琼海近岸海域表层沉积物中重金属和营养盐分布特征及风险评价

为了解琼海近岸海域海洋沉积物中重金属和营养盐的空间分布特征及污染状况。利用2022年11月表层沉积物重金属(Cu、Pb、Cd、Cr、Zn、As、Hg)和总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)调查数据,分析各因子的分布特征及来源。采用单因子指数法和综合污染指数法对重金属和营养盐污染现状进行评价,运用潜在生态风险指数法识别表层沉积物重金属潜在生态风险程度。结果表明,Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As、TN、TP、TOC均值分别为4.98 mg/kg、12.43 mg/kg、21.72 mg/kg、0.107 mg/kg、22.28 mg/kg、0.041 mg/kg、11.84 mg/kg、0.049%、0.054%和0.45%,除了部分站位的As、TN、TP超出标准限值外,其余要素均符合一类海洋沉积物标准;重金属单因子指数从高至低为:Hg>Cd>As>Pb>Cr>Zn=Cu;潜在生态危害指数Er为:Hg>Cd>As>Pb>Cu>Cr>Zn;Hg、Cd和As不仅是琼海海域重金属的主要污染物,同时还是导致生态危害的重要因素,海区重金属整体处于轻微污染和中等潜在生态危害等级;TP为营养盐主要污染因子,海区营养盐整体表现出轻度污染。相关性分析结果表明,TN、TOC受海源和陆源污染共同影响所致,Cu、Pb、Zn、Cd、Cr主要受养殖尾水、生活污水、船舶污水和防污涂料等人类活动影响,TP、As可能与万泉河输入及潮流迁移有关,Hg与其他因子来源不同。

基于红外热成像技术的近岸船舶位姿获取和识别

为实现对港口船舶的实时监测,采用红外热成像技术对视野内所有运动船舶位姿进行实时获取和识别,考虑到海港与内河港水域背景复杂程度的不同,分别采用改进的Otsu阈值分割技术和混合高斯建模技术,对实时采集的红外图像进行前景提取,实现港口水域内所有运动船舶的图像区域提取和准确定位。该方法显著提高监测系统的精度与效率,为船舶靠泊辅助系统的优化提供可行方案。

2021年6月和9月唐山近岸海域浮游植物群落结构特征及影响因素

依据2021年6月和9月唐山近岸海域的生态现状调查数据,分析该海域浮游植物群落结构的时空变化特征及其影响因素。结果显示:2021年6月和9月共检出浮游植物3门39属79种;6月有4种优势种,以硅藻-甲藻混合占优;9月有5种优势种,均为硅藻;2个月无共有优势种。6月浮游植物丰度平均值为7.48×10^(4)个·m^(-3),9月为316.99×10^(4)个·m^(-3),浮游植物丰度的空间分布整体均表现出近岸高远岸低的分布趋势。聚类分析和多维尺度分析表明,2021年6月和9月唐山近岸海域浮游植物群落结构显著不同,物种演替明显,且6月浮游植物群落结构的差异性大于9月。冗余分析(RDA)显示,造成调查海域浮游植物群落结构6月和9月间存在显著差异的主要影响因素为盐度、温度、活性磷酸盐和悬浮物。6月海水环境特征为低温高盐水,磷酸盐质量浓度较低,而悬浮物质量浓度较高;9月海水环境特征为高温低盐水,活性磷酸盐较充足,悬浮物质量浓度较低。

近岸旅游型海岛韧性评价体系构建及空间要素影响机制研究

随着对海岛开发建设活动逐渐增加,我国部分近岸旅游型海岛规划呈现出缺乏科学指导的低效盲目开发局面,严重影响海岛的可持续发展。此外,传统陆地的韧性量化研究在近岸旅游型海岛存在不适用性,海岛空间要素对韧性的影响机制亦尚不明晰。本文通过总结国内外使用的韧性评价指标,结合旅游型海岛空间布局的量化测度研究及其特殊性,从承载力、适应力和恢复力三个韧性侧重维度,构建了适用于近岸旅游型海岛的韧性评价指标体系。通过研究分析明确了影响近岸旅游型海岛韧性的三个关键空间要素,分别为功能混合度、路网连通度和核心组团布局。本文选取12个典型海岛作为实证对象,基于多源数据计算海岛韧性水平,探究三个关键空间要素对韧性的影响机制。结果表明:(1)中等功能混合度、高路网连通度、海岛核心组团布局位于海岛几何中心三种空间布局状况下海岛韧性最高。(2)功能混合度的变化主要影响适应力和承载力两个维度,且对适应力的影响程度更强;路网连通度的变化主要影响恢复力、承载力和适应力三个维度,且对恢复力的影响程度更强;核心组团布局的变化主要影响承载力和恢复力两个维度,且对承载力的影响更强。

