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。     

光照和盐度对海水介质中磷化氢转化的影响

通过室内模拟实验,研究了光照和盐度对海水介质中磷化氢转化的影响。结果表明,不同光照条件下磷化氢转化率有明显差异,按对磷化氢转化促进作用由大到小排列依次为：UVC〉UVB〉日光〉UVA〉避光条件,单位辐照强度的UVC比UVB更能促进磷化氢的转化。在实验体系中加入臭氧、过碳酸钠的实验进一步验证自由基反应对磷化氢转化有促进作...     

改性粘土对虾夷扇贝(Mizuhopecten yessoensis)体内麻痹性贝毒的影响

目前,改性粘土技术已成为国内外普遍认可的有害赤潮治理方法,但在利用该技术治理产毒藻赤潮过程中,对底栖滤食性贝类体内毒素累积和排出的影响尚不清楚。通过室内实验,考察了聚合氯化铝改性粘土(MC I)絮凝典型产毒藻——太平洋亚历山大藻(Alexandrium pacificum)后,虾夷扇贝食用组织和消化腺组织中麻痹性贝毒(paralytic shellfish poisoning,PSP)含量、组分的变化情况。研究结果表明,在前期毒素累积阶段,虾夷扇贝暴露于A. pacificum 3 h后,未添加改性粘土的对照组中虾夷扇贝食用组织毒素水平由空白组的未检出迅速升高至13.24µg STXeq/kg,消化腺组织毒素水平由0.68µg STXeq/kg升高至42.97µg STXeq/kg,第4 d时对照组食用组织、消化腺组织毒素水平达到最高,分别为258.67和3 208.40µg STXeq/kg。添加0.2 g/L MC I的实验组中,3 h后水体中97%的A.pacificum藻细胞被絮凝沉降,此时虾夷扇贝食用组织和消化腺组织毒素水平远低于对照组,分别为6.33和18.39µg STXeq/kg,第2 d时达到98.92和574.54µg STXeq/kg,均显著低于对照组(P<0.05),随后呈下降趋势。在随后的毒素排出阶段,实验组虾夷扇贝食用组织和消化腺组织毒素水平显著低于对照组(P<0.05)。另外,在累积阶段,对照组和实验组虾夷扇贝食用组织和消化腺组织中PSP各组分相对含量差异不大,说明改性粘土未对虾夷扇贝体内的PSP转化造成明显影响。由实验结果可见,改性粘土可有效絮凝去除水体中的A.pacificum藻细胞,减少虾夷扇贝对其的滤食,从而降低了PSP在贝类体内的积累,该研究结果将为改性粘土治理底栖贝类养殖水体有毒赤潮提供科学依据。     

东海原甲藻核酸和蛋白对环境中氮磷浓度变化的响应

通过设定不同的氮(N)、磷(P)浓度一次性培养东海原甲藻,研究了该藻的生长状况及不同生长阶段单位细胞DNA,RNA及蛋白质含量的变化,结果表明,不同氮磷浓度对东海原甲藻的生长产生显著影响,最终生物量与初始的氮磷浓度呈正相关,不同培养组的最大生长率存在显著差异(P<0.05);DNA含量与培养液中氮浓度相关性极显著(P<0.01),但与磷浓度相关性不显著(P>0.05);RNA含量与氮磷浓度均呈极显著相关(P<0.01),而且在不同的生长阶段其含量也会发生变化,随着培养时间的延长,各培养组的RNA含量显著下降(P<0.05);RNA/DNA比值与氮磷浓度均显著相关(P<0.05),而且与生长率呈线性相关关系。培养液中氮浓度显著影响到东海原甲藻单位细胞总蛋白含量,磷缺乏也会使总蛋白含量显著降低。     

