基于熵权TOPSIS模型的厦门湾海洋环境质量20年时空变化评估

良好的海湾环境质量对沿岸生态系统和可持续发展具有重要意义,厦门湾在2000-2020年期间开展了大量综合整治和生态修复工作,但尚未有研究系统揭示海洋环境质量在20年间的变化。本研究基于熵权TOPSIS模型,选取溶解氧、无机氮和活性磷酸盐3个海水水质指标及有机碳和硫化物2个沉积物指标,评估了厦门湾2000、2010、2020年3个时间节点的海洋环境质量及其时空变化。评估结果显示,所有指标的评估值在2000-2020年间均出现了上升,上升幅度为1.2%~11.8%,整体上看水质指标的改善幅度大于沉积物指标,其中沉积物的有机碳指标改善幅度最小;绝大部分指标的标准偏差随时间推移减小,提示海洋环境质量更趋稳定。在时间趋势上,海洋环境质量综合指数整体持续上升,环境质量得到改善的海域面积占比45.42%,仅有14.67%的海域环境质量略有下降,主要集中在九龙江口;在空间分布上,3个时期的综合指数均呈现出西低东高的趋势,表明东部的海洋环境质量长期优于西部。斯皮尔曼相关性分析结果显示,厦门湾海洋环境质量变化的主导因子为无机氮、活性磷酸盐和硫化物。本研究为了解厦门湾海洋环境质量的时空变化提供了重要参考,研究结果可作为该地区海洋生态环境管理和保护的科学依据。

厦门同安湾下潭尾人工红树林湿地小型底栖动物群落结构

为研究厦门同安湾下潭尾人工红树林湿地小型底栖动物的群落结构,于2014年在下潭尾人工红树林湿地5个取样站进行了4个季节小型底栖动物定量取样,共获取了9个小型底栖动物类群,分别为自由生活海洋线虫、底栖桡足类、寡毛类、多毛类、涡虫类、有孔虫类、介形类、双壳类、星虫类,还有少许未定类群.其中,自由生活海洋线虫是优势类群,占总丰度的91.75%.下潭尾人工红树林湿地小型底栖动物平均丰度为(441.3±61.0)ind/(10cm^2),平均生物量为(555.8±104.6)μg/(10cm^2).单变量双因素方差分析(two-way ANOVA)表明:不同季节之间小型底栖动物丰度和生物量有极显著差异;不同取样站之间小型底栖动物丰度无显著差异,生物量有显著差异.小型底栖动物群落的类群均匀度指数(J′)、多样性指数(H′)和优势度指数(λ)的最高值均出现在光滩取样站.Pearson相关性分析表明:小型底栖动物的个体数与底温呈极显著负相关、与底盐呈显著负相关;夏、秋两季小型底栖动物的类群数以及夏季小型底栖动物丰度均与底盐呈显著相关.上述结果完善了我国人工红树林湿地小型底栖动物物种和生境多样性资料库,为滨海湿地公园管理、滩涂生态修复和红树林湿地管理提供了基础资料.

厦门岛内不同功能区土壤与灰尘重金属污染的特征及评估

以厦门岛内城市表层灰尘和土壤为研究对象,系统考察了不同功能区(商业区、风景区、工业区、居住区)表层灰尘和土壤中典型重金属Cr、Cu、Cd和Zn的质量比水平和分布情况,采用单因子污染指数法和综合污染指数法评价其污染程度,并分析它们的相关性及可能来源。用综合污染指数法得出土壤重金属污染强度从大到小依次为工业区(7.8)、商业区(4.9)、风景区(3.8)、居住区(3.5),灰尘的污染强度顺序为工业区(4.5)、商业区(3.9)、居住区(2.2)、风景区(2.1)。单因子污染指数法结果表明,各功能区土壤及灰尘都受到了重金属污染(Pi>1),且与综合污染指数法得到的污染强度顺序类似,在土壤方面,商业区所有元素,风景区除Cr外,工业区除Pb、Cd外,居住区的Cu、Pb、Zn都达到了重度污染(Pi>3);对于灰尘,商业区和工业区的Cu、Zn均达到了重度污染。相关性分析结果表明,各功能区的元素间无负相关关系,表明各元素间没有显著的抑制关系。从总量上看,土壤比灰尘中重金属质量比更高。最后对比分析了我国其他城市与厦门市的土壤重金属质量比。

