胶州湾湾口海域海水淡化取水水质分析

取水水质是影响海水淡化成本的重要因素之一,根据2007年5月、8月和11月3个航次的调查数据,对胶州湾湾口海域海水水质进行了分析。结果表明,除个别近岸站DIN超过二类海水水质标准外,pH、DO、COD、Cu、Zn、油类、PO43--P等指标均符合二类海水水质标准,SS、TDS含量较低,Ca2+、Mg2+含量低于湾内,该区海水可作为淡化取水水源,预处理工艺中应关注钙、镁、铁和锰的影响。     

辽东湾入海河流水质时空变化与污染物来源分析

基于辽东湾入海河流120个监测断面（含16个入海断面）的水质数据,采用主成分分析−多元线性回归模型等方法,研究其有机物、营养盐和重金属等的污染特征和入海通量,并分析其可能来源。结果表明,水质超标指标主要是高锰酸盐指数（COD_Mn）、氨氮（AN）浓度、总磷（TP）浓度和总氮（TN）浓度,其他指标符合I类地表水水质标准。TN/TP比值较高,严重偏离Redfield比值,陆源高含量氮和低含量磷的输入是造成渤海海水TN/TP升高的主要因素。非汛期的溶解氧（DO）浓度、电导率（EC）、AN浓度和TN浓度显著高于汛期,而非汛期的pH、浊度、COD_Mn和TP浓度显著低于汛期。2021年河口有机物和营养盐浓度受河流穿行农业区等因素的影响,重金属浓度则与域内工业企业分布有关。TN、TP、化学需氧量（COD）、AN和石油类年入海通量分别为3.63 × 10⁴ t、1 608.5 t、14.8 ×10⁴ t、3 086.6 t和221.9 t,Hg、Cd、Pb、As和Cr⁶⁺分别为0.264 t、0.253 t、1.978 t、20.434 t和31.651 t。研究区主要的污染源按照其贡献大小依次为生活污水和工业废水、水动力条件等水文因素所致的污染源、水−气界面物质交换及二次转化源和农田地表径流与交通运输产生的非点源。     

海口湾的台风及其对海水水质的影响机制分析

海口湾受台风影响全年以7～10月为盛行时期,尤以8～10月最盛.我们于1996年台风季节前、后在海口湾海域布设了10个监测站,进行了pH,DO,COD,PO₄-P,NO₂-N,NO₃-N和SiO₃-Si的监测,分析了它们在台风前后的变化,结合台风暴流的数值计算,初步探讨了因台风引起水质变化的机制,结果表明,台风、大浪和风暴流掀起海底沉降物或促使底层高营养盐的水体与表层强烈地混合,尤其是风暴流在湾顶辐聚,强烈的流速悬浮湾顶主要由生活污水排污口附近海域受污染的沉积物,一些污染物溶解于水体,伴随着台风而来的暴雨也将陆源污染物通过南渡江搬运到海口湾,使COD,PO₄-P,NO₂-N,NO₃-N和SiO₃-Si的含量台风后高于台风前.台风大浪和风暴流强烈的水交换作用使外海高DO的海水与湾内海水进行充分的交换,又使空气中的氧充分溶解于水体,使DO在该次台风后反而比台风前高,风暴流的水交换作用也使pH值在该次台风前后没有明显变化.     

象山港围隔生态系水质模型研究

在美国环保局开发的WASP(the water quality analysis simulation program,水质分析模拟程序)中的概念模型基础上,运用系统动力学软件Stella9.0.2建立了适用于海洋围隔生态系水质动力学模型.模型包括浮游植物、磷循环、氮循环、碳生化需氧量-溶解氧4个模块,涉及叶绿素a、有机磷、无机磷、有机氮、氨氮、硝酸-亚硝酸盐氮、生化需氧量、溶解氧8个水质指标.利用2010年10月初象山港围隔生态实验数据进行了模型验证和参数率定工作,成功模拟了不同水温条件下围隔水质情况,并确定了30余个模型参数,展现了系统动力学模拟的优势,为揭示象山港海域生态系统的动力学机制,模拟和预测他的变化提供科学依据.     

