蔡立胜[1]2003年在《浅海规模化贝类养殖系统氮、磷营养盐的垂直通量研究》文中指出本论文概述了浅海贝类生态系统研究的一般进展，从与海区有重要营养意义的氮、磷营养元素的循环出发，重点关注了由于滤食性贝类的生物沉积作用加强的海区自然沉积作用，以及滤食性贝类与环境的相互关系，以及沉积物-海水界面营养盐的通量等研究的一般进展。本文对北方典型贝类大规模养殖海湾桑沟湾进行了其海水与沉积物之间氮、磷和有机质的垂直通量进行了初步的研究。从2001年9月到2002年7月底分5个阶段，使用沉积物捕获器在桑沟湾进行了扇贝、牡蛎和海带养殖区的自然沉积作用的测定，并利用对收集的沉积物的分析结果对该养殖海区的颗粒总氮和颗粒总磷由海水到海底的通量进行了估算和探讨。在2002年5月和7月分四个航次对桑沟湾养殖海区海底沉积物进行了底质分析与间隙水叁氮和磷无机营养盐(NH_4~+，NO_3~-，NO_2~-，PO_4~(3-)的分析，并使用Fick第一定理对该海区沉积物-海水界面无机氮磷营养盐的通量进行了估算。实验主要结果如下： ①估算结果显示该海区颗粒物质的年平均沉积速率为278.8g·m~(-2)·d~(-1)，而每g颗粒物质则携带了190.4μg的总氮，472.5μg的总磷和0.103g的有机物质沉入海底。周年沉积速率最高的是在7月，其次是5月，最低的是9月。从2001年9月到2002年1月，在扇贝、牡蛎、海带3种养殖海区所测的沉积速率没有明显的区间差异(t＜t_(0.05))，但是在2002年5月和7月的实验结果显示了极显着的区间差异(t＞t_(0.001))。 ②沉积物的总氮和总磷含量显示了较明显的季节性变化。总氮含量的峰值出现在5月(春季)，最低值出现在12月(冬季)。而总磷含量在12月显着高于5月和7月时段。说明了春季桑沟湾沉积的物质由相对高氮而低磷的颗粒控制，冬季则由相对低氮和高磷的颗粒所控制。分析表明水层沉积物质的氮磷摩尔比为0.67～2，而底泥的氮磷比为0.025～2，说明了底泥比水层沉积物有更复杂的氮磷构成。桑沟湾表层底泥比重为2.22～2.55，平均2.37；容重1.05～1.41g/mL，平均1.09g/mL；间隙度0.46～0.57，平均为0.50。桑沟湾底泥间隙度明显小于其它开阔性海域和养殖密度较小的养殖海区，这是该湾扩散通量较小的主要原因。以上各指标在20cm以内的表层沉积物中分层不明显，各层之间差异不显着(t<to.os)。研究结果表明各航次桑沟湾各站点间隙水叁氮和磷酸盐的平面分布和垂直分布有较大的差异，叁氮含量以N场十为主，各航次之间差异也较显着。 ③用四个航次的数据估算全年由沉积物向上覆水扩散的NH4+的通量为376.33 p mol·m一d”，No3一、NoZ一和Po护一的通量分别是33.似p mol·m-2·d“，、6.41， mof·m一d-l和10.08，mol·m-z·d’‘。N氏十在各航次中大部分站点为从间隙水向上覆水扩散，NO3.在5月大部分站点为间隙水向上覆水扩散，而在7月约有一半的站点为上覆水向间隙水扩散，NOZ一则在各月份各站点总是由间隙水向上覆水扩散，Po43在7月的各站点总是由间隙水向上覆水扩散。估算桑沟湾全年由沉积物扩散进入上覆水的总无机氮的量为281.71t，可以满足该湾浮游植物初级生产需要的28 .73%，释放的无机磷的总量为41 6.23t，可以完全满足该湾全年浮游植物的需求之外，还可以满足其它水生植物如养殖的海带和其它附着植物的一部分需要。 本实验的研究结果为桑沟湾沿岸海域氮、磷营养盐的通量建模提供了重要参数，并为养殖水域环境容量的研究提供了重要的依据。
张继红[2]2008年在《滤食性贝类养殖活动对海域生态系统的影响及生态容量评估》文中研究表明滤食性贝类以水体中的浮游植物和有机碎屑为主要食物,养殖海域的初级生产力水平、水动力学特性等生态环境因子的差异,不仅直接影响养殖贝类的产量,而且也与贝类养殖活动对生态环境的压力密切相关。由于养殖的种类、密度、方式及养殖海域的特性不同,关于贝类对生态环境的影响往往有不同的结果。本文以我国北方大连獐子岛扇贝底播海区和荣成桑沟湾贝类筏式养殖区为研究对象,采用现场调查、室内受控实验及生态数值模型模拟方法,分析研究了滤食性贝类对海域生态系统的影响,对这两个海域贝类养殖的生态容量进行了初步的评价。主要结果:1.獐子岛海域底播贝类养殖活动对该海域生态系统的影响较小。