鸭绿江口湿地滩涂表层沉积物重金属空间分布特征及生态风险评价

利用GIS软件空间内插值法分析鸭绿江河口近海湿地滩涂表层沉积物重金属的空间分布特征,并采用环境风险指数法和潜在生态危害指数法进行重金属元素的生态风险评价.结果表明: 研究区表层沉积物中的重金属含量与国内典型河口湿地相比处于较高水平.从空间分布上看,重金属含量东部高于西部,在人类活动密集区存在明显的累积性.环境风险指数法分析结果表明,Cu对该区域环境污染的影响最大,而Hakanson潜在生态危害指数法分析结果表明,Hg和Cd的潜在生态危害最大,重金属的综合潜在生态危害指数介于93.65～507.20,平均值为189.30,属于中等生态危害,并以东部潜在危害程度最大,应作为今后重金属污染防治的重点区域.     

滆湖入湖河流春季大型底栖动物群落结构及水质生物学评价

分别于2018年4月和2019年4月对滆湖入湖河流底栖动物开展调查,并利用生物指数对水质进行生物学评价。结果表明:共鉴定滆湖入湖河流底栖动物28种,以重度耐污种霍甫水丝蚓(优势度为0.46)和中等耐污种铜锈环棱螺(优势度为0.11)占据绝对优势。生物多样性方面以鹤溪河最高,湟里河、扁担河次之,夏溪河及入湖河口最低,水生植物分布是影响各区域底栖动物多样性的重要因素。卡尔森营养状态指数(TSI)与水质污染等级生物评价结果基本一致,以新孟河延伸拓浚工程沿线为界,鹤溪河、夏溪河、湟里河中上游河段处于中度富营养化水平,水体为轻-中污染状态,而下游河段、扁担河及入湖河口处于重度富营养化水平,水体为中-重污染状态。     

北京市南沙河沉积物重金属污染特征及风险评价

北京南沙河是海淀北部地区的重要排水和风景观赏性河道,为全面了解南沙河底泥沉积物中重金属的污染特征,采集了表层沉积物样品,分析了重金属元素的含量和形态,并利用单因子指数法、Hakanson综合污染指数法和潜在生态风险指数法对沉积物重金属进行了生态风险评价.结果表明:南沙河表层沉积物各种重金属元素存在较好的同源性,污染程度为:Cr＞Cd＞Zn＞Cu＞Pb＞Ni.基于单项潜在生态风险指数的评价表明,该区域重金属生态风险等级由强至弱依次为:Cd＞Pb＞Cu≈Cr＞Ni≈Zn,其中,仅Cd具有较高的潜在生态风险,综合潜在生态风险指数表明,除了京藏高速桥河段危害等级较高外,南沙河总体处于轻微的生态风险等级.形态分析表明,Cd的酸提取态含量高,迁移性最强,最容易对生物造成直接危害,其次是Pb和Zn,Cu和Ni具有一定程度的潜在环境危害,Cr产生环境危害的可能性较小.     

青岛市湿地生态网络评价与构建

在快速城市化背景下,城市社会经济发展与空间扩张不可避免,往往造成栖息地数量、面积、质量锐减、栖息地之间联系破碎等后果。此外,全球气候变化也加剧了栖息地恶化过程。生态网络通过保护恢复重点栖息地及构建栖息地之间物质、信息及能量传播的连接廊道,在整体上维持生态系统的动态平衡。青岛市位于东部沿海经济发达地区,地处海洋与陆地生态系统的交汇处,生态环境极为脆弱,易遭受外力破坏,且难以恢复。选取青岛地区湿地作为研究对象,在RS,GIS技术支持下,基于最小成本路径法构建青岛市湿地生态网络,并利用关联长度指数、介数指数对网络的整体结构及斑块重要程度进行评价。结果表明,不同路径成本阈值水平下,网络的连通性有很大差别;核心斑块中,胶州湾湿地、大沽河等具有较高重要程度;歇脚石斑块中,重要程度较高的斑块位于以胶州湾湿地为中心,以胶莱河、潍河河口,白马河、潮河河口及丁字湾为端点的连线上。在青岛市及周边地区划定"一心、二轴、一环"的湿地生态网络控制框架的策略,为青岛市湿地生态系统保护与城市发展空间选择提供科学方法与量化依据。     