乐清湾港区“浅水深用”开发方案的可行性分析

从建港条件、港池正常回淤和港池骤淤等方面,综合分析了乐清湾港区采取"浅水深用"开发方案的技术可行性。研究表明,乐清湾港区采取"浅水深用"开发建设是可行的,乐清湾港池骤淤可能性不大。对乐清湾港区"浅水深用"开发方案的几个关键技术问题进行了探讨:一是码头前沿线的确定,这不仅直接关系到码头投资和营运成本,还对今后乐清湾其它工程产生较大的影响。运用全寿命周期成本理念,通过对建设投资、疏浚方量、维护成本、营运成本等方面的比较与分析以及对码头前沿线位置进行模型试验研究和多方案比选后认为,码头前沿线采用400 m栈桥方案是最为经济合理的。二是港池大开挖技术方式合理确定。为减少港池回淤,开挖方式应采取非坑槽开挖,港池与深槽连通,南、北码头区港池疏浚连通。三是港池疏浚土资源综合利用。在港池开挖和维护中,要贯彻循环经济理念,加强对港池疏浚废土的综合利用。结合港区围垦陆域工程的实施、港池疏浚吹填和软基处理,对港池疏浚泥进行资源化利用,既解决沿海大量废弃疏浚泥的处理问题,又可避免疏浚泥对环境的污染。四是港池维护措施的制定。乐清湾港区港池开挖后,港池的骤淤量虽不大,但港池开挖后采取维护措施是必要的,应考虑经济合理的备淤深度,以减少开挖方量和维护量。五是固滩护滩措施的制定。考虑到双屿港开闸泄水对港区回淤的影响,对双屿港南侧滩地采取必要的固滩护滩措施,遏制或减少双屿港开闸泄水对滩地泥沙的掀动作用。六是应结合乐清湾港池疏浚与吹填工程,加强现场监测,进一步验证前期科研成果的准确性和可靠性。监测资料分析表明,前期科研成果的准确性和可靠性是有保证的。     

应用镭-226解读南极普里兹湾表层水的来源与运移

中国第22次南极科学考察航次(2005年12月至2006年1月)期间,利用Mn-纤维富集大体积表层海水中的Ra同位素,并通过222Rn直接射气法测量226Ra的比活度,结果表明,普里兹湾表层水的226Ra比活度变化为0.92~2.09 Bq/m3,平均值为1.61 Bq/m3,在深海区域表现出226Ra含量高的特征。从空间分布看,表层水226Ra比活度呈现出由湾内向湾外增加的反常态势,反映出不同Ra含量水团的混合影响2。26Ra比活度与盐度的关系证实研究海域表层水的Ra含量主要受三种端元水体的混合所控制:其一为具有镭含量高、盐度高特征的南极夏季表层水;其二为低镭、低盐特征的冰融水;其三为高盐、中等镭含量的普里兹湾中深层水,该水体的226Ra纯粹由海底沉积物间隙水向上扩散所维持。结合S-226Ra示踪体系及上述三端元混合模型,计算出各组成水体的比例并描绘出它们的空间分布。南极夏季表层水的份额由湾外向湾内逐渐降低,并且在68°E断面向南影响范围较大;冰融水的比例由湾内向湾外降低,并且在湾内东部的高温水体中具有最大贡献;普里兹湾中深层水中受沉积物镭来源影响比较显著的区域出现在湾内西北部,其影响向湾外逐渐降低。冰融水与普里兹湾中深层水份额分别于普里兹湾湾顶东、西部出现高值的分布特征证实埃默里冰架前沿海流东进、西出的运移规律。     

