黄河口及莱州湾海域磷的时空分布及浮游生物对低磷胁迫的响应

本文利用2019—2021年在黄河口及莱州湾海域进行的4次陆海同步调查结果,分析了环莱州湾主要入海河口和排污口陆源输入磷的季节变化、黄河口及莱州湾海域内不同形态磷及不同碱性磷酸酶活性(APA)的时空分布特征,探讨了海域内磷受限状况及浮游植物和浮游细菌对低磷胁迫的响应。结果表明,磷的陆源输入中黄河贡献最大,小清河次之;总磷(TP)入海通量呈现出夏季>春季>秋季>冬季的季节变化,春、夏、秋季磷输入以颗粒态磷(PP)为主,冬季以溶解态磷(DP)为主;受农业施肥及河道内浮游生物活动的影响,春季陆源DP以溶解有机磷(DOP)为主,其他季节以活性磷酸盐(PO 4-P)为主。研究海域内TP浓度及构成不仅受陆源输入的影响,还受浮游生物消亡、海上养殖活动和沉积物释放等作用共同调控,TP浓度呈现出春季>夏季≈秋季>冬季的季节变化、近岸高远岸低的分布特征,高值区主要位于黄河和小清河河口区域;TP构成上,春季以DP为主,夏、秋季DP与PP相当,冬季以PP为主;春、秋季DP以DOP为主,而夏、冬季DP以PO 4-P为主。海域内浮游植物普遍受到PO 4-P的绝对限制和相对限制,夏季强降雨导致大量磷排放入海,研究海域磷限制情况得到缓解。海域内APA处于较高水平,秋、冬季APA total分别主要由APA phy、APA free贡献;当水体中DIN∶PO 4-P极高、PO 4-P严重缺乏时,APA phy、APA bac较高,浮游植物及细菌主要依赖细胞周质及细胞膜上的AP来水解DOP以维持新陈代谢。PO 4-P通过诱导-抑制机制对AP进行调控,APA随PO 4-P的增加而降低,当PO 4-P低于0.05μmol·L-1时,浮游植物迅速分泌出大量的碱性磷酸酶来应对低磷胁迫;当高于阈值时,APA维持在较低水平。

黄河口近岸海域有色溶解有机质的时空分布及光降解特性

根据2018年10月(秋季)、2019年5月(春季)、2019年8月(夏季)和2021年3月(冬季)在黄河口开展的溶解有机质(DOM)及其光学性质特征参数的陆海同步观测数据,结合同步开展的不同来源DOM的光降解船基现场培养试验,分析黄河口DOM及有色溶解有机质(CDOM)的时空分布特征,探讨该海域不同来源DOM光降解作用及控制机制.结果表明,黄河入海径流的溶解有机碳(DOC)和CDOM浓度呈现夏季高、冬季次之、春季和秋季低的变化特征;DOC和CDOM入海通量呈现夏季最高、秋季和春季次之、冬季最低的季节特征,主要受黄河流域汛期及调水调沙作用影响;黄河口DOC呈现不规则斑块状分布,CDOM呈现近岸高、离岸低的分布特征,为黄河输入、海源自生及光降解等多种因素影响所致.在黄河径流较大的夏季,DOC受陆源输入影响较其他季节更为明显,CDOM浓度明显高于其他季节;夏季DOC与CDOM之间的线性关系也显著高于其他季节.春季、夏季和秋季陆源DOM光化学降解速率均高于海源;受DOM来源组成和温度、光照等环境因子共同作用,研究海域夏季CDOM光降解率高于春、秋两季.

北部湾北部海域潜在低氧分布及影响研究

通过对2011年北部湾北部海域春季和夏季溶解氧(DO)及其他环境要素进行分析讨论,发现DO的季节性差异较大,春季DO含量(平均8.11 mg/L)明显高于夏季(平均6.05 mg/L)。夏季北部湾底层部分区域存在DO低值,该低值区常年存在,并且DO最低值逐渐降低、低值区范围逐渐扩大。利用相关性分析和灰色关联度分析的方法,对夏季底层DO低值的成因进行分析发现:夏季底层水体浮游植物产氧作用较弱,海水层化作用强,阻碍了表底层DO的交换;另外底层有机质分解的耗氧作用明显,出现了氧气的净消耗,由此导致夏季底层水体出现DO的低值。同时,由于2011年之后北部湾北部海域陆源污染排放和赤潮的频发使得该海域低氧状况加剧,潜在低氧区逐渐发展为低氧区。

