围填海对海洋水动力与生态环境的影响

近10年来,中国海岸带围填海活动呈现出规模大、速度快的发展态势。围填海能带来显著的经济效益,但对海洋环境与生态的负面影响也不可忽视。针对围填海对海洋环境和生态的影响及作用机制,分别从水动力和生态系统两个方面进行了概述。围填海改变了海洋的自然几何属性(原始岸线、地形地貌、海湾面积),引起水动力环境的变化(潮汐系统和海湾水交换能力),进而影响了海湾的环境容量;围填海破坏了生物栖息地、导致生物多样性的丧失,影响到生态系统结构与功能的稳定性;水动力与生物多样性的变化可显著影响到生物地球化学过程,加速富营养化进程,恶化水质,增加生态灾害风险。目前,围填海后的生态修复策略主要有增加生物量、建设自然保护区、退陆还海3种方式;而生态补偿策略则多基于"生态系统服务功能与生境面积的大小为线性关系",通过对其经济价值的量化后进行生态补偿与实施相关政策。国际上,生态系统服务功能的量化参数逐步纳入实际管理,并在线性关系研究的基础上,逐步纳入一些非线性的理念,使生态补偿机制更为合理化;而我国对于围填海生态效应的定量化研究及科学理论在管理政策中的实际应用仍亟待提高。整体而言,全面、准确地评估围填海对海洋环境与生态的影响离不开自然科学与社会科学的交叉与融合。

集约用海对海洋生态环境影响的评价方法

集中集约用海是一种相对高效、生态和科学的用海方式,但也不可避免会干扰海洋生态系统,甚至带来海洋环境污染和生态破坏。因此,将集约用海工程对海洋生态环境的影响降到最低,进行集约用海对海洋生态环境影响的科学评价是十分重要的。通过分析集约用海工程对海洋生态系统的影响,提出了集约用海工程对海洋生态环境影响评价的主要内容、思路和流程,从海洋生态系统的非生物因子和生物因子两个方面构建了基于"生境质量"和"生态响应"的集约用海对海洋生态环境影响的评价指标体系。"生境质量"指标反映了集约用海工程影响海域的海洋生物栖息环境质量状况的变化,主要包括水环境、沉积环境和典型物种的生物质量指标,"生态响应"指标反映了集约用海工程影响的海域不同营养级的生物对变化环境的生态响应,它主要包括生物群落结构指标和生态敏感区结构、功能指标。在此基础上,结合我国海洋生态环境监测和评估现状,研究并确定了生态环境影响的各评价因子的权重、标准及评价等级,建立了集约用海对海洋生态环境影响的综合指数法评价模型,通过集约用海工程建设前后生态环境综合指数的变化量ΔE来定量地衡量其对海洋生态环境影响的程度。以期为适宜的集约用海工程规模和科学选址提供技术支撑。

依托重点实验室 开设环境微生物综合实验

为了达到高素质人才培养的目的,依托教育部重点实验室,尝试开设环境微生物综合实验。充分发挥重点实验室在本科生培养中的重要作用,提高学生对基础知识的综合运用能力,提高培养质量。

黄河三角洲人工海岸带对海洋生态环境的影响

以黄河三角洲高效生态经济区的冲刷型和淤积型两类人工海岸带的近海区域为研究对象,对比分析不同类型岸带近海海洋的水质、沉积物和生态环境的特征及演变趋势。结果表明,冲刷型岸带近海水体中悬浮物含量、Hg+、Pb^(2+)、Cu^(2+)、Zn^(2+)等离子含量呈逐年上升趋势,磷酸盐含量呈逐年下降趋势,而淤积型岸带呈与其相反的变化趋势;淤积型岸带近海沉积物重金属离子中Cu^(2+)、Cd^(2+)、Zn^(2+)等离子含量呈下降现象,与冲刷型岸带近海沉积物的变化不同;淤积型岸带的浮游植物、浮游动物和底栖生物的物种数量、生物量和多样性指数、丰度、均匀度呈现逐年上升趋势,而优势度呈下降趋势。受近岸海洋冲淤环境及人工岸带的影响,冲刷型岸带与淤积型岸带近海的水质环境、沉积物环境和海洋生态环境有着显著差异;近岸带的淤积环境为海洋生物的生长提供了有利条件。

以科研促教学 开展环境科学综合实验的探索

通过发挥高校的科研优势,对已具备基本实验技能的高年级本科生开设环境科学综合实验,作为环境科学专业的必修课程,弥补单科实验在实验技能教学上的孤立性,加强了各门课程之间的内在联系,增强了知识的系统性,大大促进学生综合素质的提高。

