渤海石油平台污损生物生态研究

2013年9月-2014年9月在渤海海域进行了污损生物挂板试验,共记录污损生物24种,以温带种和广温种为主,优势种是多棘麦秆虫(Caprella acanthogaster)、日本大螯蜚(Grandidierellajaponica)、理石叶钩虾(Jassa marmorata)、拟钩虾(Gammaropsis sp.)等.季板分析结果显示,表层季板的平均生物量为1764.23 g/m2,中层季板的平均生物量为2322.31 g/m2.试验海域全年均有污损生物附着,但种类和附着量季节性差异明显,污损生物附着盛期为夏季和秋季.污损生物群落Shannon-Wiener多样性指数(H')和Margalef丰富度指数(d)秋季最高.多元统计分析表明,污损生物群落按时间可分为3个群落类型,反映出渤海海域污损生物群落的季节变化明显.相关性分析显示,表层和中层试板污损生物的生物量与水温具有显著的相关性,相关系数分别为0.959和0.986(P＜0.01).     

青岛陆源排污口邻近海域异养细菌的组成与分布

对青岛近海度假区、港口区、养殖区、工业区4类排污口邻近海域异养细菌的组成与分布进行了调查研究,采用海洋异养细菌平板涂布培养法分离细菌,基于16S rDNA的扩增性DNA限制性酶切片段分析(ARDRA)进行聚类筛选并测序鉴定。结果显示,青岛排污口邻近海域可异养培养的菌株分布于变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)4个细菌类群,变形菌门细菌数量占总测序数量的68%,其中γ-变形菌纲的数量在变形菌门中占88%;不同海域中细菌组成与分布有所不同,放线菌门和拟杆菌门的细菌种类较少且各海域分布有所不同,但γ-变形菌纲的弧菌属细菌(Vibrio sp.)在4类海域中均被发现,占总检测量的18.54%,其中溶藻胶弧菌(Vibrio alginolyticus)占弧菌总量的25%。不同海域也检测到V.parahaemolyticus、V.harveyi、V.campbellii、V.parahaemolyticus等水产养殖业的潜在致病菌。根据16S rDNA系统进化关系和细菌门类聚类分析得到的结论推断,工业区与养殖区海域的细菌组成和分布相似度较高,推断各海域的细菌组成与排污口类型有一定相关性。     

黄河口海域夏季浮游植物的分布特征

根据２００４－２０１０年７个航次（每年８月初至９月上旬）共２００个站位的黄河口附近海域生态调查资料,研究其夏季浮游植物种类组成、丰度、优势种类和多样性指数的时空变化。结果表明,夏季黄河口海域共出现浮游植物１３７种,丰度变化范围为（７１．５１～２２９６．３１）×１０４个／ｍ３,优势种类历年变化较大,出现频率较高的优势种为中肋骨条藻（Ｓｋｅｌｅｔｏｎｅｍａｃｏｓｔａｔｕｍ）、垂缘角毛藻（Ｃｈａｅｔｏｃｅｒｏｓｌａｃｉｎｉｏｓｕｓ）、劳氏角毛藻（Ｃｈａｅｔｏｃｅｒｏｓｌｏｒｅｎｚｉａｎｕｓ）和菱形海线藻（Ｔｈａｌａｓｓｉｏｎｅｍａｎｉｔｚｓｃｈｉｏｉｄｅｓ）;多样性指数值远岸区域普遍高于近岸区域,低值区多数位于入海的河口附近。聚类结果显示,调查区域大致可分为３个浮游植物群落。     

悬浮物对中国明对虾幼体急性毒性效应研究

本文通过室内模拟试验研究水体中悬浮物对中国明对虾不同幼体期生长的急性毒性效应。以无节幼体、溞状幼体、糠虾幼体和仔虾为试验生物,设置不同悬浮物质量浓度的试验组,并对死亡幼体进行计数,建立死亡率和悬浮物质量浓度对数的响应关系,求解中国明对虾幼体96h半致死质量浓度值。试验结果表明,悬浮物对中国明对虾4个时期幼体的生长均具有显著影响(P0.01),悬浮物质量浓度与幼体死亡率呈线性关系,死亡率随悬浮物质量浓度的增加而升高;无节幼体、溞状幼体、糠虾幼体、仔虾的96h半致死质量浓度分别为741.31、457.09、912.02mg/L和1023.29mg/L,线性相关系数分别为0.9771、0.9753、0.9859、0.9798。4种幼体中溞状幼体受悬浮物影响最大,仔虾受影响最小。     

