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东海水体营养盐浓度与结构变化和收支研究

东海水体营养盐浓度与结构变化和收支研究

作者：刘珈铭自然资源部第一海洋研究所

学位级别：硕士

在驱动近海环境演变的环境因子中,营养盐(氮(N)、磷(P)和硅(Si))浓度的升高发挥了关键的作用,是海洋科学和环境科学共同关注的要素。由于人类活动的增强和对自然环境的干预,近海海洋环境相对过去发生了明显的变化;特别是陆源营养盐输入... 详细信息

在驱动近海环境演变的环境因子中,营养盐(氮(N)、磷(P)和硅(Si))浓度的升高发挥了关键的作用,是海洋科学和环境科学共同关注的要素。由于人类活动的增强和对自然环境的干预,近海海洋环境相对过去发生了明显的变化;特别是陆源营养盐输入的增加引发了一系列海洋生态问题,突出表现在富营养化、低氧与酸化、赤潮、褐潮和绿潮等环境问题和生态灾害频发,对近海海洋生态系统构成了严重的威胁。在多数近岸海域,日益增加的氮和磷浓度加剧了富营养化水平,部分海域营养盐结构偏离了Redfield-Brzezinski比值(N:P:Si=16:1:16,摩尔比),出现了潜在磷与硅限制。近海的水化学环境变化特别是营养盐浓度和结构的变异对浮游植物种群结构影响显著,进而改变了海洋生态系统的结构与功能。因此,有必要明确近海营养盐分布和结构变化及对相关生态环境的影响,这是当前近海海洋环境管理的焦点问题。本研究聚焦东海陆架海域,基于2019～2022年多个航次的综合观测,结合水文和水化学参数分析了东海水体营养盐的时空分布和组成结构的变化;量化了河流输入、大气沉降、底界面交换和跨陆架输送等关键过程,构建了东海营养盐收支模型。在上述工作的基础上,结合历史资料,分析了长江下游、长江口和东海营养盐浓度和比值结构(摩尔比,以下同)长时间尺度的变化特征,并对比了以上三个区域变化的差异,探讨了驱动这种差异形成的机制;基于Global-NEWS2模型对东海沿岸入海河流营养盐的变化趋势进行了预测,并已进一步分析了河流输送对东海营养盐变化的潜在影响。本研究的结果可为近海生态环境治理提供科学依据。本研究结论如下:(1)2022年东海营养盐具有显著的季节差异,春季营养盐浓度低于秋季的观测结果,这与春季相比秋季浮游植物的迅速增长有关,这一季节较高含量的溶解氧(DO)和叶绿素a(Chl-a)也反应了春季高的初级生产力;在水平分布上,营养盐浓度、N/P比值和Si/P比值整体上呈现近岸高,远岸低的分布特征,在近岸海域存在明显的潜在磷限制现象,在远岸海域营养盐限制因子不明显;在垂向分布上,营养盐浓度在表层低于底层的观测结果,DO和Chl-a含量在表层高于底层的观测结果,反映了初级生产者对营养盐的利用降低了表层水体营养盐浓度。基于多元统计分析和东海地形分布特点,将东海陆架区分为内陆架和外陆架两部分;内陆架海域主要受长江冲淡水和浙闽沿岸流共同作用的结果,相对较高的陆源氮输入(高N/P)可能会加剧潜在磷限制。外陆架海域表层水体受到黑潮表层水和生物作用共同影响,出现营养盐浓度的低值区,底层自南向北扩散的高DIP黑潮次表层水的涌升有效缓解了研究区域外部的潜在磷限制现象。(2)东海营养盐收支结果表明,黑潮和台湾暖流是东海营养盐的主要外部来源,贡献了38.6%的DIN、69.3%的DIP和65.2%的DSi;其次是沉积物底界面的扩散,分别占水体DIN、DIP和DSi来源的31.2%、21.4%和7.03%;河流输送贡献了输入东海DIN和DSi总量的10%左右,而DIP的贡献较少,仅在4.75%左右;浮游植物的初级生产对营养盐的转化则是东海营养盐的主要消耗途径。由外源输入贡献的营养盐不足以支撑东海的初级生产,大部分维持东海初级生产的溶解态营养盐来源于颗粒态营养盐的转化和有机态营养盐的降解。近年来,东海初级生产力呈现逐渐上升的趋势,但内陆架海域浮游植物物种多样性却逐渐减少,这与河流输入的营养盐通量中DIN浓度和N/P比值不断上升以及DSi浓度不断下降密不可分。对东海营养盐的跨陆架输送进行了初步估算,结果显示DIN、DIP和DSi的净输送通量分别为339±215、28.6±7.94和415±405 Gmol/a,显著高于长江的输送通量。(3)近4年来,东海营养盐的浓度分布整体呈现近岸高、远岸低的分布趋势,但在同一季节的不同年份却存在明显差异,内陆架海域营养盐浓度变化较大,且营养盐高值区的范围主要与长江径流量有关,外陆架海域营养盐浓度较为稳定。从长时间尺度(1960s～2020s)来看,东海水体中DIN浓度呈现明显上升趋势,DIP浓度呈现先降低后升高的趋势,DSi浓度呈现下降趋势;N/P比值呈现明显上升趋势,Si/P比值呈现先上升后下降的变化趋势,Si/N比值呈现明显的下降趋势,随着DIN浓度和N/P比值的上升以及DSi浓度的下降,这与文献显示的内陆架海域赤潮的优势种逐渐由硅藻向非硅藻类或二者共同占优转变相一致。(4)对比分析长江、长江口海域和东海的营养盐浓度和比值的长期变化,发现长江口和长江下游中营养盐浓度和比值的变化趋势大致相同,说明长江口海域主要受到长江输入的影响;除长江口区域外,东海营养盐变化则与长江营养盐的变化存在明显不同,说明东海营养盐除受陆源输入影响外还受到其他因素影响,特别是黑潮年度变异的影响。尽管对于整个东海陆架区而言,长江输入的营养盐影响较小,但对于内陆架海域而言,长江依旧是营养盐浓度和比值变化的重

