渤海中部海域水体中Hg、As的时空分布特征

本研究分析了2013年5月(春季)、7月(夏季)、11月(秋季)、12月(冬季)渤海中部海域表、中、底层海水中汞(Hg)、砷(As)两种元素的时空分布特征。结果显示,Hg 的含量范围为0.0029–0.3926μg/L,平均含量为0.0676μg/L。从垂直分布来看,水体中Hg的含量呈现底层>中层>表层的变化特点;从四季的变化特点看,水体中Hg的含量呈现春季>冬季>秋季>夏季的变化规律,其中,仅有夏季表层水体达到国家海水水质标准(GB3097–1997),其余水体中 Hg 的含量均有超标现象发生。As的含量范围为0.65–10.83μg/L,平均含量为1.50μg/L,除夏季表层水体中的As含量较高外,水体中的As均呈现均匀的分布模式。从垂直分布来看,As在四季的平均含量均表现为表层>中层>底层,且均未超出国家海水水质标准。研究表明,渤海中部海域水体中,As 的含量均达到Ⅰ类水质标准(20μg/L),而Hg含量却频频超出Ⅰ类水质标准(0.05μg/L)或Ⅱ类水质标准(0.20μg/L)。渤海中部海域水质已经受到了重金属的污染,推测该现象主要源于人类活动的影响。     

渤海中部海域表层沉积物磷形态及潜在生物可利用磷分布特征

磷是海洋浮游植物生长和繁殖所必需的重要生源要素，也是海洋初级生产力和食物链的基础元素，沉积物中能参与界面交换的生物可利用磷（Bioavailable phosphorus, BAP）的潜在含量取决于沉积物中磷的形态，而渤海中部区域的相关研究较少。因此本文以渤海中部海域的5个区域（唐山沿岸、秦皇岛沿岸、渤海东北部海域、渤海海峡、渤海西南部海域）为研究对象，采用分级浸取法，测定了23个采样点的沉积物样品中磷的组分、含量，并计算潜在BAP含量，研究分析了其分布特性及影响因素。结果表明：渤海中部海域表层沉积物中无机磷（Inorganic phosphorus, IP）是渤海中部海域表层沉积物中总磷（Total phosphorus, TP）的主要存在形式，唐山沿岸、秦皇岛沿岸、渤海东北部海域、渤海海峡、渤海西南部海域这五个区域沉积物中IP含量平均分别占其 TP含量的78.39%、79.06%、71.46%、84.60%、81.46%，而有机磷（Organic phosphorus, OP）则均占较小的比例。IP均以碎屑磷（Detrital phosphorus, De-P）为主要赋存形态，平均分别占TP的54.02%、52.12%、33.33%、69.41%、57.28%，IP中各形态磷的含量顺序为：碎屑磷（Detrital phosphorus, De-P）>?闭蓄态磷（Occluded phosphorus, Oc-P）>铁/铝吸附态磷（Fe and Al oxidation state phosphorus, Fe/Al-P）>弱吸附态磷（Exchangeable phosphorus, Ex-P）>钙结合态磷（Calcium-bound phosphorus, Ca-P）。河流输入、沉积物粒度和沉积环境是影响渤海中部海域表层沉积物中不同形态磷含量及分布的主要因素。根据沉积物中潜在的BAP含量分析表明，唐山沿岸、秦皇岛沿岸、渤海东北部海域、渤海西南部海域表层沉积物中潜在的BAP含量平均分别占 TP 的44.77%、46.94%、64.87%、40.54%，具备较强的向水体中释放磷的潜力。为渤海中部海域有效地提供沉了积物环境的相关信息。     