非参数统计—符号检验的结果显示,养殖区与非养殖区之间的溶解性无机氮、磷酸盐浓度、氮磷摩尔比及浮游植物群落结构没有统计学上的差异(p>0.05)。但是从变化的趋势上来看,贝类养殖活动对水域环境的某些参数有一定程度的影响。例如,獐子岛底播贝类养殖海域的溶解性无机氮以氨氮为主,可能与贝类的代泄活动有关;不论是叶绿素浓度,还是网采浮游植物的生物量都是贝类高密度养殖区<贝类低密度养殖区<非养殖区(7月份除外),这种趋势可能与贝类的摄食压力有关。桑沟湾各环境指标表现出明显的区域性。除春季外,非养殖区的DIN浓度高于各养殖区。在春季和冬季,贝类区的磷酸盐浓度显着降低;而硅酸盐浓度在夏季和秋季显着增大。综合分析DIN、PO_4-P及SiO_3-Si叁个参数的四季变化,海带区、贝藻区及贝类区发生显着性变异的概率分别为25%,42%和50%,贝类区的变异较大。浮游植物、小型浮游动物的生物多样性指数都是以非养殖区为最高,贝类区的多样性指数最低。尤其是浮游动物的丰度,贝类区显着低于非养殖区。2.利用挪威的MOM (Modelling-Ongrowing fish farms-Monitoring)评价系统,评价了桑沟湾长期大规模的贝藻筏式养殖活动对底质环境的压力。在桑沟湾设10个取样站位,共获得66个底泥样品。比较了MOM-B评价系统的3组参数的季节变化特性。结果显示,底质条件属于1级,说明桑沟湾贝藻长期大规模的养殖活动对底质环境的压力较低。结合桑沟湾的环境及养殖特点,分析了压力较低的原因。3.经计算,2006年中国海水养殖的贝类和藻类使用浅海生态系统的碳可达396万吨,并通过收获从海中移出至少136.9万吨的碳。从1995年至2006年,养殖大型藻类和贝类累计移出的碳分别约为365万吨和893万吨,总计达1258万吨。证明了浅海的贝类和藻类养殖活动直接或间接地使用了大量的海洋碳,提高了浅海生态系统吸收大气CO2的能力。4.采用模拟现场生物沉积法测定了虾夷扇贝的滤水率、摄食率等生理指标及其与贝类个体大小、水温的关系。虾夷扇贝单位个体的滤水率与组织干重的关系符合幂函数方程CR=a×DW~b,b值在0.45～0.65范围内;水温对虾夷扇贝滤水率的影响极其显着(p<0.01),温度(T)与滤水率(CR)呈抛物线的关系:CR=-0.0009T~2+0.0188T-0.0306,水温为10℃时,虾夷扇贝的滤水率、摄食较大。5.采用模拟现场流水法测定了3种滤食性贝类的食物选择性。紫贻贝、长牡蛎及栉孔扇贝分别对直径4μm, 6μm和8μm颗粒的保留效率达到最大值;对小颗粒(直径2μm)的保留效率分别为17%, 19%和8%。栉孔扇贝对食物数量和质量浓度的变化相对敏感,随着数量浓度的增加,栉孔扇贝倾向于摄食较大的颗粒;随着颗粒食物质量浓度的增加,倾向于摄食较小的颗粒。6.獐子岛海域四个航次的调查结果显示,叶绿素浓度在1.23～2.85mg.m~(-3)范围内,均值为1.78±0.57 mg.m~(-3);初级生产力的变化范围为30.4～117.0 mg C. m~(-2).d~(-1),平均值为76.6±41.9 mg C. m~(-2).d~(-1)。通过虾夷扇贝生物量断面调查,获得了虾夷扇贝的壳高频率分布情况,7月份的众数值出现在100 mm,10月份壳高的众数值为80 mm。利用以上测定的虾夷扇贝的滤水率等基本生物学特性,结合虾夷扇贝的年产量、海域面积和有关的水文状况等数据,计算了滤水效率、摄食压力、调节比率3个食物限制性指标参数,全年的均值分别为0.048, 0.31和0.16,都小于1,说明目前该海域虾夷扇贝的养殖量未达到养殖容量。7.利用STELLA软件,建立的桑沟湾贝藻养殖的数值模型,模拟了叶绿素a浓度及氮磷营养盐的周年变化情况,及其对贝类养殖生物量变化的响应。以叶绿素a浓度为指标,初步探讨了桑沟湾贝类的生态容量。