中国近岸区域微塑料污染的研究进展

为全面评估我国近岸微塑料的污染现状,本文综述了我国近岸大气、陆地和海洋不同区域微塑料的采集分离、分析方法、污染分布特征及生态危害等的研究进展,并展望了我国近岸微塑料未来研究方向.研究表明,近岸大气、沉积物和海水均有微塑料的存在,相较于全球其他近岸海域,我国近岸微塑料丰度范围整体上处于中低水平.此外,微塑料及其复合污染物对我国近海生态造成一定危害.我国近岸微塑料在时空分布、源汇格局及生态风险机制方面尚不明确,建议未来在微塑料研究方法标准化的基础上,对微塑料污染进行大范围的长期监测,关注微塑料在大气-陆地-海洋之间的迁移输运,并对微塑料复合暴露的毒理机制及其对人类潜在健康风险等方面进行探索和研究,为我国海洋微塑料污染评估和治理提供参考.

内陆水下及近岸地形多源数据获取方法研究及应用

内陆水下及近岸地形数据获取有助于对内陆水域进行综合开发和精细化管理,具有重要的社会、经济和生态意义。针对单一数据获取难以满足复杂地形测量的问题,本文提出一种多源数据获取方法,采用航空摄影、机载激光雷达、多波束和单波束测深系统、人工实测等方法获取多源数据,经数据处理后获取全面覆盖水下、近岸、水陆交接处的地形数据,并以尼山水库为例进行试验应用。结果表明,本文方法既实现了水上水下一体化地形数据的获取,又保证了测量成果精度的可靠性,可广泛应用于大中型水库测量工程,为内陆水下及近岸地形测量提供技术支撑。

基于CAM-YOLOX的大场景SAR图像近岸场景舰船目标检测

针对大场景SAR图像近岸场景舰船目标检测中遇到的陆地目标虚警和岸边目标漏检等问题,基于YOLOX设计了一种轻量化的改进模型CAM-YOLOX。首先,在骨干部分嵌入CAM,增强舰船特征提取以保持较高的检测性能;其次,在特征金字塔网络结构中增加一个浅层分支,以增强对小目标特征的提取能力;最后,在特征融合网络中用Shuffle unit替换CSPLayer中的CBS和堆叠的Bottleneck结构,实现了模型压缩。在LS-SSDD-v1.0遥感数据集上进行实验,实验结果表明,本文改进算法相较于原始算法在近岸场景舰船检测的精确率P提高了5.51%,召回率R提高了3.68%,模型参数量减小了16.33%。本文算法能在不增加模型参数量的情况下,有效抑制近岸场景中陆地上的虚警和减少岸边舰船漏检率。

小清河入海污染物扩散特征及其对近岸工程建设的响应

河流入海污染物是近海污染物的主要来源之一。小清河是莱州湾西南部主要入海河流和污染物来源,近年来小清河口两侧近岸工程建设规模不断扩大,其对小清河入海污染物扩散的影响如何有待深入研究。采用MIKE21数值模型模拟了近岸工程建设对潮流场的影响及小清河入海污染物(无机氮、活性磷酸盐)的扩散特征,探讨了入海污染物扩散对近岸工程建设的响应。研究结果表明:小清河口两侧近岸工程的建设,导致小清河河口附近海域流速有所减小,减小值介于2~21 cm/s。河口两侧的堤坝、防波堤等工程阻挡了污染物向东南、西北方向扩散,使小清河入海污染物扩散范围有所减小,不利于污染物扩散,导致河口附近海域污染物浓度有所增加,从而加剧了小清河河口附近海域的水质污染。因此,近岸工程建设会造成工程附近海域的潮流减弱,削弱近海海域的污染物扩散能力。

