福建三沙湾表层沉积物重金属分布对网箱养殖的响应

近海养殖的快速发展对水环境的影响是生态环境科学研究的热点,但是因重金属随盐度梯度变化产生复杂的保守性–非保守性行为,导致定量评估水产养殖对沉积物重金属污染的影响一直是研究难点.以全球最大的大黄鱼网箱养殖区域——福建三沙湾作为近海水产养殖的典型区域,根据遥感影像提取的养殖数据,结合33个表层沉积物的7种重金属含量与盐度的曲线,定量分析养殖变化对沉积物重金属污染的影响.结果发现,近15年来,三沙湾网箱养殖面积从9.1 km^(2)增加到33.4 km^(2),每平方公里最大网箱养殖密度从3%增加到22%.导致养殖区亲铜元素Cu、Zn、Cd、Pb平均含量分别比非养殖区增加了44%、11%、15%、17%,盐度的回归线斜率分别减少了27%、35%、18%、2%;同时养殖区亲铁元素Cr、Mn、Ni平均含量分别比非养殖区增加了16%、15%、29%.潜在生态风险评价结果显示,Cd元素是三沙湾表层沉积物中环境污染的潜在元素,三沙湾整体处于中等生态风险水平.

三沙湾潮滩涨落潮和大小潮冲淤特征及其动力机制

潮滩不同尺度的变化规律一直是地表过程研究的核心之一。利用声学多普勒流速仪(ADV)、温盐深(CTD)、光学后向散射浊度计(OBS)对三沙湾潮滩涨落潮和大小潮冲淤及动力变化进行了高精度的观测。结果发现,潮周期内,潮滩冲淤呈现涨潮初期冲刷-落潮末期淤积-中间时段稳定的特征,涨潮初期水深<1 m的30 min内平均冲刷4.05 mm,落潮末期水深<1 m的30 min内平均淤积3.72 mm,中间时段动态稳定;大小潮周期内,呈现中潮到小潮平均淤积3.4 mm,小潮到大潮平均冲刷8.2 mm的特征。通过流速、紊动能、水深、悬沙浓度等因子与冲淤的相关性分析发现,潮周期内,流速和紊动能的增减决定涨潮初期冲刷和落潮末期淤积的变化;大小潮周期内,涨潮冲刷大于落潮淤积的特性决定了大潮到小潮阶段的冲刷,涨潮冲刷小于落潮淤积决定了小潮到大潮阶段的淤积。涨落潮周期和大小潮潮周期的冲淤机制为潮滩动力地貌和动力沉积学研究提供了一定的参考。

福建省三沙湾氮、磷污染物入海量及来源结构

近年来,三沙湾海域水环境质量仍不容乐观。厘清三沙湾氮、磷污染物的入海量及来源结构,对加强近岸海域生态环境统筹治理具有重要意义。因此,本研究基于土地利用、社会经济统计和污染源普查等多元数据,估算三沙湾总氮、总磷的入海量及来源结构。结果表明,2020年主要陆源(工业源、生活源、种植业源、畜禽养殖源和陆基水产养殖源)和海源(滩涂养殖、筏式养殖和网箱养殖)总氮、总磷净入海量分别为238和622 t。其中,陆源总氮、总磷入海量分别为2564和352 t,海源总氮、总磷净入海量分别为-2326和270 t。种植业作为主要的陆源,总氮、总磷入海量分别占46.4%和41.4%。不同流域总氮、总磷排放强度存在空间差异,其中交溪流域面积最大,氮、磷入海量最高。投饵型生物(如鱼类、鲍鱼和海参)养殖是海源总氮、总磷的主要来源,非投饵型贝类和大型藻类养殖可以抵消系统内部分总氮、总磷污染负荷。

