基于SMS的长江口——杭州湾海域建模
FVCOM在长江口水动力数值模拟中的应用
FVCOM在长江口水动力数值模拟中的应用李春良;倪晓雯;梅国永【摘要】本文以“大江河口湿地演变退化的评价体系”项目为背景,应用FVCOM 潮流及形态动力学模型建立长江口三维潮流数值计算模型,建立了包括长江口、杭州湾及邻近海域大范围的三维潮流数值模型,基于Linux平台下的并行计算使得变尺度大范围河口地区的模拟效率得到了很大的提高.运用实测潮位、流速、流向对模型的相似性进行验证,计算验证结果与实测值比较吻合,模拟流场能够比较好的反映长江口地区往复流场和口外区域顺时针旋转流特征,可以用于长江口潮流的进一步研究.【期刊名称】《港工技术》【年(卷),期】2016(053)003【总页数】5页(P1-5)【关键词】长江河口区;潮流界;三维;数值模拟【作者】李春良;倪晓雯;梅国永【作者单位】山东省交通规划设计院,山东济南250031;山东省建筑科学研究院,山东济南250031;山东省建筑科学研究院,山东济南250031【正文语种】中文【中图分类】TV148+.51.1 概况长江口是长江在东海入海口的一段水域，属于较为典型的潮汐河口，潮区界位于安徽省铜陵市和芜湖市之间，距离长江河口约640 km，潮流界在江苏省江阴市以下，长度约240 km。
按照河口地区潮流潮汐特征，通常把上自安徽省铜陵市大通镇，下至水下三角洲地区前缘（约东经123°）的河段称为河口区［1］。
在徐六经以下，由于科氏力的作用，落潮流偏向南、涨潮流偏向北的现象较为明显，长江在崇明岛西侧被分为南支和北支，在吴淞口以下南支又被长兴岛和横沙岛分为两支，即南港和北港，南港又因为九段沙的分割分为南槽和北槽，河槽自西往东呈现较有规律的分叉。
最终南、北支，南、北港，南、北槽呈三级分汊、四口入海的格局［2］（图1）。
1.2 潮汐与潮流长江河口地区属于不正规浅海半日潮，潮汐现象主要受外海的潮流潮波影响，潮汐日不等现象较为显著［2］。
潮波进入长江河口地区后，受到岸滩、河底河床抬高和上游径流等因素的影响，潮波在上游的变形要大于下游，上游潮位要高于下游，上游潮差要小于下游，越往上游涨潮历时逐步缩短，落潮历时相应逐步延长［3］。
基于Delft3D的洪水污染物输移过程研究——以钱塘江典型洪水过程为例
中 图法 分 类 号 ： Ｘ ５ ２
文 献 标 志码 ： Ａ
ห้องสมุดไป่ตู้
钱塘 江河 口是 我 国著 名 的 强 潮 河 口 ， 因其 特 殊 的 水 动力 条 件 ， 吸引 了众 多 学 者 的 关 注 。根 据 国家 海 洋 局 发 布 的 中 国 海 洋环 境 质 量 公 报 ， ２ １世 纪 以来 ， 钱 塘
律 的研究 较 为少 见 。本 文利 用 Ｄ ｅ ｌ ｆ ｔ ３ Ｄ模 型对 钱 塘 江 洪水 的 污染物 输移 过 程 进行 模 拟研 究 ， 以期 为 海 湾水
社会 经 济发 展有 着 积极 的促 进作 用 。
１ 研究现 状
目前 ， 对 钱 塘江 河 口、 杭 州湾 及 附近 区域 的污染 物
第４ ４卷 第 ３期 ２ ０ １ ３年 ２ 月
人 民 长 江
Ｙａ ｎｇ ｔ ｚ ｅ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｖｏ １ ． ４ ４， Ｎｏ． ３
Ｆｅ ｂ ．． ２ ０１ ３
文章 编号 ： １ ０ ０ １ — ４ １ ７ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３— ０ ０ ６ ７— ０ ４
作者简介 ： 陈 琴 ， 女， 硕 士 研 究生 ， 研 究 方 向 为 河 口海 岸 环 境 动 力 。Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ： ｃ ｈ ｅ ｎ ｑ ｉ ｎ— ｚ ｊ ｕ ＠１ ６ ３ ． ｅ ｏ ｍ
州 湾 海域 生 态 平 衡 ， 提 高 区域 整 体 环 境 质 量 和 可持 续发 展 能 力有 着 积 极 的 促 进 作 用 。 利 用 Ｄ ｅ ｌ ｆ ｔ ３ Ｄ 软 件 的 二 维数 值 模 型 ， 选 择 钱 塘 江 常 见 的 梅 雨 型 洪水 和 台 风 雨 型 洪 水 ， 对 钱 塘 江 洪 水 中 污 染 物 在 杭 州 湾 内 的 输 移 过 程 及 规 律 进 行 了模 拟 研 究 。结 果 表 明 ： 当 洪水 流 量 较 大 、 历 时较 长 时 ， 径 流 的 冲 刷 作 用较 大 ， 污 染 物 的 扩 散 速 度
长江口—杭州湾悬沙浓度的空间分布特征研究
长江口—杭州湾悬沙浓度的空间分布特征研究杨海飞;张志林;李伯昌【摘要】本文通过搜集长江口—杭州湾水域23个测点,2011年洪、枯季大潮悬沙浓度数据,研究了该区域的悬沙浓度空间分布特征.结果表明:长江口—杭州湾的悬沙浓度存在明显的空间分布差异,北支大于南支,南支拦门沙区域大于南支上段,杭州湾区域则整体上大于长江口区域;长江口-杭州湾区域悬沙浓度自内向外整体呈先增大后减小的趋势.长江口—杭州湾泥沙虽基本来自长江径流输沙,但水体的悬沙浓度更多地受海洋动力作用控制,泥沙的再悬浮作用对水体含沙量的补充决定了该区域悬沙浓度的空间分布,故该区域的悬沙浓度主要表现为海洋性.【期刊名称】《上海国土资源》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】5页(P70-74)【关键词】长江口;杭州湾;悬沙浓度;空间分布【作者】杨海飞;张志林;李伯昌【作者单位】长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局,上海 200136;长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局,上海 200136;长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局,上海 200136【正文语种】中文【中图分类】P737.14流域来沙是河口地貌形成的物质基础，地貌形态的变化主要依靠水动力作用。
悬沙浓度是泥沙和水动力耦合作用的直接体现，其分布特征反映了泥沙在水动力作用下的搬运、沉积和再悬浮过程，是河口地貌演变的重要影响因子[1-2]。
在长江口地区，泥沙的回淤问题一直困扰着航道和港口工程。
细颗粒的泥沙还易吸附营养盐、污染物等，在河口区汇集，对河口水域环境产生很大影响[3-5]。
作为中国最大的河流入海口，长江口的河流和海洋动力的相互作用十分强烈[6]。
据大通站（长江入海前最后一个控制性水文站）多年数据统计，上世纪七十年代（流域来沙大幅降低前）长江年均入海径流量和输沙量分别约为9×1011m3和5×108t，分别位列同期世界河流的第五和第四位[7]。
ECOMSED模式在杭州湾海域流场模拟中的应用
2. 1 模型介绍 ECOMSED 模式是目前国际上较为先进的水
流 、泥沙 、水质模型之一 ,具有计算三维水流 、水质 、 动床泥沙等诸多功能. 该模式主要由水动力模块 、泥 沙输运模块 、波浪模块 、热通量模块和水质跟踪模块 组成 ,各模块之间相互耦合. 其中水动力模块是一个 基于静压和 Bo ussinesq 近似的三维斜压原始方程 模式[16～20 ] ;自由海表面 ,水平网格采用的是曲线正
2. 2 Grant2Madsen 模型
为考 虑 波 浪 对 底 切 应 力 的 影 响 , 本 文 引 入
Grant2Madsen ( GM) 模型[18 ,20 ] ,用一个迭代过程来
求解波流共同作用下的底切应力. 波浪引起的地摩
擦切应力为 :τw =ρu23 w = 12ρf w Uδ2 ,其中ρ为水的密
为 u 3 c = τ/ρ,其中τ= fρU2 , f 取 0. 002 5 ,ρ为水
的密度 , U 为深度平均流速 ; 底部参考高度取 z = 01 05 H 处 ,利用流速剖面的对数分布 ,可以估计在 参考高度上的流速大小 : uc = ( u3 c/κln ( z/ z0 ) , 式中 κ= 01 4 Vo n Karman 常数 , z0 为底部糙率 ,利用关 系式κN ≈30 z0 ≈2. 5 D50 , 建立 z0 与底质中值粒径 D50 的关系 ,κN 为 Nikuradse 糙率.
