环境的日益恶化,影响并改变了一些海域的生态结构。如在胶州湾,由于营养盐浓度及结构发生了变化导致该湾地区浮游植物数量和优势种组成的变化(沈志良,2002)近年来,在海洋沿岸带的河口、海湾等水体较浅的透光层内,以孔石莼等绿藻为主要代表的大型海藻开始泛滥,形成大型海藻的水华。海洋生态环境的改变,必然将导致海洋碳循环的变化,从长时间尺度来看也会影响到全球的气候和气温变化。目前,对营养盐与水生藻类之间的响应关系研究已有大量的报道(王勇等,2002；刘媛等，2004；张文俊等，2004)但对于营养盐与海水无机碳体系之间的耦合作用报道甚少。在海洋环境中、C N P作为主要的生源要素,其变化相互影响,并与海水中所存有的海洋生物密切相关。探讨海水中C-N-P的相互耦合关系对于研究海洋生态环境演变过程及效应,阐明海洋碳循环过程的深层次机理,揭示在过量N P作用富营养化条件下,C的迁移转化行为有重要的科学意义和实际价值。本文作者初步研究了模拟条件下C-N-P的相互关系。     

海洋中营养盐陆源补充及其对浮游藻群落结构的影响

文章综述了国内外有关海洋中营养盐陆源补充机制及其对浮游藻群落结构影响的研究动态,研究表明人类活动极大地改变了海洋营养盐的浓度和组成,并导致近海浮游生态系统发生了一定的变化,主要表现为:海域富营养化加剧,非硅藻类赤潮爆发次数明显增加.然而,筑坝对海洋环境的影响研究仍存在许多问题,有待进一步研究.     

黄、东海水母暴发机理及其生态环境效应研究进展

在全球变化和人类活动影响下海洋生态系统的结构与功能发生了很大的变化,海洋赤潮、绿潮、白潮(水母暴发)等生态灾害在多重压力下不断出现。对于以水母为代表的胶质类生物的数量增多,国际上有很多的解释和争论:水母的暴发是一种趋势性的还是周期性的现象,关键问题是对导致水母暴发原因的认识。针对这些问题,国家重点基础研究发展计划项目"中国近海水母暴发的关键过程、机理及生态环境效应"开展了综合性的研究,对前期的研究进展和结果进行系统整理发表在本专辑中,涉及水母生活史策略、环境因子对水母不同生活史阶段的生长和发育的影响、水母的暴发对环境的影响、以及对中国近海水母暴发的新认知等。     

桑沟湾养殖海域营养盐和沉积物-水界面扩散通量研究

利用2006年4,7,11月和2007年1月4个航次对桑沟湾养殖海域的观测资料,分析了该海域营养盐分布、结构特征、主要控制过程以及沉积物-水界面扩散通量,结果表明,该海域的营养盐分布具有明显的季节变化,海水中NO3-,NO2-,PO43-,DOP,TDP和SiO32-浓度皆是秋季最高,而NH4+,DON,TDN浓度则为夏季最高;各种营养盐的最低值除DON外都出现在春季。春季湾内外海水交换不畅,再加上大型藻类海带等生长旺盛期的消耗,使营养盐浓度处于较低水平,在夏秋两季丰水期沿岸河流注入对该海域营养盐的影响较大,冬季无机营养盐浓度分布主要受沿岸流的影响。磷的结构变化较大,其中DOP百分含量在夏季最高,达到81%。从春季到秋季海水中TDN的结构变化从以DON为主转变成以DIN为主。硅和氮的原子比值全年变化不大,硅和氮和氮和磷原子比值春夏两季的高于秋冬季的。分析营养盐化学计量限制标准和浮游植物生长的最低阈值结果表明,磷是春夏两季桑沟湾浮游植物生长的限制性因素;春季硅浓度低于浮游植物生长的最低阀值,也是一个潜在的限制因素。计算结果显示桑沟湾沉积物释放的NH4+,SiO32-和PO43-对初级生产力的贡献较小,与其他浅海环境相比,桑沟湾沉积物-水界面的营养盐通量处于较低或中等水平。     