三沙湾海水养殖固碳潜力评估与空间格局分析

文章以福建省典型养殖海湾三沙湾为研究区域,对区域内养殖现状开展调查,并对三沙湾养殖固碳量及价值量进行核算。结果显示,2022年三沙湾养殖总产量66.47万t,其中贝藻养殖产量26.67万t;优势经济物种包括大黄鱼、鲍鱼、海带、江蓠和牡蛎。测定不同养殖生物含碳率存在时空差异,其中养殖生物软组织含碳率为23.67%~43.89%,养殖贝类贝壳含碳率为11.12%~15.05%;海带含碳率随生长周期降低,而贝类含碳率在生长过程无显著差异。经核算,2022年三沙湾海水养殖牡蛎、海带、江蓠等不投饵贝藻类养殖可从水体中移出碳约2.91万t,相当于减排二氧化碳10.67万t,可创造经济价值161.74万元,具有良好的固碳潜力与经济效益。鲍鱼、大黄鱼、海参等投饵型养殖生物在养殖过程中引入外来碳源约92.55万t,饵料的投入和养殖结构不合理是导致投饵型养殖碳固存能力弱的重要因素。文章聚焦典型养殖海湾的渔业固碳能力核算,并针对投饵型养殖生物的碳固存能力进行探讨,研究结果能够为该区域养殖规划和水产养殖行业的绿色升级转型提供科学支持。

三沙湾多介质环境重金属生态风险及生物累积研究

2020—2022年在三沙湾,采集了11个站位的贝类、沉积物样品,以及14个站位的表层海水样品,利用原子荧光分光光度计、原子吸收分光光度计和电感耦合等离子体质谱仪,测定生物体、沉积物和海水中重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Ni等的含量。研究结果表明:1)三沙湾海水中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Ni的平均质量浓度分别为0.48、0.87、27.11、0.22、0.15、0.03、1.93μg/L,符合渔业水质标准;海水中重金属综合潜在生态风险指数(ERI)为1.33~3.66,处于轻微潜在生态风险等级。2)沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As的平均质量比分别为24.75、42.41、115.89、0.11、65.50、0.055、9.45 mg/kg,大部分站位的重金属含量符合第一类海洋沉积物质量标准。3)生物体内Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As的平均质量比分别为41.20、0.42、170.80、0.26、0.64、0.015、0.50 mg/kg。其中,4个缢蛏(Sinonovacula constricta)调查站位的重金属生物-沉积物累积指数(BSAF)均小于1,表明7种重金属在缢蛏体内均无明显累积;7个福建牡蛎(Crassostrea angulata)调查站位中Cu、Zn和Cd的生物累积指数范围分别为1.35~8.92、0.44~6.38和2.35~6.25,表明这3种重金属在福建牡蛎体内均有一定程度的累积。

三沙湾海域表层沉积物有机碳分布特征及污染评价

根据2018年三沙湾沉积物的监测资料,分析了研究区表层沉积物有机碳的含量分布及历年变化,并对其进行了评价。结果表明,研究区表层沉积物有机碳含量在1.00×10^(-2)~1.26×10^(-2)之间,平均值为1.14×10^(-2),符合第一类海洋沉积物质量水平;从平面分布上看,高值区位于西北部区域的F1站位和东北部区域的F4站位,低值区位于南部区域的F9站位,总体差异不显著。F1和F4站位有机碳含量相对较高可能与湾顶沿岸径流输入、周边资源开发,以及海上养殖活动等影响关系密切;从历年趋势变化上看,均呈现不同程度的升高趋势;从是否对环境产生污染的基本分界线来看,研究区已受到该因子玷污。为此,应加强监督管理,防止污染程度进一步加重。