关键词：东海营养盐比值收支长期变化环境效应

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双台子河口文蛤碳、氮、磷收支的季节变化

中国环境科学 2018年第2期38卷 700-709页

作者：张安国王丽丽袁蕾马恭博张学辉雷帅袁秀堂国家海洋环境监测中心辽宁大连116023 河北省地矿局第四水文工程地质大队河北沧州061000 盘山县水产技术推广站辽宁盘锦124010

在双台子河口现场研究滩涂生境优势埋栖性贝类——文蛤主要生理生态学参数的基础上,建立了其不同季节的C、N、P收支方程.结果表明,文蛤对海水中C、N、P等要素的生长余力(SFG_C、SFG_N、SFG_P)均呈现明显的季节变化,即在夏季最高;但SFG_... 详细信息

在双台子河口现场研究滩涂生境优势埋栖性贝类——文蛤主要生理生态学参数的基础上,建立了其不同季节的C、N、P收支方程.结果表明,文蛤对海水中C、N、P等要素的生长余力(SFG_C、SFG_N、SFG_P)均呈现明显的季节变化,即在夏季最高;但SFG_C在春季时最低,且为负值,SFG_N及SFG_P全年均为正值.SFG_C、SFG_N和SFG_P变化范围分别为-2.11~18.59mg C/(ind·d)、0.13~5.87mg N/(ind·d)和0.11~1.45mg P/(ind·d).文蛤的C、N、P生长效率季节变化显著,且C、N、P净生长效率基本表现为KN2>KP2>KC2.文蛤在春季及秋季时的碳收支顺序依次为粪便碳>呼吸碳>生长碳,夏季时为生长碳>呼吸碳>粪便碳,冬季时为生长碳>粪便碳>呼吸碳.文蛤摄取氮元素用于生理过程的各组分比例依次为生长氮>粪便氮>排泄氮.文蛤摄食磷量用于生理过程的各组分比例在各季节中(除冬季外)依次为生长磷>粪便磷>排泄磷.C、N、P收支方程显示,文蛤更趋向于对N、P元素的富集,即摄取的N、P元素绝大部分用于其自身的生长和繁殖.研究结果表明,文蛤作为双台子河口优势埋栖性贝类是该海域生态系统C、N、P循环的重要组成部分,并在河口生态系统生源要素循环中发挥着重要作用.