吕旭宁[3]2017年在《滤食性贝类规模化养殖的环境效应及可持续生产模式探索》文中进行了进一步梳理海水贝类养殖业是我国沿海海水养殖的支柱产业之一,在我国海水养殖中占据非常重要的地位,近几年的数据显示,我国海水贝类的养殖产量占到海水养殖总产量的70%以上,且产量也呈逐年增加的态势。海水贝类养殖在迅速发展的同时,一些负面效应也开始显现:为提高养殖产量,追求单位面积的经济最大化,养殖户在扩大养殖面积的同时,不断增加单位面积的筏架数量,这种高密度、大规模的养殖方式,不仅改变了自然海区的理化环境及不同生态位的生物组成而且对养殖生物自身和养殖水环境造成了不可忽视的影响。本文从贝类养殖区的悬浮颗粒物沉降通量入手,基于群落水平研究了紫贻贝和长牡蛎的群落结构、营养盐释放速率、摄食及代谢生理,甄别了生物沉积中有机质的来源,构建了物质收支、能量收支方程,阐明了紫贻贝养殖生态系统中颗粒有机碳(POC)的生物地球化学过程,构建了滤食性贝类-刺参-篮子鱼综合养殖理论模型,探讨了凸壳肌蛤生物扰动作用对沉积物有机质矿化的促进作用。主要研究结果如下:一、规模化养殖区沉降颗粒物的沉降通量及群落水平的结构与能量、物质收支调查发现养贝区的沉降通量始终高于对照区,且有明显的季节差异性,夏秋季节显着高于春冬季节(P<0.05);对照区沉降颗粒物中的有机质含量始终高于养贝区。在2015年9-10月份和2016年3-4月份差异显着(P<0.05),其余月份无显着性差异(P>0.05);养贝区和对照区的POC (颗粒有机碳),TN (总氮)的沉降通量在夏秋季节显着高于春冬季节(P<0.05),除3月份外,其他月份养贝区均高于对照区,且两区除6月份外均差异显着(P<0.05)。紫贻贝群落上可以鉴定的大型附着生物在4月份有18种,在6月份有21种,4月份的附着生物群落优势种为长牡蛎(Crassostrea gigas),多室草苔虫(Bugula neritina),光辉圆扇蟹(Sphaerozius nitidus),干重分别占到了总附着生物的20.24±2.53%,30.09±3.10%,15.28±0.34%; 7月份的附着生物群落优势种为长牡蛎(Crassostrea gigas),多室草苔虫(Bugula neritina),穿贝海绵(Cliona sponge),干重分别占到了总附着生物的11.47± 1.26%,8.38± 1.29%,48.28±2.07%,长牡蛎群落上可以鉴定的大型附着生物在9月份有9种,优势种为刺松藻(Codium fragile(Sur.)Hariot),多室草苔虫(Bugula neritina),玻璃海鞘(Ciona intestinalis),干重分别占到了总附着生物的4.77±3.13%,79.74±1.75%,7.41±1.11% (双壳贝类取软体干重,其他生物均为总干重)。紫贻贝群落水平的能量与物质收支及长牡蛎群落水平的能量收支结果如下:4 月份(16℃)能量收支:100摄食能=6.38生长能+30.94粪便能+4.34排泄能+58.34呼吸能碳收支:100摄食碳=5.10生长碳+15.60粪便碳+4.39排泄碳+74.91呼吸碳7月份(20℃)能量收支:100摄食能=2.29生长能+22.34粪便能+10.16排泄能+65.21呼吸能碳收支:100摄食碳=1.36生长碳+12.83粪便碳+9.38排泄碳+76.43呼吸碳9月份(25℃)能量收支:100摄食能=26.93生长能+29.88粪便能+1.06排泄能+42.13呼吸能依据全年养贝区和对照区POC的沉降通量、养贝区沉积物矿化速率及埋藏速率、两个月份紫贻贝群落水平碳收支的均值,构建了单位面积养贝区(0.62r/m~2,一绳紫贻贝长度为2 m,平均壳长为68.33 mm,个数约为567 ind)的POC生物地化过程,结果表明贻贝群落中参与沉降的POC占到了总摄入POC的14.22%,这部分占到了总沉降POC的41.07%,所有沉降的POC大部分被矿化成CO2,占比为55.58%,埋藏的部分占比为33.19%。二、滤食性贝类-刺参-篮子鱼综合养殖理论模型的构建利用网箱进行刺参苗种的海上中间培育是大规格底播刺参苗种来源之一。但饵料成本及污损生物在网衣上的附着是限制该保苗方法进一步发展的关键问题。针对饵料成本过高的问题,利用养贝区富含有机质的沉积物作为刺参的天然饵料,在自然海域中跟踪观测了以不同类型沉积物为食的刺参的生长速度,结果表明养贝区刺参的生长情况好于其他海区。系统研究了桑沟湾楮岛海域不同海区不同水层网衣附着生物量的月际变化、黄斑篮子鱼(Siganus oramin)对优势藻类的摄食能力以及黄斑篮子鱼对养殖网箱上网衣藻类的清除效果。