宁德三沙湾网箱养殖与环境质量的关系

为了确定福建省三沙湾网箱养殖对海洋环境的潜在风险以及鱼病暴发时的环境影响因子,在2011年对网箱养殖鱼病暴发前和8月份病鱼大量死亡时的网箱养殖区与对照区的环境质量状况进行了调查。根据所获得的水质指标数据,对影响网箱养殖病害的环境因素进行了分析,运用PRIMER 6.0分析了底栖生物的物种多样性、群落结构和ABC曲线等。研究结果显示,网箱养殖向已经富营养化的三沙湾海域排放了相当数量的磷酸盐,病害暴发时海水中弧菌的数量显著升高。通过网箱养殖鱼类死亡数量与温度、盐度等水质指标的相关性分析,死亡率与三沙湾海水温度、盐度等水文环境有相关性,大潮期间死亡率降低,小潮期间病害加剧。网箱养殖降低了三沙湾底栖生物的物种数和物种多样性指数,但对保护大型底栖生物有一定的积极意义。基于以上结论,提出了促进三沙湾网箱养殖健康及可持续发展的相应措施。

福建三沙湾海洋沉积物中重金属和过渡元素来源分析

依据2004年的调查资料,分析了三沙湾海洋沉积物的重金属和过渡元素的含量,对过渡元素的分布特征、过渡元素与重金属的相关性进行了系统研究,并探讨了其环境和物源意义。结果表明:沉积物中的Cd、Cu、Hg、Pb与Fe2O3有很好的相关性。三沙湾周边的山脉富含金属矿石,这种矿石含有Fe2O3、Ni和Mn等多种元素,矿石经过暴雨冲刷和江河径流将多种元素带入海洋沉积物中,使得Cu和Zn都有较高含量,高于中国浅海沉积物含量,高于福建省土壤背景值,说明这种现象主要是天然来源占多数,人为输入占少量。

福建铁基湾围垦对三沙湾内深水航道的影响研究

从三沙湾的平面二维潮流数值模型入手,计算铁基湾泥沙冲淤情况,比较围垦工程前后流场的变化,着重比较不同点位的流速,分析研究了海湾围垦工程改变纳潮量对湾内深水航道以及有关区域的影响.研究发现,围垦工程使得湾内纳潮量减少,从而对湾内的深水航道产生影响,故不宜进行大规模围垦.通过对3个备选方案的计算、分析和比较,得到方案一的影响最小,围垦面积不宜超过2800hm2的结论.

三沙湾纳潮量及湾内外的水交换

根据三沙湾多年实测潮位资料和2个临时潮位站的实测资料,分析了三沙湾潮汐特征,计算了纳潮量、海水的平均交换率和海水半更换期.结果表明:三沙湾潮差较大,有较强的纳潮能力.但由于其水域面积较大,地形也比较复杂,其整个区域海水的平均“更新能力”一般.当潮差累积率为20%(大潮)时,三沙湾的海水半更换期约为36个潮周期;当潮差累积率为50%(中潮)时,海水半更换期约为75个潮周期;当潮差累积率为80%(小潮)时,海水半更换期达到114个潮周期.

三沙湾海域沉积物中甲藻休眠孢囊的初步研究

通过对福建三沙湾海域 50个站位海底沉积物进行研究 ,共发现 9属 2 0种甲藻休眠孢囊 .其中 ,有毒种类 2种 :Alexandriumminutun、A .tamarense,有害种类 4种 :Alexandriumaffine、Gonyaulaxspinifera、Lingulodinium polyedraum、Scripp siellatrochoidea .文中对孢囊的形态与丰度、分布特征进行了初步研究 .

三沙湾表层沉积物重金属含量分布及生态风险评估

研究了三沙湾沉积物重金属的分布和污染情况,分别使用了主成分分析(PCA)、富集因子分析和潜在生态风险指数法对研究区域沉积物中重金属的来源、富集水平和生态风险这3个方面进行了探讨.主成分分析的分析将调查海域沉积物中金属元素分为自然来源和人为来源2类.其中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg、As和Ni均为人为来源,该来源可能与沿岸的人类活动有关.富集因子法的分析结果表明,研究区域As、Ni、Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Hg处于低富集状态.这说明该地区由工业活动所导致重金属污染还处于初级阶段,其污染状况的发展需要及时关注.潜在生态风险指数法分析结果表明,研究区域80%站位(1、2、3、4、5、6、7、9、10、11、12和14)处于中等污染的生态风险水平,沉积物中Hg、Cd、As和Ni为主要生态危害的重金属元素.