青岛崂山近岸海域表层沉积物中微塑料的污染特征

微塑料污染已成为与全球气候变化、臭氧耗竭和海洋酸化并列的重大全球环境问题,其污染特征及生态环境风险已成为全球研究热点。城市近岸海域往往是高强度人类活动区域,其海底沉积物中微塑料的污染状况可能更为复杂。但至今为止,城市近岸海域沉积物中微塑料的污染现状、分布特征仍不清楚,亟待研究。为此,本研究以典型滨海旅游和海洋城市青岛市为例,对其崂山近岸海域表层沉积物中微塑料的丰度、形状、颜色和聚合物类型等进行了调查研究。结果显示,青岛市崂山近岸海域表层沉积物中微塑料丰度处于9.06~34.48 ind./kg之间,平均丰度为(21.97±8.32) ind./kg;微塑料主要形态为纤维状,占比53%,其余为颗粒状和薄层状;主要颜色为透明色,占比66%,其余为黑色、白色和其他颜色;粒径主要分布于0.5 mm以下,占比76%;聚合物类型主要为聚丙烯,占比45%,其余为聚苯乙烯、聚乙烯和纤维素。与国内外其他海域沉积物相比,青岛市崂山近岸海域表层沉积物中微塑料污染程度整体处于较低水平。但考虑到沿岸城市人类活动强度较大,其微塑料污染状况和分布特征需要长期关注。本研究结果将为城市近岸海域微塑料生态环境风险评估和管控提供科学参考。

基于Illumina MiSeq的海南近岸海湾浮游植物群落组成及其物种多样性分析

【目的】调查研究海南近岸海湾浮游植物群落组成及其物种多样性,探索导致浮游植物多样性差异的原因,为预测赤潮发生及改善水体质量提供参考依据。【方法】在陵水湾、海尾湾、清澜湾和三亚湾各设4个采样站位采集水环境样本,PCR扩增18S rRNA序列V4可变区,基于Illumina MiSeq高通量测序分析4个近岸海湾浮游植物群落组成及其物种多样性,并通过典型对应分析(CCA)、Mantel检验及Spearman相关分析探索浮游植物群落组成与环境因子的相关性。【结果】测序获得的542个浮游植物OTUs共注释到8门24纲147个属246种,角毛藻属、菱形藻属、近囊胞藻属、Ciliophrys、骨条藻属、海链藻属、斜纹藻属、原多甲藻属等为优势浮游植物属。硅藻门为陵水湾和三亚湾的优势物种,浮游植物群落多样性最高的属均为角毛藻属;清澜湾的优势物种为绿藻门,优势多样性最高的属为菱形藻属;海尾湾的优势物种为褐藻门,优势多样性最高的属为近囊胞藻属。陵水湾浮游植物群落的Shannon指数和Simpson指数与其他3个海湾间存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异,而海尾湾、清澜湾与三亚湾间的多样性指数均无显著差异(P>0.05)。4个海湾的浮游植物群落组成均受到不同环境因子的影响,其中总氮、总磷、电导率、盐度和水温是影响浮游植物组成的主要环境因子。【结论】海南近岸海湾浮游植物群落中硅藻门物种丰度最高,三亚湾的浮游植物群落多样性最高,陵水湾的浮游植物群落多样性最低且存在赤潮发生的风险。总氮、总磷、电导率、盐度和水温是影响海南近岸海湾浮游植物群落组成的主要环境因子,因此,在海洋资源开发利用过程中要实时监控水质污染及环境因子的变化,确保浮游植物等关键生态组分的健康与多样性,避免浮游植物群落失衡和赤潮等生态灾害发生,以保持海洋生态系统的稳定性。

近岸海域生态修复策略与价值回归路径——以海南省万宁市小海片区为例

由于城镇化的快速发展及对海洋资源的不合理开发,大部分近岸海域正面临生态退化和发展滞后等问题,生态修复工作亟待开展。探索“基底研判—机制梳理—修复规划—价值回归”的近岸海域生态修复总体工作框架,基于生态问题的研判及成因梳理,构建“源头防控—水体治理—生态修复”的修复规划阶段策略,提出“目标定位—产业体系—空间布局”的价值回归路径,并以海南省万宁市小海片区为例进行实证,为沿海地区近岸海域的生态修复工作提供参考。