山东半岛近岸海域生态系统健康综合评价

为了构建基于多指标体系的生态系统健康评价方法,作者在调研了大量国内外文献的基础上,通过实证研究和量化分析,对山东半岛近岸海域生态系统健康的现状做出了较为客观的评价。在综合考虑影响海洋生态系统健康的各种因素的基础上,构建了山东半岛近岸海域生态系统健康评价指标体系,从陆源压力、水质状态和生物响应3个方面对山东半岛近岸海域生态系统健康和环境压力进行分析。结果显示:2006年山东半岛近岸海域生态健康状况基本呈现由外海到近岸逐渐变差的态势,其中生态健康状况较差的海域主要集中在莱州湾西南部、烟台北部海域、威海的沿岸海域以及山东半岛东南部海域。     

我国近岸海域污染防治对策研究

随着沿海经济的迅猛发展,我国近岸海域污染日益严重,成为影响我国海洋生态文明建设的主要问题之一。文章在全面分析我国近岸海域生态环境状况和存在的主要生态环境问题的基础上,提出以下对策建议:我国近岸海域污染防治应加强陆海统筹,切实削减氮磷入海总量;严格控制填海工程,坚决遏制滨海湿地丧失的势头;围绕关键海洋关键生态过程,实施生态恢复修复工程;加强海洋灾害风险管控,有效预防海洋环境灾害发生;加强海洋生态环境监测,为我国近岸海域的可持续发展提供保障。     

The first network of marine protected areas (MPAs) in the high seas: The process, the challenges and where next

Marine protected areas (MPAs) are increasingly being established to protect and rebuild coastal and marine ecosystems. However, while the high seas are increasingly subject to exploitation, globally few MPAs exist in areas beyond national jurisdiction. In 2010 a substantial step forward was made in the protection of high seas ecosystems with 286,200 km² of the North-East Atlantic established as six MPAs. Here a summary is presented of how the world's first network of high seas marine protected areas was created under the OSPAR Convention, the main challenges and a series of key lessons learned, aiming to highlight approaches that also may be effective for similar efforts in the future. It is concluded that the designation of these six MPAs is just the start of the process and to achieve ecological coherence and representativity in the North-East Atlantic, the network will have to be complemented over time by additional MPA sites.     

海洋微塑料污染与塑料降解微生物研究进展

塑料垃圾在近海、大洋水体和沉积物中均广泛存在,并不断累积,对海洋生态系统构成了重大威胁,引起了国际社会的高度关注。本研究从环境生态和塑料降解微生物两个角度回顾了近几年相关方向上的研究进展,包括国内外海洋塑料特别是海洋微塑料在近海与深海等环境中的分布与丰度,以及近海、大洋等环境中降解菌多样性及其降解机制。总体而言,微塑料广泛分布在多种海洋环境,特别是在河口和近海的海水和沉积物,近岸沙滩,以及大洋环流中心;目前已报道的塑料降解菌及其降解酶主要来自陆地土壤和塑料垃圾处理环境,并以聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)降解菌和降解酶的研究最为深入。当前,中国科学家已在近海、大洋深海(深渊)以及极地等大洋环境中,开展了微塑料分布特征和丰度调查,并在生态危害方面开展了研究,但在海洋塑料降解微生物方面还鲜有报道。塑料在海洋环境中的最终归宿以及微生物在塑料降解过程中的作用亟待评估,建议在大洋深海科考中整体布局、联合开展这两个方面的相关研究。     

溢油在海洋生态系统中的风化、生态学效应及环境风险评价

海洋石油污染是全球性的海洋环境问题之一,对海洋生态系统影响极大。本文综述了溢油入海后降解、转化及其随食物链的传递过程,分析其对海洋三大生物类群的毒性效应及可能的作用机制,探讨评价溢油环境风险的方法,并对今后的研究进行展望,为深入研究溢油的生态学效应、科学评价溢油的环境生态风险提供参考。     

Organic carbon and nitrogen isotopes in surface sediments from the western Arctic Ocean and their implications for sedimentary environments

1 IntroductionFor several reasons, the Arctic Ocean and itsmarginal seas are key areas for understanding ocean-ic circulation and global climate system ( Clark,1982; Hansen et al., 1983; Walsh et al., 1996;Overpeck et al., 1997). First, the Arctic Ocean i…     