福建三沙湾鱼卵和仔稚鱼的生态分布

基于2007年2、5、8和11月三沙湾调查采集的浮游动物样品,对三沙湾鱼卵和仔稚鱼的种类组成、分布及其与主要环境因子和浮游动物之间的关系进行了分析研究.共鉴定出23个种类,其中,隆头鱼科的卵和(鱼叚)虎鱼科仔稚鱼最多,分别占鱼卵和仔稚鱼总个体数的47.1%和97.1%.鱼卵和仔稚鱼数量季节变化明显:5月,鱼卵和仔稚鱼的丰度最高,分别为1.37和1.61 ind/m^3;2月份仅采获少量鱼卵,丰度为0.03 ind/m^3;8月和11月分别仅采获仔稚鱼和鱼卵,丰度分别为0.35和0.06 ind/m^3.仔稚鱼的平面分布与浮游动物幼体丰度的变化趋势基本一致,且春季大型浮游动物与仔稚鱼丰度之间有显著相关性.

福建三沙湾养殖大黄鱼肠道菌群研究

为研究大黄鱼(Pseudosciaena crocea)肠道细菌的群落结构,提取大黄鱼肠道内容物和肠壁样品总DNA,构建细菌16S rDNA克隆文库.分别从两个文库中随机挑选阳性克隆子测序,序列同源性分析和系统进化分析结果表明:在大黄鱼肠道中存在梭杆菌纲(Fusobacteria)细菌、拟杆菌纲细菌(Bacteroidetes)和γ-变形细菌纲(γ-Proteobacteria)细菌.肠壁样品细菌多样性高于肠道内容物样品.梭杆菌属细菌在肠道内容物样品中占据优势地位,而肠壁样品则以拟杆菌属细菌为最优势细菌类群,其次是梭杆菌属细菌.两个样品中均只检测到少量γ-变形细菌纲细菌.

夏冬季三沙湾海水营养盐含量的时空变化特征及与环境因子的相关性

根据2012年8月和2013年1月对三沙湾海域开展的海域水质现场连续调查数据,阐述了无机氮和活性磷酸盐含量时空变化特征及其与环境因子的相关性.结果表明,三沙湾海域夏冬季无机氮含量范围分别为0.059～1.669、0.569～0.940 mg/dm^3,均值为0.582、0.676 mg/dm^3,活性磷酸盐含量范围分别为0.036～0.071、0.050～0.070 mg/dm^3,均值为0.056、0.060 mg/dm^3.无机氮和活性磷酸盐含量的高值区出现在陆源径流入海区及大量网箱养殖区,总体呈湾顶向湾口递减趋势,氮磷含量表层高于底层,冬季高于夏季,大部分海域都超过第四类海水水质标准.根据CN/CP比值评价结果显示,三沙湾大部分海域浮游植物的生长为氮限制.相关性分析表明,三沙湾海域无机氮与硝酸盐含量相关性极显著（r=0.989）,表明硝酸盐是无机氮的主要存在形态;无机氮还与盐度（r=-0.923）和温度（r=0.939）有极显著的相关性,论证了沿岸径流对三沙湾营养盐的输入有重要影响.活性磷酸盐与铵盐、亚硝酸盐含量存在显著的正相关.本次调研结果为三沙湾海域富营养化研究提供基础数据.

