长江口夏季低氧区形成及加剧的成因分析

通过对比长江口及其邻近海域历史调查资料和目前的现场监测数据(1958-09—1959-09,2003-09,2005-07及2009-08),分析了长江口夏季低氧区的历史变化,探讨了低氧形成及其加剧的原因。结果表明:20世纪90年代之后长江口季节性低氧区出现扩大化、严重化趋势;低氧区的形成主要受控于物理过程和自然作用,包括长江冲淡水、沿岸流、上升流、台湾暖流及黑潮等各大流系及其与温度等理化因素相互作用下形成的水体层化、锋面过程、气旋式冷涡;低氧现象加剧原因复杂,影响因子有气候变化导致的海水温度上升,长江径流量、输沙量变化,长江流域降雨变化等,而富营养化的加剧对低氧加剧并非起主导作用。

2006年6月长江口低氧区及邻近水域浮游植物

根据2006年6月2—11日在长江口低氧区及邻近水域(26°—34°N,121°—126°E)27个站位的调查,对长江口低氧区及邻近水域的浮游植物群落结构特征进行了相关研究。经Utermhl方法初步分析,共发现浮游植物130种,隶属4门57属。甲藻和硅藻是2006年6月长江口低氧区及邻近水域的主要浮游植物门类,其优势物种是:具齿原甲藻Prorocentrum dentatum(=Prorocentrum dong-haiense)、米氏凯伦藻Karenia mikimotoi、尖刺伪菱形藻Pseudo-nitzschia pungens、柔弱伪菱形藻Pseudo-nitzschia delicatissima、锥状施克里普藻Scrippsiella trochoidea和具槽帕拉藻Paralia sulcata。调查区浮游植物物种以广温、广布型为主。本次调查海域浮游植物的细胞丰度介于0.0026×105—37.37×105个/dm3,平均值为1.47×105个/dm3;甲藻占浮游植物细胞丰度的比例最大,细胞丰度介于0.0002×105—32.01×105个/dm3,平均值为1.39×105个/dm3;其次为硅藻,细胞丰度介于0.0001×105—18.72×105个/dm3,平均值为0.52×105个/dm3。具齿原甲藻和米氏凯伦藻所占丰度比例分别达到45.81%和26.44%,优势度分别为0.30和0.18。具齿原甲藻细胞丰度最高值出现在调查海域北部3号站-20m水层,为3.19×106个/dm3;米氏凯伦藻细胞丰度最高值出现在调查海域西南部29号站表层,为1.71×106个/dm3。浮游植物细胞丰度在水体中的垂直分布为表层最大,随着水深增加而逐渐降低。根据浮游植物的表层分布和断面分布可以发现,细胞丰度高值主要集中在调查区的西南部和北部,东南部浮游植物细胞丰度较低。同时调查海域东南部浮游植物多样性指数和均匀度指数较高,近岸低氧区和中部区域则较低。调查区水体层化现象明显,表层水和底层水之间氧的交换变弱,有机碎屑和浮游植物大量繁殖后沉降分解可能导致了底层低氧区的形成。

夏季长江口外低氧区的动态特征分析

研究长江口外海域夏季低氧区的动态特征具有重要的科学意义和应用价值。通过对长江口外低氧区典型月份历史资料以及该海域生态环境演变的分析,揭示了长江口外海域低氧区北移、氧最低值波动下降和低氧区面积扩大的年代际变化趋势,阐明了低氧区的演变与富营养化以及海洋动力环境之间的关系,并对2006年夏半年(6-10月)低氧区的位置变化过程进行了具体分析。研究表明,长江口外低氧区北移主要受富营养化以及水文动力因素变化控制,低氧区北向扩展趋势的增强是长江口外海域生态环境长期演变的结果,黑潮分支台湾暖流的增强以及与之相关的上升流区的北移对低氧核心区位置的年代际变化具有至关重要的作用;长江口外海域流场的逐月变化以及浮游植物生物量高值区的变动在一定程度上影响着夏半年低氧区的位置变化。

长江口外低氧区特征及其影响研究

通过对2008年8月至2010年9月在长江口30°20′N-32°30′N,122°15′E-124°20′E范围海域开展的7次综合海洋调查资料进行分析,以期了解长江口海域低氧现象的年际、季节变化及其对海洋环境和生物的影响。研究结果发现,该海域夏季存在长江口和浙江南部两处低氧区域,低氧现象主要发生在20～50 m水层;低氧海域与非低氧海域的无机氮(DIN)、活性磷酸盐、叶绿素a含量存在一定差异;长江口海域浮游动物、浮游植物的分布状况与低氧区的存在与否未能发现相关关系。低氧区是底栖生物生物量的高值区,多毛类是其中最多的底栖生物种类,对低氧环境的耐受程度较高。

