科研动态

我所在陆海相互作用和陆海统筹研究方面取得系列进展

时间:2023.02.17 来源:生态中心 字号

近一年来,我所在陆海相互作用和陆海统筹研究方面积极开展科研工作,取得了一系列研究成果,为加强我国近海海洋生态环境保护治理提供了重要思路。

在人类活动增强等多重因素影响下,全球近海生态环境状况发生了明显变化,引发了一系列的环境问题,如赤潮、海洋酸化和低氧等频发或加剧,严重影响了海洋的资源与环境价值。由于受到多重压力的影响,再加之与全球气候变化相叠加,近海海洋环境变化、驱动机制和生态环境效应纷繁复杂,特别是在近些年呈现出新的变化模态,科学认知近海环境已成为全球海洋治理的难点和焦点。

针对上述问题,2022-2023年,我所陆海界面过程与近海生态环境团队联合中国海洋大学和乌特勒支大学等国内外高校,深入解析了“河流-河口-近海体系”物质输送过程及其生态效应,在生源要素生物地球化学过程及生态环境效应方面取得了一系列的创新性认识和成果,这些成果包括陆源营养盐和有机碳由河到海输送、陆源输入与有害赤潮爆发等多尺度、多界面、多层次的综合研究工作。相关成果发表在《Water Research》、《Journal of Hydrology》、《Environmental Pollution》、《Science of the Total Environment》和《环境科学》等国内外期刊上,这些最新的研究与团队既往工作一起形成了从河流到河口与近海有关生源要素生物地球化学过程及生态环境效应较为系统的认知体系(图1)。

该团队依据河流碳、氮、磷和硅通量的变化,对营养盐间的比例、来源、赋存形态和转化过程等进行了深入研究。基于多年的连续观测和历史数据,该团队研究发现2015年后长江的营养盐输送通量出现了历史性拐点,特别是无机磷从增加转为降低。这一新成果进一步量化了长江流域化肥使用量的变化和污染控制对营养盐输送通量改变的贡献。除关注长江、黄河等大型河流外,团队还率先对环渤海小型河流进行了较为深入的研究,解析了小河流入海物质输送在典型浅海内湾海洋环境演变中的贡献。这些研究对于指示河口/近海区赤潮的爆发有重要科学价值,同时团队对河流营养盐的长期动态记录也为加强河流水质管理、推进生态文明建设提供了理论依据,并为坚持陆海统筹、加强海洋生态环境提供了科技支撑。

在体系研究和认识的基础上,该团队基于大量的观测数据,通过耦合营养盐向海输送模型(IMAGE-GNM)和海洋生态模型(DELFT3D-GEM),对黄海、渤海和东海海域赤潮发生特点、驱动机制、赤潮风险等级进行了模拟(图2),量化了陆源营养盐输送在我国近海浮游植物种群结构转换和赤潮发生中的贡献,并据此提出了削减陆源营养盐的策略。这种基于陆地分布式网格模式与海洋3D模式的耦合是一次新的尝试。最新工作还揭示了我国赤潮发生的新模态,并给出了削减陆源氮磷的比例,初步回答了我国海洋环境治理应该限制氮、还是限制磷抑或协同限制氮磷排放的问题。这一最新研究成果有望为推进陆海统筹、加强近海海洋环境治理提供重要依据。

上述系列研究工作得到国家自然科学基金项目、束星北青年学者基金和科研院所基本科研业务费等项目的资助。

图1 团队从河流到河口/近海的系列研究

图2中国近海硅藻(a-c)和甲藻(d-f)赤潮风险评估


我所陆海界面过程与近海生态环境团队概况:

主要开展河流-河口-近海生源要素物质输送、循环及生态环境效应方面的工作,同时在滨海重大工程(核电、风电)项目海域环境监测与评价方面深耕多年,技术服务区域遍及山东、河北、辽宁、江苏、浙江、福建、广东和广西等滨海省份。

相关论文:

https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.119669 

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162268

https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.127525 

https://doi.org/10.1016/j.envpol.2021.118601 

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.156266 

http://www.hjkx.ac.cn/hjkx/ch/html/20221223.htm 

http://www.hjkx.ac.cn/hjkx/ch/html/20221215.htm 


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