福建三沙湾海洋沉积物中重金属和微量元素的研究

依据2004年的调查资料,分析了三沙湾海洋沉积物中重金属含量的分布,并采用潜在生态危害指数法对其生态危害程度进行了评价。结果表明,沉积物中除Hg和Cd污染较为严重外,其它重金属的生态危害很小。此外,本项目较全面地对三沙湾表层沉积物的微量元素进行了调查研究。

福建省三沙湾饵料浮游动物生态特征研究

饵料浮游动物是海洋经济水产动物直接或者间接的饵料,对它的研究有着重要的理论意义和实用价值.根据2007年2、5、8、11月福建省三沙湾4个航次的调查资料,分析三沙湾饵料浮游动物的生态特征.共鉴定饵料浮游动物82种(类);饵料浮游动物生物量均值为94.52 mg/m^3,占浮游动物总生物量的90.21%,生物量季节分布呈典型双峰型:春、秋两季高于夏、冬两季,且随着季节的变化,呈现不同的平面分布特点;丰度的季节变化和平面分布特点与生物量的季节变化趋势一致;分析结果显示,水温和不同流系是影响三沙湾饵料浮游动物季节变化与平面分布的主要因素.三沙湾饵料浮游动物群落多样性丰富,均匀度均较高,表现出较高的稳定性;小拟哲水蚤(Paracalanus parvus)是三沙湾的主要优势种类.

河口湿地围填造地的适宜性和资源环境问题——以福建三沙湾湾顶河口区为例

以福建宁德三沙湾内鲈门港湾顶霍童溪和七都溪入海口之间的潮滩(实际为潮汐汊道)围填为例,从工程地质、水文条件、生态环境等方面探讨其围填造地的适宜性,并应用数值模型、潮汐汊道理论以及生态学原理预测其对区域资源环境的影响.具体为:河口围填后相当于河流近口段、河口段、口外海滨段相应地向海延伸,必然会引起河口体系的自动调整并形成新的动态平衡;在这种自动调整过程中,所在区域的资源环境会受到一系列的影响,包括河口地形地貌改变而导致径流和潮流动力条件变化进而引起滩槽冲淤变化、河流入海流路变化而导致流域排洪在一定程度上受阻、河流入海流路冲刷对跨海大桥桥墩或其它构筑物稳定性的影响、湿地占用导致底栖生物破坏和生物生境缩小进而导致生物群落改变和渔业资源受损、以及河口景观改变等.建议河口潮滩湿地围填应综合考虑河口的水文条件、防洪措施、环境容量以及围填后河口体系的自动调整作用范围、维护岸滩和已建构筑物稳定以及维持航道水深的工程量和成本、围填护岸形态结构与生态环境的相适宜程度等,并综合权衡损益.

三沙湾浮游动物生态类群演替特征

根据2010年6月—2011年5月三沙湾海域5个航次海洋综合调查资料,对三沙湾浮游动物种群特征进行分析,并与我国不同纬度海湾生态类群结构进行比较。探讨三沙湾海域浮游动物生态类群季节变化特征及其受水团季节变化的影响。研究结果表明:4月和5月三沙湾海域主要受到浙闽沿岸流影响,生物多样性H'指数分别为2.03和2.02;种类数分别仅为17种和19种,明显低于6月、8月和10月;浮游动物生态类群以暖温带近海种为主;优势种种类数少,单一优势种优势性明显,4月中华哲水蚤丰度占浮游动物总丰度的65.03%;群落结构特征与同期我国长江口浮游动物区系特征相似。6月三沙湾海域受到浙闽沿岸流和台湾暖流共同影响,同时因闽北雨季导致大量大陆径流汇入,使得该月浮游动物种群结构复杂,生物多样性指数和种类数全年最高,为3.12和45种,与5月相比,种类更替明显,物种更替率为69.39%;亚热带近海种丰度百分比最高(73.03%),亚热带外海种种类数百分比次之(48.89%),是海域浮游动物生态类群由以暖温带近海种为主向以亚热带外海种为主的过渡时期。8月和10月浙闽沿岸流消失,三沙湾海域受台湾暖流控制,海水温度和盐度升高,生物多样性指数和种类数均略低于6月;生态类群结构以亚热带外海种为主;优势种特征表现为种类数多而各个优势种丰度较低;浮游动物群落结构特征与南海北部海域浮游动物组成极为相似。