长江口邻近海域赤潮水体光吸收特性研究

发布时间：2019-03-03 12:28

【摘要】：本研究通过2013年3月和8月两个航次的调查(范围为122.2°～124.1°E,28.9°～32.1°N)结果对比分析了长江口邻近海域冬、夏季浮游植物生物量分布和粒级结构及其与环境要素分布的关系,探索了浮游植物光吸收特性的时空变化,建立吸收系数参数化模型；对比分析了8月赤潮水体与非赤潮水体的三要素光吸收特性；通过实验室内对长江口邻近海域常见的5种硅藻——中肋骨条藻、威氏海链藻、柔弱角毛藻、璇链角毛藻和三角褐指藻以及2种甲藻——东海原甲藻和米氏凯伦藻进行单种培养实验,分别探索了藻类生长过程中水色组分光吸收特性,并建立吸收系数参数化模型。浮游植物生物量的空间分布因季节不同而存在差异。3月叶绿素a浓度(cholorophyll-a concentration, Chla浓度)在调查海域自西向东逐渐降低,由北向南先升高后降低,变化范围为0.46～2.07 mg m-3；8月Chla浓度整体上由西北向东南降低,高值区与长江冲淡水的扩展方向较为一致,最低值出现在东南外海,变化范围为0.24～37.73 mg m-3,由河口及东北部浅水海域向外海过渡时小粒径浮游植物细胞所占比例抬升。Chla浓度的变化直接影响浮游植物吸收系数(phytoplankton absorption coefficient, αph(γ))的数值大小,3月和8月aph(440)的变化范围分别是0.008～0.073m-1和0.012～0.822 m-1。浮游植物比吸收系数(specific absorption coefficient of phytoplankton, α* ph(γ))的时空变化较大,3月和8月a*ph(440)的范围分别是0.016～0.123 m2 mg-1和0.012～0.064 m2 mg-1。3月浮游植物粒径和Chla浓度更小,非光合类胡萝卜素与Chla浓度之比更大,因而其a*ph(λ)大于8月。aph(λ)与参考波长440 nm和670 nm处的吸收系数服从Lee(1995)模型,且A类水体aph(λ)基于参考波长440 nm的参数化模型对A类水体的模拟精度最高,B类水体aph(λ)基于参考波长440 nm的参数化模型对B类水体的模拟精度最高。aph(440)和aph(675)与Chla浓度呈幂函数关系,单独拟合8月数据和综合考虑3、8月数据时aph(440)和aph(675)与Chla浓度的拟合程度高,反推aph(λ)的精度最高。8月的现场调查显示,在52个调查站位中,共10个站位观测到赤潮,其中,6个站位为硅藻赤潮,3个站位为甲藻赤潮。赤潮水体和非赤潮水体aph(λ)变化很大,而a*ph(λ)变化相对较小,赤潮和非赤潮水体a*ph(440)的平均值分别为0.023 m2mg-1和0.035 m2 mg-1。从赤潮水体向非赤潮水体过渡,大粒径浮游植物所占比例减小,小粒径浮游植物所占比例上升,打包效应减小,因而比吸收系数升高。浮游植物粒径指数的变化对440 nm和675 nm处的比吸收系数变化的贡献可分别达到43%和25%。不同类型赤潮(如硅藻和甲藻赤潮)在浮游植物粒级结构接近的情况下吸收光谱仍具有明显差异,这是色素组成不同的结果。甲藻赤潮中硅甲藻黄素和叶绿素c2的浓度之和与叶绿素a浓度的比值大于硅藻赤潮,是甲藻在465 nm附近出现吸收肩峰的重要原因。有色溶解有机物(colored dissolved organic matter, CDOM)是长江口邻近海域重要的水色组分。赤潮暴发时,CDOM吸收系数(absorption coefficient of CDOM,αg(γ))在440 nm处的吸收系数显著升高,并与Chla浓度呈弱正相关,且CDOM光谱斜率(spectral slope of CDOM, Sg)在近岸赤潮区升高,这都表明浮游植物降解是CDOM的重要组分。受赤潮影响,非色素颗粒物(non-algal particles, NAP)的吸收系数(absorption coefficient of NAP,ad(λ)也有着与非赤潮水体不同的特性,赤潮水体ad(440)与Chla浓度呈现良好的正相关,说明由浮游植物产生的有机碎屑是赤潮水体NAP的重要来源,而非赤潮水体则ad(440)与Chla浓度则无明显相关关系。为进一步探索不同类型赤潮所引起的水体光吸收特性差异,本研究对7种长江口邻近海域常见藻类物种进行室内单种培养实验,结果发现,7种藻的吸收光谱总体上在各自的培养期内变化趋势较为相似,aph(λ)参考波长440 nm和675nm处的吸收系数服从Lee(1995)模型,且东海原甲藻基于aph(675)参数化模型的拟合效果优于基于aph(440)的参数化模型,而米氏凯伦藻和5种硅藻基于aph(675)和aph(440)的参数化模型精度相仿。2种甲藻在465 nm处的吸收峰很明显,而硅藻的吸收峰不明显。495 nm附近硅藻和甲藻的吸收峰分别是岩藻黄素和多甲藻素作用的结果。硅藻在630～650 nm内硅藻吸收光谱较陡,而甲藻由于叶绿素c含量高,其在643 nm附近的吸收峰填补了由Chla造成的吸收谷的影响,因而630～650 nm内的吸收光谱较为平缓。7种藻在培养周期内ad(λ)的在可见光波段的量值远小于与其分别对应的aph(λ),440 nm处硅藻的ad(λ)与颗粒物总吸收系数之比不超过13%,甲藻不超过27%。硅藻和甲藻藻液的ad(λ)在412 nm处有脱镁叶绿素残余的吸收峰。5种硅藻藻液的NAP光谱斜率(spectral slope of NAP,Sd)的平均值均为0.014 nm-1,而2种甲藻均为0.012 nm-1。5种硅藻Sg的平均值在0.013-0.019 nm-1范围内：而2种甲藻Sg的平均值均为0.016 nm-1。本研究从光吸收的角度分析了赤潮水体与非赤潮水体以及不同藻类之间的差别,这对于更加深入地了解长江口邻近海域水色组分的光学性质,建立基于固有光学量的水色遥感反演算法和赤潮提取算法具有重要意义。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X55