结果表明,同一月份不同深度附着藻类生物量的日均增长量有一定差异,且不同水层在8月7 日-9月14日时间段内的藻类附着日均增长量均显着高于其他月份(P<0.01),各个月份海头红(Plocamium telfairiae)均为该区域的优势种类;构建了适温条件下黄斑篮子鱼对海头红的碳收支方程:100摄食碳=11.69生长碳+10.82粪便碳+6.06排泄碳+71.43呼吸碳;初始体重1.44±0.61 g的黄斑篮子鱼经过152 d的养殖,平均体重达到45.38±4.22 g,日均增重0.26 g,对不同月份网衣附着藻类的清除率在80.28%-90.15%之间。实验证明利用贝类的生物沉积饲喂刺参是可行的,且黄斑篮子鱼可以作为养殖区网衣附着藻类生物清除的工具种。叁、凸壳肌蛤生物扰动作用对沉积物有机质矿化速率的影响凸壳肌蛤(Musculus senhousei)是虾蟹类养殖优质的饵料生物,是极具养殖潜力的贝类品种。同时凸壳肌蛤生物扰动作用对沉积物-海水界面营养盐的通量有着不同程度的影响。研究结果表明,7℃时,相对于无扰动组NH_4~+-N,NO_3~--N,NO2--N,SiO_3~(2-),PO_4~(3-)的改变比例分别为 18.55%,-41.56%,135.42%,0.00%,-46.11%,对矿化速率的提升为13.08%; 15℃时,相对于无扰动组NH_4~+-N,NO_3~--N,NO2--N,SiO_3~(2-),PO_4~(3-)的改变比例分别为 42.99%,226.35%,-85.12%,-5.19%,67.86%,对矿化速率的提升为36.36%; 23℃时,相对于无扰动组NH_4~+-N,NO_3~--N,NO2--N,SiO_3~(2-),PO_4~(3-)的改变比例分别为 8.90%,-153.51%,-18.32%,8.91%,1798.17%,对矿化速率的提升为102.31%。构建了不同温度下凸壳肌蛤的能量收支方程:7℃ 100C=58.12F+46.74R+2.54U-7.40P15℃ 100C=44.28F+29.14R+1.85U+24.73P23℃ 100C=17.18F+41.81R+6.64U+34.37P31℃ 100C=53.35F+28.26R+14.66U+3.73P
刘学海[4]2009年在《南黄海及养殖功能海域生态动力学模型研究》文中研究表明南黄海是我国重要的近海,研究其生态过程对了解我国近海生态动力控制机制有重要意义；桑沟湾是我国重要的养殖示范区,研究该湾对认识养殖海域的生态状况和科学养殖有重要意义。本文针对两个不同尺度的典型海域进行了生态动力学模型研究。对两个海域,均在建立能够良好地再现水动力过程的物理模型的基础上,选取关键的生态要素和必要的生物化学过程,通过合理地参数化,分别建立两海域的生态动力学模型,通过数值模拟研究两域的生态特征。南黄海的水动力学模型包括了较完整的物理过程(如潮汐、波浪混合、环流等),生态变量包括浮游植物、浮游动物、营养盐和有机碎屑。桑沟湾的水动力学模型考虑了养殖影响,生态要素除以上四个变量外还包括溶解有机物,考虑养殖贝类和大型藻对饵料和营养盐的消耗或释放,在生态模型的基础上根据物质供需平衡关系或营养动态关系分别建立了贝类、大型藻、鱼类的养殖容量模型。主要得到以下结果：对南黄海：1)浪致混合和潮流分别使上、下层水体的垂直扩散系数增加10-3～10-1m2/s,使近岸海域垂向混合更加均匀,深水域上、下混合层厚度加大,温跃层强度增加。考虑潮流,模拟冬季的黄海暖流及沿岸流、夏季的台湾暖流、中国沿岸流及南黄海中部环流均有所减弱,改变了夏季朝鲜沿岸流方向(使其呈逆时针),使南黄海中部海域无潮情况下的北向流改为向南弱流。2)春季初级生产能力最强,浮游植物水平最高,夏季次之,冬季最小。显着水华出现在4月中下旬。南黄海春季的浮游植物净流入一直为正且较大,有助于水华形成；夏季的净流入经常为负。浮游生长大部分海域主要受磷限制。3)西部近岸海域：4月中下旬至9月上旬浮游植物浓度较高,分层不明显。长江口附近海域：总体上是南黄海浮游植物生物量最高的海域,5月出现显着水华；浮游植物生长受光照限制,较强的混合影响浮游植物聚集；浮游植物浓度总体上呈由近岸向外先增后降的趋势。中部海域：4～11月份浮游植物分布存在分层现象,4月中下旬发生显着水华,5月份出现次表层最大化,且次表层深度逐渐增加,8、9月份该层顶部深至30m；10月份次表层最大化逐渐消失。东部陆坡海域：下层存在上升流,营养盐浓度较高；生态特征同中部海域相似。4)浪混合及潮流对生态特征起着重要的控制作用。浪混合对春季水华起着延迟和加强作用,不考虑浪混合将使水华提前13天,分析了模型添加浪混合的必要性。