夏季渤海中部表层沉积物重金属空间分布及污染评价

为了解渤海中部海域沉积物中重金属的污染状况,于2013年8月采集了渤海中部海域34个站点的表层沉积物,检测了Pb、Cd、Hg、Cu、Zn和As 6种重金属的含量,分析了Pb、Cd、Cu和Zn 4种重金属的空间分布特征,采用污染指数法和潜在生态风险评价法对其表层沉积物重金属污染状况进行评价。结果显示,渤海中部海域表层沉积物重金属含量较低,符合海洋沉积物质量(GB 18668-2002)Ⅰ类标准的要求。表层沉积物重金属的空间分布总体呈现由近岸向中心海域降低的趋势。Cu、Zn和Pb含量空间变化趋势比较明显,靠近渤海湾海域重金属含量高,离岸距离越远,重金属含量逐渐降低。Cd含量在靠近黄河入海海域最高,呈现自高值区向东西两边海域减小的趋势。各个站位的重金属单因子污染程度较轻,单因子污染系数均值大小顺序为PbCuZnAsCdHg;重金属综合污染指数都小于5,表现为低污染水平。除1号站位的Hg单因子潜在生态风险系数为54.44之外,其他站位表层沉积物Hg、As、Cu、Zn、Pb和Cd的单因子潜在生态风险系数Eir小于40,范围为0.39～38.80,风险程度由高到低依次为Hg、Cd、As、Pb、Cu和Zn;其综合潜在生态风险系数小于150,范围为16.39～79.57。其中,1号站位综合潜在生态风险系数最高达到79.57。研究表明,此海域属于低潜在生态风险水平,风险指数高值区出现在唐山大清河口海域。     

近年渤海中部海域活性磷酸盐的时空变化特征

渤海封闭性强,水动力条件和自净能力较弱,其生态系统较为敏感和脆弱。2011年位于渤海中部的蓬莱19-3油田发生重大溢油事故,对渔业生态环境和渔业资源造成了严重影响。为了解和掌握该起溢油污染事故发生后渔业生态环境的变化状况,分别于2012?2014年在渤海中部海域进行了9个航次的生态环境跟踪调查。利用其中部分调查资料,作者对渤海中部活性磷酸盐的时空变化特征及其影响因素进行了分析探讨。结果显示,(1)2012?2014年春季和夏季渤海中部海域活性磷酸盐含量符合第二类海水水质标准要求,秋、冬季部分海域已受到活性磷酸盐的污染。(2)不同季节渤海中部海域活性磷酸盐的平面分布趋势各异,垂直分布也存在季节差异。春季和夏季活性磷酸盐呈现由表层至底层递减的趋势,秋季和冬季接近呈垂直分布均匀状态。(3)渤海中部海域活性磷酸盐平均含量季节变化明显,其含量顺序由高到低依次为冬季、秋季、春季、夏季,冬季明显高于夏季。2014年渤海中部海域活性磷酸盐含量低于2013年,呈逐年降低趋势。(4)渤海中部海域活性磷酸盐时空变化受到诸多因素的影响,营养盐的外源补充、内源再生和生物消耗是影响活性磷酸盐时空变化的最重要因素。     

渤海中部COD的时空分布特征及其对富营养化的贡献分析

以2013年春、夏、秋、冬4个季节对渤海中部海区的调查数据为依据,对调查海域表、中、底层水体的化学耗氧量(Chemical oxygen demand, COD)的时空分布、来源及其对富营养化的贡献等进行了分析。结果显示,调查海域COD平均含量以夏季最高,秋季次之,春季最低。垂直分布差异表现为春季表层最高,中层最低;夏季表层最高,底层最低;秋季和冬季均为中层最高,底层最低。各站位 COD 平均浓度水平分布在春季无明显的高值出现,含量分布较均匀,夏季 COD从西向东呈降低趋势,高值主要分布于西部海域;秋季和冬季COD从北向南呈递减趋势,高值分布于调查海域北部。调查海域各站位营养指数E值变化范围为0.088–2.995,平均值为0.337±0.403,大于1的站位有25个,其中,秋季20个,冬季5个,表明大部分调查海域水质未达到富营养化状态,处于较低营养水平。COD 对调查海域富营养化的贡献率为46.15%–141.41%,平均值为(71.36±14.98)%,表明COD在渤海海区富营养化中占据了主要地位。     