厦门湾表层海水重金属元素的迁移过程规律研究

为探讨厦门湾表层海水中重金属元素迁移过程的规律,采集九龙江上游段的淡水端样品与大嶝岛附近的海水端样品,开展影响重金属迁移过程的环境因子如盐度、pH、悬浮物(SPM)、总有机碳(TOC)的模拟实验.结果表明:1)随着盐度的增加,各重金属含量均有不同程度的降低,尤其是Cu、Zn和Cd,盐度增加到31.539 1时,含量仅约为淡水端含量的60%;2)随着pH的增加,各重金属含量亦有不同程度的降低,尤其是Zn和Cd,pH增加到8.30时,含量仅分别为淡水端含量的20%和40%左右;3)随着SPM含量的增加,各重金属含量均有不同程度的增加,尤其是Zn和Pb,SPM增加到427.3mg/L时,含量分别为淡水端含量的45倍和8倍左右;SPM与Cr之间存在显著的线性负相关关系,随SPM含量的增加,Cr含量略有下降,但降幅不大,SPM增加到427.3mg/L时,Cr含量仍约为淡水端含量的80%;4)随着TOC含量的增加,各重金属含量均有不同程度的增加,尤其是Cu、Zn和Cr;5)在天然水体多因素的共同作用下,重金属与盐度、pH及SPM之间仍存在线性相关,但受其影响的程度要较单个因素影响小;重金属与TOC之间亦存在正相关,但较单个因素影响不同.综上所述厦门湾表层海水重金属含量在从河口向外海扩散过程中,受环境因子的影响作用是较为复杂的,其迁移过程的规律具有复杂性.

厦门湾溶解有机物的三维荧光光谱特征及其来源解析

利用三维荧光光谱-平行因子分析(EEM-PARAFAC)技术,研究了2009年春、秋季厦门湾有色溶解有机物(CDOM)的荧光组分特征,并利用主成分分析方法对影响该海域CDOM分布的主控因素及其相对贡献进行了解析。厦门湾CDOM中含有3个类腐殖质荧光组分(C1,C2和C5)及2个类蛋白质组分(C3和C4)。所有类腐殖质组分之间、以及所有类蛋白质组分之间均有很好的相关性,表明同一类型的荧光组分具有相似的来源属性及地球化学行为。类腐殖质组分的高值区分布在九龙江河口区上游,而类蛋白质组分的高值区则位于厦门西海域北部,低值区都位于东部的厦金海域。排污口附近的局部海域存在污染输入的贡献。对荧光组分进行的主成分分析结果显示,陆源径流输入是厦门湾水体中CDOM荧光组分的主要来源;海区现场生物活动的贡献不大。这表明对PARAFAC识别的荧光组分进行主成分分析,有助于实现对水环境中CDOM的不同来源及其相对贡献率的定量解析。

厦门海域中华白海豚定位click信号特性

对厦门海域中华白海豚的发声及信号特性进行研究,采用高频宽带数据记录系统获取了大量中华白海豚click信号,并利用Matlab软件和Excel 2007对这些信号进行时域和频域分析.结果表明:click信号通常以不同长度的序列形式出现,单个click信号长度分布在(33±4)μs;频谱能量分布广,低频至10kHz,高频达200kHz以上,具有单峰和双峰2种频谱结构,峰值频率、3dB带宽和10dB带宽分别为(113.3±16.3)、(48.3±14.2)和(113.3±16.4)kHz.中华白海豚click信号双峰的频率分布,为其在海底混响严重的浅海环境准确识别目标提供了保障.

厦门岛海岸线分形特性演变规律的研究

滨海城市海岸线的空间特征演变规律及其影响因素对于陆海统筹的空间规划具有重要的研究意义。将改进的归一化水体指数(Modified Normalized Difference Water Index, MNDWI)和Canny边缘检测法相结合,从Landsat遥感影像中提取了厦门岛1976-2018年共九景海岸线,并对其进行分形分析。采用自主编写的图像分形维数计算程序计算了研究期间厦门岛海岸线的盒维数,总结分析了其变化趋势以及变化原因。结果表明:厦门岛的海岸线具有分形特性,其盒维数的变化范围为1.098 9~1.118 1,先后经历降低、增加、再降低和最后缓变四个阶段,总体呈现下降的趋势;进一步分析,发现厦门岛在快速发展进程中,海洋工程对海岸线空间形态复杂性有显著的影响,其中,填海造陆工程的实施导致海岸线盒维数降低,而港口、码头建设却导致盒维数增加。盒维数的变化程度间接反映了海洋工程对海岸带的改造程度。本研究对厦门海岸线分形特征的分析,可为该区域资源开发、生态保护和城市规划提供有价值的参考依据。