海洋生态环境监测的指标体系研究

本文在总结国内外各种海洋生态监测方法的基础上,构建生物分布指数、生物暴露指数和生物反应指数,并由此确定生态质量总指教。生态质量总指数可以综合反映特定海洋环境的生物群落特征,典型污染物在生物体内的蓄积特征以及生物体对环境污染的生理生化反应特征,因此可以应用于近岸海洋环境质量的生态监测。

环境CO_(2)浓度升高对海洋有毒微藻生长及产毒的影响研究进展

近年来,由人类活动引起的近海环境污染不断加剧,这使得有害藻华(harmful algal blooms,HABs)暴发的范围及危害不断扩大,其中有毒微藻藻华也因其毒性效应而逐渐受到关注。18世纪后期以来,全球气候变化加剧了有毒藻华的发生和发展,其中有毒藻华暴发的潜力和危害性也可能增加,环境二氧化碳(CO_(2))就是其中一个影响因素。到2019年为止,环境CO_(2)浓度已达到工业化(1750年)前的148%,对有毒藻华的发生、发展产生了重要影响。CO_(2)浓度的升高能够缓解微藻的碳限制,促进产毒藻类的固碳和生长;同时,CO_(2)溶于海水使得海水pH降低,也有可能对某些有毒藻华微藻的生长产生影响。CO_(2)浓度升高还会影响有毒微藻藻毒素的合成,提高产毒效率或促使毒素由低毒性组分转化为高毒性。本文综述了环境CO_(2)浓度升高对有毒藻华微藻生长和产毒等的研究进展,探讨了CO_(2)升高背景下有毒藻华暴发的潜力及危害性,以期为深入研究全球变化对有毒藻华的影响提供参考,并为有毒藻华监测预警方案的优化提供理论支撑。

海洋悬浮物浓度的长期演变特征及机制

受气候变化和人类活动的影响,21世纪以来全球海洋的悬浮物浓度发生了显著变化。悬浮物浓度的剧烈变化不可避免地对海洋生态环境、地貌演化和生物地球化学循环产生重大影响。随着气候变化对人类活动的环境影响研究的深入,以及卫星遥感数据的不断积累,悬浮物浓度的长期变化趋势及其机制已成为地球科学研究的热点。本文概括性地总结了海洋悬浮物浓度长期变化的国内外研究进展,指出了中国近海相关研究的不足之处,并对未来发展方向作出了展望。

胶州湾国家海洋公园沿岸地区土地利用预测研究

元胞自动机-马尔科夫耦合模型(CA-Markov模型)作为土地利用变化(LUCC)的一种研究手段,具有马尔科夫模型精确地模拟LUCC未来变化情况,同时还具有元胞自动机模型模拟复杂系统空间变化的能力。本研究运用CA-Markov模型,以分区预测为原则,对胶州湾国家海洋公园沿岸地区过去十年的土地利用构成及变化进行分析,同时对研究区未来三十年的土地利用变化进行中期预测和长期预测。结果表明:胶州湾国家海洋公园沿岸地区建设用地面积在过去十年增大,而在未来三十年将不断减小;模型的预测精度将随预测时长的增加而下降,需要根据其他因素对模拟结果进行一定程度的修正;未来土地利用方式的转变将为国家级海洋公园的生态保护和海洋生态文明建设起到积极推动作用。

环境中阿斯巴甜的分布、来源及环境风险研究进展

阿斯巴甜(ASP)是一种广泛应用的人工甜味剂,在环境中被频繁检出,对人类健康和水生生态系统具有潜在的不利影响,作为一种新污染物日益受到人们的关注。国际癌症研究机构将其列入可能致癌物清单,因此,研究其在自然环境中的污染水平、来源和健康风险具有重要的科学意义。本文系统梳理了国内外有关人工甜味剂ASP在环境中的分布、来源和环境风险等方面的研究现状,结果表明:1)ASP在全球范围内各种环境介质中分布广泛,浓度处于ng/L或ng/g水平,属于痕量有机污染物;2)ASP易于分布在水体固相有机体系,如悬浮颗粒物、河流沉积物和污泥中,当环境条件改变时,吸附在固相中的ASP可能会重新释放到水体,导致环境水体中ASP浓度高于污水处理厂出水的现象;3)风险评估显示目前环境中ASP基本处于低风险或无风险水平;4)固相萃取和液相色谱质谱联用(SPE-LC-MS/MS)是准确定量环境样品中ASP的有效分析方法。基于现有文献分析,今后研究应重点关注ASP的生物地球化学行为、毒性效应及人体健康风险。