方向动量方程 ,盐量扩散方程 ,湍动能方程 ,湍混合
长度方程. 其中 ,U , V 和ω分别是σ坐标系下的水
平速度和垂向速度 , S 是盐度 , q2 为湍动能 , l 为湍动
的长度尺度. 上述方程 (4) ～ (6) 中 ,水平扩散项 Fx ,
洋山港及邻近海域悬沙输运特征研究
洋山港及邻近海域悬沙输运特征研究沈淇;顾峰峰;戚定满;孔令双;万远扬;王巍【摘要】基于SWEM2D数值模型,建立了一个范围包括洋山港、长江口及杭州湾的二维水流泥沙数学模型.根据2004年5月洋山港实测水文泥沙资料,认为洋山港区域悬沙垂向切变输运较小,可忽略该项对悬沙输运的影响,采用二维泥沙数学模型能基本反映出该区域悬沙输运特点.利用2004年5月洋山港及邻近海域实测水文泥沙资料对模型计算结果进行验证,验证结果表明模型计算结果与实际情况吻合良好.在此基础上,根据模型计算结果计算了洋山港及邻近海域大、中、小潮期间悬沙输运速度.结果表明,洋山港区域悬沙主要以欧拉输运为主,斯托克斯漂移、潮泵输运为辅.该区域西口门高含沙量主要是受到长江口及杭州湾悬沙输运富集的影响.其邻近海域主要的悬沙输运在近南汇边滩以东区域分成两股,一股向北,一股沿着南汇南岸的水下泥沙通道,径直流向杭州湾,并在杭州湾的悬沙输运的带动下,向洋山港流去.【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】7页(P21-27)【关键词】洋山港;悬沙输运速度;悬沙输运特征【作者】沈淇;顾峰峰;戚定满;孔令双;万远扬;王巍【作者单位】上海河口海岸科学研究中心交通部河口海岸重点实验室,上海201201;上海河口海岸科学研究中心交通部河口海岸重点实验室,上海201201;上海河口海岸科学研究中心交通部河口海岸重点实验室,上海201201;上海河口海岸科学研究中心交通部河口海岸重点实验室,上海201201;上海河口海岸科学研究中心交通部河口海岸重点实验室,上海201201;上海河口海岸科学研究中心交通部河口海岸重点实验室,上海201201【正文语种】中文【中图分类】TV142.3;TV148长久以来，物质长期输运都是河口研究的核心问题。
河口海岸水体悬沙的输移变化特征是岸段开发利用和航道疏浚关注的重点之一，其对于地形冲淤变化、岸滩演变、航道疏浚及水下岸坡的稳定性有着举足轻重的影响[1]。
长江口外海域波浪场数值模拟
一ｔ ａ［ 。 ｄ ｃ ａ （ ｄ—ｄａ “ 卜 ｓ 、 【 ¨ 几 ５ ￡ Ｊ ｓ Ｊ ） ｄ ０ 一 一［ 协 ］ 十‘ ｊ ｌ （ ｏ ６ ， ）
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图１ 一。 区域及主 卜 。０ｎ： 卜计算 ｎ 、 ｎ ｎ ＿ 要站 点 。【 ｎ
的数 值 模 拟 ；隋 洪 波 应 用 中 国 海 洋 大 学 开 发 的
附近海域盛行浪 向与盛行风 向颇为一致 ，冬季 以 偏北 向浪为主 ，夏季 以偏南向浪为主 ，春秋两季
为 浪 向交 替 过 渡 季 节 。长 江 口和 杭 州 湾海 域 最 大 波 高往 往 产 生 在 台风 期 间 ，其 次 在寒 潮 大 风 天 气
Ｎｕ ｅ ｉ ａ ｉ ｕｌ ｔｏ ｆｗａ ｅｆｅ ｄ ａ ｏ ｍ ｒｃ ｌ ｍ ａ ｉ ｎ ｏ ｖ ｌ ｒ ｕｎｄ ｔ ｎｇ ｚ ｖ ｒ ｅ ｔ ａ ｙ ｓ ｉ ｈｅＹａ ｔ ｅＲｉ ｅ ｓ ｕ ｒ
Ｑ ＵＪ —ｅ， ｕ ， ＵＸｎ ｈ ａ Ｉ ｆｉＭＡＹ ｅ Ｘ ｉ— ｕ ｕ （ｈｎ ｈｉ ａｔ ｅ ｒ ｅ ｎ ｉｅｒ ｇＳｒｅ Ｄ ｓ ｎＩｓｔｔ， ｈｎ ｈ ｉ ０ １７ Ｃ ｉａ Ｓ ａ ｇａ Ｅ ｓＳａＭａｉ ｇ ｅｉ ｕｖｙ＆ ｅｉ ｔｕｅ Ｓａ ｇａ ２ ０ ３， ｈｎ ） ｎＥ ｎ ｎ ｇ ｎｉ
ＭＩ Ｅ２ Ｗ模 型 中的源 函数 项 描述 了各 种 物 Ｋ １Ｓ 理 现象 的源 函数 的叠 加 ：
Ｓ＝Ｓ ５ｌ ｓ ＋ ５。 ｆ 。 ｄ ｂ ＋５ ｒ ＋ ＋Ｊ （ ７）
上 。 “ 莎 ” 台风 是 近 十 年 对 上 海 影 响最 严 重 的 麦
一
式 中 ：５ 指 风 输 入 的能 量 ；Ｓ１ 波 与 波 之 间 的非 ｉ Ｂ 指
・
ｌ ・ ２
长江口及其邻近海域生态环境综合评价
第３９卷第１３期２０１９年７月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．３９，Ｎｏ．１３Ｊｕｌ．，２０１９基金项目：上海市海洋局科研项目（沪海科２０１６⁃０５，沪海科２０１６⁃０４）；国家重点研发计划（２０１７ＹＦＣ１４０５００２）收稿日期：２０１８⁃０６⁃０７；㊀㊀网络出版日期：２０１９⁃０４⁃１７∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｊｉａｎｇｘｓ＠ｅａｓｔｓｅａ．ｇｏｖ．ｃｎＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１８０６０７１２８５范海梅，蒋晓山，纪焕红，刘鹏霞，胡茂桂，秦玉涛．长江口及其邻近海域生态环境综合评价．生态学报，２０１９，３９（１３）：４６６０⁃４６７５．ＦａｎＨＭ，ＪｉａｎｇＸＳ，ＪｉＨＨ，ＬｉｕＰＸ，ＨｕＭＧ，ＱｉｎＹＴ．ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｒｉｎｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＥｓｔｕａｒｙａｎｄｉｔｓａｄｊａｃｅｎｔａｒｅａ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１９，３９（１３）：４６６０⁃４６７５．长江口及其邻近海域生态环境综合评价范海梅１，蒋晓山１，∗，纪焕红１，刘鹏霞１，胡茂桂２，秦玉涛１１国家海洋局东海环境监测中心，上海２０１２０６２中国科学院地理科学与资源研究所，资源与环境信息系统国家重点实验室，北京１００１０１摘要：基于１９８４ ２０１５年监测数据，给出长江口及其邻近海域无机氮和活性磷酸盐长时间序列的变化趋势，确定了营养盐的基准年是１９８７年，基准值分别是０．０７０５ｍｇ／Ｌ和０．０００７５１ｍｇ／Ｌ㊂结合频数分析方法，无机氮的分区阈值为０．３３９ｍｇ／Ｌ和１．１５ｍｇ／Ｌ，活性磷酸盐的分区阈值为０．０２８９ｍｇ／Ｌ和０．０５３０ｍｇ／Ｌ，研究区域可划分为三大分区：口内区㊁过渡区和口外区；结合生态红线㊁污染源等具有开发管理属性的分布，最终将研究区域分为８个评价单元㊂提出了水质环境㊁沉积物环境㊁生物生态三类三级评价指标体系，建立了海洋生态环境综合评价方法㊂水质环境的区域分布与生物生态相似：口内区域较差，口外区域向海逐渐趋好；沉积物环境特征：南支㊁北支和北港的沉积物质量略好于口外区域，口外区域好于南北槽分区和杭州湾北部㊂生态环境综合状况由差向好的区域变化为：Ⅳ区＜Ⅴ区＜Ⅲ区＜Ⅰ区＜Ⅱ区＜Ⅵ区＜Ⅷ区＜Ⅶ区；随时间有向好趋势㊂关键词：长江口及其邻近海域；综合分区；指标体系方法；海洋生态环境；综合评价ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｒｉｎｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｉｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＥｓｔｕａｒｙａｎｄｉｔｓａｄｊａｃｅｎｔａｒｅａＦＡＮＨａｉｍｅｉ１，ＪＩＡＮＧＸｉａｏｓｈａｎ１，∗，ＪＩＨｕａｎｈｏｎｇ１，ＬＩＵＰｅｎｇｘｉａ１，ＨＵＭａｏｇｕｉ２，ＱＩＮＹｕｔａｏ１１