基于走航ADCP资料的厦门内湾东西口门海域潮流与潮致余流特征分析

应用厦门内湾东西3个口门断面(五通—下店、嵩屿—鼓浪屿、鼓浪屿—轮渡)一个潮周日走航ADCP资料的空间插值潮、流调和分离结果,分析占主导的M2分潮流与余流沿断面的空间分布特征.分析结果表明受地形约束的3个断面M2分潮流均以往复流为主,断面深槽为主流通道,M2分潮最大可能流速均沿主流深槽向左右岸递减,三断面中以鼓浪屿—轮渡断面最为强劲,平均值为46 cm/s,五通—下店断面次之为43 cm/s,嵩屿—鼓浪屿断面最弱,仅为33 cm/s.该半日潮波进入厦门内湾首先在鼓浪屿—轮渡断面达到最大值,出现时间在月中天后2.1 h,其次为五通—下店断面2.7 h,最后为嵩屿—鼓浪屿断面3.3 h.再者地形变化剧烈的嵩屿—鼓浪屿断面M2分潮非线性运动较强,浅水分潮的幅度增大.潮波的非线性效应又衍生了非周期性的潮致余流,该余流在厦门内湾东西口门有较为稳定的存在,且表现为近岸区流幅大,潮流通道内小,嵩屿—鼓浪屿与鼓浪屿—轮渡断面均值为9 cm/s,五通—下店断面均值为5 cm/s,同时各个断面余流均存在使内湾海水正常更替,沿断面法向一分为二,一进一出的态势.基于本次观测结果计算出一潮周日厦门内湾东西口门余流通量为76.156×106m3,净潮通量为69.591×106m3,相对偏差小于8.6%.

统筹兼顾 构建福建海洋渔业优势产业

海洋渔业是我国稳步发展的海洋产业,其不仅能提供充足的优质蛋白,也可为海洋生物医药及生物制品生产提供原料,还能带动渔港建设、渔船修造、渔具生产、水产品加工、贸易等行业发展,对旅游品市场及滨海旅游业也有积极影响,可对相关产业的发展起到促进作用。福建省具有全国约五分之一的海岸线,海域面积比陆域面积大12%,具有发展海洋渔业所需的优越条件和产业基础。针对福建海洋渔业目前面临的问题,综合考虑各方因素,提出了以海洋生物资源的保护、开发利用为主线,进行产业链的规划设计,打造福建海洋渔业品牌,做大做强海洋渔业。

基于PSR模型的厦门湾中华白海豚资源评价

中华白海豚(Sousa chinensis Osbeck,1765)为国家Ⅰ级重点野生保护动物,厦门湾作为其在中国的主要分布区之一,自20世纪80年代以来,海岸带开发活动和环境污染程度均不断加大,导致此海域中华白海豚的生存环境不断恶化,种群数量日趋减少,资源状况面临严重威胁。作者采用PSR(压力-状态-响应)模型框架,对厦门湾中华白海豚资源面临的主要环境压力、当前的资源状态以及采取的保护响应措施进行了一个较全面的评价,评价结果认为:围填海工程、船只交通、水下爆破作业和陆源排污等人类活动给厦门湾中华白海豚带来了生境缩小、身体伤害、环境污染和饵料短缺等严重影响,厦门市已采取的保护政策响应包括就地保护、迁地保护和公共管理等方面,目前种群资源数量稳定在80头左右并有潜力扩大。基于评价结果,作者提出了加强保护的建议和策略,可为厦门以外海区的中华白海豚保护工作提供参考。

厦门和雷州湾海域中华白海豚click信号的分析与比较

对福建厦门和广东雷州湾海域的中华白海豚（Sausachinensis）进行野外声信号的记录，选取2个海域中华白海豚所发射的共40个click信号串，其包含了1000个click信号，对其进行分析与对比．根据构成click信号的波形数量把click信号分为5类，分别为含1个、2个、3个、4个和5个及以上波形click信号．其中，2个海域中华白海豚的click信号均以含4个及以上波形为主，厦门海域中华白海豚click信号含4个及以上波形的占总数的84．2％；雷州湾中华白海豚该值为77．6％．2个海域含4个波形click信号在时长上存在显著差异（￡检验，t-3．39，DOF=84，P〈O．05），含5个及以上波形click信号时长同样存在显著差异（t检验，t=-10．01，DOF=682，P〈0．05）．分析比较了2个海域中华白海豚相邻click信号问的时间间隔，厦门海域中华白海豚相邻click信号间的时间间隔为7．8～349．2ms，雷州湾中华白海豚该值为3．3～124．3ms．利用中华白海豚所发射的click信号在浅海多径传播中不同路径的时延，对两海域中华白海豚的峰峰声源级进行估计，并对Au提出的海豚信号传播损失模型进行了传播损失上的修正．分析结果表明：厦门海域中华白海豚的峰峰声源级平均值为（179．4±8．7）dB，雷州湾中华白海豚该值为（204．1±5．4）dB由于雷州湾click信号录音海域的背景噪声级高于厦门录音点所在海域，初步分析这是造成雷州湾中华白海豚峰峰声源级高于厦门海域中华白海豚的主要原因之一．