河口潮间带沉积物重金属累积及生态风险评价

于2015年7月份在闽江口鳝鱼滩湿地布设两条样带(T1和T2),并分别选取5个采样点采集沉积物样品。因重金属Co和V对动物和人类会造成一定危害,且闽江河口潮间带Co和V的研究较少,则对其理化性质、Co和V的空间分布特征以及污染程度等进行了研究,旨在为Co和V的污染研究提供参考。结果显示,该沉积物中Co和V的平均浓度分别为15.19 mg/kg、102.94 mg/kg,均高于福建省背景浓度,与其他河口对比,Co和V浓度处于中等水平。Co和V的含量由陆向海方向略有下降。地累积指数法分析得出沉积物中Co含量呈现轻度污染状态,V呈现无污染状态。此外,Co和V的潜在生态危害系数E_r~i分别为7.24—14.85和1.47—4.17,表明潜在生态危害轻微,闽江河口潮间带沉积物中Co和V属于轻度污染。     

东江沉积物重金属分布特征及污染评价

采用ICP-MS对东江河流沉积物中的重金属进行分析,发现东江沉积物中Cu、Zn、Cd、Hg等重金属呈现相同的变化特点,高值区和低值区基本一致.东江流域沉积物的重金属污染物主要是Cu、Zn、Cd、Hg、Pb,其平均含量分别为157.29、213.21、0.98、0.42、50.77mg·kg-1,均高于中国大陆沉积物背景值.地累积指数法和Hakanson潜在生态危害指数法对东江流域沉积物污染程度和生态危害程度的评价结果显示,东江沉积物中地累积指数从大到小的顺序为Cd、Cu、Zn、Hg、Pb;从总的污染程度来看,东江沉积物中各重金属对生态风险影响程度从大到小的顺序为Hg、Cd、Cu、Pb、Zn;从总的生态风险指数上看,整个东江流域除处于上游的河源市段生态风险低外,处于中游的惠州段生态风险为"较高",处于下游的东莞段生态风险为"极高".     

河流岸带湿地沉积物重金属分布对植被物种多样性和底栖动物群落特征的影响

河流岸带湿地栖息地完整性对河流水环境、水生态和水文的安全与健康具有重要意义,为探究河流岸带湿地表层沉积物重金属分布特征及其对植被和底栖动物的影响,对滦河干流上中下游河段表层沉积物、植物群落和底栖动物调查分析,采用生物毒性效应系数法和综合潜在生态风险指数法评价沉积物重金属污染特征,采用植被物种多样性指数和底栖动物完整性指数评价滦河植物和底栖动物群落特征,探究岸带湿地沉积物重金属空间分布与植被及底栖动物群落特征之间关系。结果表明,滦河表层沉积物总体呈清洁水平,但不同河段重金属空间分布差异较大,下游重金属生态危害系数和潜在生态风险指数高于上中游。湿地物种调查共识别维管束植物219种,大型无脊椎底栖动物105种,综合评价结果表明下游植物群落物种多样性和底栖动物群落完整性低于上中游。滦河下游岸带湿地沉积物重金属对生物群落具有生物毒性和潜在的生态风险,降低了植被物种多样性和底栖动物群落完整性。大型底栖动物完整性指数能够综合反映底栖动物群落结构特征变化,对河岸带湿地生态健康评价和监测具有重要意义。     

基于云模型的鄱阳湖秋季周边湿地水体富营养化评价

针对水体富营养化评价过程中存在随机性和模糊性的特点,基于鄱阳湖周边湿地30个采样点的实测水质数据,选取叶绿素a（Chl-a）、总磷（TP）、总氮（TN）、高锰酸盐指数（COD_Mn）及透明度（SD）为水质评价因子,生成云模型对鄱阳湖周边湿地水体进行富营养化评价,并与综合营养状态指数评价结果进行比较。结果表明：两种方法的评价结果存在一定差异,但都反映了鄱阳湖周边湿地水体总体上处于轻度富营养化状态。该方法能为鄱阳湖湿地水体富营养化评价提供重要的方法和手段。     

广西刁江流域主要河流水质评价

为研究广西刁江水质污染现状, 从刁江流域上游到下游共设置 9 个水质监测断面。于 2013 年 12 月-2014 年 12月对河流的 pH、溶解氧、高锰酸盐指数、叶绿素 a、总氮、总磷、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、正磷酸盐、重金属(砷、铅、镉、汞、铬)水质指标进行监测。采用单因子和综合污染指数对刁江水质进行评价, 同时开展水体富营养化评价。单因子污染指数评价结果表明刁江流域主要污染物为总氮和砷。综合污染指数评价结果表明刁江流域水质整体较好, 但上游的平村河污染较严重。从时间分布来看, 秋季水质最差, 冬季较好。从营养化状态指数来看, 平村河为中度富营养化状态, 其余河流为中营养状态, 富营养化程度呈现春夏高, 冬季低的特点。对评价结果进行主成分分析, 结果表明刁江流域总氮最大的贡献者可能来源于居民的生活污水。     

