闽北海域水体中溶解有机碳的时空变化及其影响因素

为探讨闽北海域水体中溶解有机碳（DOC）时空变化特征及其主要影响因素,于2015年8月、11月、2016年2月和5月对闽北海域环境进行调查,分析该海域DOC时空分布特征,并探讨DOC分布与Chl a、COD、AOU、营养盐、盐度等环境因子的关系。结果表明:2015~2016年闽北海域DOC的含量范围为0.32~2.78 mg/L,均值为1.19 mg/L;季节变化上,秋季>夏季>冬季>春季;空间分布上,整体呈现由近岸向远岸逐渐降低,由南向北逐渐升高的变化趋势,各季节略有差异。DOC与Chl a、COD以及盐度有较强的相关性,与AOU和营养盐的相关性不显著,不同季节影响DOC分布的主要环境因素存在一定差异。研究海域水体中DOC主要受浮游植物光合作用、陆地径流等因素影响,不同季节主要环境因素具有一定差异。     

海岸带城市化对近岸海域叶绿素a浓度的影响——以深圳为例

受大范围、长时间序列监测数据获取难等因素的制约,海岸带城市化活动对近岸海域叶绿素a（Chl a）浓度整体空间分异影响揭示不足。本文利用奇异谱分析方法对2015年深圳沿岸海域的Chl a浓度日均值序列进行多尺度解析,增加可分析数据的丰富度,进而研究海岸带城市化与Chl a浓度时空分异的关系。结果表明,浮标点对应缓冲区内土地利用类型的面积比、空间分布对近岸海域Chl a浓度有控制作用,且影响程度工业用地>居住地>农业用地。浮标点到海岸带的最近距离越近,Chl a浓度固定波动周期越长和月/周波动幅度越大。工业用地、居住地规模和分布的逐年扩大会缩短Chl a浓度波动周期。     

东海典型断面Chl a分布特征及影响因素

根据2011年5月~2012年2月春、夏、秋、冬4个航次东海海域的调查资料,分析了东海典型断面Chl a的分布特征、季节变化及其影响因素。结果表明:(1)东海海域Chl a的平面分布呈现出由近岸向远海递减的趋势,高值区相对集中在西部近岸海域,低浓度区域分布在东部较为开阔的远海海域。水动力条件、陆源径流的输入以及气候变化等因素是形成这种分布格局的主要原因。(2)Chl a的垂直分布受季节影响较大,春、夏两季变化幅度较秋、冬季大。(3)在季节变化上呈春季夏季秋季冬季的规律。(4)相关性分析表明,调查海域Chl a与水温的关系在夏季较为显著;与盐度的相关性趋势并不明显,与DO则在春季有着良好的相关性;与营养盐在春季呈显著正相关,说明营养盐是影响Chl a分布的主导因子。     

鸭绿江口邻近海域夏季粒级叶绿素a分布及影响因素研究

于2016年8月在鸭绿江口邻近海域采集水样,讨论了鸭绿江口邻近海域夏季粒级Chl a含量的空间分布规律及环境影响因素。结果表明,调查海域总Chl a含量介于2.91~17.46 μg/L之间,平均含量为6.54±3.56 μg/L,表层Chl a含量高于底层。小型级（Micro）Chl a含量表、底层分布规律相近,高值区均位于河流入海口处;表层和底层微微型级（Pico）Chl a分布规律相近,含量值在河流入海口处由东北向西南逐渐降低。微型级（Nano）Chl a含量在表层高值区位于河流入海口处偏西方向,底层则呈现北低南高的分布趋势。Micro级Chl a为夏季鸭绿江口邻近海域总Chl a的主要贡献者,平均贡献率为55.10%;Pico级和Nano级Chl a平均贡献率为27.61%和17.29%。Chl a主成分分析结果表明:底层各粒级Chl a含量与各环境因子均呈显著正相关（p < 0.05）;表层各粒级Chl a含量与盐度、透明度呈显著负相关,与硝酸盐（NO₃-N）、亚硝酸盐（NO₂-N）、磷酸盐（PO₄-P）、DIN、氮磷比、悬浮物浓度等呈显著正相关（p < 0.05）;Micro级Chl a含量与营养盐因子相关性更显著。     