厦门同安湾红树林及临近光滩沉积物孔隙水中溶解活性磷和亚铁分布特征的对比分析

为了解红树林与光滩磷、铁地球化学行为的差异,借助薄膜扩散梯度技术(ZrO-Chelex DGT),对厦门同安湾红树林及临近光滩孔隙水中溶解活性磷(DRP)、Fe2+浓度进行了原位测量,并采集了相应沉积物柱状样进行测定分析。结果表明:(1)Fe2+与DRP呈现较好的线性正相关,说明磷的吸附/解吸与铁氧化还原循环有关;(2)在不同深度,光滩孔隙水中DRP浓度均高于对应深度红树林。在浅层,由于溪水的补给造成光滩的磷富集;在深层,红树植物根部吸收导致磷浓度下降,光滩有机质含量较多,矿化释放DRP使其浓度较高;(3)孔隙水中的Fe2+浓度分布表明,红树林区域随着深度的增加,逐渐由好氧环境进入厌氧环境;而光滩沉积物氧化还原环境可能受到红树林的影响,孔隙水Fe2+在垂向上波动分布。

化学海洋学一流本科课程的建设与探索

一流本科课程建设是提高人才培养质量、落实立德树人根本任务的关键。文章以化学海洋学课程为例,介绍了厦门大学在该课程的教学理念、知识体系、海洋思政、教学模式等方面开展的探索,提出了立足学科属性树立与时俱进教学理念、融合经典知识与前沿科学重构知识体系、深化海洋思政践行立德树人使命、运用信息技术创新教学模式等一流本科课程建设的重要举措。面向未来,课程教学既要关注已知,更要关注未知,主题/项目引领下的探究式教学是达成课程目标的有效路径。

中国—东盟海洋学院海洋科学本科教学实验室建设

中国—东盟海洋学院是我国海洋学科第一次走出国门办学。学院依托厦门大学海洋学科优势,借鉴海洋环境科学国家级实验教学示范中心建设之经验,建设了海洋科学本科教学实验室。该文从实验室规划、设备购置、实验队伍建设及实验室特点、建设成效等方面进行了介绍。该实验室整体布局合理、设备先进、具备国际化沟通交流能力,是学生提升实践能力、科学研究、创新创业教育的重要场所,也为跨国实验室建设积累经验。

基于遥感技术的厦门大嶝岛海岸线与潮滩变迁分析

利用长时序列卫星遥感影像资料,结合遥感与地理信息系统技术分析了1996年以来厦门市大嶝岛海岸线及潮滩的变迁特征.结果表明:1996—2014年间大嶝岛海岸线主要是向海扩张,尤其是东部岸线;大嶝岛西南和南部的潮滩以淤积为主,且2002—2011年间的年水平淤涨速率和沉积速率均明显大于1996—2002年间的相应值;大嶝岛-2~2 m之间的潮滩面积在1996—2011年间增加了约16%,而在2011—2014年间减少了约41%,并以西南部和东部海域潮滩的变化最为明显.围填海、海域清淤工程等人为活动是导致近20年来大嶝岛潮滩变化的重要因素.

厦门潮间带沉积物磷、铁和硫的时空分布及磷释放风险研究

为了解潮间带沉积物中铁和硫的氧化还原过程以及上覆水缺氧等对磷再活化和释放的影响,选择厦门翔安海岸带,应用原位、高分辨采样技术,对沉积物、孔隙水以及上覆水进行为期1 a的连续采样和监测。结果表明:上覆海水缺氧和磷含量超标较为严重,二者在多数月份分别低于2 mg/L和高于0.06 mg/L;在垂向剖面上,孔隙水中溶解活性磷含量同溶解铁含量变化规律一致,而薄膜扩散梯度技术有效态磷和有效态硫含量在局部硫高值区分布一致,表明磷的钝化和再活化主要受控于铁,局部受控于硫的氧化还原过程;在季度变化上,孔隙水中溶解活性磷同上覆水中溶解活性磷含量比较一致,归因于缺氧的沉积环境有利于溶解活性磷的跨界面交换,而多种环境因素的叠加,影响着溶解活性磷和膜扩散梯度技术有效态磷的时空变化;表层孔隙水中磷含量梯度不显著,即磷的释放风险不大,但环境因素的变化极易触发内源磷的释放。