长江口及邻近海域底栖生物分布及与低氧区的关系研究

2005年夏季对长江口及毗邻海域(长江口、杭州湾和舟山海域)的40个站位进行了底栖生物的分类、组成、丰度、生物量以及多样性的研究。底栖生物共监测到86种,其中以长江口底栖生物种类最多(62种);全海域底栖生物生物量平均9.55 g/m2,其中以舟山海区最高(12.45 g/m2),最低为杭州湾(0.53 g/m2);栖息密度平均为86个/m2,其中以长江口最高(138个/m2),舟山海区次之(33个/m2),杭州湾最少(4个/m2);各海区底栖生物多样性指数以舟山海区最高(1.28),长江口和杭州湾多样性指数均小于1,尤其是杭州湾仅为0.33;底栖生物的沙漠化程度较重,长江口、杭州湾及舟山海区生物量为零的站位分别占了31.2%、33.3%、13.3%。将以上结果与近十年来的积累调查资料比较显示,底栖生物生存环境仍较恶劣,长江口和杭州湾海域仍有三分之一的区域无底栖生物,但这种趋势近年来已有所缓解。在长江口季节性低氧区内的站位,底栖生物生物量和栖息密度都远远高于调查海域的平均值,特别是多毛类和棘皮动物,这说明长江口季节性低氧区的存在并不会完全破坏低氧区底栖生态系统。

应用PCR-DGGE技术分析长江口低氧区的细菌群落组成

应用 PCR 结合变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术对长江口外低氧区的细菌群落组成和优势菌群进行了分析。对25条 DGGE 条带进行了克隆、测序,所得到的细菌16SrDNA 基因 V3区序列进行了系统进化分析。结果显示这25条条带分别归属于4个细菌类群:变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroides)、厚壁菌门(Firmicutes)和蓝细菌门(Cyanobacteria)。其中有16条分别与变形细菌亚群的γ-Proteobacteria 和δ-Proteobacteria 相似。时空分析发现,低氧水体的细菌群落组成与非低氧水体的组成不同,低氧水体包括变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroides)、厚壁菌门(Firmicutes)和蓝细菌门(Cyanobac-teria),非低氧水体中没有发现蓝细菌门(Cyanobacteria)。并且8月份低氧水体中 Flavobac-teria 为优势菌群。

长江口低氧区底栖有孔虫组合

对全球低氧区的分布、形成机制以及低氧区海水表层特征、海底地球化学特征、生物特征等进行了系统的描述。着重对全球低氧区的底栖有孔虫特征进行了分析、对比,并与长江口底栖有孔虫特征相结合,讨论适合指示长江口低氧区的底栖有孔虫组合,初步分析认为Epistominella naraensis(奈良小上口虫)、Bulimina marginata(具缘小泡虫)、Bolivina spp.(箭头虫诸种)、Florilus spp.(花朵虫诸种)、Ammonia spp.(卷转虫诸种)以及Bulliminella spp.(微泡虫诸种)为长江口低氧区的敏感种,具有低氧环境的指示意义,并可以作为古低氧事件研究的标志。但实际应用时应根据研究需要取合适的属种组合使用。