香港近岸海域营养盐结构特征及其对浮游植物生长的影响

本文利用2000年3月至2001年5月在香港近岸牛尾海海域(Porter Shelter, Hong Kong)14个航次的现场调查数据, 对水体中营养盐组成结构和叶绿素a含量进行了分析研究。结果表明, 该海域表层和底层水体中溶解无机氮(DIN, 包括NO3?-N+NO2?-N, NH4+-N)平均浓度范围分别为1.24—9.72mol/L及1.30—7.49mol/L, 均表现为冬季最高、秋季最低。不同季节表层水体中PO43?-P浓度范围为0.14—0.46mol/L, 夏季平均浓度最底; 底层 PO43?-P浓度变化不大, 但夏季仍低于其他季节。不同季节表层和底层水体中SiO32?-Si的变化趋势基本相似, 平均浓度范围分别为7.80—18.47mol/L 和8.13—16.87mol/L, 均在冬季最高, 其它季节差别不大。叶绿素 a分析结果显示, 表层水体高生物量大多出现在夏末秋初季节(如8月份), 春季(4月份)次之; 底层水体叶绿素 a秋季最高, 夏季次之。进一步分析了该海域营养盐对浮游植物生长的可能限制因子, 结果表明表层水体春季呈现氮–磷协同限制的可能性、夏季磷限制较明显, 秋季表现为显著的氮限制。底层水体春、夏季呈现氮–磷协同限制的趋势, 秋季也表现为明显的氮限制。冬季磷酸盐浓度相对氮、硅的含量较低, 但各种营养盐相对于浮游植物生长的最低阈值都比较丰富, 所以, 冬季表、底层水体中营养盐对浮游植物的生长均不形成限制因素。另外, 除了夏季表层水体外, 其它季节该水域浮游植物生长受溶解无机硅限制的可能性较少。     

2012年长江口及其邻近海域营养盐分布的季节变化及影响因素

根据2012年3、5、8和12月4个航次长江口及邻近海域的调查数据,研究了氮、磷、硅营养盐及总氮(TN)、总磷(TP)的浓度特点,及其与盐度的相关性和叶绿素a的变化特征。结果表明,总溶解无机氮(DIN)、硅酸盐(Si O3)和TN的浓度分布均表现出自长江口至外海迅速降低的特征,且与盐度呈现显著负相关性。磷酸盐(PO4)的浓度降低程度随远离河口而减弱,且与盐度的相关性相对较弱,可能存在外海水补充;而TP则在长江口浑浊带海域呈现出较高浓度,且与盐度的相关性不明显,可能是受浑浊带泥沙吸附所致。在调查海区内,DIN与TN的平均值在夏季较低,结合叶绿素a数据分析,认为浮游植物吸收作用降低了DIN和TN的浓度。通过分析各营养盐之间的比值特征,进一步考察了营养盐来源及其对浮游植物生长的可能限制情况,其中N/P比值的变化同样揭示了N主要来自于长江水而P有部分来自于外海水的特征。该比值呈现远离河口而降低的特征,且在浑浊带无明显季节变化。春季和夏季有超过90%的调查站位显示潜在P限制,且均位于外海区。与历史资料对比发现,春季和夏季潜在P限制站位的比例明显升高,而潜在Si限制站位比例在春季和夏季降低。本文研究认为,营养盐含量及组成结构反映了该海域浮游植物群落组成和优势种的演替。     

Long-term ecological interactions between nutrient and phytoplankton community in the Changjiang estuary

Both nitrate (NO₃⁻) and soluble reactive phosphate (PO₄³⁻) concentration in the freshwater end-member at the mouth of the Changjiang River have increased dramatically since the 1960s. Within the same period in the sea area, with surface salinity>30, NO₃⁻ concentration has shown an obvious increase, PO₄³⁻ has not changed greatly and dissolved reactive silica (SiO₃²⁻) has deceased dramatically. An examination of the elemental ratio of NO₃⁻ to PO₄³⁻ at the mouth of the Changjiang River did not show a systematic trend from the 1960s to 2000s largely because both nutrients increased simultaneously. In comparison, the elemental ratio of dissolved inorganic nitrogen (DIN) to PO₄³⁻ in surface seawater, with salinity>22, has shown a clearly increasing trend. Furthermore, an overall historical change of the SiO₃²⁻:PO₄³⁻ ratio has undergone a reverse trend in this area. Based on the changes of SiO₃²⁻:PO₄³⁻ and DIN:PO₄³⁻ ratios, we can conclude that an overall historical change of SiO₃²⁻:DIN ratio has decreased in this area from the 1950–1960s to 2000s. The argument that phytoplankton productivity in the Changjiang estuary has been enhanced by increasing nutrient input from the riverine transport was supported by these results. A comparative study analyzing the shift of phytoplankton composition from the mid-1980s to 2000s was also made. The results indicated that the average yearly percentage of diatom species in the Changjiang estuary has decreased from 84.6% during 1985–1986 to 69.8% during 2004–2005. Furthermore, the average yearly percentage of diatom abundance in the Changjiang estuary decreased from 99.5% during to 75.5% over the same time period, while the abundance of dinoflagellates has increased dramatically, from 0.7% to 25.4%.     

