渤海湾营养盐对浮游生态动力学特性影响研究

发布时间：2020-09-22 11:34

　　渤海湾位于渤海的西部,属典型的缓坡淤泥质半封闭浅水海湾,与外海的水交换能力较弱。近年来,随着沿岸经济的快速发展,大量污染物通过陆源排放进入渤海湾,不仅增大了渤海湾营养盐的负荷也干扰了各种营养盐的比例。填海等海岸带开发工程影响了滨海湿地的生态功能、改变了近岸的局部流场,进一步影响了水体的交换能力。综合考虑这些内外因素,深入研究渤海湾营养盐对于浮游生态动力学特性的影响,揭示其控制机理,预测生态系统对不同营养盐状况的响应,对于制定相关对策、控制该海域的富营养化状况、促进渤海湾水生态环境的改善,推行海域的可持续发展具有重要意义。本文的主要工作是对渤海湾营养盐对浮游植物生长的影响进行较系统的研究。首先,对渤海湾西南部典型站位表层水进行了模拟现场的营养盐加富培养实验。结果表明,磷酸盐的添加对于水样中浮游植物生长的促进作用最显著;浮游植物的增长在总体上随着氮磷比的降低而增大,增长最显著的氮磷比在5-15左右,略低于常用的Redfield比16;硝酸盐的连续性添加比一次性添加更有利于浮游植物的生长,相对于高浓度冲击性污染,低浓度持续性无机氮污染可能会产生更严重的生态影响。然后,本文建立了一个沿水深积分的二维生态-水动力学耦合模型,模拟渤海湾近岸海域氮磷营养盐和浮游植物的动态变化。利用该模型对于渤海湾和渤海湾赤潮监控区2005的情况进行了数值模拟和模型验证,结果表明计算结果与监测结果基本符合。在上述培养实验的基础上,综合考虑水动力学、水温、光照等其他因素,利用生态水动力学模型,模拟了原型时空尺度下渤海湾天津近岸海域浮游植物生长与营养盐负荷变化间的响应关系,并以此为基础探讨营养盐排放的削减策略。结果表明在控制氮磷陆源排放的基础上,进一步控制沉积物中磷的释放是控制渤海湾富营养化状况的重要途径。最后,通过分析渤海湾叶绿素a浓度的空间分布趋势、营养盐限制的空间差异与渤海湾水交换时间尺度的空间分布特性之间的关系,对营养盐驻留情况的生态影响进行了间接的分析。结果表明,营养盐限制的空间差异可能主要受到陆源排污的影响,而浮游植物的生物量除受到源强的影响外,与营养盐的驻留情况也有关,叶绿素a浓度分布与海水平均交换时间分布具有显著的相关关系,这表明在研究营养盐对浮游植物生长的调控作用时必须充分考虑水交换能力的影响。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2012
【中图分类】：X174
【部分图文】：

位置图,渤海湾,位置,水生态环境

产及养殖业的发展、人口增长和居民生活增，大量营养物质随污染物进入渤海湾造成了该海域营养盐比例结构的失调。湿地的生态功能、改变了近岸局部流场力。在这些内外因素的共同作用下，渤[33]。渤海湾的水生态环境已经受到沿岸湾营养盐对于浮游生态动力学特性的影不同营养盐状况的响应，对于制定相关渤海湾水生态环境的改善，推行海域的1.2 渤海湾概况1.2.1 自然环境与经济状况渤海湾（117.5°E～119°E，39.25°N山东省利

示意图,海域,渤海湾,公报

海域的水环境丧失重要的天然屏障[44]，同时，新增的土地往往用于生产生活，造成污染源进一步向海迁移。根据国家海洋局发布的 2009 年国家海洋环境质量公报，近年来持续大规模的填海工程已经使渤海湾湿地生境严重丧失，2009 年渤海湾生态系统健康状态已由往年的亚健康下降为不健康[45]。目前，陆源污染严重、污染物排海量大是渤海湾面临的主要而严峻的问题，陆源排污造成的渤海湾生态环境问题包括：氮磷等无机营养盐的污染、油类、农药等有机物污染以及沉积物的重金属污染等。据国家海洋局公报显示，2009 年渤海湾 50%以上站位海水无机氮含量劣于第四类海水水质标准，氮磷比偏高；部分生物体内镉、铅、砷残留水平超第一类，六六六残留水平超第三类海洋生物质量标准。营养盐污染引发的水体富营养化加剧、赤潮频发的情况仍是目前渤海湾最为突出的水环境问题之一[45]。根据国家海洋局北海分局发布的 2008 年渤海海洋环境质量公报，2008 年渤海湾海水污染较重，其中夏季严重污染海域面积达11%，主要污染物为无机氮和活性磷酸盐[34]（图 1-2）。为了缓解渤海湾的生态环境压力，首先就应该针对营养盐陆源排放严重这种情况采取相应的对策。(a) 春季 (b) 夏季 (c) 秋季

示意图,叉状角藻,海洋原甲藻,藻种

培养装置示意图

【参考文献】