夏季东中国海大气二甲基硫浓度特征的数值模拟研究

海洋源排放的二甲基硫(Dimethylsulfide, DMS)是全球大气硫循环的主要参与者。本研究利用机器学习法构建了夏季东中国海12 km×12 km分辨率海表DMS浓度清单,基于该清单和WRF-CMAQ模型模拟了2016年夏季东中国海DMS的海洋释放和DMS在大气中的物理化学过程,探究了夏季东中国海大气DMS及其氧化产物的浓度特征和主要影响因素。结果表明:海表DMS浓度随离岸距离增大而降低,平均浓度为7.66 nmol/L;与全球海表DMS浓度数据库在东中国海的结果相比,本研究计算的海表DMS浓度是其2~3倍,与观测浓度更为接近,也更好地再现了海表DMS空间分布特征。DMS海-气通量受海表DMS浓度及风速等因素影响,研究海域海洋释放DMS通量为3.0~47.2μmol/(m^(2)·d)。东中国海夏季大气DMS浓度为1.54~16.73 nmol/m^(3),渤海(7.22 nmol/m^(3))>东海(5.92 nmol/m^(3))>黄海(5.38 nmol/m^(3))。大气DMS浓度日变化呈双峰分布,在08:00和18:00左右浓度较高,午间和夜晚浓度较低,这主要与DMS的被大气中自由基的氧化等过程有关;大气DMS的氧化转化使夏季东中国海SO2、SO42-和MSA月均浓度分别升高了0.02~0.92、0.01~1.08、0.01~0.06μg/m^(3)。

海洋环境中纳米金属的生物吸收及生物效应

当前随着纳米科技的发展,纳米材料,特别是纳米金属,因其独特的物化性质,在各行各业中的使用量呈指数增长,致使其在大气、水域、土壤环境中的安全性问题引起公众关注。尤其是在受到人类活动密切影响的近岸海洋环境中,纳米金属的潜在生态效应成为当前国内外研究的热点之一。本文重点综述了由于海洋环境的理化因子以及纳米金属独特的物化性质导致的纳米金属的环境行为,海洋生物对纳米金属的吸收,以及纳米金属的生物效应和可能的致毒机制,旨在为评估海洋环境中纳米金属的潜在生态危害,完善纳米材料的监管机制及保障纳米科技的可持续发展提供思路。

海洋降水中无机离子浓度及湿沉降通量——中国海及西北太平洋降水的研究

于2016年春夏季搭载航次采集了黄、东、南海及西北太平洋的海洋降水,用离子色谱法测定了其中的Cl^-、NO_3^-、SO_4^(2-)、PO_4^(3-)、Cl^-、NH_4^+、K^+、Mg^(2+)和Ca^(2+)离子浓度,并计算了其湿沉降通量及对海洋初级生产力的影响.结果表明,海洋降水样品主要受海洋影响,海盐离子浓度较高且不同海域主要离子类似;西北太平洋主要离子为Cl^-、Cl^-、SO_4^(2-)、Mg^(2+),黄海主要离子NO_3^-、SO_4^(2-)、Ca^(2+)、Cl^-,东海和南海主要离子均为Cl^-、Na^+、NO_3^-、SO_4^(2-).海洋降水中总离子浓度(mmol/L)的空间分布为西北太平洋(1.27)>南海(0.53)>东海(0.40)>黄海(0.31).海洋降水中无机氮主要以硝态氮的形式存在,在气团由陆地向海洋传输的过程中,硝态氮在无机氮中的贡献也不断增加.Cl^-、NO_3^-、SO_4^(2-)、PO_4^(3-)、Na^+、NH_4^+、K^+、Mg^(2+)和Ca^(2+)的湿沉降通量[mg/(m^2·h)]范围分别是:3.47~451.43、0.60~49.36、1.13~124.02、0.0015~0.094、1.21~383.37、0.06~7.57、0.25~28.86、0.17~47.39和0.37~27.24.在靠近源区、降水量多的区域主要无机离子的湿沉降通量较高.估算结果显示,每小时降水所含氮磷可为各海域提供占初级生产力0.13‰~32.08%的新生产力.

中国近海环境中汞的水质基准与生态风险

汞是中国近海海域中主要的重金属类污染物,由于其高毒性和稳定性,可能对海洋生态和环境产生潜在风险,但目前我国尚缺乏汞的海水水质基准研究。现有汞的海水水质标准主要基于国外的生物毒性资料制定,该标准能否为中国的海洋生物和环境提供恰当的保护尚不明确。因此,本文搜集筛选了74种中国海洋生物的毒性数据,并采用物种敏感度分布法推导了汞的海水水质基准。在此基础上,结合中国沿海水体中汞的环境暴露数据,采用商值法对中国近海水环境中汞的生态风险进行了初步评价。结果表明,中国近海环境中汞的长期基准值为0.433μg·L-1,短期基准值为1.659μg·L-1;整体上,中国近海环境中汞的生态风险较低,但局部海域存在高风险,慢性风险商最高达5.35。