ＥａｓｔＣｈｉｎａＳｅａＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，ＳｔａｔｅＯｃｅａｎｉｃＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１２０６，Ｃｈｉｎａ２ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｉｃＳｃｉｅｎｃｅｓ＆ＮａｔｕｒｅＲｅｓｏｕｒｃｅｓＲｅｓｅａｒｃｈ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１０１，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｄａｔａｆｒｏｍ１９８４ｔｏ２０１５，ｗｅｒｅｐｏｒｔａｔｒｅｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｉｎｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎ（ＤＩＮ）ａｎｄｐｈｏｓｐｈａｔｅ（ＰＯ４⁃Ｐ）ｉｎｔｈｅＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＥｓｔｕａｒｙａｎｄｉｔｓａｄｊａｃｅｎｔａｒｅａ；ｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｙｅａｒｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｓｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｏｂｅ１９８７，ａｎｄｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｓｗｅｒｅ０．０７０５ａｎｄ０．０００７５１ｍｇ／ＬｆｏｒＤＩＮａｎｄＰＯ４⁃Ｐ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｎ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎａｌｙｓｅｓｗｅｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｔｏｐｒｏｄｕｃｅｔｈｅｐａｒｔｉｔｉｏｎｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓｏｆ０．３３９ａｎｄ１．１５ｍｇ／ＬｆｏｒＤＩＮ，ａｎｄｔｈｏｓｅｏｆ０．０２８９ａｎｄ０．０５３０ｍｇ／ＬｆｏｒＰＯ４⁃Ｐ．Ｔｈｕｓ，ｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａｃｏｕｌｄｂｅｐａｒｔｉｔｉｏｎｅｄｉｎｔｏｔｈｒｅｅｓｕｂａｒｅａｓ：ｔｈｅｉｎｎｅｒａｒｅａｏｆｔｈｅｍｏｕｔｈ，ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａｒｅａ，ａｎｄｏｕｔｅｒａｒｅａｏｆｔｈｅｍｏｕｔｈ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｄｌｉｎｅａｒｅａａｎｄｐｏｌｌｕｔｉｏｎｓｏｕｒｃｅｓ，ｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａｗａｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｅｉｇｈｔｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｓｕｂｚｏｎｅｓ．Ａｎｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｒｉｎｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｄｅｘｓｙｓｔｅｍｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｗａｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｍａｒｉｎｅｗａｔｅｒ，ｓｕｒｆａｃｅｓｅｄｉｍｅｎｔ，ａｎｄｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｒｉｎｅｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗａｓｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈａｔｏｆｔｈｅｂｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｉｎｄｉｃｅｓｉｍｐｒｏｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｉｎｓｉｄｅｔｏｏｕｔｓｉｄｅａｒｅａ．ＳｏｕｔｈＢｒａｎｃｈ／ＮｏｒｔｈＢｒａｎｃｈ／ＮｏｒｔｈＰｏｒｔｗａｓｓｌｉｇｈｔｌｙｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈｅｏｕｔｓｉｄｅａｒｅａｗｈｅｒｅｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔｉｎｄｉｃｅｓｗｅｒｅｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆＨａｎｇｚｈｏｕＢａｙ／ＮｏｒｔｈＣｈａｎｎｅｌ／ＳｏｕｔｈＣｈａｎｎｅｌ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｒｉｎｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗａｓａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｓｕｂｚｏｎｅＩＶ＜ｓｕｂｚｏｎｅＶ＜ｓｕｂｚｏｎｅＩＩＩ＜ｓｕｂｚｏｎｅＩ＜ｓｕｂｚｏｎｅＩＩ＜ｓｕｂｚｏｎｅＶＩ＜ｓｕｂｚｏｎｅＶＩＩＩ＜ｓｕｂｚｏｎｅＶＩＩ，ｗｈｉｃｈｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗａｓｏｂｖｉｏｕｓｌｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｗｉｔｈｔｉｍｅ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＥｓｔｕａｒｙａｎｄｉｔｓａｄｊａｃｅｎｔａｒｅａ；ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｓｕｂｚｏｎｅｓ；ｉｎｄｅｘｓｙｓｔｅｍｍｅｔｈｏｄ；ｍａｒｉｎｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ；ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎ长江口及其邻近海域位于长江径流与潮流，淡水与咸水相互作用的区域，存在各种不同的水系交汇的混合水域的特征，是典型的河口生态区㊂地貌形态上，长江口三级分叉㊁四口入海，包括南支㊁北支㊁南港㊁北港㊁南槽和北槽㊂长江口是一个复杂而又特殊的自然综合体，它对流域的自然变化和人为作