秋季珠江口外海海域的生态环境特征

于2015年9月（秋季）对珠江口外海海域不同深度水体中的营养盐、溶解氧（DO）和叶绿素a（Chl a）进行了调查,通过分析它们的空间分布特征及相互关系对珠江口外海海域的生态环境进行了研究。调查期间,营养盐、DO和Chl a的浓度和分布情况表明珠江口外海海域的生态环境总体较好,该区域的近岸受一定程度的陆源影响。在垂直分布上,珠江口外海海域水体的温度和盐度层化明显,导致营养盐、DO和Chl a的垂直分布均出现明显的差异。珠江口外海海域浅层水体（约小于50 m）的营养盐由于受浮游植物光合作用的影响而具有较低的浓度,深层水体（约大于50 m）的营养盐由于受有机物氧化分解的影响而具有较高的浓度。基于营养盐浓度和比值初步判断调查区域的营养盐限制情况,发现珠江口外海海域大部分浅层水体的营养盐可能同时存在氮限制和磷限制。综合分析营养盐、DO和Chl a之间的关系,发现2015年秋季珠江口外海海域的水体整体上处于异化作用占主导的阶段。     

曹妃甸近海营养盐和叶绿素a的时空分布及其影响因素研究

本文通过2014年5月、2013年8月在曹妃甸周边海域分别实施春季、夏季航次,分析了营养盐和叶绿素a（Chl a）的时空分布特征、影响因素及其与温度、盐度、化学耗氧量（COD）、悬浮颗粒物（SPM）的关系,评估了水体营养状态和营养盐限制状况,并且结合历史资料探讨了围填海前后营养状况的变化情况。结果表明:调查海域无机氮（DIN）、磷酸盐（DIP）和硅酸盐（DSi）受到河流输入和沉积物释放作用的显著影响,其高值区主要出现在曹妃甸两侧的近岸海域;营养状态质量指数（NQI）在1.07~2.23之间,处于贫营养或中营养状态;营养盐限制状况具有季节差异,春季主要为Si限制,夏季主要为P限制;Chl a在春季的高值区主要分布在东侧远岸海域和东北侧内湾海域,与盐度、P和Si密切相关,其夏季高值区出现在甸头和内湾附近海域,与P和Si关系紧密。结合历史资料的比较表明春季DIN、NQI和Chl a在西侧海域有所降低,在东侧海域有所升高,这是由于围填海后潮流变化的空间差异造成了营养盐的重新分布,而夏季各断面多为DIN和NQI降低而Chl a升高,表明营养盐被浮游植物充分利用,需要结合浮游植物群落进一步分析围填海的影响。     

钦州湾表层水分粒级Chl a分布特征及其影响因素

于2014年1月（冬季）和10月（秋季）对钦州湾海域进行了综合调查,分析了该海区分粒级Chl a的分布特征及其影响因素。结果表明,冬季Chl a平均浓度为2.38μg/L,秋季Chl a浓度显著升高,平均浓度为6.96μg/L。浮游植物粒级结构具有明显的季节变化特征,冬季浮游植物粒级组成以微型浮游植物为主,平均占Chl a总量的73.0%,小型和微微型浮游植物所占的比例分别为14.9%和12.1%;秋季,小型、微型和微微型浮游植物对Chl a总量的贡献率分别为42.3%、44.7%和12.9%。浮游植物平均粒级指数秋季（23.55μm）显著大于冬季（11.23μm）。从空间分布上看,在高营养盐含量区域大粒径的浮游植物占有优势,而其他靠近外海一侧的站位则以微型浮游植物为主。温度、营养盐和悬浮物是影响钦州湾海域浮游植物粒级Chl a分布和组成的重要环境因子。     

莱州湾沿岸河流对邻近海域表层水体中Chl a浓度的影响

根据2012年9月底对莱州湾沿岸河流和邻近海域表层水体中Chl a和相关环境参数的调查,分析了Chl a在该区域的分布、影响因素、富营养化状况以及变化趋势。莱州湾沿岸河流Chl a浓度平均值为51.9 g/L,邻近海域为3.9 g/L。在沿岸河流,与Chl a呈显著正相关的仅有悬浮颗粒物(SPM),而在邻近海域,与Chl a呈显著正相关的有SPM、PO4-P、NH4-N、NO3-N。氮和磷都是莱州湾近岸海域Chl a的限制因子,其中氮的限制作用较大。莱州湾沿岸河流水体的富营养化程度主要表现为过度和高度富营养化,近岸海域水体的富营养化程度则主要表现为低度富营养化。沿岸河流高浓度的氮磷汇入,将会促进莱州湾近岸海域浮游植物生长,进而导致莱州湾近岸海域Chl a浓度增加并有可能使该区域的富营养化程度增加。     