东海低氧区及邻近水域浮游植物的季节变化

根据2011年5月、8月、11月在东海低氧区及邻近水域(25°00'—33°30'N,120°00'—127°30'E)进行的多学科综合调查,对东海低氧区及邻近水域浮游植物群落结构特征及季节变化进行了相关研究。经Utermhl方法初步分析共鉴定出浮游植物4门74属248种(含变种、变型,不含未定种),主要由硅藻和甲藻组成,此外还有少量的金藻和蓝藻。春季优势种主要为具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum)、柔弱伪菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissim)、骨条藻(Skeletonema sp.)和具槽帕拉藻(Paralia sulcata);夏季主要是中肋骨条藻(Skeletonema costatum)和海链藻(Thalassiosira sp.);秋季主要是具槽帕拉藻、圆筛藻(Coscinodiscus sp.)和柔弱伪菱形藻。调查区浮游植物平均细胞丰度在夏季最高,达到85.002×103个/L,春季次之,秋季最低。在水平方向上,春、夏两季,表层浮游植物细胞丰度在近岸出现高值,由近岸到外海细胞丰度逐渐降低;而在秋季则相反,在调查海域的东北部出现高值,随离岸距离的增加细胞丰度逐渐增加。在垂直方向上,春、夏两季,浮游植物细胞丰度在表层出现最大值,随着深度的增加细胞丰度逐渐降低;而在秋季细胞丰度分布比较均匀,随水深变化不明显。调查区表层浮游植物ShannonWiener多样性指数和Pielou均匀度指数的平面分布基本一致,并且与细胞丰度的分布大致呈镶嵌分布。调查浮游植物群落的演替规律是:从春季的甲藻(具齿原甲藻、微小原甲藻(Prorocentrum minimum)等)为主,硅藻(柔弱伪菱形藻、骨条藻等)为辅;演替至夏季的硅藻(中肋骨条藻、海链藻等)为主,甲藻(主要是梭状角藻(Ceratium fusus)和叉状角藻(Ceratium furca))为辅,到秋季进一步演替为硅藻(具槽帕拉藻、圆筛藻、柔弱伪菱形藻等)为主,铁氏束毛藻(Trichodesmium thiebaultii)为辅。浮游植物物种组成、优势种、细胞丰度及多样性指数均表现出明显的时空变化。低氧区与非低氧区浮游植物群集存在明显差异。

河口低氧区形成机理的水质模型研究进展

介绍了近年来研究河口低氧区形成机理的水质模型,包括生化机理模型、物理机理模型以及生化机理和物理机理耦合模型。通过对这些模型应用实例结果的分析,揭示了河口低氧区产生的生化机理和物理机理:河口地区的人类活动所产生的大量污染物排放到水体当中以及夏季水体本身的物理特点,包括层化作用和适宜温度等,造成某些河口水体底层产生低氧区。

长江口低氧区的成因及过程

长江口已成为世界低氧海域的一个代表性区域。近年来长江口低氧区的分布范围不断扩大,强度不断加剧。对该低氧区的表现特征、形成机制、生物地球化学过程以及生态环境影响做系统的分析和综述,并结合世界多处典型低氧区开展对比分析,认为长江口低氧区域在地理学、海洋学上均不同于波罗的海、黑海以及东京湾等区域的低氧区,是全球低氧生态学研究的一个新的案例。该区域的深入研究将有望丰富海洋生态学研究范畴。通过综合地球化学、生态学、物理海洋学等多学科方法和技术手段,发展低氧生态学,为研究海洋低氧现象的形成机制和生态效应,以及开展防治提供方法和理论支持。

东海低氧区浮游植物群落的昼夜垂直变化

根据2011年5月航次(春季)、8月航次(夏季)和11月航次(秋季)在东海低氧区共6个站位进行的昼夜连续观测所获浮游植物水样,用Uterm?hl方法分析了浮游植物群落的昼夜垂直变化.春季共检出浮游植物99种,优势种为具齿原甲藻(Prorocentrum dentatum)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)和骨条藻(Skeletonema sp.);夏季检出93种,优势种为劳氏角毛藻(Chaetoceros lauderi)、铁氏束毛藻(Trichodesmium thiebautii)、具槽帕拉藻;秋季检出78种,优势种为具槽帕拉藻、骨条藻和圆筛藻(Coscinodiscus sp.).春季细胞丰度明显高于夏、秋季;春、夏季细胞丰度随水深增加逐渐降低,秋季细胞丰度分布较均匀;春、夏季上层水体浮游植物丰度昼夜变化较剧烈,下层水体相对平缓;秋季D3站位表层和J1站位底层细胞丰度昼夜变化较剧烈,其余水层细胞丰度昼夜波动不明显.春季D2站位20,m水层及夏季O11站位各水层优势种组成存在明显的昼夜变化,其余各水层浮游植物群集相对稳定.调查站位各水层间浮游植物群集结构差异明显.