5)长江径流对南黄海浮游植物水平有一定提高,主要影响在长江口附近海域。对桑沟湾：Ⅰ.观测表明养殖活动明显降低了所在水层的流速。通过在模型中布置透水摩擦板实现了养殖对水动力影响的模拟,经数值实验给出基本合理的摩擦系数。不考虑养殖影响该湾的半交换周期为7d,仅考虑贝类养殖为12d,同时考虑贝类和海带养殖半交换周期达16d。湾内西北、西南部水交换能力最差。Ⅱ.该湾总体上冬季浮游植物生物量较小,夏季较大,2月出现弱峰,9月全年最大,该湾的浮游生态特征与贝类养殖有关。海带、牡蛎及扇贝养殖区均有以上浮游特征。贝类养殖区的营养盐在夏、秋季出现高值,与贝类的排泄有关。Ⅲ.扇贝养殖容量：冬、秋季较大,春、夏季较小,4月上中旬最小；以年平均计,该湾平均规格的扇贝的养殖容量为53 ind/m2,扇贝养殖区的总养殖容量为10.1亿粒,目前实际养殖密度不宜扩大。牡蛎养殖容量：冬季较大,夏季较小,8月下旬最小,2月中旬最大；理论养殖容量为76 ind/m2,养殖区养殖总容量在41.1～51.7亿粒范围内,建议保持39333粒/亩的规模。海带养殖容量：养殖区总淡干海带的养殖容量为21250t,单位面积养殖容量384 g/m2,单位面积个体养殖容量3.84 ind/m2,建议4 ind/m2的播苗密度。不添加饵料,鱼类网箱的养殖容量为6.81g/(a·m2);桑沟湾可放养鱼类总容量为850 t/a。
葛长字[5]2006年在《浅海鱼类网箱养殖的关键生态过程及容量评价》文中认为随着养殖规模扩大,放养量超过水域的容纳量,养殖自身污染加重。网箱养鱼的养殖容量研究很有意义。本文对网箱养殖的关键生物过程,物理过程和生物地球化学过程进行了研究,并以模型试验进行了容纳量的评价。关键物理过程研究得出爱莲湾海水交换周期为2.9 d。关键生物过程研究:生物能量学模型和现场调查结合,估算了网箱养殖废物的输出。生产周期内,仅抗风浪网箱养殖区,约有48 t DO被养殖鱼类消耗,此外养殖鱼类在养成期输出3.76t氨氮,12.37t(干重)颗粒物;挂网实验和培养实验结果表明每个筏式网箱的污损生物会增加养殖水域N,P负荷的1~2%;用矩估计法,估计了野生许氏平鲉Sebastodes fuscescens的丰度为0.01ind.m-2。关键生物地球化学过程研究:用沉积物捕捉器研究了沉积物颗粒物在网箱内外沉降同量的区位差异;经验公式并结合现场实验分析认为8月有机物的积聚速度最大,而12月积聚速度最小。养殖容量和环境容量的评价:利用局部微分方程组和Matlab7.0成功模拟了桑沟湾浮游植物对规模化养殖的响应;以浮游植物的缺失为标志,估算了桑沟湾的养殖潜力;数值模拟了环境因子对规模化鱼类养殖的响应;提出了水生养殖系统健康的评价标准;在数值模拟的基础上,以水质标准,得到爱莲湾养殖环境总容量,0.08V(ind.; V为水域容积,m3);以生态系统健康为标准,得到养殖总容量,0.27V;建立了筏式网箱养殖容量的简化概念模型,并在此基础上得到了爱莲湾筏式网箱(5×5×5m)养殖容量为单箱放养484尾,和目前爱莲湾筏式网箱的每箱放养量基本相当。
王波[6]2007年在《秋季桑沟湾贝类养殖对海域水质影响的数值研究》文中指出近年来贝类养殖区大规模养殖生物死亡事件频发,这引起人们对近岸养殖环境的关注。了解贝类养殖海区的水质变化和分布规律,是评价海区环境状况的主要工作,也是进行海区规划和管理的基础和前提。在典型养殖区域建立贝类养殖的水质模型,可以对养殖海域水质全局变化趋势和分布规律有一个更系统更全面的认识,从而更有针对性的管理和规划海水养殖的发展,使海水养殖业得到可持续发展。本文应用美国普林斯顿海洋模型(POM)研究了桑沟湾的水动力特征,为养殖污染物的扩散转移提供动力场。计算结果表明,桑沟湾的潮流以往复流为特征,湾口的流速比湾内的流速大,最大流速为55cm/s。桑沟湾余流较弱,湾内大部分区域只有2-3cm/s。湾内南部有一个逆时针方向的小涡,湾内北部余流呈顺时针方向流出桑沟湾。湾内余流大体属于南进北出型。在潮流模拟的基础上,本文建立了水质模型。基于对贝类养殖的环境影响分析,对筏式养殖的无机营养盐污染负荷量进行了估算。以径流输入污染物的浓度分布作为背景场,以扇贝排泄所产生的与滞留在养殖区的无机氮的差值作为养殖源强,得到了整个海区的污染物的分布。研究结果表明,扇贝养殖对无机营养盐的贡献很大。湾北大部分地区超过叁类海水水质标准,南部的非养殖区低于国家的二类水质标准。