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2021-01期封面
2021, 40(1)
摘要:
2021-01期目录
2021, 40(1): 0-0.
摘要:
调查与研究
黄海北部四十里湾微塑料污染特征研究
程姣姣, 郭献军, 李艳芳
2021, 40(1): 1-7. doi: 10.12111/j.mes.20190219
摘要:
海洋微塑料污染现已成为被高度关注的全球环境问题之一。本文研究了北黄海近岸区域——四十里湾周边包括潮滩、海水以及河流中的微塑料污染情况。调查发现,四十里湾微塑料在表层水、河流和潮滩中的平均丰度分别是(5.2±1.6) N/L、5.2 N/L和(163.2±151.3) N/kg(干重)。微塑料类型以纤维类为主,主要来源于养殖活动和河流输入,其次是碎片类、薄膜类、发泡类以及颗粒类,粒径分布中 < 1 mm的微塑料含量最多(>50%)。四十里湾水体和潮滩中的微塑料分布具有显著的空间差异,主要受养殖活动、生活和水动力的影响。未来需要更多数据以充分认识微塑料在近岸开放海湾的分布特征。
珠江口磨刀门水体中重金属分布、分配特征及其影响因素
廖宝淦, 刘秋辛, 贾珍珍, 李适宇, 胡嘉镗
2021, 40(1): 8-15. doi: 10.12111/j.mes.20190250
摘要:
本文利用2018年1月盐水上溯期间在磨刀门区域所获得的现场调查资料,分析该区域的重金属污染现状及空间分布特征,探究重金属的迁移转化特点以及盐度等环境因素对重金属分配结果的影响。基于水体盐度及层化水平将研究区域分为淡水区、混合区及咸水区。结果表明,颗粒态与溶解态重金属含量在淡水区与咸水区之间存在显著差异,颗粒态重金属含量均呈现出由陆向海方向随盐度增加而降低的趋势,各元素的空间变异程度依次为Cd>Cr>Zn>Pb>Cu>As>Ni>Co;溶解态Pb、Cr、As、Co浓度沿向海方向呈逐渐升高趋势,而Cd、Cu、Ni、Zn浓度则呈现“低—高—低”的变化特征,各元素的空间变异程度依次为Zn>Cr>Cd>Pb>Cu>Co>As>Ni。重金属的固液分配系数沿向海方向呈逐渐下降趋势,主成分分析结果表明,盐度和悬浮物浓度是影响磨刀门河口重金属分配的主要环境因素。
港口低排区气态污染控制的国际经验与中国的实践
李剑峰, 戴宇彤
2021, 40(1): 16-23, 33. doi: 10.12111/j.mes.20190248
摘要:
港口区域排放已成为影响中国沿海港口城市环境空气质量的重要因素。港口低排区规划是控制港口污染的重要措施之一。我国港口污染治理起步较晚,但一系列法律、法规的出台为全面推进船舶和港口污染防治工作奠定了坚实的基础。设立港口“低排区”已经成为部分国家和地区用于解决港口空气污染问题的新兴手段和重要措施。以深圳港为例,港口区域排放已成为当地重要的大气污染源,该港口的各类污染源的影响从大至小依次为远洋船舶、运输车辆、内河船舶、作业机械,应采取针对性措施控制污染排放。通过计算污染物排放的PM2.5当量,可以看出港口低排区方案实施后是所要求减排量的1.2倍。虽然目前中国港口污染治理取得了一定成效,但仍需加强区域合作和政策支持以进一步推动港口污染控制。同时,其他国家和地区在港口低排区方面的管理经验也值得借鉴,以利于港口污染控制方案的落实。
基于三维水动力水质数值模型的象山港排污策略研究
吴凡杰, 吴钢锋, 董平, 张科锋
2021, 40(1): 24-33. doi: 10.12111/j.mes.20190264
摘要:
本文以象山港(半封闭港湾)为研究对象,采用Delft 3D软件建立三维水动力数值模型,对其潮位、潮流、温度、盐度的时空变化进行验证分析,计算结果与实测结果基本吻合,表明该模型能够较好地模拟象山港海域的水动力特征。为进一步研究象山港内污染物的迁移转化过程,在上述水动力模型的基础上构建三维水质模型,水质模拟结果与实测数据吻合良好,可以反映水质的变化趋势。利用验证后的水质模型,针对排污口的落潮排放、排放量减少和排污口整合3种排污策略进行模拟计算,分析排污口对象山港水质变量的影响程度。模拟结果表明,象山港水质环境受排污口影响明显,3种排污策略均可以直接降低港内DIN浓度,但不同的工况表现出不同的影响特征。
不规则波情况下破波带内污染物水平二维输移扩散实验研究
郁重, 任春平
2021, 40(1): 34-40. doi: 10.12111/j.mes.20190177
摘要:
研究破波带内污染物输移扩散特性可为近岸水环境保护和污染物的排放设计提供依据。由于实际情况中海岸入射波都是不规则波,因此本文基于物理模型实验、图像处理和形心点追踪等方法对5组不规则入射波况下的污染物水平二维输移扩散特性进行了研究,着重对不同波况下污染物垂直岸线方向与沿岸方向的输移速度及垂直岸线方向的扩散系数进行了计算分析。结果表明,不规则入射波情况下污染物垂直岸线方向的输移速度Vx约为沿岸方向输移速度Vy的4.4%~64.7%;沿岸方向的污染物输移速度约为时均沿岸流速最大值的35%;在不规则波入射情况下,垂直岸线方向的扩散系数为2.3×10−4 ~2.2×10−3 m2/s,并且扩散系数随不规则入射波周期的增大而减小,而入射波波高对其影响并不显著。
三沙湾水质分布特征对陆源污染、湾内养殖的响应
牛淑杰, 李茂田, 同萌, 刘晓强, 林沐东, 尹国宇
2021, 40(1): 41-49. doi: 10.12111/j.mes.20190186
摘要:
根据福建三沙湾海域2018年洪季一个定点站和12个走航站的5项营养盐及水文资料,研究发现:(1)三沙湾沿岸城市排放水是主要的污染源。其中,蕉城区外大金溪湾的硝酸盐、氨盐、悬沙含量、硅酸盐和磷酸盐浓度,在落潮盐度最小时期(宁德城区排放水)分别是涨潮盐度最大时期(海水)水质浓度的1.2倍、3.6倍、6倍、2.5倍和2倍。(2)三沙湾营养盐从陆向海的变化既受陆域河流排放的影响,也受湾内养殖排放的影响。其中NO3-N和SiO3-Si浓度受陆源排放影响较大,从陆向海分别下降了31%和50%。而NO2-N、NH4-N和PO4-P浓度变化受湾内养殖的影响,从陆向海下降的趋势不明显。(3)12个走航站无机氮(DIN)的平均值为57.33 μmol/L,大于21.41 μmol/L;PO4-P平均值为2.28 μmol/L,大于1.45 μmol/L;DIN/DIP基本为8~30。这些参数表明三沙湾水质已经超四类海水水质标准,并达到富营养化状态。
双进水管系统对单通道矩形圆弧角养殖池水动力特性影响的数值研究
任效忠, 薛博茹, 姜恒志, 于林平, 许条建, 马真, 史宪莹
2021, 40(1): 50-56. doi: 10.12111/j.mes.20190234
摘要:
为研究双进水管结构工况不同布设位置对海水循环水矩形圆弧角养殖池池底水动力特性的影响,基于RNG k-ε湍流模型,应用计算流体力学仿真技术,对双进水管结构工况下6种不同布设位置的养殖池内部流场进行三维数值模拟,采用流体动力学特征量重点分析排污口附近复杂的流场形态。研究结果表明:双进水管结构中进水管的布设位置对养殖池底部流速分布影响显著,双进水管均布设在圆弧角位置是优选布设,有利于改善养殖池底部水动力特性。
温度和氮、磷限制对南海一株利玛原甲藻生长和产毒的影响
仲云, 吴海燕, 江涛, 郑关超, 吕颂辉, 谭志军
2021, 40(1): 57-65. doi: 10.12111/j.mes.20190206
摘要:
为评估我国南海海域分布的一株产毒底栖型利玛原甲藻(Prorocentrum lima, HN45株)的潜在风险,在不同温度(20 ℃、25 ℃、30 ℃)和氮、磷限制(氮磷比:4.08、8.17、16.3、24.5、73.5、147)条件下对其进行室内培养,比较了温度和氮、磷限制对该株赤潮藻的细胞数、比生长率和色素等生理特征及其腹泻性贝类毒素(diarrhetic shellfish toxins,DSTs)生产特性的影响。多因素方差分析结果表明,温度和磷限制均显著影响利玛原甲藻的细胞数、多甲藻素和大田软海绵酸(okadaic acid,OA)细胞内总毒素含量。单细胞产毒量在温度为25 ℃、磷浓度为6 μM时呈现最高值,即11.34 pg/cell。磷限制抑制了藻细胞的生长和繁殖,但显著提高了其产毒能力。研究结果显示,该株藻细胞产毒以游离态DSTs毒素为主,其相应酯化态毒素含量仅占单细胞产毒总量的3%~14%,含量远低于游离态毒素。研究还发现,利玛原甲藻所产叶绿素a(chlorophyll a,Chl a)含量随生长周期的变化与DSTs含量呈负相关,进一步证实了Chl a与DSTs存在竞争关系,这对于解析环境胁迫条件下利玛原甲藻生存策略提供了重要科学依据。
低温诱导海蜇螅状体横裂生殖的分子信号调控机制初探
吴晓雅, 龚先宇, 谭树亮, 甄毓, 米铁柱
2021, 40(1): 66-72. doi: 10.12111/j.mes.20190262
摘要:
海蜇生活史是由有性生殖的水母体世代和无性生殖的螅状体世代组成的。海蜇螅状体的无性繁殖是决定水母种群大小的主要繁殖方式。而作为螅状体无性生殖方式之一的横裂生殖是螅状体世代向水母体世代转变的唯一途径,其发生主要受温度调控。本研究对海蜇螅状体进行短期低温培养,比较分析低温诱导组和对照组螅状体转录组的差异,初步探究低温诱导对海蜇螅状体横裂生殖的影响及横裂生殖过程中的分子调控机制。研究结果显示,海蜇螅状体横裂生殖过程中出现1655条差异基因,分属于细胞生长、增殖、分化等信号转导通路,如转化生长因子信号通路(transforming growth factor beta, TGF-β)、丝裂原活化蛋白激酶信号通路(mitogen-activated protein kinase, MAPK)、细胞外分泌蛋白信号通路(wingless-int, Wnt)以及细胞周期介导的信号通路(Cell Cycle)等。在低温诱导下,上述信号通路均有所响应,但总体来看Wnt信号通路被抑制,其他3条通路被激活。通过分析,本研究初步展示了参与低温诱导海蜇螅状体横裂生殖的分子调控途径,为深入揭示海蜇横裂生殖的分子调控机制提供思路。
后水湾深水网箱养殖区浮游植物群落季节变化及其与环境因子的关系
陈丹丹, 庞巧珠, 涂志刚, 谢海群, 陈晓慧
2021, 40(1): 73-80. doi: 10.12111/j.mes.20190268
摘要:
基于2018年4月至2019年1月在后水湾深水网箱养殖区及其邻近海域调查的浮游植物和环境因子数据,分析了该海域浮游植物群落的四季变化与环境因子的关系以及深水网箱养殖对环境的影响。结果表明,调查海域鉴定出浮游植物5门65属214种,以硅藻为主;优势种类主要有中肋骨条藻(Skeletonema costatum)、柔弱拟菱形藻(Pseudo-nitzschia delicatissima)、热带骨条藻(Skeletonema tropicum)和细弱海链藻(Thalassiosira subtilis)等,优势种组成存在明显的季节变化;浮游植物细胞丰度和生物多样性指数(丰富度、多样性指数和均匀度)季节差异较为明显,夏、秋季普遍高于冬、春季。根据相似性聚类分析和多维尺度分析结果,浮游植物群落组成季节间差异显著,养殖区和对照点间无显著差异。根据RDA分析结果,温度、盐度和营养盐是影响浮游植物群落结构的主要因子,各种浮游植物对环境因子的响应有所不同。调查期间,后水湾海域水质较好,各季节养殖区与对照点的浮游植物群落组成及环境因子无显著差异,深水网箱养殖未对后水湾的水质及浮游植物产生明显影响。