卷积神经网络在近岸表层海温预报中的应用

针对数值预报和人工经验预报在近岸定点表层海温(sea surface temperature,SST)预报中预报准确度不高,将近岸台站定点SST预报转换为多元时间序列预测任务,应用卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)构建近岸台站定点SST时间序列变化模型,对近岸台站每日最高海温、最低海温、平均海温进行预报,并与人工经验方法和长短期记忆网络(long short-termmemory,LSTM)方法进行对比试验。结果显示,在测试数据中相比人工经验预报,CNN方法全年日最高海温预报平均绝对误差(mean absolute error,MAE)为0.36℃,平均下降0.14℃,均方根误差(root mean squared error,RMSE)为0.49℃,平均下降0.21℃,日最低海温预报MAE为0.36℃,平均下降0.17℃,RMSE为0.63℃,平均下降0.24℃,日平均海温预报MAE为0.30℃,RMSE为0.47℃,预报性能和LSTM模型预报性能相当。研究表明CNN应用于近岸SST预报具有可行性,能够有效地提高SST预报准确度,并且预报效果可以媲美LSTM。

夏、冬季青岛近岸海域渔业生物群落结构特征

为掌握青岛近岸海域渔业资源结构变化特征,本研究基于青岛近岸海域2022年7―8月和11―12月渔业资源底拖网调查数据,研究了该海域渔业资源密度及群落结构动态特征。结果显示,夏季捕获渔业生物92种,冬季捕获86种,总更替率为42.5%。夏季优势种为戴氏赤虾(Metapenaeopsis dalei)、方氏云鳚(Enedrias fangi)和大泷六线鱼(Hexagrammos otakii),冬季优势种为戴氏赤虾、枪乌贼(Loligo spp.)、鹰爪虾(Trachypenaeus curvirostris)、双斑蟳(Charybdis bimaculata)和尖海龙(Syngnathus acus)。夏季多样性指数(H')和均匀度指数(J')均高于冬季,而丰富度指数(D)低于冬季。青岛近岸海域渔业生物群落多样性处于正常水平,季节间水平结构和群落组成相对稳定。通过食物网拓扑结构分析发现,该海域渔业生物关键种为黄对稳定。夏、冬两季青岛近岸海域渔业生物群落表现出较强的抗扰动能力。

大亚湾近岸浅海马尾藻遥感信息提取

马尾藻对健康的沿海生态系统具有重要作用。遥感监测多针对开阔海域的漂浮马尾藻,对浅海底栖型马尾藻研究较少;技术方法大多基于经验模型,依赖大量实测数据。本文基于水体辐射传输过程,建立马尾藻遥感信息提取模型。大亚湾3个试验结果表明:①马尾藻丰度分布情况与野外调查数据基本吻合;②大亚湾的马尾藻在水域开阔程度高、水体交换条件良好、受一定风浪影响、水深小于1.6 m的环境条件下,长势更好,丰度更高;③水深、海浪作用是影响马尾藻生长分布的重要环境因子。本文方法对马尾藻资源的保护和海岸带生物多样性建设具有积极意义。

浙江近岸海域表层沉积物重金属分布特征与生态风险评价

通过对浙江近岸海域477个表层沉积物样品粒度,以及样品中6种元素(Cu、Pb、Zn、Cr、Cd和As)和总有机碳(TOC)的分析,探讨重金属的空间分布特征及其生态风险。结果表明,研究区表层沉积物中重金属元素含量的空间分布较为相似,总体上表现为近岸高、远岸低;6种元素具有相似来源,与沉积物平均粒径和TOC均呈正相关性,且细颗粒泥质沉积物和TOC分别是导致其富集累积的主要和次要影响因素;6种元素的地累积指数较低,重金属污染总体上处于轻度水平;6种元素潜在生态风险系数由大到小依次为Cd> As> Pb> Cu> Cr> Zn,总体上潜在生态风险程度轻微;地累积指数和综合潜在生态风险指数均表现为向岸海域的重金属污染程度远大于离岸海域。