湾内污染物浓度分布南低北高是由桑沟湾余流场和养殖区位置决定的。以建立的水质模型为工具,研究了减少养殖密度和调整养殖区位置对水质的影响。对降低现有养殖密度50%和减少现有养殖面积50%两种方法进行了对比。采用前一种方法的计算结果比较好,无机氮平均浓度可降为原来的57%。停止养殖活动700天后,湾内的无机氮浓度平均水平降为原来的一半。说明现有养殖密度过大,养殖污染超过海域的物理自净能力。桑沟湾内平均海水半交换周期41.7天,交换时间从湾口向湾底逐渐增长。根据余流和海水半交换时间分布规律,以桑沟湾现有的养殖规模和密度把养殖区调整到湾的东北部,会使湾内的污染物浓度降低30%。这是受余流形态和距湾口位置双重因素影响的结果。本文利用水质模型重现了养殖海域的水体运动规律和养殖污染物浓度分布特征;预测了养殖面积、养殖密度和养殖位置的改变对周围海域水质的影响,为政府有关部门进行海域水质管理和贝类养殖规划提供了科学依据。同时也为中国浅海贝类养殖海域的水质污染研究和贝类养殖模式的优化研究等提供了有价值的参考。
蔡惠文[7]2007年在《海岸带网箱养殖环境容量研究》文中研究指明随着人类对水产品需求的增加以及养殖技术的不断提高和改进,海洋水产养殖业在世界范围内获得迅猛发展。海水养殖业的快速发展也带来了一些值得注意的问题,如环境污染、种质退化、病害泛滥等。环境污染已经成为日益突出、遍及全球的问题,也是目前制约世界水产养殖业进一步发展的问题。在这种情况下,如何使养殖生产保持可持续的发展,养殖环境容量研究成为刻不容缓的研究课题。本文在对养殖污染负荷确定基础上,从环境保护角度,对养殖环境容量的研究进行了探讨。通过数值实验研究,得出了一些新的认识,主要研究成果和主要结论包括以下几方面:1.对网箱养殖污染负荷的确定方法进行了分析与比较,针对国内投喂鲜活饵料进行网箱养殖的现状,提出基于干物质转化率的养殖污染负荷确定方法。并通过静态释放对研究海域养殖区底部营养盐的释放进行估算。养殖过程产生的氮磷负荷总量分别为308kg/t和58.7kg/t,通过分子扩散进入到水体中的活性磷酸盐和无机氮分别为0.034mg/m~2·d和0.32mg/m~2·d。2.对影响沉积物再悬浮的影响因素进行了分析,对养殖区底部沉积物中的营养盐通过再悬浮过程的释放量进行了估算,完善了养殖污染负荷的确定,对养殖面源的确定提供了一种新的思路。胶南琅琊湾网箱养殖区底部氮磷再悬浮释放量分别为5.73×10~(-4)kg/s和2.09×10~(-4)kg/s。3.应用拉格朗日粒子追踪模型对网箱养殖产生的颗粒物的运动轨迹进行了模拟,对其影响范围进行了预测。结果表明:养殖产生颗粒物的影响范围主要在养殖区周围,其影响是局部的,但却是累积性的。4.将构建的养殖环境容量研究模型应用于胶南琅琊湾深水网箱养殖,当养殖规模扩大到现有规模的叁倍时,氮磷浓度增量分别为0.25mg/L和0.03mg/L,迭加本底浓度后,超出二类水质标准。单位面积的氮排放量不能超过2.42t/a,磷排放量不能超过0.28t/a,否则将超出其养殖环境容量。5.对海岸带水产养殖的可持续发展提出了环境管理对策与建议。应该以减少资源浪费和环境污染为出发点,提高养殖技术,推广综合养殖,加大养殖环境容量研究力度,并对已破坏的养殖环境进行修复等方面开展工作,为可持续养殖管理提供有力支持。最后,指出在目前的研究中存在的问题,建议今后在进行养殖环境容量的研究中,应当在水体—沉积环境中各环境因子之间的相互关系方面,在动态养殖生态系统模型研究等方面做更深入的研究。
蒋增杰[8]2008年在《浅海贝藻养殖水域沉积物再悬浮的发生机制及生态效应》文中进行了进一步梳理沉积物再悬浮作为一个比较普遍的物理现象,对浅海生态系统污染物的生物地球化学循环具有强烈的干扰作用。本研究以我国北方重要养殖海湾——桑沟湾为研究对象,从物理、化学、生物叁个角度出发,研究了沉积物再悬浮的发生过程以及再悬浮介质-沉积物的源汇转换角色及其与养殖藻类的关系,构建了波流耦合模型和再悬浮颗粒物浓度预测数学模型。主要研究结果如下:1)桑沟湾的海湾动力比约为1.54,沉积物具有发生再悬浮的潜在动力条件;波流耦合切应力的计算公式为τ_(cw) =τ_c+2(τ_c(τ|^)_w)~(1/2)sinθ+(τ|^)_wsin~2θ。2)悬浮颗粒物浓度(SSC)与浊度(NTU)之间符合线性方程SSC=15.908×ln(NTU)+7.0888(n=33,R~2=0.7209);碎屑有机碳库是桑沟湾养殖生态系统中最大的有机碳库,占总POC库储量的81.87%。