用响应最敏感，与近岸海域环境变化密切相连㊂河口地区是人类活动最为频繁㊁环境变化影响最为深远的地区，对于河口环境变化及其自适应的认识，是水资源可持续利用㊁人工控制和合理开发的科学依据［１⁃３］㊂沿海经济的迅速发展，人口的增加，城市化水平的提高，使得长江口地区在经历自然变化的同时，更为显著地受到人类活动的深刻影响，长江口区域正面临着生态环境的严峻挑战和巨大压力㊂正是河口区域的自然属性和人文特征，使得长江口区域成为各方面研究的热门区域［４］㊂许多国家都曾对河口㊁海湾以及近岸海域环境进行过调查研究［５⁃１０］㊂美国和西非沿岸㊁印度洋㊁北海㊁亚得里亚海㊁日本海㊁泰国湾等近岸海域的类似调查显示，氮㊁磷等的营养物质在近岸海域水体中逐渐增多，且比例正发生变化㊂富营养的环境引起了浮游植物密度的增长㊁水体透明度的降低㊁某些藻类的过度增殖㊁深海鱼类和生物群落多样性的大规模变化，这一情况遍布整个世界的近岸海域㊂受长江入海和陆源污染源的影响，长江口及其邻近海域营养盐物质输入和分布特征变化是主要特征［１１⁃１４］㊂陈吉余和陈沈良［４］给出了上海海域水质的趋势，指出河口拦门沙附近水质也呈显著的恶化趋势，硝酸盐氮含量近２０年增加近４倍；无机氮和活性磷酸盐年增长率约在５％［１５］㊂据２０００ ２０１７年中国海洋环境质量公报显示，自徐六泾以下均属劣四类水质，其中，水质评价依据中华人民共和国国家标准‘海水水质标准“（ＧＢ３０９７ １９９７）㊂长江口及其邻近海域２０世纪８０年代基本无富营养化，２０世纪８０年代末２０世纪９０年代初轻度富营养化，２０世纪９０年代中后期为中度富营养化，２１世纪以来基本处于中度或重度富营养化［１５⁃１７］㊂浮游植物群落结构在１９８４ ２０１０年间不断变化，甲藻和硅藻比例也在变化，这与长江排海营养盐比例的变化相一致，无机氮与活性磷酸盐比值呈下降趋势，硅酸盐排放量也不断下降［１８⁃２１］㊂海洋环境评价从单一指标评价（包括水质㊁沉积物等）发展到海洋生态环境综合评价㊂广泛应用的河口生态环境综合评价模型包括：欧盟的 生态状况评价综合方法 ㊁美国 沿岸海域状况综合评价方法［１］ ㊁美国的河口营养状况评价［２⁃３］㊁欧盟的综合评价法［５］等㊂生态环境质量综合评价模型均属多参数评价体系，能够比较全面地评估河口㊁沿岸海域的生态环境质量和富营养化状况，反映了对河口和沿岸海域生态环境问题的认识水平和科学研究水平现状㊂但是，评价背景值的选择以及评价指标的权重等难点问题需要不断探索㊂自２０世纪８０年代，国内对海洋环境评价方法进行了不断探索和研究，从单因子评价方法（沉积物评价依据中华人民共和国国家标准‘海洋沉积物质量“（ＧＢ１８６６８ ２００２））发展到综合评价方法，从水体的富营养化评价㊁沉积物生态风险评价㊁生物多样性指数法评价，发展到对海洋生态环境的综合评价［２２⁃２４］㊂目前，海洋功能区环境质量综合指数法㊁海水增养殖区环境综合风险指数等的综合评价方法在国家海洋局发布的‘２０１５年中国海洋环境质量公报“中进行了示范应用㊂本文基于前人对长江口及其邻近海域的分区和评价，结合生态红线的划分（２０１７年上海市海洋局发布‘上海市海洋生态红线划定方案“）㊁排污密集区分布等，划分了综合评价单元，建立了三类三级评价指标体系和评价模型，给出长江河口区域生态环境分布特征和趋势分析㊂１㊀材料与方法１．１㊀数据来源研究区域位于３０ʎ３０ᶄ ３２ʎ００ᶄＮ，１２１ʎ００ᶄ １２３ʎ２０ᶄＥ范围之内，监测站位大约７０个（图１）㊂收集了１６６４㊀１３期㊀㊀㊀范海梅㊀等：长江口及其邻近海域生态环境综合评价㊀１９８４ ２０１５年长江口及其邻近海域活性磷酸盐（ＰＯ４⁃Ｐ）㊁无机氮（ＤＩＮ，无机氮是氨氮㊁亚硝酸盐和硝酸盐之和）的表层和底层的数据㊂评价部分主要应用了２０１１ ２０１５年的数据，包括水质环境㊁沉积物环境（本文引用表层沉积物数据）和生物生态３个方面，水质环境指标包括无机氮（ＤＩＮ：Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄｉｎｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎ）㊁活性磷酸盐（ＰＯ４⁃Ｐ）㊁铜（Ｃｕ）㊁砷（Ａｓ）㊁石油类；沉积物环境指标包括粒度㊁铜（Ｃｕ）㊁锌（Ｚｎ）㊁铅（Ｐｂ）㊁镉（Ｃｄ）㊁铬（Ｃｒ）㊁汞（Ｈｇ）㊁砷（Ａｓ）㊁滴滴涕（ＤＤＴ）㊁多氯联苯（ＰＣＢｓ）和石油类；生物生态指标包括浮游植物㊁浮游动物和底栖生物的多样性指数㊂图１㊀研究区域和主要监测站位分布Ｆｉｇ．１㊀Ｓｔｕｄｙａｒｅａａｎｄｌｏｃａｔｉｏｎｏｆｍａｉｎｓａｍｐｌｅｓｉｔｅｓ１．２㊀水质要素处理方法利用水体的重金属污染指数法，对铜（Ｃｕ）㊁砷（Ａｓ）两种元素的污染水平进行评价㊂计算公式如下：Ｍｗ＝１ｎðｎｉ＝１㊀㊀Ｚｉ＝１ｎðｎｉ＝１ＣｉＣｉＳ式中，Ｍｗ为重金属污染指数，Ｚｉ＝ＣｉＣｉＳ为第ｉ种重金属的相对污染系数，Ｃｉ为第ｉ种重金属的实测浓度值，ＣｉＳ为第ｉ种重金属引用的评价标准值，本文采用第二类海水水质标准（ＧＢ３０９７ １９９７）㊂１．３㊀沉积物要素处理方法１．３．１㊀重金属风险指数沉积物中重金属潜在生态的风险指数是瑞典学者Ｈａｎｋａｎｓｏｎ１９８０年提出的，从重金属的生物毒性角度对铜（Ｃｕ）㊁锌（Ｚｎ）㊁铅（Ｐｂ）㊁镉（Ｃｄ）㊁铬（Ｃｒ）㊁汞（Ｈｇ）㊁砷（Ａｓ）７种元素进行评价，使得区域沉积物环境质量评价更具有代表性㊂根据潜在生态危害系数法，某区域沉积物中第ｉ种重金属的潜在生态危害系数Ｅｉｒ和沉积物中多种重金属的潜在生态危害指数ＲＩｓ可分别表示为：Ｃｉｆ＝ＣｉＣｉｓ；Ｅｉｒ＝ＴｉｒˑＣｉｆＲＩｓ＝ðｎｉ＝１Ｅｉｒ＝ðｎｉ＝１ＴｉｒˑＣｉＣｉｓ式中，Ｃｉｆ为第ｉ种重金属的指数；Ｃｉ为各样品沉积物中第ｉ种重金属的实测浓度；Ｃｉｓ为沉积物中第ｉ种重金属的２６６４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀背景参考值；Ｔｉｒ为沉积物中第ｉ种重金属的毒性系数，反应各种重金属元素毒性水平和生物对其污染的敏感程度；Ｅｉｒ为沉积物中第ｉ种重金属的生态危害污染程度；重金属风险指数ＲＩｓ为某采样点或区域多种重金属潜在生态危害程度的综合值，分值越高潜在生态风险越大㊂本文重金属背景参考值Ｃｉｓ和毒性系数Ｔｉｒ见表１［２５］㊂表１㊀沉积物中重金属生态风险评价背景值及其毒性系数Ｔａｂｌｅ１㊀Ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｖａｌｕｅａｎｄｔｏｘｉｃｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｆｏｒｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓｉｎｓｅｄｉｍｅｎｔｓ重金属Ｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ铬Ｃｒ汞Ｈｇ砷Ａｓ锌Ｚｎ镉Ｃｄ铅Ｐｂ铜ＣｕＣｉｓ／（ｍｇ／ｋｇ）６００．２１５８００．５２５３０Ｔｉｒ２４０１０１３０５５㊀㊀Ｃｉｓ是重金属背景参考值，其中ｓ是指沉积物；Ｔｉｓ是毒性系数，其中ｒ是指生态风险评价；Ｃｉｓｉｓｂａｃｋｇｒｏｕｎｄｖａｌｕｅｆｏｒｈｅａｖｙｍｅｔａｌｉｎｓｅｄｉｍｅｎｔ，ｗｈｅｒｅｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｓｅｄｉｍｅｎｔ；Ｔｉｓｉｓｔｏｘｉｃｉｔｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ，ｗｈｅｒｅｒｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｉｓｋａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ１．