长江口横沙地区演化过程及保护利用思考

长江口横沙地区的保护和利用一直是近年来的热门话题。本文对横沙岛、横沙新洲的成陆过程以及浅滩的近期演化特征进行了总结和回顾,基于国家战略和前人的利用设想,提出了横沙地区目前面临的灾害和未来利用需要论证的制约因素。横沙岛于1958年定界成陆,横沙新洲(东滩)在历史大洪水切割以及航道工程和促淤圈围等作用下于2021年成陆,横沙浅滩目前“长高不长大”,处于萎缩性演化态势。文章基于“长江大保护”国家战略,总结了前人提出的一些利用设想,认为需要综合研判横沙地区的保护利用模式。目前横沙地区主要面临流域输沙偏低和海平面上升带来的浅滩侵蚀问题,建议结合固沙保滩工程利用周围航道的疏浚土资源,未来利用也需要深入研究横沙地区生态保护、基底稳定、航道冲淤、盐水入侵以及极端气候等承载力问题。

基于空间插值的长江口邻近海域春季悬浮物和叶绿素a空间分布分析

针对目前利用实测数据对长江口邻近海域水质状况进行分析研究相对偏少的情况,基于“淞航”号2018年春季航次对该海域的综合观测,利用实验室水样分析数据对船载温盐深仪(CTD)的测量数据进行校正,并对该区域2018年春季时节悬浮物(TSM)和叶绿素a(Chl-a)浓度的空间插值结果进行分析。研究结果表明:CTD观测数据与水样分析数据呈较强线性相关关系。反距离权重插值对TSM和Chl-a浓度空间分布具有整体最优的效果。TSM浓度在近岸和近海底较高,在观测区域内出现两个高值中心;Chl-a浓度在近岸海域较高,有较明显的片状高值结构,垂向上表层较高。TSM与Chl-a浓度分布在长江口南北表现出不同的特征,且两者具有一定的负相关性。长江径流、外海洋流、潮汐混合等水动力过程是影响该区域TSM和Chl-a浓度分布的主要因素。

长江口及其邻近海域表层水中溶解Mn浓度的季节变化特征

锰(Mn)是海洋中的生命必需痕量元素。河口位于河流和海洋的交界区域,其对Mn的改造作用会影响陆源Mn向海输送的生物地球化学过程。本研究使用自动固相萃取−电感耦合等离子体联用技术对2019年9月(秋季)、2021年3月(春季)和2021年7月(夏季)长江口及其邻近水域的表层溶解Mn浓度进行了测定和分析。结果显示,溶解Mn的平均浓度和河口行为表现出了季节性差异:夏季的溶解Mn浓度最高,表现为先移除后添加的分布特征;秋季的溶解Mn浓度次之,表现为添加型分布;春季的溶解Mn浓度最低,表现为保守型分布。显著性分析结果表明,长江携带的溶解Mn仅在淡水端元浓度值较高的季节会显著影响长江口及其邻近水域溶解Mn的分布;当长江淡水端元浓度值较低时,长江口溶解Mn则受多种生物地球化学过程的共同主导。长江口的中低盐度海水中高悬浮颗粒物浓度是造成该区域溶解Mn移除的重要因素,而高盐度海水中溶解Mn的添加机制则有待进一步研究。

秋季长江口及邻近海域有色溶解有机物的分布及河口混合行为

【目的】探究秋季长江口及邻近海域有色溶解有机物(chromophoric dissolved organic matter,CDOM)的分布特征与河口混合行为及影响CDOM分布的因素,以深入了解本研究区域CDOM动态变化机制。【方法】测定研究海域溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)质量浓度、吸收系数a(350)等参数,分析CDOM含量水平;使用三维荧光光谱-平行因子分析(EEMs-PARAFAC)技术鉴别研究海域CDOM荧光组分。运用物理稀释模型分析CDOM河口混合行为。【结果】研究海域b-a4断面DOC质量浓度的变化范围为0.92~2.36 mg·L^(-1),c-a6断面DOC质量浓度的变化范围为1.00~2.40 mg·L^(-1)。b-a4断面a(350)的变化范围为0.22~1.60 m^(-1),c-a6断面a(350)的变化范围为0.15~1.42 m^(-1)。b-a4断面光谱斜率S275-295的变化范围为0.014~0.022 nm^(-1),c-a6断面S275-295的变化范围为0.016~0.024 nm^(-1)。鉴定出4个荧光组分:类腐殖质组分C1(激发波长265 nm、发射波长445 nm)、类蛋白质组分C2(275、325 nm)、类腐殖质组分C3(245、390 nm)和类蛋白质组分C4(235、340 nm)。【结论】长江口及邻近海域DOC质量浓度和a(350)均呈现出由长江口内向口外逐渐减小的趋势,陆源输入是影响CDOM分布的主要因素;远岸S275-295值高于近岸,主要受浮游生物生产活动的影响,陆源输入影响小;4个荧光组分的高值都出现在河口处,且随离岸距离增加而降低,这是受到陆源输入的影响;两个断面的4个荧光组分均符合理论稀释线,CDOM整体呈现保守混合行为。