粤东沿海典型供水水库沉积物重金属污染特征

通过测定广东省东部沿海地区4座典型供水水库柱状沉积物主要重金属(Cr、Cu、Pb、Zn、Cd和Hg)含量,揭示了这4座水库沉积物重金属的污染特征及历史,并运用地积累指数及潜在生态危害指数法分别对表层沉积物重金属污染状态进行评价,最后分析了重金属可能来源。结果表明,除Cr外,Cu、Pb、Zn、Cd和Hg的含量均高于中国土壤环境质量标准Ⅰ类土标准值和工业化前全球沉积物重金属最高背景值,且4座水库间含量变异较大,表明4座水库沉积物均存在不同程度的重金属污染。据地积累指数评价,各重金属污染程度顺序为:Pb>Zn>Cd>Cu>Cr>Hg。潜在生态危害评价表明,河溪、汤溪及公平水库的生态危害程度要低于赤沙水库,各重金属污染程度顺序为:Cd>Hg>Pb>Cu>Zn>Cr,其中Cd和Hg对综合生态危害指数的贡献最大。4座水库沉积物重金属含量与人类活动强度表现出了较强的相互关系,流域内人类活动较强的公平、赤沙水库污染程度要明显高于人类活动较少的河溪和汤溪水库。     

Environmental quality assessment of water body and surface sediment in the sea area of Jiaozhou Bay wetland

Based on the investigation data from 48 sampling stations in the sea area of Jiaozhou Bay wetland in 2009, and by using Nemerow index, eutrophication index (EI), and Hakanson potential ecological risk index, an assessment was conducted on the environmental quality of water body and surface sediment in the sea area. According to the assessment on the 16 indicators including pH, dissolved oxygen (DO), dissolved inorganic nitrogen (DIN), dissolved inorganic phosphorous (DIP), chemical oxygen demand (COD(Mn)), petroleum hydrocarbons, Cu, Zn, Pb, Cd, Hg, As, hexachlorocyolohexane (HCH), dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT), coliform, and faecal coliform, the water quality was at moderate and serious pollution level in the tidal reach of Dagu River, at slight and moderate pollution level in the intertidal zone, and at slight pollution level in the shallow sea. The eutrophication level differed markedly with the regions, being very serious in the tidal reach of Dagu River (EI value 58.13-327.89), serious in the intertidal zone (EI value 1.34-19.96), and slight in the shallow sea (EI value 0.65-2.10). The surface sediments in the sea area were basically at slight pollution level. The sediment quality was at slight pollution level in the tidal reach of Dagu River, at slight and moderate pollution level in the intertidal zone, and at cleaner and slight pollution level in the shallow sea. The pollution parameter (C(f)(i)) and contamination index (Cd) of the heavy metals in the surface sediments were low, suggesting that the pollution degree was at a lower level. The Cu and Zn were the primary pollution factors in the sediments. The potential ecological risk parameter (E(r)(i)) and risk index (RI) of the heavy metals in the surface sediments were lower, indicating a slight ecological risk of heavy metals pollution.     

广州海域环境质量评价

根据2003年8月至2004年8月的水质调查数据,运用水质质量单项标准指数法、综合指数WQI法和富营养化评价法,对广州海域环境质量进行评价.结果表明,广州海域主要污染物质为DIN、PO₄^3--P、油类、Cu和Pb,其年平均浓度分别为1.87 mg·L^-1、0.049 mg·L^-1、0.107 mg·L^-1、6.07 μg·L^-1和1.43 μg·L^-1.其中,DIN的污染情况最严重,所有监测站位DIN含量均超过四类海水水质标准,其平面分布呈现从湾内向湾外递减的特征.受珠江径流和陆源排污等的影响,广州海域大部分处于重度污染,且严重富营养化,其单项污染指数、综合污染指数和富营养化指数的平均值分别为2.22、6.80和48.44,表现为从湾内向湾外递减的趋势,高值区均出现在黄埔港至狮子洋海域.     