湄洲湾海域表层沉积物石油类分布特征

通过2008年5月对湄洲湾的表层沉积物中石油类含量的调查,对石油类在湄洲湾表层沉积物中的分布特征进行探讨。结果表明：表层沉积物中的石油类含量范围为20×10^-6～87×10^-6,平均值为40×10^-6,其含量分布从湾内到湾外呈下降趋势,水平方向也呈现西高东低的趋势,主要受陆源输入,水文动力因素和沉积物类型的影响。     

渤海中部海域低氧区的发生记录

2014年8月对渤海中部海域的水文(温度、盐度)、化学(溶解氧DO、营养盐和化学耗氧量COD)和生物要素(叶绿素a Chl-a)的空间分布进行了调查。研究了该海域底层水体低氧(DO<3.0 mg/L)的分布特征,深入分析了低氧区发生的关键因素。结果显示,底层水体DO浓度最小值为2.30 mg/L,低氧面积达1200 km2,呈西北–东南走向。调查海域的西部和西南海域呈现出明显的温度层化,尤其在低氧区附近形成了一个表层与底层水体温度差(δT)>5℃的区域,δT 最高值达到7.3℃。水体密度层化与温度层化特征相似,在低氧区附近形成了一个底表层密度差(δρ)>2 g/L的等值线闭合圈。温度层化是低氧产生的主要物理因素。表层水体 COD 高值区主要分布在调查海域的西部,覆盖大部分的低氧海域。表层水体中的Chl-a(>4μg/L)和PO43--P (>6μg/L)浓度高值区主要分布在调查海域的西南部,部分与低氧区重合。本研究可为探索渤海海域富营养化演变过程提供借鉴。     

东山湾水体和沉积物中有机碳的春夏季分布特征

为了解东山湾水体和沉积物中有机碳的分布特征、影响因子及其污染状况,研究分析了TOC的含量分布特征,并讨论了TOC与叶绿素a、盐度、化学需氧量、重金属及粒度等环境因子之间的关系.结果表明,东山湾水体中TOC的浓度范围为1.24～2.33 mg·L-1,平均值为1.78 mg·L-1.其浓度的分布特征呈湾内高于湾外的格局;春季东山湾水体中TOC浓度高于夏季;表底层水体中TOC浓度变化不明显.沉积物中有机碳含量的变化范围为0.02％ ～0.78％.其含量的分布趋势呈现湾中部高湾口低的格局.东山湾水体中有机碳与叶绿素a及COD值之间呈显著正相关关系,与盐度值之间呈负相关关系.沉积物中有机碳与粘土及重金属（Hg、Cu、Zn和Cr）含量之间呈显著正相关关系.     

渤海中部浮游动物的生态特征

本研究针对2013年5月(春季)、8月(夏季)、11月(秋季)和12月(冬季)在渤海中部海域以浅水Ⅰ型浮游生物网采集的浮游动物样品,分析了浮游动物的种类组成、丰度分布和多样性;通过结合现场环境参数,探讨了环境因子与浮游动物之间的关系。结果显示,4个季节共鉴定浮游动物74种(含浮游幼虫21类),桡足类为绝对优势的类群,在浮游动物的物种丰富度中占25.7%。渤海中部海域全年均出现的浮游动物优势种类共2个,分别为中华哲水蚤(Calanus sinicus)和强壮箭虫(Sagitta crassa)。春季共鉴定浮游动物29种(含浮游幼虫6类),浮游动物平均丰度为782.0 ind/m3,平均湿重生物量为157.1 mg/m3,香农-威纳指数(H’)和物种丰富度指数(D)分别为2.36和1.02;夏季共鉴定浮游动物45种(含浮游幼虫18类),浮游动物平均丰度为199.6 ind/m3,平均湿重生物量为135.8 mg/m3,H’和D分别为1.75和1.78;秋季共鉴定浮游动物42种(含浮游幼虫14类),浮游动物平均丰度为42.1 ind/m3,平均湿重生物量为122.5 mg/m3,H’和D分别为1.83和2.08;冬季共鉴定浮游动物33种(含浮游幼虫12类),浮游动物平均丰度为72.1 ind/m3,平均湿重生物量为151.1 mg/m3, H’和D分别为1.63和1.53。浮游动物丰度与环境因子间的相关性分析表明,春季影响渤海中部海域浮游动物分布的主要环境因子组合为表盐、底溶解氧和水深;夏季影响渤海中部海域浮游动物分布的主要环境因子组合为底温、底盐和叶绿素;秋季影响渤海中部海域浮游动物分布的主要环境因子组合为表温、表pH和底pH;冬季影响渤海中部海域浮游动物分布的主要环境因子组合为底pH和叶绿素。与同期历史数据相比,浮游动物的种类数、丰度和生物量均有所下降。     