长江口及邻近海域现代生物扰动构造定量表征及影响因素

生物扰动构造是表征海底环境状态的重要指标,是古沉积环境重建的主要依据,且它影响沉积物早期成岩作用以及物质的再分配,成为百年尺度沉积记录解读的干扰因素。本文基于长江口及其邻近海域的21个站位的沉积物岩心,利用高分辨X射线计算机断层扫描技术,通过matlab的数据处理,定性和定量表征了该区生物扰动构造,分析了影响生物扰动构造的主要因素。研究表明:长江口及邻近海域生物扰动构造较为发育,从功能上划分为生物扩散构造、运输构造、交换构造和廓道扩散构造4种类型,运输构造和廓道扩散构造常见;生物扰动构造在岩心中分布形式多样,包括指数衰减型、波动衰减型、均匀分布型、脉冲分布型等垂向分布形式;扰动深度深浅不一,多数在20cm以内,但也有超过40cm者;生物扰动构造空间上不均一,长江口及内陆架较发育,扰动构造体积在0~13972mm^(3)之间,而苏北沿岸、中陆架则较少,扰动构造体积在351~3212mm^(3)之间,从岸向外生物扰动构造有减少趋势。生物扰动构造发育程度主要受底质类型、沉积速率制约,黏土质粉砂以及适宜的沉积速率(0.52~1.34cm/a)有利于生物扰动构造发育和保存。

基于DPSIR的黄河口及毗邻海域生态系统健康评价

为综合评价黄河口及毗邻海域的生态系统健康状况,借鉴驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型,选取人口增长率、年径流量、富营养化指数、浮游植物多样性指数、生态环境治理投资等28个反映生态系统健康状况的因子建立评价指标体系。基于实测和统计数据等基础资料,采用层次分析法和综合指数法对2011—2020年黄河口及毗邻海域生态系统健康状况和变化趋势进行评价。结果表明:2011—2020年黄河口及毗邻海域生态系统基本处于亚健康与健康状态,2018年以来,随着黄河口生态水量调度力度加大,生态系统健康状况显著向好。

浮游植物种群对海洋酸化和光照强度变化的响应:以长江口南毗邻海域为例

光照和CO_(2)均是影响海洋浮游植物生物固碳作用的重要环境因素,并影响与浮游植物相关的海洋碳汇。为了研究长江口南毗邻海域的浑浊带区域浮游植物群落对光照强度变化和海洋酸化及其耦合作用的响应,于2020年5月在长江口南毗邻海域采集水样进行现场船基受控培养实验。结果表明,光照强度在350~1200μmol·photons·m-2·s-1范围内升高比酸化更加显著地提升浮游植物群落总叶绿素(Chl a)质量浓度、颗粒有机碳(POC)浓度和颗粒有机氮(PON)浓度。pCO_(2)为101 Pa的酸化条件和光照强度范围在500~1200μmol·photons·m-2·s-1的高光条件对POC和颗粒有机磷(POP)浓度具有协同性交互效应,而对总Chl a质量浓度、PON浓度、生物硅(BSi)浓度、元素摩尔比、沉降速率、硅藻以及甲藻丰度产生拮抗性交互效应。研究分析表明不同pCO_(2)(41 Pa和101 Pa)、光照强度变化(350~1200μmol·photons·m-2·s-1)可引起浮游植物种群组成改变;高光条件(500~1200μmol·photons·m-2·s-1)更有益于中心纲硅藻的生长;酸化(pCO_(2)为101 Pa)明显有利于聚球藻的生长;酸化条件和高光条件均降低了甲藻的丰度,而金藻和蓝藻的丰度在酸化条件下较高;也对浮游植物群落粒径组成产生影响,酸化提升了小型浮游植物生物量占比,同时导致浮游植物群落粒径增大和沉降速率升高,对该海域的碳沉降及缺氧区的形成产生潜在影响。