基于主成分分析法近岸海水环境质量与空间异质性研究—以庄河港近岸海域为例

为揭示北黄海海域近岸海水环境质量及其空间分布格局,对庄河港冬季表层海水环境质量进行了评价分析。在研究海域设置20个采样站位,运用主成分分析法,对庄河港近岸海水环境质量进行了评价分析,采用Kriging空间插值法对研究区域海水环境质量进行了空间异质性分析,采用相关性分析和回归分析法分析了水质参数之间及其与监测点地理位置之间的关系,采用冗余分析方法研究了海水环境质量对水体Chl a和溶解氧含量的影响。研究结果表明,该海域表层海水总无机氮含量高于《海水水质标准》中四类水质的要求,其余水质参数均符合一类水质要求;NO₃-N和NO₂-N以及PO₄-P之间及其与Cd和Cr具有显著的相关性,污染来源相同;主成分分析表明,庄河港近岸海域海水环境质量是无机氮、无机磷以及与其有密切关系的Cd、Cr等水质因子综合作用的结果,且沿岸线方向的空间异质性明显,与用海方式相关;冗余分析表明近岸海水环境质量解释了Chl a和溶解氧空间分异的82.67%,叶绿素a浓度与表征无机氮和无机磷含量的主成分得分呈负相关性。     

2000~2010年大鹏湾溶解有机氮的时空分布

依据2000~2010年每月一次的调查资料,简要描述和讨论了大鹏湾中溶解有机氮(DON)质量浓度的时空分布,并结合现场盐度、5d生化需氧量(BOD5)、总溶解氮(TDN)和叶绿素a (Chl a)实测数据探讨DON的组成、来源和滞留时间(TDON).结果表明,大鹏湾的水动力条件对DON的分布变化影响不大.DON质量浓度为(0.15±0.08)mg/L,与大亚湾的相近,但比珠江口的低,而比南海北部沿岸的高.由二元混合质量平衡模式结合周边小河溪(向海排放淡水)中TDN的DON质量分数估算的大鹏湾中陆源DON质量分数约为19%,远小于海源的,暗示大鹏湾中的DON以自生来源为主.由平均不稳定DON(LDON):BOD5比率估算的LDON质量分数约为41%.由表层平均浮游植物DON (PDON):Chl a比率估算的PDON质量分数约为17%,而由此结合累计DON估算的大鹏湾中的TDON约为15d.11a研究期间,LDON的年际变化呈下降趋势,而DON和难降解DON (RDON)的年际变化略呈上升趋势,表明RDON在大鹏湾中逐渐缓慢积累.     

基于Sentinel-2的平寨水库叶绿素a浓度反演

为实现对平寨水库叶绿素a的遥感监测,选取平寨水库2017年11月17—18日的实测叶绿素a浓度数据和准同步的Sentinel-2数据,通过选取最佳波段组合建立BP神经网络模型,对平寨水库叶绿素a进行反演,并分析其空间分布特征。结果表明:Sentinel-2红边波段对叶绿素a的敏感性优于可见光波段,在叶绿素a浓度反演方面具有较大潜力。相关系数最大的波段组合方式是:B5/B4、[1/B4-1/B5]*B6、[1/B4-1/B5]*B7和[1/B4-1/B5]*B8;BP神经网络模型可决系数R2为0.9160,平均相对误差为29.87%,反演精度优于三波段模型;平寨水库叶绿素a浓度空间分布差异明显,水面开阔的中心库区浓度较高,各支流上游河段浓度较低。Sentinel-2数据可较好地应用于喀斯特高原湖泊叶绿素a浓度反演,BP神经网络模型估测结果合理、可靠;研究结果可为平寨水库水环境治理提供科学依据。     

渤海湾天津段海岸带水环境质量灰色关联度评价

以渤海湾天津段海岸带为例,对海岸带水环境质量评价指标和评价方法进行研究,在系统分析各种绝对灰色关联度计算方法的基础上,采用变权重的加权绝对灰色关联度计算方法,提出了基于灰色关联度的海岸带水环境质量评价方法.评价指标体系包括海岸带的物理、化学和生物指标,其中,化学指标可以选择COD_Mn,BOD₅,无机氮,磷酸盐和DO等,生物指标包括浮游植物多样性指数和叶绿素a浓度、浮游动物的多样性指数和均匀度指数、底栖生物多样性指数和丰富度指数.对渤海湾天津段海岸带的水环境评价结果表明:北部主要排污口———大沽口附近水环境质量面临威胁,水质呈Ⅲ~Ⅳ级;而中南部水质为Ⅱ级,远岸水环境质量良好,属于Ⅰ级.说明陆源活动影响是使水环境质量受损的主要原因.      