黄海绿潮漂浮浒苔对高光强胁迫生态适应机制研究

研究了绿潮暴发过程漂浮浒苔藻体独特悬挂分枝现象,及其对高光强逆境胁迫的生理生态适应性。2012-2014年连续3年跟踪监测黄海绿潮漂浮浒苔漂移过程,发现海面漂浮藻体多为气囊主枝,因受高光强胁迫大部分逐渐变白死亡,而水下悬挂分枝藻体可以躲避高光强逆境胁迫生存下来。进一步对青岛海域漂浮浒苔气囊主枝与悬挂分枝进行叶绿素荧光参数及显微细胞结构观察,结果显示海面漂浮藻体气囊主枝多呈白绿色,F_v/F_m平均约为0.29,叶绿素含量约为0.32 mg/g,细胞质多数发生偏移或萎缩变色,且部分细胞形成生殖细胞囊或已放散出生殖细胞;而悬挂分枝多呈绿色且F_v/F_m较高平均为0.6,叶绿素含量高达0.87mg/g,细胞质充实,仅少部分细胞萎缩。将气囊主枝与悬挂分枝放置于室内25℃、80μmol/(m2·s)条件下培养1周,发现气囊主枝的细胞均已形成繁殖细胞囊或已放散成空细胞,而悬挂分枝培养后则保持健康生长。该研究为进一步阐释黄海绿潮暴发机制提供了基础资料。     

基于SGA-RF算法的农业土壤镉浓度反演研究

在农业土壤重金属高光谱检测领域,土壤镉元素近红外光谱的高维、高冗余特性会严重影响高光谱反演模型的准确性和稳定性。为了解决上述问题,本文提出一种基于斯皮尔曼相关分析的遗传随机森林特征选择算法(SGA-RF)。该算法首先对初始特征集合使用基于斯皮尔曼相关分析的特征预选方法,筛选出大量冗余波段,保留与镉元素相关性最强的特征波段;其次在特征精选阶段,提出一种基于随机森林的适应度函数评估方法,该方法充分结合遗传算法强大的全局搜索能力和随机森林算法较高的反演能力,提高了对相似个体的区分能力,获得具有最小冗余度和最大区分性的最优特征波段子集。为了验证所提算法的有效性,选取青岛市大沽河流域具有代表性的124个土壤样品为实验对象,利用SGA-RF算法将原始2 051个波段优选至37个最具代表性的敏感波段,并与现有特征选择算法所建模型进行对比分析。试验结果表明,该特征选择方法与随机森林回归模型相结合具有较低的预测均方根误差(0.060 1),较高的相关系数(0.950 2)和预测相对分析误差(2.03)。作为应用可见/近红外光谱技术定量反演农业土壤镉浓度的重要步骤,SGA-RF算法以较少的敏感波段达到了较高的反演效果,可为监测土壤重金属污染情况提供一定的理论依据。     

夏季莱州湾及附近水域理化环境及营养现状评价

根据2007年8月对莱州湾及附近水域的调查资料，讨论了温度、盐度、pH、溶解氧（DO）、溶解无机氮（DIN）和活性磷酸盐（PO4^3--P）等理化因子的分布特征，并对该水域的营养水平和有机污染状况进行了评价。结果表明，莱州湾西部和西南部水域表层和底层的DIN含量较高，均呈向东北方向递减的趋势；表层PO4^3--P含量分布较为均匀，在湾口中部水域有一小范围的高值区，并呈向四周逐渐递减分布。底层水平基本与表层一致，但其高值区范围较大，等值线较为密集。营养盐与盐度的相关分析表明，DIN与盐度呈显著负相关，表明DIN主要来自河流径流的输送；而PO4^3--P与盐度相关性不十分显著，这表明莱州湾PO4^3--P的补充并非主要来自河流径流输入，而是以有机物的分解矿化再生为主，同时，浮游植物的大量繁殖也是一个重要的影响因素。由水域环境质量评价结果看，N/P值均大于Redfield比值16，P显得相对缺乏。根据营养化评价模式和有机污染指数计算结果，2007年夏季莱州湾水域营养水平基本属于磷中等限制潜在性富营养，有机污染程度属3级，表明该调查水域受到轻度有机污染。     