长江口及邻近海域沉积物中四醚脂类的来源及其对底层溶解氧指示作用探究

甘油二烷基甘油四醚(glycerol dialkyl glycerol tetraethers,GDGTs)作为一种重要的膜脂化合物,广泛存在于海洋水体和沉积物中。基于GDGTs对温度的敏感性,TEX86(TetraEther indeX of tetraethers consisting of 86 carbons)指标被广泛用于海洋古温度重建。然而,研究表明GDGTs母源生物古菌也会受到环境中溶解氧(DO)变化的影响,进而影响其膜脂组成,但边缘海DO对GDGTs组成的影响仍不清楚。本文研究了夏季长江口及其邻近海域颗粒物与表层沉积物中GDGTs的含量与组成,探讨了表层沉积物中GDGTs的来源及其组成对底层DO的响应。结果表明,长江口及其邻近海域颗粒物GDGTs的含量随水深的增加而增加,同时表层沉积物中的GDGT-2/GDGT-3和GDGT-0/Cren比值均与底层颗粒物相近,表明沉积物中GDGTs主要来源于底层颗粒物的沉降输入。进一步对受陆源有机质输入影响较小的站位研究发现有机质来源BIT(Branched and Isoprenoid Tetractter)指标<0.2。研究发现,随着底层DO的降低,表层沉积物中GDGT-0/Cren比值与底层DO具有较好的正相关性(R2=0.57,P<0.01),提示GDGT-0/Cren具有指示夏季长江口及邻近海域底层DO变化的潜力。未来还需结合颗粒物与表层沉积物中古菌生物群落和完整极性GDGTs的分析,进一步阐明GDGTs指示DO的机制及适用性。

基于GEE的黄河口表层悬浮泥沙浓度时空分布及其影响因素分析

黄河三角洲作为我国重要的生态功能区,探究入海口处表层悬浮泥沙浓度(Suspended Sedi-ment Concentration,SSC)分布及其影响因素对沉积物侵蚀再悬浮、河口海岸带生态过程等具有指导意义。本文基于色度角与SSC之间的关系建立了适于黄河口及邻近海域的SSC反演模型(R2=0.80,MRE=11.0%,RMSE=1.35 mg/L)。借助GEE平台,研究得到2000-2021年黄河口及邻近海域SSC的时空分布特征和变化规律,并从自然和人类活动两方面进行影响因素分析。研究区年均SSC呈波动下降的趋势(-1.83mg/(L·a));空间分布表现为由近岸向远岸逐渐降低的趋势;扩散区间(年均SSC>20mg/L)仅在距离河口4.8~14.6 km之间,黄河入海泥沙对现行黄河口处泥沙扩散影响有限。波浪与悬浮泥沙浓度存在相同的季节特征,非调水调沙期间,有效波高与SSC年代际月均值呈现正相关关系(r=0.66,p<0.01);调水调沙期间,现行黄河口门以及莱州湾处SSC受风速、有效波高影响有限,调水调沙占主导地位。调水调沙期间的来沙系数与高浓度区面积变化率呈正相关的关系,调水调沙结束后(16 d内),高浓度区(SSC>200 mg/L)边界由距沿岸约1.3 km扩大至约2.5 km。

长江口海域赤潮成因及其防治对策

对长江口海域的赤潮发生形势进行了系统总结与分析 ,探讨了长江口海域赤潮灾害的成因及其防治对策。长江口及邻近海域是我国赤潮高发区 ,自20世纪80年代以来赤潮发生越来越频繁 ,赤潮生物种类增加 ,2002年首次发生了有毒亚历山大藻(Alexandriumsp.)赤潮 ,赤潮危害程度在增大 ,这与长江口海域的环境和生物条件、河口最大浑浊带、长江上游大型水利工程建设以及全球气候变化对长江口海域赤潮高发区的影响有直接关系 ,同时河口海域甲藻孢囊也是赤潮发生的种源。建议建立赤潮立体监测体系、赤潮信息管理系统、海产品赤潮毒素卫生检疫制度和赤潮应急响应机制 ,全面加强长江口海域的赤潮监控与防治工作。