滨海社区空间演变分形研究——以厦门市高浦社区为例

滨海城市社区的空间形态及其海岸线表现出一定程度的复杂性,发展量化描述方法对于其可发展研究有重要的理论与应用价值。本研究基于分形理论,以滨海城市厦门的高浦社区为研究对象,利用计盒法对该滨海社区空间形态和边界进行复杂性分析和分形维计算,研究社区空间形态复杂性演变规律。结果表明:作为典型海湾渔村的高浦社区空间形态具有分数维,呈现分形结构特性。自1989年至今,该社区空间形态的分形维数呈现增长态势;社区边界的分形维数呈现下降态势。社区空间形态的分形维数与社区建筑占地面积、建筑总面积、建筑密度、容积率都表现出相关性。这表明滨海社区在快速城市化进程中,社区规模急剧扩张可能会导致空间形态和边界复杂性的显著变化。

基于Ecopath模型的厦门湾生态系统结构与功能变化分析

厦门湾的生态资源十分丰富,但由于自然因素与人为因素的综合影响,厦门湾生态系统承受着十分巨大的压力。对生态系统的动态模拟,可以为分析生物种类的生物量变动、能量流动变化及生态系统的稳定性提供科学依据。根据2019—2020年厦门湾渔业资源调查数据,应用EwE软件构建厦门湾生态系统模型,并与根据2010年资料建立的生态系统模型进行比较。模型包括哺乳动物、斑竹鲨、鳐科、鳀鲱科、鯻科、虾类、蟹类、头足类、浮游动物、浮游植物、底栖生物、碎屑等26个功能群,基本涵盖了厦门湾生态系统中的能量流动途径。结果表明,厦门湾的大型捕食者相对缺乏,使得厦门湾生态系统的捕食压力较低,因而处于较低营养级的生物,如小型鱼类等种类在该生态系统中占据优势地位,导致厦门湾生态系统的食物网结构较为简单,同时模型表明该系统目前的稳定性较低。与2010年相比,2020年厦门湾的生物类群有所变化,能量流动也发生相应变化,2020年生态系统较低营养级的生物量、流向碎屑量及总流量小于2010年,而较高营养级功能群的上述参数要高于2010年。总体而言,2020年厦门湾生态系统的能流规模要小于2010年。该研究可以为厦门湾生态系统的保护和管理提供科学依据。

基于LandSATTM的厦门湾水边线提取方法初探

以厦门湾为研究区域，结合2008年LandSATTM遥感影像，分别对单波段阈值法、多波段谱间关系法、水体指数法以及最大似然法在水边线提取效果上进行比较，发现b3／b5方法和单波段阈值法提取水边线的效果相对较好，b3／b5方法对围梗、滩涂等非水体信息的提取能力较强，而单波段阈值法则更擅长提取一些细小的水体信息。综合利用这两种方法，并结合最大似然法建立了厦门湾水边线综合提取方法，该方法的提取精度高于单一提取方法，适用范围更广，且在处理上具有较大的灵活性，可以作为一种快速提取海岸带复杂地物水边线的参考方法。

海洋CO_(2)管道输送技术现状与展望

管道输送是经济高效的CO_(2)运输方式,海洋CO_(2)运输是离岸碳捕集、利用与封存(CCUS)产业链的关键环节和规模化开展离岸CCUS工程建设所需的核心技术。本文明晰了我国实施离岸CCUS的优势、典型海洋碳运输情境和海洋CO_(2)运输方式,剖析了国内外海洋CO_(2)管道输送的技术与工程概况;从CO_(2)流体相态及流动安全,沿程腐蚀风险评估、监测及预警,CO_(2)泄漏实时监测技术,高压CO_(2)泄放及对环境的影响等方面梳理了海洋CO_(2)管道输送工艺技术现状;从CO_(2)管道材料断裂行为及止裂措施、高耐蚀及密封材料、碳钢管道长寿命运行的关键腐蚀控制技术、注采井筒的腐蚀风险评估等方面梳理了海洋CO_(2)管道材料技术现状。研究认为,加快发展适应海洋CO_(2)管道输送复杂工况的材料体系、全流程CO_(2)管道的智慧管理与数字孪生技术、海底CO_(2)管道全生命周期运行关键技术、在役海底管道改输评估与保障技术,采取加快推动我国近海碳封存CO_(2)管网规划、拓展和深化跨行业/跨机构合作模式创新、系统建设海陆统筹的标准体系、引导专业化技术服务企业深度参与海底CO_(2)管网建设等举措,促进我国海洋CO_(2)管道输送体系高质量建设。