3)沉积物再悬浮的临界切应力在0.059 N/m~2左右,耦合切应力与悬浮颗粒物浓度符合方程τ_(cw)= 238.06 SSC + 25.215(n=25,R~2 = 0.7298);最大剪切深度可达8.81 cm;桑沟湾沉积物再悬浮通量的数量级在10~(-5)～10~(-6) kg·m~(-2)·s~(-1)之间,再悬浮临界风速约为5.51 m/s,全年约有171天沉积物处于再悬浮状态;沉积物再悬浮颗粒物浓度可以用模型SSC = 25.23W~(0.92)/2.67+〔SSC(0)-25.23W~(0.92/2.67)〕e~(-(2.67t/h))进行预测。4)桑沟湾表层沉积物总氮的含量范围313.09~1094.44μg/g,有机氮是总氮的主要形态,平均占总氮的60.86%;交换态氮是无机氮的主要形式,平均占无机氮的71.40%,交换态氮中NO3--N的含量最大;桑沟湾表层沉积物的TOC/TN比值为9.38,表明沉积物中有机质具有混合来源的特征;无机磷是桑沟湾表层沉积物中磷的主要形态,平均占总磷的73.33%,钙结合磷是无机磷的主要赋存形态;表层沉积物中潜在生物有效性磷的含量占总磷的86.54%,具有很强的释磷潜力。桑沟湾重金属的潜在生态危害指数RI约为36.17,表明重金属的潜在生态危害轻微。5)再悬浮过程中沉积物春季表现为氮磷源,释放溶解无机氮和磷酸盐;夏、秋季表现为氮汇磷源,释放磷酸盐而吸附溶解无机氮;冬季表现为氮磷汇,吸附磷酸盐和溶解无机氮。
杜鹏[9]2009年在《夏季桑沟湾叁维水质数值模拟》文中提出近年来,由于桑沟湾养殖业的发展,大量养殖废水排入湾内,再加上陆源河流的流入和岸边生活污水的排放,携带大量污染物入湾,一定程度上导致桑沟湾水质恶化,对该海域的养殖业产生一定的影响。因此,在该海域建立叁维水质模型,可以对该海域水质参量的分布规律和变化趋势有一个更系统、更全面的认识,从而为海洋管理者提供科学依据。本文首先应用国际上先进的河口、陆架和海洋模式—ECOM准确模拟了桑沟湾海域的叁维潮流场,从而为污染物的扩散输移提供了动力场。研究表明:桑沟湾的潮流属于正规半日潮流,以往复流为特征。涨潮过程中,潮水从湾口的北侧进入,逆时针旋转,经湾的西部近岸,沿湾口南侧流出。落潮过程与涨潮过程相反,潮水从湾口的南侧进入,顺时针旋转,从湾口的北侧流出。湾口的流速比湾内的流速大,最大流速为65cm/s。桑沟湾余流较弱,湾口余流为8cm/s左右,湾内大部分区域只有2～3cm/s。湾内南部余流呈逆时针方向流出桑沟湾。由于水深较浅,湾口比较开阔,密度垂直分布基本一致,所以垂向流速较小,从表层到底层由于受底摩擦力的影响,流速逐渐变小。在潮流正确模拟的基础上,本文将水动力模块计算结果中的对流扩散场、温盐场以及网格地形数据等信息耦合到叁维水质模型RCA中。本文在RCA原有模型的基础上,根据夏季桑沟湾自身的生态特征与监测资料,简化了一些生态过程与过程参量,建立了桑沟湾概念水质模型。研究表明:CODMn自沽河入海口向海域内呈带状递减趋势,湾顶南部海域浓度较湾顶北部海域高,从表层至底层浓度逐渐降低;无机氮、无机磷在沽河入海口附近浓度较高,养殖区浓度等值线趋向增大,从表层至底层浓度减小趋势逐渐变缓,局部海域出现先减小后增大的变化趋势;浮游植物在沽河入海口和湾顶南部海域浓度较大,从湾顶向湾口呈递减趋势。浮游植物对无机氮的摄取量在0.002～0.02mgL~(-1)d~(-1)之间,对无机磷的摄取量在0.0001～0.0012mgL~(-1)d~(-1)之间, CODMn自身的降解量为0.025～0.22mgL~(-1)d~(-1)之间。本研究建立的夏季桑沟湾叁维水质数学模型,其研究成果对该海域的水质变化趋势预测具有重要的指导意义,为环境管理者提供了科学依据,同时为其他海域的同类研究提供了有价值的参考。