日照近岸海域表层沉积物粒度特征及沉积环境分析

通过对山东半岛南部日照段近岸海域116个表层沉积物粒度测试,分析了该区域表层沉积物的粒度特征,探讨了其环境指示意义。结果表明,根据福克三角分类法,研究区沉积物类型以砂质粉砂为主,为日照近岸海域沉积物主要类型,粉砂质砂次之,呈条带状分布在砂质粉砂东侧,砂质泥在研究区南部呈斑块状分布,泥质砂呈零星斑状分布在研究区;砂仅在北部两城河口有一个站位,其分布与水动力条件基本吻合,受沉积物来源的影响,沉积动力环境由潮流、沿岸流以及沉积物来源共同控制影响。近岸海域沉积动力分区主要落于Pejrup三角图分区的CⅢ区和CⅣ区,随离岸距离增加,沉积动力过渡为BⅢ区,沉积动力增强,受潮流控制显著。

特征解耦和实例分割的遥感影像近岸舰船检测

针对光学遥感图像中近岸舰船目标检测的难题,提出了一种基于特征解耦和实例分割的深度学习舰船检测方法。通过自适应特征金字塔自动学习融合多尺度上下文,增强网络提取特征能力;采用边界特征解耦网络,引入边界先验知识,减少舰船紧密排布带来的漏检问题和港口与舰船相似带来的虚警问题,提升了网络检测性能;通过中心点预测对网络结果做进一步分割,进一步提高了舰船检测的精确度。在自建遥感近岸舰船检测数据集上的实验表明,论文方法优于传统的锚框方法,具有更好的检测性能。论文算法有效提高了近岸舰船目标检测的精确度,对复杂背景下近岸舰船的检测具有参考价值。

基于多传感器数据融合的近岸海域生态环境智能监测

传统近岸海域生态环境智能监测方法未对近岸海域生态环境监测指标进行制定,监测效率低。提出基于多传感器数据融合的近岸海域生态环境智能监测。制定近岸海域生态环境监测指标,构建海域生态环境监测模型,设计智能监测流程,基于多传感器数据融合实现近岸海域生态环境智能监测,实验结果表明,该研究方法可以减少近岸海域生态环境智能监测开销,监测效率更高。

黄骅近岸海域表层沉积物重金属污染特征与生态风险评价

以2020年4月在黄骅近岸海域进行的表层沉积物调查为依据,采用污染指数法、改进污染指数法、潜在生态风险指数法结合地理信息系统(ArcGIS)空间差值分析等方法,对研究区域表层沉积物的重金属元素污染情况及生态风险进行研究。结果表明:研究区域表层沉积物中重金属平均含量由大到小依次为Zn(74.95 mg/kg)>Cr(56.40 mg/kg)>Cu(21.11 mg/kg)>Pb(17.11 mg/kg)>Cd(0.24 mg/kg)>Hg(0.08 mg/kg)。重金属污染程度由高到低依次为Cd>Hg>Zn>Cr>Cu>Pb,其中Cu、Pb、Cr、Zn污染指数相对较小,总体呈现出轻度-中度污染水平,Hg、Cd污染指数相对较高,总体呈现出中度-重度污染水平。研究区域表层沉积物中重金属整体呈现无污染-中度污染水平。研究区域表层沉积物重金属潜在生态风险由高到低依次为Hg>Cd>Cu>Pb>Zn>Cr,其中Cu、Pb、Cr、Zn生态风险较低,Hg和Cd生态风险较高,是造成研究区域表层沉积物潜在生态风险的主要元素。研究区域表层沉积物重金属来源较为复杂。沉积物中Cu、Pb、Cr主要为自然来源,黄骅周边工业及港口活动是黄骅近岸海域重金属Hg、Cd和Zn污染的主要来源,也是导致研究区域内部分区域综合潜在生态风险较高的主要因素。

小型无人船关键技术在南极近岸海底地形调查中的应用

南极大陆是研究全球气候变化的典型区域,也是开展科学考察的“天然实验室”,挖掘南极科考潜力对提升我国在南极领域的话语权具有重要意义。南极近岸海域是全球海洋调查的重点关注区域,现场实测数据可以为合理开发利用南极资源提供数据支撑,但受其高海拔、低温、强风等极端条件影响,南极近岸海域数据资料极度匮乏。随着无人船应用领域逐渐拓宽,这一困境在未来将得到进一步解决。本文主要围绕南极近岸海域作业环境的特殊性,聚焦小型无人船关键技术,分别从船体设计与续航保障、高精度定位、自主避障、通信控制四个主要方面对南极近岸海域场景下小型无人船的具体应用进行分析,旨在完善一套能够适应极区环境作业的无人船系统模式,为未来无人智能设备在南极现场的实际应用奠定基础。