３．２㊀有机化学物指数利用沉积物中滴滴涕（ＤＤＴ）和多氯联苯（ＰＣＢｓ）的持久性有机污染水平进行评价㊂计算公式如下：ＡＩｓ＝１２ð２ｉ＝１㊀㊀Ｚｉ＝１２ð２ｉ＝１ＣｉＣｉＳ式中，ＡＩｓ为有机化学物指数，Ｚｉ＝ＣｉＣｉＳ为第ｉ种有机化学物相对污染系数，Ｃｉ为第ｉ种有机化学物的实测浓度值，ＣｉＳ为第ｉ种有机化学物引用的评价标准值，采用海洋沉积物质量第一类标准（ＧＢ１８６６８ ２００２）㊂１．４㊀生物多样性指数生物多样性指数计算公式：Ｈᶄ＝－ðＳｉ＝１（Ｐｉˑｌｏｇ２Ｐｉ）式中，Ｈᶄ为Ｓｈａｎｎｏｎ⁃Ｗｅｉｖｅｒ种类多样性指数，Ｓ为样品中的种类总数，Ｐｉ为第ｉ种的个体数（ｎｉ）与总个体数（Ｎ）的比值㊂１．５㊀评价指标体系和模型构建长江口及其邻近海域生态环境三级评价指标体系，选择典型指标进行生态环境综合评价，具体指标见表２㊂表２㊀海域生态环境综合评价指标体系Ｔａｂｌｅ２㊀Ｉｎｄｅｘｓｙｓｔｅｍｆｏｒｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｍａｒｉｎｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ分目标层Ｓｕｂ⁃ｔａｒｇｅｔｌａｙｅｒ准则层Ｃｒｉｔｅｒｉａｌａｙｅｒ指标层Ｉｎｄｅｘｌａｙｅｒ水质环境ＭｗＥＮＶ无机氮无机氮Ｍａｒｉｎｅｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ活性磷酸盐活性磷酸盐重金属污染指数铜㊁砷石油类石油类沉积物环境ＳｄＥＮＶ重金属风险指数铜㊁铅㊁镉㊁汞㊁砷㊁铬㊁锌Ｓｅｄｉｍｅｎｔｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ有机化学物指数滴滴涕㊁多氯联苯石油类石油类生物生态ＢｅＣＨＡＭａｒｉｎｅｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ浮游植物生物多样性指数根据以下模型计算环境综合评价指数，确定海洋生态环境综合状况㊂评价模型如下：Ｅｉ＝Ｗｉ＋Ｓｉ＋Ｂｉ３３６６４㊀１３期㊀㊀㊀范海梅㊀等：长江口及其邻近海域生态环境综合评价㊀４６６４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀Ｅｉ为第ｉ区综合指数；Ｗｉ为第ｉ区水质环境指数，用无机氮浓度赋值（Ｎｗｉ）㊁活性磷酸盐浓度赋值（Ｐｗｉ）㊁重金属污染指数赋值（Ｍｗｉ）㊁石油类浓度赋值（Ｏｗｉ）进行表征；即：Ｗｉ＝Ｎｗｉ＋Ｐｗｉ＋Ｍｗｉ＋Ｏｗｉ()／４Ｓｉ为第ｉ区沉积物环境指数，用沉积物的重金属风险指数赋值（ＲＩｓｉ）㊁有机化学物指数赋值（ＡＩｓｉ）㊁石油类含量赋值（ＯＩｓｉ）进行表征，并根据沉积物类型进行矫正，各个评价单元的矫正系数ｋ在综合分区中给出；即：Ｓｉ＝ｋˑ（ＲＩｓｉ＋ＡＩｓｉ＋ＯＩｓｉ）／３Ｂｉ为第ｉ区生物生态指数，用浮游植物的生物多样性指数赋值（Ｈｂｉ）㊁浮游动物的生物多样性指数赋值（Ｚｂｉ）和底栖生物的生物多样性指数赋值（Ｍｂｉ）进行表征；即：Ｂｉ＝（Ｈｂｉ＋Ｚｂｉ＋Ｍｂｉ）／３２㊀结果分析２．１㊀评价单元的划分评价单元划分的不确定性一方面源于海洋生态环境的周期动态变化，另外一方面由于样点数据不足以支撑对生态环境的全面描述㊂为了更准确的刻画长江口及其邻近海域水质环境㊁沉积物环境㊁生物生态等的变异特性，借鉴了已有的分区研究结果，例如，基于自然地理特征对长江口水域进行了分区［９］，基于关键要素和梯度法对关键要素的过渡区进行了划分［２４］，基于营养盐聚类分析确定了春㊁夏㊁秋３个季节长江口环境分区，基于海域表层沉积物类型的分布特征的分区［２６］㊂现有的分区研究基本是基于地理㊁水质㊁沉积物等分布特征进行的较大范围的分区，而没有考虑主要敏感功能区（湿地保护区等）㊁生态红线区㊁排污区以及工程密集区等的分布特点㊂另外，已有的分区是根据某次监测要素的指标数据进行的，对监测数据的偶然性和规律性考虑不足㊂本文在已有研究结果的基础上，考虑海洋环境功能区㊁红线保护区和管理需求等，对研究海域进行更细致的评价单元的划分，并对各个评价单元进行综合分区评价㊂结合海洋生态红线区和重点排污口等，根据河口悬浮物环境特征㊁水团特征㊁水质环境特征㊁沉积物环境特征㊁生物生态等进行综合的评价单元划分㊂通过综合分区得到的每个子区域，都是具有一定的生态环境特征或者特别功能特征（重点排污口㊁红线保护区等），因此，每个子区域的独一无二的属性，影响或决定了各个子区域的站位布局㊁综合评价和管理需求㊂重点排污区㊁红线区等都需要增加监测力度㊁管理措施，为达到控制污染㊁保护环境的目的而积累成果㊂２．１．１㊀营养盐基准值长江口及其邻近海域的富营养化严重㊂１９８８年是无机氮和活性磷酸盐含量快速增长的转折年（图２和图３），之后无机氮和活性磷酸盐含量呈波动上升趋势，可见，营养盐的发展变化是从快速增长，到缓慢波动增长的，这与总体水质变化趋势相一致，也说明了营养盐是该海域水质环境最重要的代表性污染物㊂该海域营养盐输入主要以水平输运为主，长江径流携带入海㊁沿岸的污水排放占绝大部分㊂长江口及其邻近海域无机氮含量的快速增长与人类活动的影响有关，长江沿江流域的化肥施用量不断增长，其中氮肥从２０世纪６０年代的每年几十万吨，增长到２０世纪８０年代的４００ˑ１０４ ５００ˑ１０４ｔ／ａ，氮肥用量的快速增长直接或间接地导致了水体中硝酸盐含量的增加，而生活污水排放量的逐年增加也是氮营养盐含量增加的主要原因之一㊂根据１９８４ ２０１５年长江口及其邻近海域营养盐数据，对无机氮（ＤＩＮ）㊁活性磷酸盐（ＰＯ４⁃Ｐ）的表㊁底层年均变化趋势进行分析评价，发现：无机氮和活性磷酸盐具有线性上升趋势，１９８８年是营养盐含量的快速增长的起始年，之后持续攀升，因此，活性磷酸盐和无机氮的基准年确定为１９８７年，１９８４ １９８７年营养盐要素的平均值为基准值（表３）㊂２０００年以来，无机氮主要处于高位震荡状态，而活性磷酸盐则直线上升㊂无机氮表㊁底含量相差较大，活性磷酸盐表㊁底含量差别相对较小㊂表３㊀长江口及其邻近海域海水营养盐的基准值Ｔａｂｌｅ３㊀ＲｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＥｓｔｕａｒｙａｎｄｉｔｓａｄｊａｃｅｎｔａｒｅａ年份Ｙｅａｒ活性磷酸盐ＰＯ４⁃Ｐ／（ｍｇ／Ｌ）ＰＯ４⁃Ｐｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓａｃｔｉｖｅｐｈｏｓｐｈａｔｅ无机氮ＤＩＮ／（ｍｇ／Ｌ）ＤＩＮｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓＤｉｓｓｏｌｖｅｄｉｎｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎ１９８４０．０００６８７０．０２７５１９８５０．０００９１６０．０６９９１９８６０．０００７０２０．０７０３１９８７０．０００７０１０．１１４平均值Ａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅ０．０００７５１０．０７０５图２㊀１９８４ ２０１５年研究区域无机氮年均含量变化趋势Ｆｉｇ．２㊀ＴｒｅｎｄｏｆａｎｎｕａｌｍｅａｎＤＩＮｆｒｏｍ１９８４ｔｏ２０１５ｉｎｓｔｕｄｙａｒｅａ图３㊀１９８４ ２０１５年研究区域活性磷酸盐年均含量变化趋势Ｆｉｇ．３㊀ＴｒｅｎｄｏｆａｎｎｕａｌｍｅａｎＰＯ４⁃Ｐｆｒｏｍ１９８４ｔｏ２０１５ｉｎｓｔｕｄｙａｒｅａ２．１．