澳门内港水域低氧区空间分布及形成机制研究

澳门内港及附近水域(包括内港、筷子基北湾和南湾)历来是澳门海域富营养化最严重的区域,水质恶化常引发大规模鱼类死亡。本文利用近10年的澳门水质监测统计数据,采用三维水动力—水质模型模拟了澳门内港溶解氧的分布特征和水文动力过程。研究结果表明,内港区低氧现象为澳门海域潮、径流物理及生化过程综合作用的结果。内港没有明显的外海往复流和水体层化现象,其整体的弱动力和筷子基水域的半封闭造成污染物滞留作用,是形成低氧区的关键物理机制。筷子基水体自身生化耗氧是导致内港低氧的驱动要素,底泥耗氧进一步加剧了内港的低氧程度。

长江口邻近海域夏季低氧区变化及温盐特征

通过分析2016年7月的大面站数据,得到夏季长江口邻近海域的温盐和溶解氧浓度的分布情况.水平方向上,30.6°N,123.2°E附近的海水温度最高,调查区域东南方向的水温高于其他方向,F5站最高;表层盐度和底层盐度的差异较大,调查区域东向的平均盐度高于西向;31.0°~31.2°N,122.8°~123.1°E附近出现低氧区,且在逐渐扩张.垂直方向上,温度、盐度和溶解氧浓度都有明显的层化现象;纬度越高,盐度越低;随着水深的增加,低氧区的面积增大.

什么是低氧区?

就是氧气少的地方。就是呼吸困难的地方。解答:溶解在水中的氧气,又称溶解氧,是维持海洋生命活动不可缺少的物质。当水体中的溶解氧浓度低于2毫克/升时,该区域为低氧区,又称为缺氧区。海水中氧的含量,既受水体物理和化学过程影响(如温度和盐度升高会导致氧气在水中的溶解度降低),也受生物过程的影响(如微藻进行光合作用产氧,细菌分解有机物耗氧)。

长江口低氧区异养细菌及氮磷细菌分布

2009年8月15—28日,对长江口低氧高发海域的异养细菌、无机磷细菌、有机磷细菌、反硝化细菌和氨化细菌的空间分布特征进行初步研究.结果表明:氨化细菌数量最高,表层水、底层水和表层沉积物的数量均值分别为307.52×104个·L-1、184.50×104个·L-1和199.97×102个·g-1;其次为异养细菌,数量均值分别为87.35×104cfu·L-1、86.85×104cfu·L-1和64.26×102cfu·g-1;再次为有机磷细菌,数量均值分别为19.26×104cfu·L-1、18.82×104cfu·L-1和19.56×102cfu·g-1;无机磷细菌只分布在长江口内和河口南槽至舟山海域,数量均值分别为18.50×104cfu·L-1、31.00×104cfu·L-1和7.17×102cfu·g-1;反硝化细菌分布广,但数量较低,均值分别为3.94×104个·L-1、23.08×104个·L-1和6.22×102个·g-1.相关性分析结果说明:盐度、硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐和pH是影响水体和表层沉积物异养细菌、磷细菌和反硝化细菌分布的主要因子;底层水和表层沉积物异养细菌、磷细菌与水温呈显著正相关;底层水异养细菌和有机磷细菌与溶解氧(DO)呈显著正相关;表层沉积物无机磷细菌与DO呈显著正相关,氨化细菌与DO呈显著负相关.聚类分析结果说明:低氧对表层沉积物的细菌群落结构产生影响.

东海低氧区及邻近海域固氮蓝藻丰度与分布

分别对2006年6月、8月和10月东海低氧区及邻近海域(26°N～34°N,120°E～126°E)进行综合调查,探讨了东海低氧区及邻近海域固氮蓝藻物种、丰度与分布变化特征。调查区蓝藻主要物种有铁氏束毛藻(Trichodesmium thiebautii)、汉氏束毛藻(Trichodesmium erythraeum)和红海束毛藻(Trichodesmium hildebrandtii),在个别区域检测到胞内植生藻(Richelia intracellu-laris),铁氏束毛藻为优势物种。8月蓝藻细胞丰度最大,藻丝体和细胞平均丰度为12.58×103和954.67×105cells/L,其次是10月,藻丝体和细胞平均丰度为44.08×103fikaments/L和68.37×105cells/L,最低为6月,藻丝体和细胞平均丰度为1.07×103/L和1.53×105cells/L。蓝藻主要分布在靠近外海受台湾暖流影响的海区,在靠近长江河口透明度较低的区域蓝藻丰度很低,甚至在河口门区未检测到蓝藻,垂直分布特征为主要分布在水深50m以上,丰度高值区域为表层和10m。环境因子中温度对蓝藻生长具有明显的影响,6月时温度与蓝藻丰度呈显著正相关。盐度与蓝藻丰度没有相关性。