长江口及其邻近海域生态环境综合评价

基于1984-2015年监测数据,给出长江口及其邻近海域无机氮和活性磷酸盐长时间序列的变化趋势,确定了营养盐的基准年是1987年,基准值分别是0.0705 mg/L和0.000751 mg/L。结合频数分析方法,无机氮的分区阈值为0.339 mg/L和1.15 mg/L,活性磷酸盐的分区阈值为0.0289 mg/L和0.0530 mg/L,研究区域可划分为三大分区:口内区、过渡区和口外区;结合生态红线、污染源等具有开发管理属性的分布,最终将研究区域分为8个评价单元。提出了水质环境、沉积物环境、生物生态三类三级评价指标体系,建立了海洋生态环境综合评价方法。水质环境的区域分布与生物生态相似:口内区域较差,口外区域向海逐渐趋好;沉积物环境特征:南支、北支和北港的沉积物质量略好于口外区域,口外区域好于南北槽分区和杭州湾北部。生态环境综合状况由差向好的区域变化为:Ⅳ区<Ⅴ区<Ⅲ区<Ⅰ区<Ⅱ区<Ⅵ区<Ⅷ区<Ⅶ区;随时间有向好趋势。

长江口邻近海域赤潮发生区基本特征初探

对长江口邻近海域与赤潮的发生有密切关系、可能影响赤潮生物的生长、迁移、聚集、休眠以及竞争等的一些主要环境特征 ,如流系结构和水团、冲淡水及其转向、上升流、锋面、营养盐的输入及其来源、浮游生物群落特征等进行了综述 ,对该海域赤潮发生的历史记录从时间、地点、赤潮类型等方面作了归纳分析 ,并对 2 0 0 2年在该赤潮发生区开展的现场调查的初步结果作一简略介绍 .

东海赤潮高发区春季溶解氧和pH分布特征及影响因素探讨

根据2002年4月27日—5月2日长江口邻近海域的大面调查,分析了东海溶解氧及pH值的分布特征,并对长江口外溶解氧低值区的成因及其与赤潮发生的关系进行了初步探讨。结果表明,调查海域pH值呈近岸低、外海高的分布趋势,溶解氧整体处于过饱和状态,呈近岸高、外海低的分布趋势。4月下旬在调查海区东南部底层已开始出现溶解氧低值区,面积约为15400km2,该水域表观耗氧量AOU一般在1.50mg/L以上,并伴随有氧的亏损发生,形成原因主要是水交换较弱和有机物分解耗氧。溶解氧低值区可能是有机碎屑的沉降汇集区,随着夏季温度的升高及长江丰水期的到来,有机碎屑有可能在台湾暖流的影响下产生西、北向的爬升而造成溶解氧低值区扩大和溶解氧含量的进一步降低。

长江口外海域沉积物中有机物的来源及分布

通过分析长江口外海域不同区域有机碳和氮的分布特征及其影响因素,了解了底部沉积物中有机碳和氮同位素的生物地球化学特征,探讨二者对长江口外海域底部沉积物中有机物来源的指示意义。运用质量混合模型,计算了长江输入的陆源有机物的贡献及其空间变化。结果表明,长江口外海域沉积物中TOC和TN的分布和东海陆架的环流体系有着密切关系,与环流的分布相对应,如果大致沿31oN和123oE作为分界线,整个研究区的TOC和TN的分布可划分为4个具有不同分布特征的区域。TOC、TN、!13C和"15N分别与沉积物的平均粒径呈线性相关关系,因此,粒度效应是控制长江口外海域沉积物中有机物分布和稳定同位素碳、氮的一个重要因素。研究区内的C/N比值能够在一定程度上体现有机物的来源信息,但#15N表现出了与C/N和$13C不同的区域分布和变化特征。陆源有机物来源比重较高的区域与长江口外海域赤潮突发频率最高的地区相对应。长江口附近沉积物中的陆源有机物来源最高,超过了50%,且等值线呈舌状向东北方向凸出,表明了长江冲淡水的影响。陆源颗粒态有机物沉海底后,要不断经历早期成岩作用和生物作用,因此在在相同地点,陆源有机物对沉积物中有机物的贡献,要明显小于对悬浮颗粒态有机物的贡献。