福建南日群岛秋季海洋生态环境诊断与评价

根据2007年9月和10月福建南日岛生态调查资料,从海水水质、海水营养结构与营养水平、生物多样性等3个方面诊断与评价了南日群岛海域环境现状,利用综合质量指数法对海洋生态环境质量进行综合评价,并探讨了不同评价指数的关系及合理性.结果表明:海域的pH、溶解氧(DO)、化学需氧量(COD)、Pb、Cd、Hg、As含量均符合第二类海水水质标准.71%站位的磷酸盐、14%站位的无机氮和7%站位的石油类污染物超第二类海水水质标准.海水水质总体属于较好等级,营养结构表现为氮限制,大部分海域处于富营养化状态,依据浮游生物的多样性指数评价结果为轻污染-清洁水平.生态环境综合质量指数评价结果表明南日群岛海域生态环境总体处于良好水平.利用不同的评价指数对海域环境健康状况进行诊断的结果存在一定差异.在实际评价中应综合运用化学指标和生物指标,才能得到相对客观的结论.     

不同底栖生物指数在福建省近岸海域的适用性

将3个底栖生物指数AZTI海洋生物指数(AMBI)、多毛类机会种和端足目动物指数(BOPA)、底栖动物多毛类和端足目指数(BPA)和Shannon多样性指数(H)应用于福建省近岸海域4个典型海湾和1个河口的生态质量评价,评估这4个指数在研究区的适用性.结果表明: 4个指数的评价结果差异较大,评价等级完全相同的站位仅有4个,占总评价站数的8.7%;AMBI将76.1%的站位评价为等级“良”,BOPA将89.1%的站位评价为等级“优”,BPA和H的评价结果等级梯度变化明显;对于海湾,BOPA、BPA和AMBI与营养盐因子活性磷酸盐(DIP)和无机氮(DIN)无显著相关性,不能响应研究区的富营养化压力;而H与DIN呈显著负相关.对于河口,BOPA、BPA和AMBI与DIP和DIN均呈显著正相关,且随着与入海口距离的减小,7个断面生态质量评价等级没有明显变化,不能识别河口高强度的富营养化压力,评价结果偏高;而H与DIN呈显著负相关,且随着与入海口距离的减小,7个断面生态质量评价等级呈现提高的趋势.总体上,BOPA、BPA和AMBI在福建近岸海域的适用性较低,而H更合适该研究区,能够响应研究区主要的环境压力.     

Deposit-Feeding Sea Cucumbers Enhance Mineralization and Nutrient Cycling in Organically-Enriched Coastal Sediments

Background

Bioturbators affect multiple biogeochemical interactions and have been suggested as suitable candidates to mitigate organic matter loading in marine sediments. However, predicting the effects of bioturbators at an ecosystem level can be difficult due to their complex positive and negative interactions with the microbial community.

Methodology/Principal Findings

We quantified the effects of deposit-feeding sea cucumbers on benthic algal biomass (microphytobenthos, MPB), bacterial abundance, and the sediment–seawater exchange of dissolved oxygen and nutrients. The sea cucumbers increased the efflux of inorganic nitrogen (ammonium, NH₄ ⁺) from organically enriched sediments, which stimulated algal productivity. Grazing by the sea cucumbers on MPB (evidenced by pheopigments), however, caused a net negative effect on primary producer biomass and total oxygen production. Further, there was an increased abundance of bacteria in sediment with sea cucumbers, suggesting facilitation. The sea cucumbers increased the ratio of oxygen consumption to production in surface sediment by shifting the microbial balance from producers to decomposers. This shift explains the increased efflux of inorganic nitrogen and concordant reduction in organic matter content in sediment with bioturbators.

Conclusions/Significance

Our study demonstrates the functional role and potential of sea cucumbers to ameliorate some of the adverse effects of organic matter enrichment in coastal ecosystems.     

海洋碳迁移转化与主要化学驱动因子的相互关系

分析了化学驱动因子对海洋碳迁移转化过程的影响.海洋碳迁移转化与各种化学驱动因子参与的生物地球化学过程密切相关.营养盐水平、pH、溶解氧浓度（DO）、氧化还原电位（Eh）、SO₄^2-及硫电位（Es）等主要化学驱动因子的消长导致了海洋化学环境的变化,进而对海洋碳的迁移转化产生影响.在营养盐的供给和生物吸收情况良好的海域,CO₂由于光合作用,并通过沉降有机物的氧化,不断被转移到海水深层,使得海水中的CO₂分压（P_CO2）降低,CO₂的海-气交换量和有机碳输出通量增大,从使该海域表现为CO₂的汇.由于CO₂的溶解与吸收以及有机物的降解造成了海洋环境的日益酸化,引起了海水中碳酸盐溶解度增大;沉积物中酸碱环境的变化也与有机物的矿化以及碳酸盐的溶解、沉淀过程密切相关.此外,DO、Eh、SO₄^2-及Es的变化与水体中有机碳的矿化分解过程和碳在沉积层中沉积埋葬过程相耦合.在水体中,高DO、高Eh利于有机碳向无机碳转化;而在DO和Eh较低的沉积环境中,高SO₄^2-不利于有机碳的埋葬与保存.     