王晓丽[10]2004年在《桑沟湾养殖水域颗粒态有机物迁移转化过程的研究》文中进行了进一步梳理本论文初步研究了桑沟湾养殖区中颗粒态的有机碳(POC)、总氮(TN)和总磷(TP)等物质的沉降、再溶出、降解和再悬浮等主要的迁移转化过程。实验分别于2003年8月和2003年11月在桑沟湾的扇贝、海带和牡蛎养殖区采用现场测定和室内实验模拟等方法确定了不同季节和不同品种养殖区的沉降通量、再溶出速率、降解速率以及再悬浮的比例等，其主要内容如下： (1)采用悬挂沉积物捕获器的方法对桑沟湾养殖海域的沉降通量和再悬浮量作了现场测定，结果显示该水域沉降通量受再悬浮的影响很大而且存在明显的区域差异和季节性变化。扣除再悬浮的影响，扇贝和牡蛎养殖区的沉降通量大于海带养殖区；夏季桑沟湾总颗粒物质、POC、TN和TP的沉降通量分别为42.39g／m~2／d、0.56 g／m~2／d、0.059 g／m~2／d、0.010 g／m~2／d，而秋季时段桑沟湾总颗粒物质、POC、TN和TP的沉降通量分别为65.51 g／m~2／d、0.85g／m~2／d、0.091 g／m~2／d、0.030 g／m~2／d，秋季的沉降通量大于夏季。 (2)用柱状样采泥器在桑沟湾的扇贝、海带和牡蛎养殖区采集柱状沉积物样品，应用实验室培养法模拟沉积物中POC、TN和TP的再溶出过程，并用连续函数和非线性拟合的方法计算再溶出速率。结果显示，桑沟湾沉积物中POC、TN和TP的再溶出速率存在明显的区域差异和季节性变化。扇贝和牡蛎养殖区POC、TN和TP的再溶出速率大于海带养殖区；桑沟湾夏季POC、TN和TP的平均再溶出速率分别是144.5mg／d／m~2、27.82 mg／d／m~2、6.32 mg／d／m~2要大于秋季的72.7 mg／d／m~2、3.61 mg／d／m~2、1.59 mg／d／m~2。各个养殖区POC、TN和TP的再溶出速率的大小顺序为POC＞TN＞TP。POC、TN和TP的再溶出速率随着其在底泥中含量的增加而增大。 (3)用柱状样采泥器在桑沟湾的扇贝、海带和牡蛎养殖区采集柱状沉积物样品，现场分层处理。采用一级动力学方程1nc=1nc_0-k_2d对沉积物中有机碳、总氮和总磷的含量变化进行拟合，得出降解速率常数。结果显示，桑沟湾沉积物中有机碳、总氮和总磷主要在表层分解，降解速率的大小顺序为TN≥TP＞POC。桑沟湾养殖水域颗粒态有机物迁移转化过程的研究桑沟湾沉积物中POC、TN和TP的降解速率有着明显的季节变化，夏季时段的降解速率大于秋季时段;桑沟湾沉积物中POC、户p冈和开的降解速率有着明显的区域变化，扇贝和牡蜘养殖区的降解速率大于海带养殖区，其原因可能与高密度贝类养殖造成沉积环境有机质污染，从而引起底栖环境异常、微生物的生长与代谢提高有关。 (4)对于用沉积物捕获器采集的中层和底层水体的沉降物，用金属铝(AL)作为标志性物质，采”“式吾-(C一C)(G一G)对每个水层的再悬浮比例作出估算，结果显示，桑沟湾养殖水域中再悬浮很大，水体底部的再悬浮量占沉降量的比例己经达到了97%，而中部水体的也已达到了80%。再悬浮比例没有明显的季节区别。牡砺养殖区的再悬浮要小于扇贝和海带养殖区，这主要是因为牡蝠养殖区所在的位置受风搅动作用小，因而造成再悬浮量较小。 总之，本论文初步研究了桑沟湾养殖水域颗粒态有机物的沉降、再溶出、降解、再悬浮等主要迁移转化过程以及各种相关的环境因素(季节变化和养殖区域)的影响，来系统的揭示出浅海养殖区的生物代谢产物、粪便、残骸等颗粒态有机物对养殖区域水体和底质环境的影响，以此作为建立环境友好与健康高效的浅海水域养殖潜力评估模型的基础。
参考文献：
[1]. 浅海规模化贝类养殖系统氮、磷营养盐的垂直通量研究[D]. 蔡立胜. 中国海洋大学. 2003
[2]. 滤食性贝类养殖活动对海域生态系统的影响及生态容量评估[D]. 张继红. 中国科学院研究生院（海洋研究所）. 2008
[3]. 滤食性贝类规模化养殖的环境效应及可持续生产模式探索[D]. 吕旭宁. 上海海洋大学. 2017
[4]. 南黄海及养殖功能海域生态动力学模型研究[D]. 刘学海. 中国海洋大学. 2009
[5]. 浅海鱼类网箱养殖的关键生态过程及容量评价[D]. 葛长字. 中国科学院研究生院（海洋研究所）. 2006
[6]. 秋季桑沟湾贝类养殖对海域水质影响的数值研究[D]. 王波. 中国海洋大学. 2007
[7]. 海岸带网箱养殖环境容量研究[D]. 蔡惠文. 中国海洋大学. 2007
[8]. 浅海贝藻养殖水域沉积物再悬浮的发生机制及生态效应[D]. 蒋增杰. 中国科学院研究生院（海洋研究所）. 2008
[9]. 夏季桑沟湾叁维水质数值模拟[D]. 杜鹏. 中国海洋大学. 2009
[10]. 桑沟湾养殖水域颗粒态有机物迁移转化过程的研究[D]. 王晓丽. 中国海洋大学. 2004