关键词：文蛤生源要素收支生长余力生长效率双台子河口

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底播增殖菲律宾蛤仔碳、氮、磷收支

应用生态学报 2015年第4期26卷 1244-1252页

作者：张升利张安国袁秀堂梁斌刘述锡国家海洋环境监测中心辽宁大连116023 辽宁医学院畜牧兽医学院辽宁锦州121001

为从生源要素角度评价底播增殖滤食性贝类在近岸海域生态系统物质循环中所扮演的角色,本文依据在庄河海域现场研究得到的底播菲律宾蛤仔的生理生态学参数建立了其C、N、P收支方程.结果表明：菲律宾蛤仔对碳、氮、磷的生长余力（SFGC、S... 详细信息

为从生源要素角度评价底播增殖滤食性贝类在近岸海域生态系统物质循环中所扮演的角色,本文依据在庄河海域现场研究得到的底播菲律宾蛤仔的生理生态学参数建立了其C、N、P收支方程.结果表明：菲律宾蛤仔对碳、氮、磷的生长余力（SFGC、SFGN、SFGP）均呈现明显的季节变化,即均在春季达到最高值,而SFGC在夏季时最低,且为负值,SFGN及SFGP全年均为正值,变化范围分别为-3.94~49.82 mg C·ind-1·d-1、0.72~9.49 mg N·ind-1·d-1和0.15~3.06 mg P·ind-1·d-1.菲律宾蛤仔对碳、氮、磷的生长效率季节变化显著,其对C、N、P的净生长效率基本表现为KP2〉KN2〉KC2.C、N、P收支方程显示,菲律宾蛤仔更趋向于对N、P的富集,即与碳元素相比,摄取的氮源及磷源大部分用于蛤仔自身的生长和繁殖.高密度、大规模底播增殖菲律宾蛤仔是庄河海域生态系统碳、氮、磷循环的重要组分,其对近岸海域生态系统生源要素循环的贡献不容忽视.

关键词：菲律宾蛤仔生源要素收支生长余力生长效率庄河海域

黄渤海氮磷营养盐的分布、收支与生态环境效应

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中国环境科学 2016年第7期36卷 2115-2127页

作者：赵晨英臧家业刘军孙涛冉祥滨国家海洋局第一海洋研究所生态研究中心山东青岛266061 中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室山东青岛266100

基于在黄渤海的综合调查结果,分析了水体和沉积物间隙水中溶解无机氮(DIN)和溶解无机磷(DIP)的分布;结合历史数据构建了黄渤海DIN和DIP的收支模型,并分析了陆源输入变化对研究区域生态环境的影响.结果表明,黄渤海DIN和DIP的含量受季节... 详细信息

基于在黄渤海的综合调查结果,分析了水体和沉积物间隙水中溶解无机氮(DIN)和溶解无机磷(DIP)的分布;结合历史数据构建了黄渤海DIN和DIP的收支模型,并分析了陆源输入变化对研究区域生态环境的影响.结果表明,黄渤海DIN和DIP的含量受季节、河流输入和沉积物界面扩散作用的影响,具有秋季高于春季和近岸高于离岸的时空分布特征.收支模型计算结果表明,底界面扩散是黄渤海水体DIN的主要来源,其次是大气、周边河流、地下水和东海的输入;黄渤海水体DIN的支出主要是通过沉积埋藏和反硝化.黄渤海水体DIP的来源主要是磷酸盐吸附解吸,占91%,底界面扩散和大气输入为其次,河流和地下水的输入贡献较小.DIP的支出主要是通过沉积埋藏和向东海的输出.黄渤海每年有11Gmol的氮在水体积累,并导致其浓度提高约0.6μmol/(L·a).近些年来陆地向黄渤海输入氮的持续增加,加剧了氮营养盐的积累,导致非硅藻类浮游植物比例以及赤潮发生频率和面积显著增加,同时还提高了水体初级生产力和海洋磷的埋藏量以及加剧了磷限制的趋势,并可能威胁生态系统的稳定.