仿刺参养殖池塘浮游病毒丰度与环境因子的相关性分析

为了揭示仿刺参养殖池塘生态系统中浮游病毒与环境因子的关系,于2008年3—11月对大连市谢屯地区的仿刺参养殖池塘中的浮游病毒丰度进行了定期检测,同时对水温、pH、溶解氧、盐度、叶绿素a含量、化学需氧量、无机氮、活性磷酸盐、异养细菌等因子进行了监测,对浮游病毒丰度与这些环境因子之间的相关性进行了分析。结果表明:仿刺参养殖池塘中浮游病毒的平均丰度为8.32×1010VLPs.L-1(最高值为4月的18.2×1010VLPs.L-1,最低值为11月的1.31×1010VLPs.L-1),外海水中浮游病毒平均丰度为6.45×1010VLPs.L-1(最高值为4月的12.6×1010VLPs.L-1,最低值为6月的2.02×1010VLPs.L-1),仿刺参养殖池塘中营养盐、水温、pH及盐度对浮游病毒丰度的影响较大,而外海水中叶绿素a和异养细菌对浮游病毒丰度的影响较大。     

Biogeochemistry of platelet ice: its influence on particle flux under fast ice in the Weddell Sea, Antarctica

An array of four sediment traps and one current meter was deployed under a well-developed platelet layer for 15 days in the Drescher Inlet in the Riiser Larsen ice shelf, in February 1998. Traps were deployed at 10 m (just under the platelet layer), 112 m (above the thermocline), 230 m (below thermocline) and 360 m (close to sea floor). There was a substantial flux of particulate organic material out of the platelet layer, although higher amounts were collected in the traps either side of the thermocline. Material collected was predominantly composed of faecal pellets containing diatom species growing within the platelet layer. The size classes of these pellets suggest they derive from protists grazing rather than from larger metazoans. Sediment trap material was analysed for particulate organic carbon/nitrogen/phosphorus (POC/PON/POP) and '¹³C_POC (carbon isotopic composition of POC). These were compared with organic matter in the overlying platelet layer and the water column. In turn, the biogeochemistry of the platelet layer and water column was investigated and the organic matter characteristics related to inorganic nutrients (nitrate, nitrite, ammonium, silicate, phosphate), dissolved organic carbon/nitrogen (DOC/DON), pH, dissolved inorganic carbon (DIC), oxygen and '¹³C_DIC (carbon isotopic composition dissolved inorganic carbon).     

Simple tools for assessing water quality and trophic status in transitional water ecosystems

In this study we have developed an index for assessing trophic status and water quality in transitional aquatic ecosystems of Southern Europe. The index has been developed from the water quality index of the U.S. National Sanitation Foundation and integrates the main causal factors (inorganic nutrients), the key biological elements (primary producers) and indicator of effects (oxygen) of eutrophication. Six main variables have been used: relative coverage of benthic phanerogams and opportunistic macroalgae species, and concentrations of dissolved oxygen, phytoplankton chlorophyll-a, dissolved inorganic nitrogen and phosphorus. Non-linear functions are used to transform each measured variable into its quality value. Each quality value is then multiplied by a weighting factor, to take into account the relative contribution of each variable to the overall water quality. Finally, the index value is calculated as the sum of the weighted quality values, ranging from 0 (poorest state) to 100 (best condition). The index has been tested and validated in six transitional water ecosystems which differ in anthropogenic pressures and eutrophication levels, for which data sets were available from 1989 to 2004: Sacca di Goro (Northern Adriatic Sea, Italy), Lesina Lagoon (Southern Adriatic Sea, Italy), Ria Formosa (Algarve, Southern Portugal), Mar Menor (Murcia, Southern Spain), Etang de Thau (Herault, Southern France) and Gulf of Gera (Lesvos Island, Greece). The index assessments have been compared with evaluations from the IFREMER (French Research Institute for the Exploitation of the Sea) classification scheme (France) and the trophic index TRIX (Italy), which are currently used for national monitoring of coastal waters and lagoons. Based on the conclusions of this study we suggest to use the index for monitoring water quality in shallow coastal transitional waters, where benthic vegetation controls primary productivity, which makes indices based on phytoplankton only (e.g., TRIX) unsuitable.