Environmental characteristics of annual pico/nanophytoplankton blooms along the Qinhuangdao Coast

Blooms of some pico/nanophytoplankton have occurred frequently along the Qinhuangdao coast since 2009, and it is necessary to identify the critical environmental factors inducing them. In this study, variations in the physical and nutrient characteristics of the seawater were analyzed following the development of local blooms in 2013. The local environmental characteristics were also compared with those of the Changjiang River estuary, China, and the Long Island estuaries in the USA, which are also prone to blooms of special algal species. In Qinhuangdao the local water temperature varied seasonally and rose above 15°C in 2013 early summer, coincident with the water discoloration. The salinity was more than 28 with a variation range of 3 throughout the year. Our results suggest that the physical conditions of the Qinhuangdao coastal area were suitable for the explosive proliferation of certain pico/nanophytoplankton, e.g. Aureococcus anophageff erens. The water supporting the bloom was not in a condition of serious eutrophication, but there were relatively high concentrations of reduced nitrogen(especially ammonium), which acted as an important nitrogen source for the pico/nanophytoplankton bloom. There was also a large gap between total nitrogen(TN) and dissolved inorganic nitrogen(DIN). Although the phosphate concentration was relatively low, there was no evidence of phosphorus limitation to the growth of pico/nanophytoplankton during bloom events.     

超声改性对不同粘土去除藻华生物效率的影响

粘土表面改性方法是提高改性粘土絮凝有害藻华效率的关键。本文研究了超声改性法对粘土去除藻华生物效率的影响,对比分析了粘土颗粒在改性前后的粒度分布、扫描电镜图像以及表面电位等理化特征变化,进而初步探讨了超声改性的作用机制。结果显示,超声改性处理可以有效提高本研究中所试验五种粘土去除藻华生物能力。超声改性导致粘土颗粒粒径进一步减小,且超声时间越长,颗粒粒径越小;超声处理后的粘土粒度分布集中、颗粒均匀,延长超声处理时间可以有效提高增效效果。同时发现,超声改性后粘土颗粒的表面电位负电性变弱,降低了粘土颗粒与表面负电性藻细胞之间的静电斥力,从而提高了粘土对藻华生物藻细胞的絮凝去除能力。本研究探索了提高粘土去除藻华生物效率的新方法,为进一步增强改性粘土去除能力提供了参考。     

长江口邻近海域氮同位素的周日变化特征及其对营养盐过程的指示

长江口邻近海域的氮循环过程一直是近海富营养化研究领域的热点问题, 然而目前较少有针对短周期的调查研究。本文调查了该区域氮、磷、硅等主要营养盐及多种形态的氮稳定同位素的在潮周期周日变化特征。结果显示, NO_3~-、NH_4~+、PO_4~(3-)和SiO_3~(2-)的浓度范围分别为 14.09—55.85、0.21—2.26、0.82—1.08 和 16.80—33.85μmol/L, 而δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-、δ~(15)N_P和δ~(13)C_P 等的分布范围分别为 4.7‰—11.1‰、-2.0‰—7.8‰、-1.2‰—7.9‰和-22.9‰— -14.7‰。NO_3~-、PO_4~(3-)和SiO_2~(3-)均与盐度呈现明显的负相关特征, 说明三者的主要来源为长江冲淡水; 4NH(10)则随盐度升高而浓度增加, 且在底层高浓度出现时刻与高盐水团输入时刻一致, 说明外海输入是该区域铵盐的主要来源。另一方面, 氮稳定同位素(δ~(15)N-NO_2~-和δ~(15)N_P)未表现出随盐度的变化规律, 而δ~(18)3O-NO_3~-和δ~(13)C_P 则随盐度升高而增加, 说明淡水输入的同位素值低于海洋水平。通过对比中、高浓度叶绿素水体中NO_3~-、δ~(15)N-NO_3~-、δ~(18)O-NO_3~-的变化特征可以看出, 随NO_3~-浓度降低, δ~(15)N-NO_3~-值升高, 且呈现 6.2‰的分馏系数, 且氧同位素也随之增大, 指示水体中浮游植物对硝酸盐的同化吸收作用。而另一方面, 两种同位素的增加差值表现出△δ~(18)O︰△δ~(15)N1 , 说明硝酸盐在被消耗的同时还发生着补充作用。在较高盐度的水体中, 发现4NH(10)呈现出向硝酸盐的转化趋势并引起δ~(15)N-NO_3~-降低, 指示了底部明显的硝化过程, 与此前的研究结果一致。本文结果以期丰富对河口区氮循环和迁移转化的认知。