中国近海环境中三丁基锡水质基准推导与生态风险初步评价

中国近海环境中三丁基锡化合物(TBT)的广泛使用对海洋生物产生了一定危害,但中国目前还没有建立相关的水质基准或标准,妨碍了该污染物的生态风险评价。本文根据文献筛选得到的59种生物的急性毒性数据和29种生物的慢性毒性数据,采用物种敏感性分布模型推导了中国TBT的海水水质基准,在此基础上,应用商值法和概率风险评价法对中国沿海地区水体中的TBT进行了初步生态风险评价。结果表明,中国近海环境中TBT的急性和慢性水质基准分别为0.137和0.006μg/L;两种评价方法结果均表明中国近海水体存在一定的风险,并且慢性风险远高于急性风险。因此中国近海环境中TBT的生态风险需要进一步关注。

海洋中微塑料的老化机理及老化后环境行为研究进展

暴露于海洋环境中的塑料聚合物受海浪破碎、紫外照射和微生物降解等作用后,会逐渐形成小粒径的微塑料(<5 mm,microplastics,MPs),引起海洋生态风险。本文总结了海洋中MPs的类型和来源、老化过程、机理和影响因素,以及MPs老化后理化性质和环境行为的变化。MPs在海洋中的老化机理主要包括:机械破碎、光降解、热降解、水解和生物降解等,同时MPs的自身性质(粒径、形状、官能团、结晶度和添加剂等)和海洋环境条件(紫外辐射、温度和氧化还原状态等)会影响老化过程。老化后MPs的理化性质与原始MPs存在显著差异,如表面形貌、颜色、粒径、官能团、结晶度、亲疏水性和吸附性能等;MPs老化过程中还伴着增塑剂、阻燃剂和双酚A等添加剂的释放。老化过程也会影响MPs对海水中污染物(重金属、有机污染物等)的吸附,可能会使MPs成为污染物的富集体,进而对海洋生物造成更大的危害。此外富集污染物的MPs可能会通过食物链进入人体,对人类健康造成危害。

铁路工程生态环境评价发展现状浅析

铁路运输对经济发展、社会进步和人民生活质量的提高发挥了重要的作用。但是在带动地区经济快速发展的同时,也会造成严重的生态环境问题。在对生态环境进行充分现状调查的基础上,识别工程建设过程中可能产生的生态影响并提出相应的生态环境保护措施显得十分必要。本文首先阐述了生态环境影响评价的内涵,然后结合大量国内外建设项目生态影响评价研究资料的基础上,对铁路工程生态环境评价发展现状进行了全面的解析。

基于生境质量和生态响应的莱州湾生态环境质量评价

莱州湾沿岸海域未来10a是山东省集约用海规划的重要区域。为了降低和减少用海工程对海洋生态系统可能产生的不利影响,确定集约用海适宜规模和科学选址,应用已构建的集约用海对海洋生态影响评价指标体系和方法,从生境质量和生态响应两方面对莱州湾2004年至2012年的生态环境质量状况进行了评价。结果表明:位于莱州湾西部和南部近岸海域的Ⅰ区和Ⅳ区生态环境质量达到"差"的等级,生境质量总体上处于轻度到中度污染水平,水质和生物质量污染较严重,生态受到中度到严重扰动,其中浮游植物和浮游动物密度偏离标准值较大,大型底栖生物密度和生物量总体偏离标准值不大,但其物种组成已发生了明显变化,鱼卵和仔鱼数量急剧下降。在这两个区域要严格控制集约用海工程规模和新的污染排放,密切关注其对海洋生态的影响。位于莱州湾中部和东部的Ⅱ区和Ⅲ区生态环境质量接近"一般"等级,生境质量总体上处于轻度污染水平,水质受到一定程度污染,生态处于中度扰动状况。总体上,2011年和2012年莱州湾生态环境质量综合指数E值明显高于其他年份,生态环境有明显好转趋势。

亚洲沙尘的远距离输送及对海洋生态系统的影响

亚洲沙尘是全球沙尘的重要组成部分,其环境效应已得到广泛关注,但至今对亚洲沙尘输送/沉降—海洋生态系统响应—辐射活性气体海气交换—间接气候效应这一过程的认识却是非常初步的。亚洲沙尘存在3个主要源区,对其排放强度的认识仍存在较大的不确定性。亚洲沙尘可以通过长距离输送而影响到广大的北太平洋,其传输路径和影响范围决定于沙尘的来源、粒子谱分布与大气环流特征等因素。沙尘沉降是海洋营养物质和污染物质的来源之一,但沉降通量的估算结果仍有待进一步验证,而对海洋生态系统的作用机制及其反馈还缺乏足够的了解。论文在综述国内外相关研究的基础上,提出了"亚洲沙尘与海洋生态系统"(Asian Dust and Ocean EcoSystem,ADOES)研究计划的科学目标和主要研究内容。