长江口外低氧区及其邻近海域表层沉积物反硝化微生物多样性和分布特征

【目的】微生物参与的反硝化是河口区氮损失的主要途径。【方法】本研究采用Illumina MiSeq测序方法,研究了长江口外低氧区及其邻近海域表层沉积物中nirS型和nirK型反硝化微生物群落的多样性和分布特征。【结果】样品共检测到346个nirS Operational Taxonomic Units和267个nirK Operational TaxonomicUnits,根据采样地的环境特征及nirS型和nirK型反硝化微生物群落聚类分析结果将所有OperationalTaxonomicUnits划分为低氧区、南部区域及外部深水区,其中外部深水区的样品nirS功能基因的多样性最高。各实验样地优势Operational Taxonomic Units在系统进化关系上可分为多个不同的簇。此次发现的所有优势OperationalTaxonomicUnits均属于未被培养的菌群,其中部分Operational Taxonomic Units还是首次被发现。此外还发现nirS功能基因对低氧区的环境适应性更好。【结论】我们的研究结果表明广泛存在的反硝化微生物在河口沉积物的氮循环中发挥重要作用。

长江口低氧区沉积物表层纤毛虫多样性及其时空变化

利用PCR-DGGE(变性梯度凝胶电泳)指纹图谱和测序技术,以及Ludox-QPS(密度梯度离心-定量蛋白银染色)方法,研究了2011年4月和8月长江口低氧区3个站位表层沉积物中纤毛虫多样性及季节变化.结果表明:不同站位之间纤毛虫分子多样性存在显著差异(ANOSIM分析:R=0.896,P=0.0001),但季节变化不显著(R=0.043,P=0.207).序列数最多的类群为旋唇纲中的寡毛类和舞毛类纤毛虫.Ludox-QPS法研究的纤毛虫活动虫体的种类数及丰度可维持在较高的水平,且在夏季增高2～5倍.Ludox-QPS法与DGGE技术检测到的不同站位间纤毛虫多样性变化趋势基本一致.但Ludox-QPS法检测到纤毛虫活动虫种类数及丰度随季节更替变化显著,该法检获的纤毛虫种类数高于DGGE条带数.长江口低氧区的纤毛虫丰度及多样性较高,可为潜在的水母水螅体提供食物支撑.

长江口低氧区及邻近海域浮游植物群落初步研究

2011年8月对长江口低氧区及邻近海域16个站位进行了综合调查，低氧区主要位于底层，溶解氧最低值为1.85 mg/L，核心低氧区面积约为1 028 km2。对采集的82个浮游植物样品采用Utermhl方法分析，鉴定出4门37属82种，硅藻占优势，优势种是中肋骨条藻（Skeletonema costatum），生态类型以温带近岸性和广盐性为主，细胞丰度介于6.31×103~7.80×106cells/L，平均值为7.59×105 cells/L，分布特征是从近岸到外海、表层到底层呈降低的趋势。发现核心低氧区、非核心低氧区和非低氧区内浮游植物种类无明显差异，但细胞丰度、多样性指数和均匀度指数均依次为核心低氧区〉非核心低氧区〉非低氧区，溶解氧的多寡对浮游植物细胞丰度没有显著影响。同时还发现浮游植物细胞丰度与温度、化学需氧量、叶绿素a和硝酸盐浓度呈显著正相关，与盐度呈显著负相关，而与溶解氧、磷酸盐、悬浮物，氨氮有相关性但不显著。

近三百年来长江口泥质区沉积环境变化及与低氧关系的初步分析

近年来全球大型河口区低氧事件频发,严重威胁环境和生态系统健康。因缺少长时间序列的观测资料,人们对历史时期河口陆架区域生态环境演化,尤其是低氧事件发生的历史认识不足。本文基于210Pb、137Cs和光释光测年技术,以长江水下三角洲现代低氧区沉积物柱状样为研究对象,通过分析沉积物的粒度参数、氧化还原敏感元素、TOC、TN和碳氮同位素等指标,探究了该区域沉积环境的演化历史。结果显示,近三百年来长江口低氧区的演化大致可分为四个阶段:1740—1800年该区域可能存在低氧环境;1800—1850年低氧情况有所缓解;1850—1970年在人类活动影响开始加剧的背景下,低氧事件发生频率开始增加;1970年后由于入海营养物质排放通量增加,加之海温上升和入海水沙通量变化等多因素综合影响导致长江口低氧区面积和发生频率也显著增加。该结果可为了解长江口泥质区历史低氧环境的演化及现代长江口低氧环境的发育过程提供参考。