基于Landsat 8影像估算新安江水库总悬浮物浓度

总悬浮物(total suspended matter,TSM)直接决定着水下光场分布,进而影响水体的初级生产力,其浓度也是水质和水环境评价的重要参数之一.本研究构建了基于Landsat 8影像数据的较为清洁的新安江水库TSM的遥感估算模型,并给出了该水体TSM浓度的空间分布特征.结果表明,对该水体TSM浓度较为敏感波段为Landsat 8第二、三和八波段,线性相关的决定系数分别为0.37、0.51和0.42.然而,以上任何一个波段都无法单独用于准确地提取该区TSM浓度,而利用以上3个波段构建的多元回归模型能够给出较为准确的估算结果,模型决定系数为0.92,平均相对误差为11%,均方根误差为0.16mg·L-1.新安江水库TSM浓度整体较低,变化范围为0.04~24.54 mg·L-1,平均浓度为2.19 mg·L-1.高浓度部分位于湖的边缘区以及一些湖湾枝杈,如:枫树岭水域、汾口水域、威坪水域、安阳水域、大墅水域、临岐水域等,主要是受入湖河流以及邻近水域采砂活动的影响.因此研究认为利用Landsat 8数据的3个波段,采用多元回归模型能够较好地估算较清洁水体的TSM浓度.     

半封闭海湾Chl a浓度遥感反演模型比较性研究——以胶州湾为例

叶绿素是我国近海水质监测的主要参数之一,其浓度的遥感反演是监测水体光学特性、评价水体污染的重要指标。本研究以Landsat-8/OLI、FY-3A/MERSI和HJ-1B/CCD遥感影像为数据源,结合2016年实测的Chl a浓度和水体光谱特征,建立胶州湾Chl a浓度的半经验/半分析反演模型。研究表明:基于Landsat-8建立的反演模型,整体Pearson相关系数最高,最优模型的预测值与实测值的决定系数R2>0.86,反演效果最好,能较好的适应于胶州湾Chl a浓度的反演研究。Landsat 8最佳波段组合为:2月份Band4/Band2,R2=0.83;5月份[（Band3）-1-（Band4）-1]* Band5,R2=0.80;8月份[（Band2）-1-（Band3）-1]* Band4,R2=0.78;11月份[（Band4）-1-（Band2）-1]* Band1,R2=0.86。     

大鹏湾中表层沉积物的有害要素及其环境质量

依据20多个航次的调查资料,简要描述和分析了大鹏湾表层沉积物中8项有害要素多年的平均分布变化及其环境质量变化.结果表明:绝大多数表层沉积物中的有害要素含量在本湾的西部和北部沿岸区域明显偏高,这说明香港和深圳某些渠道的排放对沿岸区域造成了污染.9a调查期间,香港海区表层沉积物中Pb、Cu、Cr、A8和Hg含量的年际变化趋...     

基于三维水动力水质数值模型的象山港排污策略研究

本文以象山港（半封闭港湾）为研究对象,采用Delft 3D软件建立三维水动力数值模型,对其潮位、潮流、温度、盐度的时空变化进行验证分析,计算结果与实测结果基本吻合,表明该模型能够较好地模拟象山港海域的水动力特征。为进一步研究象山港内污染物的迁移转化过程,在上述水动力模型的基础上构建三维水质模型,水质模拟结果与实测数据吻合良好,可以反映水质的变化趋势。利用验证后的水质模型,针对排污口的落潮排放、排放量减少和排污口整合3种排污策略进行模拟计算,分析排污口对象山港水质变量的影响程度。模拟结果表明,象山港水质环境受排污口影响明显,3种排污策略均可以直接降低港内DIN浓度,但不同的工况表现出不同的影响特征。     

太湖湖表反照率时空特征及影响因子

湖表反照率是影响水-气界面能量平衡和水体内部光温环境的重要因子,受到太阳高度角、云量、风速和水质等环境因子的多重影响.基于太湖中尺度涡度通量网4个涡度通量观测站点(梅梁湾、大浦口、避风港和小雷山)的辐射和风速资料,结合晴空指数和水质数据,分析上述因子对太湖湖表反照率的影响及太湖湖表反照率空间差异的原因.主要结果为:太阳高度角是控制湖表反照率日变化、季节变化的主要因子;太阳高度角低于35°且当晴空指数在0~0.1和0.4~0.6之间时湖表反照率出现高值.反照率值呈现随风速、浊度和叶绿素a浓度升高而增大的趋势,而风浪通过影响浅水湖泊浊度、叶绿素a浓度从而间接影响湖表反照率.各站点湖表反照率关系为:小雷山避风港大浦口梅梁湾,其中小雷山站位于草型和藻型湖区过渡区而梅梁湾站位于藻型湖区.反照率与叶绿素a浓度水平之间的关系对蓝藻暴发及其严重程度并不敏感.本研究为湖体反照率的参数化过程提供参考依据.     