江苏启东嘴潮滩敏感粒度组分及环境意义
张云峰, 张振克, 丁海燕, 陈影影
2021, 40(1): 81-86. doi: 10.12111/j.mes.20190220
摘要:
敏感粒度组分是研究沉积环境变化的重要方法之一。江苏启东嘴潮滩位于江苏海岸与长江岸线交汇处,陆海相互作用强烈;随着社会经济的快速发展,受人类活动的影响也越来越大。在对4个岩芯沉积物进行粒度分析的基础上,应用粒级-标准偏差的方法提取环境敏感粒度组分。结果表明:(1)对环境变化敏感的细组分与粗组分具有明显的负相关关系,岩芯QDZ-1、QDZ-2和QDZ-3中<22 μm、<26 μm、<22 μm的细组分的含量由下向上逐渐增加,符合粉砂淤泥质潮滩下粗上细的沉积规律。(2)在流域强降雨引发的洪水和风暴潮等极端环境的影响下,导致粗组分的含量突然增加。岩芯QDZ-1、QDZ-2和QDZ-3中>22 μm、>26 μm、>22 μm的粗组分,在深度172.5 cm、242.5 cm、142.5 cm处分别剧增至84%、85%和80%。(3)在人类活动的影响下,细组分比粗组分更容易淋失,进而导致岩芯出现粗化趋势。QDZ-2在剖面上部A段>26 μm的粗组分呈增加趋势,是因为受到轮作翻种的农业生产活动和雨水淋溶作用的共同影响。岩芯QDZ-3在剖面上部A段22 μm~88 μm、>88 μm的粗组分和岩芯QDZ-4剖面>63 μm的粗组分呈增加趋势,原因是围垦建堤使原有的水动力得以增加,进而在高能环境下粗颗粒物质能够沉积。
海洋柱体结构壁面污染物对流扩散的数值模拟
芦静, 林建国, 谢悦
2021, 40(1): 87-92. doi: 10.12111/j.mes.20190136
摘要:
对于柱体绕流问题,国内外学者已经进行了大量研究,但对柱体表面涂料对海洋环境产生的污染问题却少有研究。本文对二维圆柱绕流作用下壁面污染物扩散引起的浓度场进行了数值模拟,在雷诺数为75~175圆柱绕流产生的振荡涡流场中,将圆柱表面污染物质作为壁面污染源,进行了多种振荡涡流场条件下浓度场的计算,分析了浓度场与涡流场之间的关联及其分布规律。数值模拟结果表明,在振荡涡流场的作用下,污染物的浓度分布与涡的分布同步,漩涡中心的浓度值相对较高,漩涡边缘的浓度值相对较低。随着雷诺数的增加,涡心附近的浓度值呈下降趋势。
青岛近岸海域表层沉积物生源要素分布及污染状况评价
雷明丹, 王朝晖, 江涛
2021, 40(1): 93-100. doi: 10.12111/j.mes.20190301
摘要:
为了解青岛市近岸海域不同功能海区沉积物中生源要素分布及污染状况,于2017年11月在胶州湾、崂山近岸海域和青岛市文昌鱼保护区共采集了33个表层沉积物样品,分析了沉积物生源要素中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)及生物硅(BSi)的含量。青岛近岸海域TOC、TN、TP和BSi含量范围分别为0.21%~1.43%、0.02%~0.13%、0.06%~0.15%和0.26%~0.60%。胶州湾表层沉积物中TN和TP含量较高,崂山近岸海域TOC较高,而文昌鱼保护区BSi含量较高。此外,胶州湾沉积物中BSi含量呈显著下降趋势,说明海域硅藻生产力的下降。根据沉积物中TOC/TN摩尔比,崂山近岸海域沉积物中有机质为海源和陆源混合输入,而胶州湾和文昌鱼保护区有机质的主要来源为海源输入。生源要素污染评价结果显示,青岛近岸海域表层沉积物中TOC含量未受到污染,而TN和TP则处于中等污染水平。
网状原角藻中虾夷扇贝毒素提取与纯化
姚敬元, 金薇, 陈文博, 宫长宝, 贾宝林, 隋世峰, 冯少姝, 韩蕾, 梁玉波, 吕颂辉
2021, 40(1): 101-106. doi: 10.12111/j.mes.20190151