关键词：黄渤海溶解无机氮溶解无机磷收支

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黄海溶解无机氮及颗粒有机氮收支与转化模型

中国环境科学 2020年第9期40卷 3981-3991页

作者：蒋昊赵亮张晶天津科技大学海洋与环境学院天津300457

为了解黄海氮营养盐的循环规律与收支情况,利用一个高分辨率物理-生物地球化学耦合模型(ECSECOM),模拟了黄海溶解无机氮(DIN)、颗粒有机氮(PON)的循环收支情况,分析了各源汇项的空间分布特征及季节变化规律及不同形态之间转化规律.结果... 详细信息

为了解黄海氮营养盐的循环规律与收支情况,利用一个高分辨率物理-生物地球化学耦合模型(ECSECOM),模拟了黄海溶解无机氮(DIN)、颗粒有机氮(PON)的循环收支情况,分析了各源汇项的空间分布特征及季节变化规律及不同形态之间转化规律.结果表明:黄海DIN浓度在春、夏季较低,秋、冬季恢复至高水平.PON浓度在冬、春季较低,在夏、秋季有升高的趋势.浮游植物光合作用和呼吸作用是DIN最主要的汇和源,初级生产消耗的DIN中29.47%由水体内碎屑物质矿化分解提供,外源输入的DIN占总浮游植物生长需求的14.60%.浮游植物死亡是PON最大的源,沉积物为PON的净汇.大气氮沉降对黄海的影响范围全面,底沉积物释放和河流输入的DIN对黄海的影响是局地的.从PON与DIN之间的循环转化来看,PON中有48.50%转化为DIN,其余大部分都沉积到海底界面,而DIN向PON的转化率为38.85%.

关键词：黄海溶解无机氮颗粒有机氮收支转化

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黄海硅的分布与收支研究

中国环境科学 2016年第1期36卷 157-166页

作者：刘军臧家业张丽君孙涛于志刚冉祥滨中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室山东青岛266100 国家海洋局第一海洋研究所海洋生态研究中心山东青岛266061 青岛大学化学科学与工程学院山东青岛266071

基于2012年在黄海的综合调查,对黄海水体和沉积物中溶解硅和生物硅的含量和分布及主要影响因素进行了分析,并结合历史数据建立了黄海硅收支与循环的模型.结果表明,黄海水体溶解硅和生物硅在秋季均高于春季,生物硅占活性硅的22%,陆源输... 详细信息

基于2012年在黄海的综合调查,对黄海水体和沉积物中溶解硅和生物硅的含量和分布及主要影响因素进行了分析,并结合历史数据建立了黄海硅收支与循环的模型.结果表明,黄海水体溶解硅和生物硅在秋季均高于春季,生物硅占活性硅的22%,陆源输入、初级生产和底界面扩散对硅的含量和分布的影响较为突出.收支表明,底界面扩散是黄海水体溶解硅的主要来源,占外部输入的48%,其次是东海的输入,占32%,河流贡献为9%,地下水贡献为6%,地表径流(非河流部分)贡献为3%,渤海贡献为1.5%,大气仅贡献0.5%;黄海水体溶解硅的支出主要是通过生物的吸收与随后的沉积埋藏和向东海的输出,其比例分别为72%和27%,黄海向渤海输出比例仅为1.0%;黄海沉积物是水体溶解硅的源,同时黄海体系还具有潜在汇的特性;黄海硅的净埋藏量约为55×109mol/a,占当年生物硅总量的7.2%,高于全球海洋的平均比值(3%),是外部输入硅总量的47%.本研究量化了黄海硅循环的主要过程,初步揭示了硅的源-汇特征以及陆地输入对近海硅收支与循环的影响.