基于陆海同步调查的莱州湾营养盐时空分布及限制因子分析

本文应用2018年10月(秋季)、2019年5月(春季)、2019年8月(夏季)及2021年3月(冬季)在莱州湾海域开展的陆海同步调查资料,分析了环莱州湾河流及直排海口总溶解态氮(TDN)、总溶解态磷(TDP)和活性硅酸盐(SiO_(3)-Si)入海通量以及湾内溶解态营养盐的水平与结构及其影响因素。结果表明莱州湾海域营养盐浓度和比例的分布与环莱州湾河流营养盐的入海通量及比值具有良好的关联性。莱州湾西部和西南部的营养物质入海通量高于湾东部和东南部,导致海域溶解无机氮(DIN)、磷酸盐(PO_(4)-P)、硅酸盐(SiO_(3)-Si)分布呈现出湾西部和西南部近岸海域高于东部海域的分布特征。各季节DIN、PO_(4)-P、SiO_(3)-Si浓度与盐度呈现显著负相关,与叶绿素a(Chl a)呈现显著正相关,表明陆源输入和浮游植物生长是调控海域营养盐分布的重要因素。各季节莱州湾陆源TDN和TDP入海通量比值呈现氮高磷低的特征,均值高达180,结果导致该海域水体DIN/PO_(4)-P值远高于Redfield比值;同时,各季节PO_(4)-P浓度低于浮游植物生长的绝对阈值(0.10μmol·L^(-1))的海域面积占比均值达到58.5%,表明磷为该海域浮游植物生长的限制因子,这可能导致莱州湾浮游植物优势种由硅藻为主逐渐演变为硅甲藻共同占优的趋势,对莱州湾生态环境的影响不容忽视。

2010和2017年夏季大辽河口富营养化状况评价

基于美国第Ⅱ代河口富营养化综合评价方法,根据大辽河口生态系统压力和响应实际状况,在修订评价指标、评价阈值和指标权重基础上,比较分析了2010年8月和2017年8月大辽河口富营养化状况。结果表明,2010年8月和2017年8月大辽河口水体均呈现富营养化状态,且富营养化程度从淡水端到海水端呈现降低趋势;相比于2010年8月,由于陆源污染物总量减排等措施实施,2017年8月大辽河口营养物质压力项赋值显著减小,但浮游植物密度等初级症状项指标尚未得到改善。为进一步降低大辽河口富营养和赤潮发生风险,仍需加大实施陆源污染物减排和滨海湿地修复等增容措施。

长江口不同来源溶解有机质光化学/微生物降解作用及机制研究

本论文应用船基受控培养试验,考察了长江口陆源、海源和混合源溶解有机质(DOM)的光降解、微生物降解、光-微生物同时以及光-微生物依次降解作用,测定培养过程中溶解有机碳(DOC)及其组分总溶解态氨基酸(TDAA)和有色溶解有机质(CDOM)光学特征参数的动态变化,解析不同来源DOM光化学/微生物降解作用机制。结果表明,不同来源DOM对光化学降解和微生物降解的敏感性不同。陆源DOM易被光降解,在12 d的培养周期中,约70%的CDOM被移除。海源DOM易被微生物降解,DOM中TDAA先于其他组分被降解,导致TDAA在DOC中的丰度(TDAA(%DOC))显著降低。混合源DOM的光化学降解和微生物降解作用都较为明显。光-微生物同时作用体系中,光化学降解和微生物降解具有拮抗作用,这是由于紫外辐射及光活性自由基等抑制了微生物生长。光降解然后微生物作用,可协同降解陆源DOM,这是由于光化学作用可将大分子转化成易被微生物利用的小分子物质,DOM的微生物可利用性增大。

2006—2020年渤海湾水质变化趋势分析和富营养化状况评价

本文分析了我国自2006年实施污染物总量控制到2020年渤海综合治理攻坚战的15年时间,渤海湾陆源总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)的入海通量和海域水质变化趋势,应用压力-状态-响应法评估了渤海湾的富营养化状况。近15年来,渤海湾TN、TP和COD的年入海通量整体呈波动下降趋势,分别下降了48%、55%和32%,但入海通量的年际波幅较大,相对标准偏差(RSD)分别为35%、66%和27%。相应地,近15年渤海湾海域溶解无机氮(DIN)和溶解无机磷(DIP)年均浓度整体呈下降趋势,分别降低44%和35%,RSD分别为25%和24%。受入海河流输入影响,污染物浓度呈现湾底部(河口区)高、湾中央和湾口低的分布特征。海域叶绿素a(Chl a)和底层溶解氧(DO)浓度则分别降低32%和升高14%,RSD分别为16%和7%。近15年渤海湾富营养化较为严重,但2015-2020年,渤海湾的富营养化程度有所缓解,但仍在“差”和“中”等级间波动。分析表明,实施陆源入海污染物总量控制计划以来,渤海湾水质污染和富营养化状况整体有所改善,但成效并不稳固,亟须巩固。