摘要:
通过批量培养可产生虾夷扇贝毒素的网状原角藻,对获得的藻泥细胞超声破碎后,用甲醇提取;用大孔吸附树脂(HP20)吸附网状原角藻分泌于培养液中的胞外毒素,用70%的乙醇洗脱吸附于树脂上的毒素。采用高效液相色谱-串联质谱法,在网状原角藻毒素提取液中,发现9种虾夷扇贝毒素及其类似物,其中虾夷扇贝毒素YTX占总量95.1%,41YTX占3.65%,其他类似物共占1.25%。采用高效制备液相色谱分离纯化5次,获得的虾夷扇贝毒素经高分辨质谱法确认其分子量为1142.4747,分子式为C55H82O21S2,定量核磁法检测其纯度超过99%,满足虾夷扇贝毒素标准物质制备要求。
基于CVM的海洋保护区生态补偿标准及影响因素研究——以嵊泗马鞍列岛为例
蔡玉莹, 于冰
2021, 40(1): 107-113. doi: 10.12111/j.mes.20190208
摘要:
生态补偿标准的核定是海洋保护区生态补偿研究的关键,而利益主体的生态补偿意愿与水平及其影响因素是制定合理的生态补偿标准和提高补偿效率的重要基础。本文以嵊泗马鞍列岛海洋保护区为例,根据利益相关者分析,确定该生态补偿的主要受偿者为居民,主要补偿者为政府、游客和外来经商人员。在此基础上,根据条件价值评估法,通过对保护区内居民和游客的问卷调查,并结合Logit和Tobit模型对影响居民和游客的生态补偿意愿与水平的关键因素进行识别。结果表明:68.54%的被调查居民具有受偿意愿,平均受偿水平约为248.03元/(人·年)。其受偿意愿主要受年龄、职业等因素影响,而受偿水平主要受年龄、家庭年收入等因素影响。绝大部分游客(97.62%的被调查者)具有支付意愿,平均支付水平约为203.55元/(人·年)。其支付水平主要受家庭年收入、居住地和对生态补偿的了解程度等因素影响。
中肋骨条藻高效溶藻菌FDHY-C3的分离鉴定及溶藻作用研究
石新国, 李悦, 肖宇淳, 郑文煌, 刘乐冕, 陈剑锋
2021, 40(1): 114-121. doi: 10.12111/j.mes.20190276
摘要:
从福建长乐海域的表层海水中分离获得一株对中肋骨条藻具有高效溶藻作用的溶藻菌FDHY-C3,通过形态学、生理生化及16S rDNA序列分析表明,菌株FDHY-C3属于交替单胞菌属(Alteromonas)。该菌株对常见的甲藻(dinoflagellate)、硅藻(diatom)以及针胞藻(raphidophyte)类的多种赤潮藻都有较高的溶藻作用,对中肋骨条藻溶藻效果尤为明显,72 h可达98.18%。溶藻菌FDHY-C3通过胞外分泌物间接溶藻;溶藻物质的溶藻特性不受反复冻融的影响,但是受酸碱性及温度的影响;溶藻活性物质具有被乙醇和乙酸乙酯沉淀的特性,为蛋白类物质,分子量为10~14 kD。
基于AVHRR和MODIS的海表温度一致性分析
徐洋峰, 李连伟, 薛存金, 岳增友, 刘敬一
2021, 40(1): 122-132. doi: 10.12111/j.mes.20190294
摘要:
本文以太平洋为研究区域,选取平均偏差、绝对偏差、标准偏差和相关系数4个误差统计指标,开展2002年7月至2009年12月MODIS SST与AVHRR SST两种SST产品的一致性分析。结果表明:(1)两种SST产品的差异在时空上分布不均匀,距平前,一致性较好的区域均分布在偏差条带(10° N附近)的南、北两边低纬度区域以及澳洲的东部海域,且二者偏差长时间稳定在±0.4 ℃以内;(2)在南美洲中西部海域以及马来群岛附近海域,两种SST产品差异具有明显的季节性规律,并且在马来群岛附近海域,两种传感器存在一定程度的原理机制区别;(3)在南半球中纬度太平洋中部海域和北半球中纬度太平洋中部海域,季节性因素并不是造成两种SST产品差异的主要原因;(4)距平后,其中一致性较好的区域主要分布在偏差条带(10° N附近)的南、北两边低纬度区域以及澳洲的东部海域,其他区域在距平后的差异更接近同一水平;(5)两种SST数据产品中,夜间降轨(Night)产品之间的差异大于白天升轨(Day),距平后,这种差异大大缩小。