2014年青岛海域消亡漂浮浒苔生理特征研究

我国黄海绿潮每年周期性暴发,不仅对江苏、山东沿岸海洋生态环境和生态服务功能造成严重破坏,同时也产生巨大经济损失。针对绿潮漂移至北黄海后迅速消亡的实际情况,本文采用卫星遥感监测、海上监测、室内实验等手段,对2014年青岛海区绿潮漂移过程、分布海域、覆盖面积动态变化、生长速率、藻体生理特征等方面进行了系统的研究,初步探究总结了黄海绿潮藻衰亡规律。结果显示： 5月底绿潮开始影响青岛海区,6月至7月中上旬,绿潮影响规模不断扩大,达到峰值后,覆盖面积逐渐减小,直至8月中旬,青岛及周边海区的漂浮藻体逐渐消失;2014年7月青岛海区围隔实验显示,藻体生物量日生长率仅2%/d左右,偶尔出现负增长现象;海区漂浮藻体呈浅绿或黄绿色,部分发白,藻体多为囊状,管状和褶皱状,藻体细胞间隔增大,部分细胞出现颗粒化,并且少量藻体出现生殖细胞放散等现象,且藻体荧光活性均小于0.52,叶绿素含量普遍偏低,约0.3mg/g左右,以上现象表明青岛海区漂浮藻体已处于退化衰亡状态。本研究为阐释黄海绿潮消亡机制提供理论依据,为今后绿潮灾害防控工作提供支撑。     

荣成近岸海域浮游动物群落结构及其与环境因子的关系

为研究荣成近岸浮游动物群落结构与环境因子的关系,于2016年2月、5月、8月和10月对荣成近岸水域进行采样调查。结果表明,2016年调查共鉴定浮游动物28种,分属6类,其中桡足类最多,共鉴定15种;其次为浮游幼虫,共鉴定7类;端足类鉴定出3种;被囊类、糠虾类和毛鄂动物分别鉴定出1种。主要优势种为钩虾、强壮箭虫、长尾类幼虫和中华哲水蚤。Shannon-Wiener多样性指数(H’)春季最高,秋季和冬季次之,夏季最低。典范对应分析(CCA)表明,对浮游动物影响较大的环境因子主要有溶解氧、p H值、化学需氧量、硅酸盐、盐度、磷酸盐和水温。     

悬浮物对浮游植物和浮游动物的急性毒性效应

通过悬浮物对浮游植物和浮游动物的急性毒性实验,研究了不同浓度悬浮物对浮游植物和浮游动物生长的影响。浮游植物选取中肋骨条藻Skeletonema costatum和新月菱形藻Nitzschia closterium为受试生物,浮游动物为胶州湾近岸拖网所得,主要优势种类包括藤壶无节幼体、太平洋哲水蚤、腹剑水蚤和小拟哲水蚤。实验结果表明,不同浓度的悬浮物对两种浮游植物的生长都具有非常显著的影响(P0.01);悬浮物浓度与中肋骨条藻的生长抑制率呈线性关系,半抑制浓度48 h-EC50为1.58 g/L,R值为0.977,96 h-EC50为2.82 g/L,R值为0.993;悬浮物浓度和新月菱形藻的生长抑制率也呈线性关系,其半抑制浓度48 h-EC50为4.27 g/L,R值为0.933,96 h-EC50为4.47 g/L,R值为0.939。悬浮物对浮游动物的生长也有显著影响,其死亡率随着悬浮物浓度的增加而升高,其半致死浓度96 h-LC50为60.172 mg/L。