长江中下游及邻区基底和花岗岩成矿元素丰度背景的研究

本文系统地研究了长江中下游及邻区的结晶基底、褶皱基底及花岗岩岩基成矿元素丰度背景,从而为区域Cu、Au、W、Sn等成矿作用提供了一套完整的基础地球化学数据,用此来作为窥视地壳组成及成矿作用时空演变的窗口。研究表明:扬子陆块东部上部地壳的沉积作用、变质作用及壳熔花岗岩浆作用过程中Cu等成矿元素富集微弱,而深源岩浆(火山)作用应是研究区Cu等成矿元素富集的主导机制。

长江口及邻近海域春季仔、稚鱼的生态分布研究

利用2008年春季在长江口及邻近海域调查获取的数据进行了仔、稚鱼的生态分布特征研究。结果表明,春季该水域仔、稚鱼种类丰富,出现率较高;总种类数呈现由北向南增加、优势种和重要种呈现由北向南减少的趋势;优势种的相对重要性指数（IRI）较非优势种更加突出、分布范围更为集中;不同区域的种类数与表温变化趋势一致,平均单位捕捞努力量渔获量（CPUE）与表盐的变化趋势一致;仔、稚鱼集中出现海域的表温变化较小（17.0~19.5℃）,而表盐变化较大（25~32）;优势种空间分布的差异性表现为小黄鱼（Larimichthys polyactis）和六丝矛尾虎鱼（Chaeturichthys hexanema）主要分布在吕泗和长江口近海,日本鳀（Engraulis japonicus）主要分布在舟山近海;仔、稚鱼高密度区均位于冷暖水混合水域,浮游生物较为丰富,有利于其生长后期的饵料获取,同时也与仔、稚鱼对环境的适应性有较大的关系。

基于生态通道模型的长江口水域生态系统结构与能量流动分析

利用Ecopath with Ecosim在前期研究的基础上构建了3个时期(2000年秋、2006年秋、2012年秋)长江口水域生态系统的生态通道模型,分析对比了三峡工程蓄水前中后期,长江口水域生态系统结构与能量流动特征。模型将长江口水域生态系统划分为鱼类、虾类、蟹类、头足类、底栖动物、浮游动物、浮游植物、碎屑等17个功能组,基本覆盖了长江口生态系统能量流动的主要途径。模型结果分析表明:蓄水前中后期,长江口水域生态系统各功能组营养级组成和分布相近,但由于长江口渔业过度捕捞,蓄水中后期多数功能组的生态营养转换率被动提高。长江口渔获物的组成未发生明显变化,但渔获物的平均营养级降低,渔获量减少。蓄水中后期,生态系统中牧食食物链的重要性增加,碎屑食物链的重要性降低,这与蓄水之后长江入海径流改变、泥沙量减少、陆源污染增加关系密切。结果表明,蓄水前中后期,生态系统均处于不成熟阶段,蓄水后生态系统总生物量、初级生产量及流向碎屑的能量呈降低趋势,但系统的净效率和再循环率升高。

环境因子对长江口滨岸沉积物反硝化速率影响

利用多年在长江河口滨岸湿地开展相关研究工作获得的反硝化速率和各类环境参数数据,对数据进行归纳整理,采用相关性分析和主成分分析,将沉积物反硝化作用和环境因素间的相关性进行量化,并筛选出影响长江口沉积物反硝化作用的两大重要因素。研究表明沉积物反硝化速率和温度(T)、沉积物有机碳(SOC)、总氮(STN)呈现Pearson正相关关系(p70.01,p70.05,和p70.05),与水中盐度(S)、溶解氧(DO)及沉积物C/N呈明显负相关关系(p70.05,p70.05,和p70.01)。尽管沉积物中的N_2O自然产生速率和环境参数间没有表现出相关性,但沉积物的反硝化速率和N_2O的自然产生速率却和C/N呈明显负相关(p70.01)。主成分分析结果表明温度和盐度是影响长江口潮滩沉积物反硝化速率的两大主导因素,同时也是亚热带季风河口的主要环境参数。