关键词：黄海硅生物硅收支

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秦代县财政收支及管理问题新探

咸阳师范学院学报 2023年第5期38卷 27-34页

作者：苑苑中国社会科学院历史理论研究所北京100101

秦代县财政的收支,除已知途径外,还见官府利用人力、财物参与经营活动,没收无主财物,是为收入;支出则有为获取赋物而付出的金钱和人力成本,对捕盗者的购赏等。县廷对诸官财物收支,一方面实行审计监督,诸官依据付受券、出入券为“计”,... 详细信息

秦代县财政的收支,除已知途径外,还见官府利用人力、财物参与经营活动,没收无主财物,是为收入;支出则有为获取赋物而付出的金钱和人力成本,对捕盗者的购赏等。县廷对诸官财物收支,一方面实行审计监督,诸官依据付受券、出入券为“计”,县曹依据券书副本和中出入券,对诸官的“计”核校,在总体数量上进行监督;一方面进行现场监督,若干令史(佐)随机居于对应的官署,现场对每笔财物收支“监”或“视平”,确保真实。然而这些制度并不能完全阻止基层吏民对县财政收支的非法侵害,秦制对基层吏民的过度榨取是重要原因。

关键词：秦代财政收支监督

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公立医院规范收支与财务内控管理探讨

中文科技期刊数据库（全文版）经济管理 2023年第5期 183-186页

作者：莲花内蒙古自治区巴彦淖尔市乌拉特中旗人民医院内蒙古巴彦015300

随着社会经济的发展,人们对于自身健康情况关注度越来越高,对于公立医院医疗卫生条件以及服务质量提出较高水平的需求,医院内部管理中,其收支以及财务内控管理规范是重要一环,将对公立医院内运营及运行起到较为重要的影响作用,同时关系... 详细信息

随着社会经济的发展,人们对于自身健康情况关注度越来越高,对于公立医院医疗卫生条件以及服务质量提出较高水平的需求,医院内部管理中,其收支以及财务内控管理规范是重要一环,将对公立医院内运营及运行起到较为重要的影响作用,同时关系着医院内部财务事宜。本文主要分析讨论公立医院内收支规范及财务内控管理,以期为医院内收支及财务内控提供良好建议。

关键词：公立医院收支财务内控管理

珠江口夏季有机碳的分布特征及其收支模拟研究

维普期刊数据库评论

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环境科学学报 2019年第4期39卷 1123-1133页

作者：刘广州胡嘉镗李适宇梁博黄佳中山大学环境科学与工程学院广州510275 广东省环境污染控制与修复技术重点实验室广州510275

基于三维水质模型对珠江口夏季有机碳的分布特征及其收支进行了研究,量化了各动力学过程对有机碳分布的影响,这对于深入了解珠江口碳循环过程有重要意义.同时,采用2006年7—8月观测数据对模型进行了验证,结果显示模型模拟效果良好.研究... 详细信息

基于三维水质模型对珠江口夏季有机碳的分布特征及其收支进行了研究,量化了各动力学过程对有机碳分布的影响,这对于深入了解珠江口碳循环过程有重要意义.同时,采用2006年7—8月观测数据对模型进行了验证,结果显示模型模拟效果良好.研究表明,珠江口夏季有机碳呈明显的空间变化,其浓度总体上从口门向外海逐步降低,底层递减幅度大于表层;表层平均浓度为2.42 mg·L^(-1),底层平均浓度为1.91 mg·L^(-1).此外,有机碳在垂向上的分布与水体层化紧密相关,层化水域中的有机碳浓度随水深迅速下降,非层化水域上、下层的浓度差异不大.有机碳收支结果则表明,珠江口不同水域有机碳的物理、生化过程差异明显.在内伶仃洋,有机碳分布由物理过程主控,其主要来源与消耗分别为径流输送和沉降,两者分别约占该区域有机碳输入总量的83.80%、83.18%;在中伶仃洋,有机碳分布受物理和生化因素共同调控,其来源以生化产碳为主,动力输送为辅,主要耗碳项为沉降;在外伶仃洋,其西侧水域的有机碳主要来源与消耗分别为径流输送和沉降,有机碳分布受物理和生化过程共同调控,其中,物理过程占优势,而在其东侧水域,有机碳主要来源与消耗分别为生化产碳和生化耗碳,有机碳分布由生化过程主控.另外,捕食产碳和氧化耗碳分别是珠江口各生化过程中最重要的产、耗碳过程.

关键词：珠江口有机碳分布特征收支物理与生化过程数值模拟