２㊀营养盐分区阈值根据频数分析法，应用２０００ ２０１５年长江口及其邻近海域所有站位㊁所有月份㊁表底层监测数据（无机氮和活性磷酸盐的样本量均为３３９７个）频数分布，绘制频数分布曲线图（图４ 图６）㊂由频数分布曲线图也可以发现，活性磷酸盐在水体中的浓度变化（时间和空间）分布，是单一峰的正态曲线，并且标准差比较小（０．０１７８），说明活性磷酸盐的浓度分布曲线比较陡峭，其值集中的分布在均值（０．０４１０）两侧㊂无机氮在水体中的浓度值曲线为两个正态分布曲线，均值较小分布曲线体现了底层水体的分布状况，另一个正态分布曲线体现了表层水体的分布状况；比较两者的均值和标准差发现，底层水体分布曲线的均小于表层的，说明表层水体无机氮的分布变化范围比较大，同时受长江淡水和海水的影响显著㊂图４㊀２０００ ２０１５年研究区域活性磷酸盐频数分布曲线㊀Ｆｉｇ．４㊀ＦｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＰＯ４⁃Ｐｆｒｏｍ２０００ｔｏ２０１５ｉｎｓｔｕｄｙａｒｅａ图５㊀２０００ ２０１５年研究区域表层无机氮频数分布曲线㊀Ｆｉｇ．５㊀ＦｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｕｒｆａｃｅＤＩＮｆｒｏｍ２０００ｔｏ２０１５ｉｎｓｔｕｄｙａｒｅａ５６６４㊀１３期㊀㊀㊀范海梅㊀等：长江口及其邻近海域生态环境综合评价㊀图６㊀２０００—２０１５年研究区域底层无机氮频数分布曲线㊀Ｆｉｇ．６㊀ＦｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｂｏｔｔｏｍＤＩＮｆｒｏｍ２０００ｔｏ２０１５ｉｎｓｔｕｄｙａｒｅａ参照美国国家环境保护局推荐的方法［６］，分别取第２５百分点和７５百分点作为目前营养盐分级的参照状态，得到２０００年后无机氮和活性磷酸盐的分级阈值（表４）㊂活性磷酸盐表底数据频数分布曲线的第２５百分点和７５百分点的值分别为０．０２８９和０．０５３０，作为活性磷酸盐分区阈值；无机氮表层数据频数分布曲线的第２５百分点和７５百分点的值分别为１．１５和１．８２，底层数据频数分布曲线的第２５百分点和７５百分点的值分别为０．１９５和０．３３９，选择底层曲线的第７５百分点和表层曲线的第２５百分点的值分别为０．３３９和１．１５，作为无机氮分区阈值㊂２．１．３㊀营养盐分区利用无机氮分区阈值，根据２０１５年８月份无机氮分布特征进行分区，总体上整个监测区域分为口内区㊁过渡区和口外区（图７）㊂表４㊀基于营养盐要素频数分布的分级阈值Ｔａｂｌｅ４㊀Ｇｒａｄｉｎｇｔｈｒｅｓｈｏｌｄｂａｓｅｄｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｎｕｔｒｉｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔｓ营养盐要素Ｎｕｔｒｉｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔｓ活性磷酸盐ＰＯ４⁃Ｐ无机氮ＤＩＮ层次Ｌｅｖｅｌ表／底层表层底层样本数Ｓａｍｐｌｉｎｇｎｕｍｂｅｒ３３９７２７９７６００均值Ａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅ（５０％）０．０４１０１．４９０．２６７标准差Ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎ０．０１７８０．４９８０．１０７２５％０．０２８９１．１５０．１９５７５％０．０５３０１．８２０．３３９图７㊀２０１５年８月无机氮表底层分布特征（实线：表层；虚线：底层）Ｆｉｇ．７㊀ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＤＩＮｏｎＡｕｇｕｓｔ２０１５（ｓｏｌｉｄｌｉｎｅｓ：ｓｕｒｆａｃｅ；ｄａｓｈｌｉｎｅｓ：ｂｏｔｔｏｍ）利用活性磷酸盐分区阈值，根据２０１５年８月份活性磷酸盐分布特征进行分区，总体上整个监测区域分为６６６４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀口内区㊁过渡区和口外区（图８）㊂图８㊀２０１５年８月活性磷酸盐表底层分布特征（实线：表层；虚线：底层）Ｆｉｇ．８㊀ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＰＯ４⁃ＰｏｎＡｕｇｕｓｔ２０１５（ｓｏｌｉｄｌｉｎｅｓ：ｓｕｒｆａｃｅ；ｄａｓｈｌｉｎｅｓ：ｂｏｔｔｏｍ）水体环境的营养盐的分布特征相似，基本表现为从口内区域向口外区域逐渐减少，偶尔沿岸局部区域出现高值㊂水体环境中重金属污染指数和石油类分布规律性较差，区域特征不明显，在航道㊁排污口㊁港口码头偶尔会出现高值㊂因此，根据水体物质的分布规律进行分区的决定要素是无机氮和活性磷酸盐㊂２．１．４㊀综合分区沉积物重金属风险指数㊁有机化学物指数等主要分布特征为沿岸排污口区域㊁口门㊁港口工程区或近海区域偶尔间断会出现高值或者低值，整个区域没有明显规律；而沉积物类型分布从口内到口外的变化规律明显［２６］㊂浮游植物和浮游动物种类的组成和生态类型混杂，群落结构呈现多种结构复合的特征，其单一性群落特征不明显㊂浮游植物组成中以近岸低盐性类群㊁河口半咸水类群和淡水类群为主，还有外海高盐类群和海洋广布性类群，浮游植物分布受温㊁盐影响明显，具有较明显的区域特征㊂浮游动物种类组成大致可分为五大群落：淡水生态群落㊁半咸水河口生态群落㊁低盐近岸生态群落㊁温带外海高盐生态群落和热带高温高盐生态群落㊂海洋生态红线制度是指为维护海洋生态健康与生态安全，将重要海洋生态功能区㊁生态敏感区和生态脆弱区划定为重点管控区域并实施严格分类管控的底线约束制度，旨在对具有重要保护价值和生态价值的海域实施分类指导㊁分区管理和分级保护㊂上海市海洋生态红线区包括自然保护区㊁饮用水水源保护区㊁特别保护海岛㊁重要滨海湿地㊁重要渔业海域㊁整治修复岸线㊁自然岸线等㊂水团特征㊁水体营养盐分布㊁沉积物类型㊁生物生态组成等水体基本属性是评价单元划分的基础，然后结合生态红线区㊁污染源分布㊁海洋工程区等具有开发管理属性的分区，具体划分８个评价单元（表５㊁表６㊁图９）㊂２．２㊀指标分级与赋值评价指标分级和赋值评价是指标体系模型的难点之一，海域生态环境的周期性和趋势性变化既是分级评价的基础，又是评价的结果，因此，为了准确的确定研究海域环境指标体系的特征，本文参考了前人的相关研究成果㊂郑丙辉基于多年营养盐数据在分区的基础上进行了长江口区域基准值的研究［２７］，本文借鉴其研究方法并丰富了数据源，进一步研究了水体中无机氮㊁活性磷酸盐等水质要素的分级与赋值㊂基于长江口及毗邻海７６６４㊀１３期㊀㊀㊀范海梅㊀等：长江口及其邻近海域生态环境综合评价㊀域沉积物生态环境质量评价和潜在生态风险评价，给出了沉积物质量指标的分级与赋值［２８⁃２９］㊂在长江口海域环境指标阈值的研究方法和相关成果的基础上，本文根据长江口及其邻近海域多年监测数据和环境特征，确定各个评价指标的标准值范围及其对应的评价指数，具体见表７㊂表５㊀长江口及其邻近海域各分区的环境特征Ｔａｂｌｅ５㊀ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｓｕｂｚｏｎｅｓｉｎＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＥｓｔｕａｒｙａｎｄｉｔｓａｄｊａｃｅｎｔａｒｅａ环境特征ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｅａｔｕｒｅｓⅠ区Ⅱ区Ⅲ区Ⅳ区Ⅴ区Ⅵ区Ⅶ区Ⅷ区备注ＳｚＩＳｚＩＩＳｚＩＩＩＳｚⅣＳｚⅤＳｚⅥＳｚⅦＳｚⅧＲｅｍａｒｋｓ水团特征低盐低盐低⁃中低⁃中中盐中盐高盐高盐盐度Ｗａｔｅｒｍａｓｓｅｓ低低⁃中中高高中⁃高低低悬浮物浓度底质类型Ｓｅｄｉｍｅｎｔｔｙｐｅ砂质粉砂砂砂质粉砂㊁砂粉砂质砂㊁砂粘土质粉砂粘土质粉砂粘土质粉砂㊁砂粘土质粉砂粉砂在整个海域均有分布矫正系数Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ１１．