阳宗海湖滨湿地沉积物中重金属空间分布特征

以阳宗海不同湖岸湖滨湿地沉积物为研究对象,分析测定沉积物中7种重金属含量,评价不同湖岸重金属的污染程度,探讨在不同干扰方式下湖滨湿地沉积物中重金属的主要污染特征,为阳宗海重金属污染防治提供理论依据。结果表明：（1）阳宗海湖滨湿地不同湖岸7种重金属元素污染程度存在差异,表现为：东岸>北岸>南岸>西岸。As、Cd、Cr、Zn、Mn的最高值出现在东岸,Co、Cu、Ni的最高值出现在北岸,Pb的最高值出现在南岸。（2）不同区域湿地沉积物中,东岸（Cu、Ni、As、Cd）、南岸（Cu、Cd）、西岸（Cd）、北岸（Cu、Ni、Cd）的重金属含量明显高于土壤环境质量2级标准,是主要的重金属污染因子,Cu、Ni、As、Cd的含量分别为43.41~111.15、41.64~57.23、10.28~65.31、1.02~1.99 mg/kg;（3）阳宗海流域上游的铝厂、电厂等高污染企业产生的工业“三废”未经有效净化直接排放,流域周围生活污水、化肥和农药等农业面源污染是导致湖泊重金属污染严重的主要原因;（4）湖滨湿地沉积物中重金属与有机质、全磷之间相互影响,Cu、Ni、As和Cd与全磷呈显著正相关,相关系数分别为0.674、0.790、0.357和0.626（P<0.01）,增加磷的含量,会增加沉积物对重金属的吸附量;Cu、Ni、As和Cd与有机质呈显著正相关,相关系数分别为0.393、0.451、0.406和0.497（P<0.01）。有机质的降解促进金属离子的释放,使沉积物中重金属含量增高。     

渤海中部海区水域夏季环境质量综合评价

基于2012年夏季渤海中部海域21个站点的调查数据,采用内梅罗(Nemerow)指数、富营养指数(EI)和潜在富营养化法对渤海中部海域水体环境质量现状进行了评价.内梅罗指数评价结果显示,对参与评价的酸碱度、溶解氧、无机氮、活性磷酸盐、化学耗氧量、石油类、重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Hg和As)等12项指标而言,表层、10m层、底层受污染站位比例分别为57.1％、33.3％、23.8％.表层海水石油类浓度超标率为57.1％,10 rn层水体超标率为42.9％,底层水体超标率为14.3％,石油类是主要污染因素.从分布位置看,受污染站位主要集中在调查区域的西南部,中部海域水质等级较高.海水环境质量呈现出由沿岸水域向中央海盆逐渐升高的趋势.渤海中部海域无明显富营养化状态,除表层13号站位外,表层、10m层、底层海水富营养状态指数法EI均小于l,表现为贫营养级水平.绝大部分海域氮磷比值高于Redfield比值,但未呈现富营养化水平,无机氮浓度升高,活性磷酸盐浓度降低,渤海中部水域营养盐结构由氮限制向磷限制转变,已经开始转变成磷限制中度营养状态.     