粤东大规模海水增养殖区柘林湾表层沉积物中的含水量、有机质、氮和磷

柘林湾是粤东地区规模最大的海水增养殖区,近20年来水体富营养化情况日益加重,赤潮频繁发生。2002年7月至2003年7月对该湾9个站位表层沉积物中的含水量(W)、有机质(TOM)和不同形态的氮(TkN,NH₄+)与磷(Ex-P,Fe-P,Au-P,De-P,OP)进行每月一次的周年调查。结果显示,表层沉积物中的含水量和有机质及不同形态的氮、磷均呈现极显著意义的正相关关系,今后可用含水量直接对这些指标进行粗略估算。有机质与氮、磷呈显著意义的正相关关系,表明有机质是影响氮、磷含量和分布的重要因素之一。凯氏氮(TkN)和总磷(TP)的总平均值分别为(1113.1±382.5)μg/g和(567.2±223.3)μg/g,显著高于国内外许多同类型的海湾。各形态氮、磷含量年均值的平面分布呈现湾内(除S1,S7站外)高于湾外、养殖区高于非养殖区、网箱渔排养殖区高于牡蛎养殖区的总体趋势,说明湾内大规模增养殖业对海湾富营养化进程起着重要的作用。各形态氮、磷含量均于盛夏至初秋的高温季节(7-9月)处于年度峰值,这与该季节养殖动物处于生长旺期与高死亡率所造成的生物碎屑增多和有机质分解加速有关。与2002年7月相比,2003年7月的TkN和TP均出现大幅升高,与水体富营养化程度不断加重的趋势相符。此外,自生磷(Au-P)年平均占TP的49.2%,是该湾沉积物中最主要的磷形态。由于水体富营养化能导致沉积物的pH降低,继而促进Au-P中的自生钙氟磷灰石和碳酸钙所结合的磷释放进入水体,因而表层沉积物中高浓度的Au-P可能成为此类海湾富营养化水平加剧和赤潮大规模暴发加剧的隐患。     

Changes in the pattern of water masses resulting from a poleward slope current in the Cantabrian Sea (Bay of Biscay)

From September to December 1995, three hydrographic surveys were carried out in the eastern Cantabrian Sea (Bay of Biscay). Changes in the water masses pattern were examined to study the variability and main energetic features in the area. At the beginning of December, an intense Poleward Current (PC), which had come from Portuguese slopes, entered the eastern Cantabrian Sea. This current was the most energetic event in this area in winter. The PC waters increased temperature by about 2 °C (subsurface layers) and salinity by 0.2 (surface layers) in the pattern of water masses in the eastern Cantabrian Sea in winter. The core current was approximately 10 km width and 120 m depth and the water transport, estimated from geostrophic current profiles, was of about 1.3 Sv.A well-defined wavelike front with two significant ridges in the western and eastern sampling area, was observed. The variability and meandering flow of the PC were driven by dominantly baroclinic instabilities, which are due to strong vertical velocity shear. In this synoptic-scale system, the potential vorticity advection, the differential vorticity advection, and the geopotential tendency have shown to be the cause of the ageostrophic motion and the main baroclinic disturbances.One important consequence of the entrance of the PC in the eastern Cantabrian Sea was the profound effect on the pattern of nutrients. The current-induced stratification pattern drives the distribution of nutrients in the different layers and the instabilities and meandering pattern of the PC was an important mechanism of fertilisation offshore.     

珠江口河网水体非光学活性水质参数高光谱反演

以粤港澳大湾区中山市及其邻近水域河网水体为试验区, 同步采集现场光谱及水质数据, 研究受测水体的高光谱反射率特征, 并分析非光学活性参数中化学需氧量(COD_Cr)、总磷(TP)浓度与高光谱反射率的相关性。结果显示, 各河流水体光谱反射率主要受悬浮颗粒物和叶绿素a的影响; 在500~680nm波段范围内, 水体光谱反射率大小与COD_Cr、TP浓度呈负相关关系; 与单波段相比, 特定波段的反射率比值与COD_Cr、TP浓度值的相关性较高, 与COD_Cr、TP浓度值相关性最高的反射率比值波段组合分别为R₆₇₅/R₇₉₄、R₆₉₀/R₈₁₅。选择上述波段组合建立的水质反演模型具有良好的估算精度, 模型估算平均相对误差分别为27.2%、32.1%, 表明高光谱技术在珠江口河网水体非光学活性参数COD_Cr、TP浓度反演上具有较大的应用潜景。     