１１０．９０．９０．９１．１０．９用于沉积物环境指数矫正㊀㊀ ＳｚＩ 代表ｓｕｂｚｏｎｅＩ， ＳｚⅡ 代表ｓｕｂｚｏｎｅⅡ，¼， ＳｚＶＩＩＩ 代表ｓｕｂｚｏｎｅＶＩＩＩ表６㊀各分区重点污染源㊁生态红线分布以及管理目标∗Ｔａｂｌｅ６㊀Ｍａｊｏｒｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｏｕｒｃｅｓ，ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｄｌｉｎｅａｒｅａｓａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔｔａｒｇｅｔｓｏｆｓｕｂｚｏｎｅｓ分区Ｓｕｂｚｏｎｅｓ污染源Ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｏｕｒｃｅｓ生态红线区Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｄｌｉｎｅａｒｅａｓ管理目标Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｔａｒｇｅｔｓ具体位置Ｌｏｃａｔｉｏｎｓ备注ＲｅｍａｒｋｓⅠ区ＳｚＩ长江生态红线区污染源监控㊁禁止开发北支本文称这５个区域为Ⅱ区ＳｚＩＩ长江㊁排污口生态红线区污染源监控㊁减排㊁禁止开发南支 口内区域Ⅲ区ＳｚＩＩＩ生态红线区禁止开发北港Ⅳ区ＳｚⅣ黄浦江㊁排污口生态红线区污染源监控㊁减排；禁止开发南港㊁南槽㊁北槽Ⅴ区ＳｚⅤ排污口生态红线区污染源减排；禁止开发杭州湾北部Ⅵ区ＳｚⅥ 过渡区本文称这３个区域为Ⅶ区ＳｚⅦ北支外区域 口外区域 Ⅷ区ＳｚⅧ生态红线区限制开发近海区域㊀㊀∗本表中未出现具体排污口名称或生态红线区名称， 表示分区内不存在图９㊀综合分区Ｆｉｇ．９㊀Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｓｕｂｚｏｎｅｓ８６６４㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀根据综合评价指标体系模型，计算获得综合指数Ｅｉ在１ ４之间，数值越大代表环境越好，具体水质环境指数㊁沉积物环境指数㊁生物生态指数㊁综合评价指数分级及其环境特征见表８㊂表７㊀海域生态环境综合评价指标标准与赋值表８㊀海域生态环境综合评价中目标层的分级与评价Ｔａｂｌｅ８㊀Ｇｒａｄｅｓａｎｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｔａｒｇｅｔｌａｙｅｒｓｆｏｒｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｍａｒｉｎｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ水质环境指数ＷｉＩｎｄｉｃｅｓｏｆＭｗＥＮＶＷｉɤ１．５１．５＜Ｗｉɤ２．５２．５＜Ｗｉɤ３．５Ｗｉ＞３．５水质环境评价ＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＭｗＥＮＶ水质环境差水质环境一般水质环境较好水质环境好沉积物环境指数ＳｉＩｎｄｉｃｅｓｏｆＳｄＥＮＶＳｉɤ１．５１．５＜Ｓｉɤ２．５２．５＜Ｓｉɤ３．５Ｗｉ＞３．５沉积物环境评价ＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＳｄＥＮＶ沉积物环境差沉积物环境一般沉积物环境较好沉积物环境好生物生态指数ＢｉＩｎｄｉｃｅｓｏｆＢｅＣＨＡＢｉɤ１．５１．５＜Ｂｉɤ２．５２．５＜Ｂｉɤ３．５Ｂｉ＞３．５生物生态评价ＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆＢｅＣＨＡ生物生态差生物生态一般生物生态较好生物生态好综合指数ＥｉＩｎｔｅｇｒａｔｅｄｉｎｄｉｃｅｓＥｉɤ２２＜Ｅｉɤ２．５２．５＜Ｅｉɤ３Ｅｉ＞３评价结果Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎ环境差环境一般环境较好环境好２．３㊀水质环境㊁沉积物环境㊁生物生态评价２．３．１㊀水质环境评价２０１２ ２０１５年水质环境评价发现（表９），水质总体有改善向好的趋势，其中口外区域的趋势较明显㊂空间分布表现为从口内区域向口外区域逐渐变好：口内区域除了Ⅴ区（杭州湾北部）在２０１２年出现水质环境评级为差和Ⅲ区（北港）在２０１４年水质环境评级为较好，其他区域和年份评级均为一般；口外区域除了Ⅵ区（过渡区）在２０１２年和２０１３年出现评级一般，其他区域和年份评级均为较好㊂综合多年的比较，各区域从差到好的排序为：Ⅴ区＜Ⅰ区＜Ⅳ区＜Ⅱ区＜Ⅲ区＜Ⅵ区＜Ⅶ区＜Ⅷ区㊂研究区域９６６４㊀１３期㊀㊀㊀范海梅㊀等：长江口及其邻近海域生态环境综合评价㊀海水水质主要受长江陆源入海污染物的影响，使得该区域呈显著的富营养化状态㊂但是，上海市沿岸的排污影响也不容忽视，尤其是杭州湾北部㊁南槽㊁北槽是人类活动强度较大区域，同时又是重要滨海湿地和自然岸线的保护区域㊂表９㊀２０１２—２０１５年水质环境指数及其评价结果Ｔａｂｌｅ９㊀Ｉｎｄｉｃｅｓａｎｄａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｏｆｍａｒｉｎｅｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｒｏｍ２０１２ｔｏ２０１５年份水质环境指数Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区Ⅳ区Ⅴ区Ⅵ区Ⅶ区Ⅷ区ＹｅａｒＩｎｄｉｃｅｓｏｆＭｗＥＮＶＳｚＩＳｚＩＩＳｚＩＩＩＳｚⅣＳｚⅤＳｚⅥＳｚⅦＳｚⅧ２０１２活性磷酸盐／（ｍｇ／Ｌ）０．０５２０．０５２０．０５５０．０７４０．０８７０．０５１０．０２６０．０１２赋值１１１１１１３４无机氮／（ｍｇ／Ｌ）１．６０１．５８１．９９１．６４１．２２１．０００．６３０．２７赋值１１１１１２２３石油类／（ｍｇ／Ｌ）０．０３９０．０１８０．０１１０．０３００．２５９０．０９３０．０１３０．１５５赋值３３３３１２３１重金属污染指数０．１６０．１２０．１４０．１４０．１３０．１３０．１３０．１２赋值２３３３３３３３水质环境指数１．７５２２２１．５２２．７５２．７５水质评价结果一般一般一般一般差一般较好较好２０１３活性磷酸盐／（ｍｇ／Ｌ）０．０３３０．０４７０．０４２０．０５６０．０７２０．０３６０．０２１０．０２２赋值２２２１１２３３无机氮／（ｍｇ／Ｌ）１．９６１．９４２．２８２．２５１．６６１．１６０．７６０．４０赋值１１１１１１２２石油类／（ｍｇ／Ｌ）０．０２５０．０１５０．０１２０．０２６０．０２１０．０１８０．０２３０．０２６赋值３３３３３３３３重金属污染指数０．２６０．１５０．１６０．１６０．１２０．１１０．０７０．０８赋值１２２２３３４４水质环境指数１．７５２２１．７５２２．２５３３水质评价结果一般一般一般一般一般一般较好较好２０１４活性磷酸盐／（ｍｇ／Ｌ）０．０２７０．０４５０．０２８０．０４８０．