2014年春季和冬季渤海海水营养盐时空变化特征及富营养化评价

根据2014年春季和冬季对渤海营养状况调查结果,分析了该水域营养盐含量的变化和分布,并对该水域营养水平状况进行了评价.结果显示,2014年春季无机氮含量水平高于冬季,NO2-N、NH4+-N平均含量分别是冬季的1.94、3.49倍,NO3--N的平均含量相差不明显,而PO43--p平均含量低于冬季,约为冬季的80％.与海水水质标准相比,冬季无机氮含量总体水平低于海水一类标准,活性磷酸盐含量略高于海水一类标准值.春季无机氮含量总体水平低于海水一类标准值,活性磷酸盐含量低于海水一类标准值.从水平分布来看,DIN含量基本呈近岸高于中部的分布趋势,而PO43--p含量呈近岸低于中部的分布趋势,受黄河口径流的影响,莱州湾DIN和PO43--p等值线较为密集.2014年冬季N/P比值略低于Redfield比值,而春季N/P比值高于Redfield比值,春季无机磷相对缺乏.根据潜在性富营养化评价模式,2014年冬季(2月)和春季(5月)渤海水域营养水平较低,均属贫营养水平.冬季有机污染指数A值为0.66,属有机污染程度Ⅰ级,水质较好,春季有机污染指数A值为1.05,属有机污染程度Ⅱ级,水质开始受到污染.     

黄渤海春季甲壳类群落结构的空间变化

为了解黄渤海甲壳类动物资源状况, 于2010年5月采用底拖网调查, 对黄渤海甲壳类动物的群落结构进行了研究。结果显示,黄渤海共捕获甲壳类32种, 其中虾类18种, 蟹类13种, 口足类1种; 不同海区优势种类组成差异较大, 脊腹褐虾在各海区均为优势种, 是黄渤海生态系统中最重要的甲壳类物种之一; 对黄渤海各海区甲壳类平均相对资源密度组成进行研究, 各海区甲壳类生物量均以蟹类密度最高, 黄渤海蟹类平均相对资源量为2.97 kg/h, 丰度均以虾类密度最高, 黄渤海虾类平均资源密度为1 825 ind/h; 对黄渤海甲壳类生物量的空间分布进行研究, 各海区生物量排序为黄海北部>黄海南部>黄海中部>渤海; 对黄渤海各海区甲壳类的生物多样性进行研究, 无论根据生物量还是丰度, 黄海南部的多样性指数最高, 黄海中部的多样性指数最低; 对各海区甲壳类群落结构相似性进行研究, 毗邻海区甲壳类群落结构的相似性指数相对较高。     

渤海中部网采浮游植物种类组成和季节变化

利用2013年5月、7月、11月和12月渤海中部41个站位的4次综合海上调查所获资料,分析其浮游植物群落结构的季节变化特征。共鉴定出浮游植物3门42属87种。其中,硅藻门33属72种,甲藻门9属15种,金藻门1属1种。渤海中部浮游植物优势种多为硅藻,部分甲藻也表现为优势类群。与历史资料比较发现,主要优势种发生了演替现象,往年优势种浮动弯角藻(Eucampia zodiacus)本次调查并未出现,斑点海链藻(Thalassiosira punctigera)首次以优势种出现,浮游甲藻的优势地位与往年相比日趋明显。浮游植物细胞丰度5月、7月、11月和12月平均为200.14×104、16.32×104、7.43×104、12.77×104cell/m3,与同期历史资料相比,5月偏高,这与萎软几内亚藻(Guinardia delicatula)的暴发有关,其他月份相对比较稳定。其群落结构特征中的多样性指数(H￠)和均匀度指数(J)均呈现7月>11月>5月>12月的趋势。Spearman相关性分析结果显示,与浮游植物细胞丰度相关度较高的环境因子是无机氮、磷酸盐、石油烃和N/P。