东亚海区的海岸带综合管理经验:从地方性示范到区域性合作

本文阐述了东亚海区海岸带综合管理实践如何从地方性的示范发展到区域性的合作管理框架，如何实现海洋和海岸带资源的可持续利用．文中着重突出了厦门市政府在维持环境保护和经济发展的平衡，启动和实施海岸带综合管理，以及与沿海国在国际合作方面的经验，总结了厦门实施海岸带综合管理的主要经验，包括多部门间综合协调机制、海岸带综合管理法律框架、科技支撑体系的建立，海洋功能区划、环境剖面和战略环境管理计划的制定，以及实现海上联合执法等等．同时阐述了东亚海域环境管理区域合作计划（PEMSEA）与澳大利亚合作伙伴之间的关系在推动沿海城市的国际合作中将起到的作用．     

近百年来大亚湾沉积物有机质的沉积记录及对人为活动的响应

通过对沉积物中粒度组成、总有机碳（TOC）、总氮（TN）、碳氮比（TOC/TN）和碳、氮稳定同位素丰度（δ13C、δ15N）等的分析,结合沉积年代学信息与端元混合模型结果,解析了百年尺度下大亚湾沉积物中不同来源有机质的演变过程及控制因素。结果表明,大亚湾沉积物特性在20世纪70年代末至80年代初发生了显著改变:在此之前,TOC、TN、δ13C和δ15N表现稳定,陆源与海源有机碳的比例维持在3∶7,而自此之后,TOC与TN含量显著升高,TOC/TN持续下降,在1980—2000年和2010年至今都出现了陆源有机碳比例升高,海源有机碳比例降低的现象。上述显著变化表明大亚湾海洋环境自20世纪70年代末至80年代初已经发生了重大变化。近20年来GDP与沉积柱中TN和δ15N呈现出的显著正相关,与TOC/TN呈现出的显著负相关,表明沿岸经济的迅猛增长,水产养殖业的快速发展,周边人口的急速增加等人为活动,是造成大亚湾生态环境变化的重要原因。未来的研究应更密切关注人为活动对海湾生态环境的影响,通过法律法规约束行为,加强海湾生态环境保护与修复治理工作。     

入海河口生态预警监测站设立意义浅析

入海河口是河流和海洋生态系统的过渡带,陆源生态敏感因素入海将极大地影响近岸海域的生态状况。因此,入海生态敏感因素监测是海岸带生态保护和生态防灾减灾的重要基础,也是促进海洋经济可持续发展的关键一环。然而,当前我国入海河口生态预警监测系统的建立尚处于起步阶段,与发达国家之间还存在较大差距。文章从入海河口生态状况对海域生态系统健康的影响入手,总结了国内外入海河口海洋生态预警监测技术的发展历程、建设情况和应用方向,探讨了建设入海河口生态预警监测站的生态意义和系统发展方向。     

海洋生物多样性保护空间规划分区体系构建及其在泉州湾的应用

基于海岸带综合管理的理念,通过海域生态环境敏感性评价与海域生物多样性保护重要性评价,综合利用地理相关分析法、空间叠置法等定性和定量分区相结合的方法进行海洋生物多样性保护空间规划分区划界,提出了海洋生物多样性保护空间规划分区体系,将规划区域划分为生物多样性重点保护区、生物多样性养护区和生物多样性保护重点监督区.以福建泉州湾为案例,应用海洋生物多样性保护空间规划分区体系,得出泉州湾生物多样性保护极重要地区是泉州湾河口湿地省级自然保护区,泉州湾生物多样性保护比较重要地区是晋江河口、洛阳江河口、晋江南岸地区及清源山.泉州湾海洋生物多样性保护空间规划分区方案共划定26个分区,包括生物多样性重点保护区3个,生物多样性养护区14个,生物多样性保护重点监督区9个.泉州湾的应用结果表明,本研究提出的海洋生物多样性保护空间规划分区体系具有一定的可行性和可操作性,可为泉州湾生物多样性保护管理提供重要科学依据.