０５４０．０２３０．０１１０．００４赋值３２３２１３４４无机氮／（ｍｇ／Ｌ）１．９０１．５７１．０６１．５４１．８６１．０２０．６００．２８赋值１１２１１２２３石油类（ｍｇ／Ｌ）０．０７００．０２６０．０３２０．０３８０．０３４０．０３８０．０４２０．０３８赋值２３３３３３３３重金属污染指数０．１５０．１６０．１２０．１３０．１０．０８０．０７０．０５赋值２２３３３４４４水质环境指数２２２．７５２．２５２３３．２５３．５水质评价结果一般一般较好一般一般较好较好较好２０１５活性磷酸盐／（ｍｇ／Ｌ）０．０５５０．０５２０．０５１０．０６３０．０５８０．０３１０．０２１０．００９赋值１１１１１２３４无机氮／（ｍｇ／Ｌ）１．３１１．５１．５１．４８１．１５０．５２０．３０．１７赋值１１１１１２３４石油类／（ｍｇ／Ｌ）０．０５４０．０７４０．０４８０．０５００．０４７０．０２００．０１５０．０６２赋值２２３２３３３２重金属污染指数０．０７０．１１０．１２０．１３０．１００．０８０．０９０．０７赋值４３３３３４４４水质环境指数２１．７５２１．７５２２．７５３．２５３．５水质评价结果一般一般一般一般一般较好较好较好。
2006年冬季长江口海域表层沉积物中甲藻孢囊的分类学研究
2006年冬季长江口海域表层沉积物中甲藻孢囊的分类学研究黄海燕;陆斗定;夏平;王红霞【摘要】The sediments of 19 sites (E121°-127°, N30°-32.5°) about 10cm in length were collected from Changjiang River Estuary from December, 2006 to February, 2007. According to the cyst′s morphological character, 5 groups 27 species were identified including 10 autotrophic and 17 heterotrophic species. 9 species were recorded for the first time in China Sea. They were Scrippsiella sp., Scrippsiella crystallina, Pentapharsodinium tyrrhenicum, Scrippsiella sp. 1, Scrippsiella sp.2, Cochlodinium sp. Cf. Geminatum, P. Sp. 1, P. Sp.2 and Gotoius abei. Two toxic species Alexandrium tamarense/A.catenella complex, A.minutum/A.affine complex and three harmful species Polykrikos kofoidii, Gonyaulax spinifera complex (Spiniferites mirabilis) and Gonyaulax Spinifera complex (Spiniferites cf. Ramosus) were observed in this survey. The number of species observed in each sampling site varied from 1 to 15,lowest in M4-13 and N11-4, highest in O7-6. The heterotrophic cysts are dominant in the specific composition. 15,15,12,15 and 13 types of dinoflagellate species were indentified in Changjiang Estuary, North of Jiangsu, Hangzhou Bay, Zhoushan and the open water respectively. The morphological characteristics and the species distribution of the cyst are described in detail in this paper. More recorded dinoflagellate cysts will be helpful to understand species composition of dinoflagellate and population dynamics of causative species of HABs in Changjiang River Estuary.%于2006年12月23日至2007年2月3日,采集长江口海域(121° ～127°E, 30°～32.5°N)19个站位0～10cm的底泥样品,根据孢囊的形态特征共鉴定出分属5大类的27种甲藻孢囊类型.其中自养型孢囊10种,异养型孢囊17种,9种为国内首次报道,它们是Scrippsiella sp.、Scrippsiella crystallina、Pentapharsodinium tyrrhenicum、Scrippsiella sp.1、Scrippsiella sp.2、Cochlodinium sp.cf.Geminatum、 P.sp.1、P.sp.2 和Gotoius abei,并发现了Alexandrium tamarense/A.catenella complex、A.minutum/A.affine complex两种有毒种,Polykrikos kofoidii、Gonyaulax spinifera complex (Spiniferites mirabilis*)和Gonyaulax spinifera complex (Spiniferites cf.ramosus*)3种有害种.各站位孢囊物种数在1～15种之间,M4-13和N11-4最低,O7-6最高,且种类组成上基本以异养型甲藻孢囊为主.在长江口、苏北、杭州湾、舟山海域、外海海域分别鉴定出15、15、12、15、13种甲藻孢囊类型.对每种孢囊的分类学特征和分布情况进行了详细的描述,丰富了长江口海域甲藻孢囊种类记录,对研究该海区的甲藻群落结构及其目标赤潮生物的种群动力学具有重要意义.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2009(029)011【总页数】10页(P5902-5911)【关键词】长江口;甲藻孢囊;分类学【作者】黄海燕;陆斗定;夏平;王红霞【作者单位】国家海洋局第二海洋研究所,国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室,浙江,杭州,310012;国家海洋局第二海洋研究所,国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室,浙江,杭州,310012;国家海洋局第二海洋研究所,国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室,浙江,杭州,310012;国家海洋局第二海洋研究所,国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室,浙江,杭州,310012【正文语种】中文【中图分类】Q948.8许多甲藻可在其生活史的某一时期形成孢囊，帮助个体度过不良环境，因此，孢囊的形成对种群的保存和延续具有重要意义。