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 孙曰彦,路德明,周培强;长江口及济州岛邻近海域声速特征的分析[J];山东海洋学院学报;1987年01期

2 柯佩辉,李荣凤,季仲贞,曾庆存;南海海流数值模拟——Ⅱ.南沙邻近海域春季典型月平均流[J];热带海洋;1989年04期

3 杨晓兰,林以安,张健;长江口邻近海域的环境水化学特征[J];东海海洋;1989年02期

4 秦学祥;邹本川;张振生;;黑潮及邻近海域铯-137的分布[J];黄渤海海洋;1989年02期

5 徐韧;长江口及其邻近海域赤潮发生的特点及管理对策初探[J];海洋开发与管理;1994年04期

6 黄宗强;台湾海峡南部及邻近海域的鱼类区系[J];海洋学报(中文版);1983年S1期

7 邱雨生,黄奕普,陈敏,刘广山;南极普里兹湾及其邻近海域细菌生产力的研究[J];极地研究;2003年04期

8 姚庆祯;张经;;长江口及邻近海域痕量元素砷、硒的分布特征[J];环境科学;2009年01期

9 刘娟;孙茜;莫春波;郭乃立;;大辽河口及邻近海域的污染现状和特征[J];水产科学;2008年06期

10 黄爽;石晓勇;张传松;卓书辉;;2010年春季杭州湾邻近海域尿素含量及平面分布[J];海洋环境科学;2012年01期

相关会议论文 前10条

1 尹艳娥;徐兆礼;徐亚岩;鲁超;康伟;;长江口及邻近海域中无机氮的各种形态氮和磷的含量分布分析[A];中国水产学会渔业资源与环境分会2011年学术交流会会议论文（摘要）集[C];2011年

2 贾晓平;黄健生;甘居利;;珠江口及其邻近海域海豚体中多氯联苯(PCBs)的研究[A];中国海洋湖沼学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编[C];2007年

3 欧林坚;黄邦钦;洪华生;王修林;李瑞香;霍文毅;朱明远;;东海长江口邻近海域赤潮高发区浮游植物磷胁迫状况研究[A];中国海洋湖沼学会藻类学分会第七届会员大会暨第十四次学术讨论会论文摘要集[C];2007年

4 戴天元;;台湾海峡及邻近海域潜在渔业资源量评估及可持续利用研究[A];中国水产学会第七届渔业资源与环境分会2004年度学术研讨会论文摘要汇编[C];2004年

5 刘霞;褚春颖;梁生康;张明路;;长江口及其邻近海域沉积物中壬基酚分布特征和生态风险评价[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