Radium mass-balance in Jamaica Bay, NY: Evidence for a substantial flux of submarine groundwater

A mass balance for the naturally-occurring radium isotopes (²²⁴Ra, ²²³Ra, ²²⁸Ra, and ²²⁶Ra) in Jamaica Bay, NY, was conducted by directly estimating the individual Ra contributions of wastewater discharge, diffusion from fine-grained subtidal sediments, water percolation through marshes, desorption from resuspended particles, and water exchange at the inlet. The mass balance revealed a major unknown source term accounting for 19–71% of the total Ra input, which could only be resolved by invoking a source from submarine groundwater. Shallow (< 2 m depth) groundwater from permeable sediments in Jamaica Bay was brackish and enriched in Ra relative to surface bay waters by over two orders of magnitude. To balance Ra fluxes, a submarine groundwater input of 0.8 × 10⁹–9.0 × 10⁹ L d^− 1 was required. This flux was similar for all four isotopes, with individual estimates varying by less than a factor of 2. Our calculated groundwater flux was 6- to 70-fold higher than the fresh groundwater discharge to the bay estimated by hydrological methods, but closely matched direct flow rates measured with seepage meters. This suggests that a substantial portion of the discharge consisted of recirculated seawater. The magnitude of submarine groundwater discharge varied seasonally, in the order: summer > autumn > spring. Chemical analyses suggest that the recirculated seawater component of submarine groundwater delivers as much dissolved nitrogen to the bay as the fresh groundwater flux.     

我国近海镉的水质基准及生态风险研究

以镉为研究对象,在分析我国海水水生生物区系特征的基础上,筛选了栖息我国境内的海水水生生物物种的毒性数据,采用基于物种敏感度分布(SSD)模型不同拟合曲线(log-logistic、log-normal、 Gumbel、Weibull和Burr Ⅲ)的方法分别推导了保护水生生物的海水水质急性基准值和慢性基准值,并分析了引入淡水数据推导海水水质基准的可行性;同时,结合我国海水中镉的分布特征,对海水中镉的生态风险了初步评价。结果表明:Burr Ⅲ对各组数据拟合的效果最佳;引入淡水数据可能会对海水生物造成"过保护"风险;基于Burr Ⅲ对海水数据所推导的急性和慢性基准推荐值分别为63.0 μg/L和8.0 μg/L;将我国近岸水体中镉的浓度与基准值比较显示,我国近岸水体中镉对水生生物的潜在风险较低。研究结果有望为我国水质基准研究及标准制定提供参考。     

基于水质状态和生态响应的综合富营养化评价模型——以山东半岛典型海域富营养化评价为例

对前期构建的长江口及其邻近水域的富营养化评价模型作了进一步改进,并根据2006年至2007年春夏秋冬四个季节的山东半岛典型海域的调查资料,将该模型应用于山东半岛典型海域的富营养化评价。评价结果表明:在"优、良、中、差、劣"五个富营养化等级中,山东半岛大部分海湾和近岸海域出现"中"到"差"程度的富营养化状况,且海湾内富营养化程度明显高于近岸海域。较突出的富营养化症状主要是夏秋季节高浓度的叶绿素水平和周期性发生的有毒有害藻华。烟台四十里湾、丁字湾和青岛胶州湾是山东半岛富营养化状况较严重的三个海湾。仅少数海域,如日照北部近海和黄岛近海的富营养化程度处于"良"的等级。评价模型同时包含富营养化压力因素(水质状态)和效应因素(生态响应)两个方面,在指标评分上不仅考虑评价浓度,还考虑浓度出现的频率和空间覆盖度等方面,以及对各指标合理分配权重,使得评价模型更能准确、全面地反映海域富营养化状况。