洗涤剂主成分LAS和AEO对软珊瑚氧化应激水平的影响
陆昊, 刘红岩, 黄秀铭, 王沛政, 李卫东, 顾志峰
2021, 40(1): 133-138. doi: 10.12111/j.mes.20190266
摘要:
浅水珊瑚受到海岸排放污水中日益增加的洗涤剂的威胁。本文旨在探究洗涤剂主成分线性十二烷基苯磺酸钠(LAS)和脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)对近海软珊瑚的影响,实验将肉芝软珊瑚(Sarcophyton trocheliophorum )与小棒短指软珊瑚(Sinularia microclavata)急性暴露于不同浓度的LAS和AEO环境中,测定在此过程中的叶绿素含量以及部分关键酶的活性变化。结果显示:LAS环境胁迫下,珊瑚Chl a含量在高浓度LAS环境下显著升高,不同LAS浓度下两种软珊瑚的SOD与CAT活性均显著升高,GST与AKP活性受LAS环境影响不明显。AEO环境胁迫下,两种软珊瑚的CAT活性均显著升高,高浓度的AEO环境对两种软珊瑚的叶绿素含量与GST活性影响显著。说明LAS与AOE对两种软珊瑚抗氧化功能产生影响,本实验为研究洗涤剂对珊瑚礁的影响提供数据支持。
技术与方法
基于核电冷源安全的海洋生物调查及筛选评价方法研究
於凡, 许波涛, 吴昕, 白洁, 李勇
2021, 40(1): 139-143. doi: 10.12111/j.mes.20190239
摘要:
我国滨海核电项目已发生多起海洋生物暴发导致取水系统异常的事件。当前核电厂建设前期海洋生物调查与评价缺乏对致灾海洋生物的针对性。本文结合国内外已开展的致灾海洋生物与核电厂冷源安全的现场工作反馈,分析了现有核电项目建设前期海洋生物调查工作的不足,提出了调查方案的优化措施,以尝试增强海洋生物调查、筛选评价与核电厂冷源安全纵深防御体系的关联。
综 述
石油烃对海洋双壳贝类毒性机制研究进展
赵淑伟, 熊红霞, 王晓丽, 彭士涛
2021, 40(1): 144-151. doi: 10.12111/j.mes.20190181
摘要:
在众多海洋突发事故中,尤以石油泄漏最为常见,严重的海上漏油事故往往会对海洋生态环境造成重大损害。石油烃组分复杂,在环境中难以降解,易于在海洋生物体中富集,并且石油烃还具有致癌、致畸和致突变的“三致”效应,对海洋生物的生长、生存和繁殖有严重的影响。本文综述了近年来国内外石油烃组分对双壳贝类毒性影响的相关研究,包括毒性机制、富集规律、对贝类抗氧化酶系统的破坏和基因的影响。最后对双壳贝类中石油烃毒性研究的方向进行了展望,以期为双壳贝类毒性机制和海洋污染修复的研究提供参考。
海洋底栖病毒生态作用的研究进展
张琛, 左平, 蔡中华, 杜小鹏, 杨明俊, 周进
2021, 40(1): 152-160. doi: 10.12111/j.mes.20190201
摘要:
病毒是地球上丰度最高的生命形式,广泛分布于包括深部生物圈在内的各种环境中。病毒通过侵染微生物宿主影响其生理特征、生态过程和生物地球化学循环。研究发现,病毒裂解是导致深海底栖原核生物死亡的主要原因,这一认识引起了研究者对底栖病毒的广泛关注。为了更为全面地认识底栖病毒的生态作用,本文分析了底栖病毒的生态特性(分布、丰度、多样性和生活方式),动力学过程与影响因素,与宿主的相互作用以及在碳循环上的生态贡献。同时,对底栖病毒未来在生物学、生态学和生物地球化学领域的研究方向提出了展望,论文旨在提升对底栖病毒生态作用的理解,为底栖病毒生态学和相关学科的发展提供借鉴。