香港近海海域叶绿素a定量反演及时空变化分析

以2009~2019年HJ-1A/B卫星多光谱数据和对应日期的实测数据为数据源,通过预处理提取出各波段组合反射率并与实测叶绿素a浓度数据进行统计相关性分析,选取相关性最高的波段组合作为特征变量与2/3的实测叶绿素a浓度数据进行建模,并用剩下的1/3实测叶绿素a浓度数据进行精度验证以确定最佳遥感反演模型,最后根据最佳反演模型对2009-2019年的香港近海海域叶绿素a浓度进行反演,明晰该海域近10年的叶绿素a浓度时空变化特征.结果表明：利用HJ-1A/B卫星多光谱数据反演香港近海海域叶绿素a浓度的最佳波段组合为第3波段和第2波段比值（B3/B2）,相关系数（r）为0.893;最佳反演模型为利用B3/B2构建的e指数回归模型（Chl=0.004e^6.693(B3/B2)）,决定系数（R²）为0.934,均方根误差（RMSE）为0.255μg/L,平均相对误差（RPD）为25%;近10年香港近海海域的叶绿素a浓度时空变化特征：空间上整体呈现“东高西低,由东向西逐渐减小”的分布特征,西部海域比东部海域平均浓度低5μg/L左右;2017年内呈“春低秋高,夏升冬降”的随季节变化特点,其中秋季最高,夏春两季次之,冬季最低.     

密云水库水源地保护区水体叶绿素a含量与营养物质浓度关系

在密云水库水源地保护区内选择3个典型水库,分析水体营养物质浓度对叶绿素a(Chl-a)含量的影响,并利用水体营养物质浓度计算叶绿素a含量。结果表明:总磷浓度(C_(TP))与叶绿素a浓度之间呈极显著正相关;高锰酸钾盐指数(C_(COD))和总氮浓度均与Chl-a之间呈正相关,但相关程度有所降低。在此基础上,提出了利用C_(TP)计算Chl-a的单变量方程和利用C_(TP)和C_(COD)计算Chl-a的双变量方程,其中双变量方程计算效果略优。对于水深较浅的草型水库,可利用C_(TP)和C_(COD)计算Chl-a。     

利用高光谱反演模型评估太湖水体叶绿素a浓度分布

叶绿素a浓度是评价水体富营养化和初级生产力的一个重要参数,高光谱遥感是获取叶绿素a浓度的有效手段.为建立太湖水域叶绿素a的最佳高光谱估算模型,选取2015年5—7月共计60组同步实测高光谱数据和叶绿素a浓度数据,在地面光谱反射率和叶绿素a浓度相关性分析的基础上,使用2∶1的数据样本进行太湖水域叶绿素a的最佳高光谱估算模型的建立和验证,筛选模型分别为波段比值、三波段、荧光峰位置、峰谷距离、一阶微分、NDCI(Normalized Difference Chlorophyll Index)、峰面积、荧光峰高度、WCI(Water Chlorophyll-a Index)和四波段模型.结果表明,建模得到的四波段模型决定系数最高,峰面积模型的决定系数相对最低;四波段模型的反演精度最高,均方根误差(RMSE)为0.00376 mg·L~(-1),平均绝对误差(MAPE)为27.86%,而WCI模型的反演精度相对最低,RMSE为0.01231 mg·L~(-1),MAPE为45.11%.将反演精度最高的四波段模型应用于2015年8月3日的两景HSI(Hyperspectral Imaging Radiometer)高光谱影像数据,也得到较高精度,利用同步实测叶绿素a浓度验证的决定系数为0.7643,RMSE为0.00433 mg·L~(-1),MAPE为45.62%.在春、夏季叶绿素对水体光学特性占主导作用且叶绿素分布均匀的情景下,本研究可为太湖水域叶绿素a的高光谱反演和水环境监测提供有价值的参考,其它季节水体光谱特点的研究尚待进一步开展.