6 陈吉余;;近年来长江口及邻近海域的生态环境变化[A];甲壳动物学分会成立20周年暨刘瑞玉院士从事海洋科教工作55周年学术研讨会论文（摘要）集[C];2002年

7 陈木宏;李铁刚;余克服;肖尚斌;;我国邻近海域末次冰期以来的古环境变化特征及其影响因素[A];中国海洋湖沼学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编[C];2007年

8 姚庆祯;于志刚;陈洪涛;米铁柱;;长江口营养盐的输送通量[A];中国海洋湖沼学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编[C];2007年

9 毛天宇;彭士涛;李野;;天津港及邻近海域溶解态无机氮污染分布特征研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集（第一卷）[C];2009年

10 平仙隐;沈新强;全为民;韩金娣;;长江口及邻近海域表层沉积物重金属的评价初步研究[A];2007年中国水产学会学术年会暨水产微生态调控技术论坛论文摘要汇编[C];2007年

相关重要报纸文章 前10条

1 越于;广东启动2010年珠江口及邻近海域环境质量监测工作[N];中国海洋报;2010年

2 本报记者 李明春邋通讯员 刘向群;奥帆赛场的保护神[N];中国海洋报;2007年

3 本报记者 张斌键;我国海洋环境仍面临严峻挑战[N];中国海洋报;2011年

4 中国环境科学研究院河流与海岸带创新基地 雷坤;关于秦皇岛北戴河及邻近海域污染控制工作的建议[N];秦皇岛日报;2012年

5 孟凡超;治理污染 保护营口特色渔业[N];营口日报;2008年

6 莆讯;2010年莆田市海洋环境状况总体良好[N];中国海洋报;2011年

7 闽文;福建莆田发布2010年海洋环境状况公告[N];中国渔业报;2011年

8 记者　李明春;我国北部海域生态环境不容乐观[N];中国海洋报;2006年

9 本报记者 徐榕蔚　通讯员 宋喜红;水质更优了 环境更美了[N];威海日报;2012年

10 记者　李明春 通讯员　刘向群 王华;奥帆赛场及邻近海域演习消除赤潮[N];中国海洋报;2006年

相关博士学位论文 前10条

1 唐洪杰;长江口及邻近海域富营养化近30年变化趋势及其与赤潮发生的关系和控制策略研究[D];中国海洋大学;2009年

2 王保栋;长江口及邻近海域富营养化状况及其生态效应[D];中国海洋大学;2006年

3 孙百晔;长江口及邻近海域浮游植物生长的光照效应研究[D];中国海洋大学;2008年

4 赖俊翔;长江口及邻近海域浮游植物色素与富营养化研究[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2011年

5 王利花;长江河口及邻近海域表层水体关键动力参数的遥感反演研究及应用[D];华东师范大学;2014年

6 杨庶;长江口及邻近海域浮游植物生长温度效应研究[D];中国海洋大学;2013年

7 曹璐;长江口及邻近海域生态环境演变的沉积记录[D];中国海洋大学;2012年

8 张东声;长江口及其邻近海域微生物的多样性和生态分布特征研究[D];浙江大学;2011年

9 于宇;长江口及邻近海域百年来沉积讯息与环境变化关系的解析[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2013年

10 吴晓丹;长江口及其邻近海域Se、Te、As、Sb、Bi及硫化物的环境地球化学特征[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 郑晓琴;长江口及邻近海域温盐时空变化数值模拟[D];华东师范大学;2008年

2 陈鑫;长江口及其邻近海域碳的迁移特征[D];中国科学院研究生院（海洋研究所）;2014年

3 陈雨;长江口邻近海域冬季水体漫衰减特性及遥感反演初探[D];华东师范大学;2014年

4 刘洋洋;长江口邻近海域赤潮水体光吸收特性研究[D];华东师范大学;2015年

5 孟春霞;2004年夏季黄河口及邻近海域各形态磷的研究[D];中国海洋大学;2005年

6 张金娥;我国部分河流、河口及邻近海域中溶解态无机砷的分布及其影响因素[D];中国海洋大学;2009年

7 宋文豪;乳山湾及邻近海域渔业生物群落结构及季节变化的研究[D];中国海洋大学;2013年

8 张晋芳;长江口南部邻近海域浮游植物的吸收特性及其参数化研究[D];华东师范大学;2013年

9 余少梅;闽江冲淡水扩展分析及数值模拟[D];国家海洋局第三海洋研究所;2011年

10 张娟;基于生物指数的莱州湾及邻近海域底栖生境健康评价[D];中国海洋大学;2013年

，

本文编号：2433696