2020, 29(5):641-649. DOI: 10.12024/jsou.20200302951
摘要:为了解凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖过程中水质与病害发生之间的关联性。对上海市奉贤区某虾类养殖合作社的池塘水质、养殖虾病原携带情况进行定期检测,结合其发病状况,使用主成分分析法(PCA)和正交偏最小二乘法(OPLS-DA),分析健康组、带病组、发病组同一时间段水质数据的差异性,并筛选出对各组差异贡献最大的水质因子。试验中,带病组和发病组的养殖虾均有检出虾虹彩病毒,分析表明:(1)发病组与健康组之间、发病组与带病组之间,水质有显著差异;而只要不发病,即便养殖虾携带病毒,该池塘水质与健康组之间并无显著区分。(2)水质因子与虾病发生的关联性程度为总氮 > 水温 > 总磷 > 溶解氧。(3)分塘等机械操作在一定程度上也会引起凡纳滨对虾的应激反应,诱发虾病的发生。(4)“带病&健康”组为大棚养殖,水温保持在30℃左右,即使凡纳滨对虾带有虾虹彩病毒,依然可以健康生长,但将其转移至较低水温条件下的露天池塘继续养殖时,则疾病暴发,出现死亡。养殖过程中应重视水温管理,注意水质变化,减少不必要的机械操作活动。
2020, 29(5):650-660. DOI: 10.12024/jsou.20191102858
摘要:现阶段我国水质监测系统主要采用布设固定监测点的方法,监测点的数量受到限制,制造成本高,数据量相对较少,且监测系统数据可视化程度不高。针对此问题,设计了一种基于智能移动平台的养殖水环境检测系统,加强对养殖水环境的治理。此智能移动平台为仿生蝠鲼航行器,基于具有遍历性与不相交性的多频简谐合成运动进行动态路径规划,可搭载温度、pH等水环境要素检测传感器。利用MATLAB对检测数据进行插值处理,生成目标环境的3维切片图,智能检测水环境要素整体分布情况,根据要素种类选择查看要素数值的最大区域和最小区域。此系统可应用于普通水产养殖水环境的要素检测,为管理人员提供科学的数据支持。
2020, 29(5):661-674. DOI: 10.12024/jsou.20190502673
摘要:中国是世界最大的水产养殖国家,为全球粮食安全和营养供应做出了重要贡献。在新的社会发展阶段,中国水产养殖需要解决与粮食安全、减贫和提供就业、食品安全和环境保护等相关的复杂且敏感的问题,以期达到更加可持续地发展。本文系统综述了2000年来中国水产养殖发展趋势、存在问题和发展方向。中国水产养殖业自2000年以来获得了持续的发展,集约化水平不断提高,新增的特种养殖品种使得产业多样化水平增加,一些传统的养殖模式逐渐消失,而新的养殖技术和模式不断涌现。中国水产养殖的变化和发展响应了社会发展对水产养殖业的需求。然而中国水产养殖目前仍面临诸如生态环境、科技水平、产品供应结构、小农生产和政策风险等亟待解决的问题。随着中国社会发展和经济水平不断进步,发展水产养殖的主要侧重点也逐渐从提供食物到提供就业和发展经济,再到环境保护和食品安全。中国水产养殖业需要充分利用最新的设施装备技术、信息技术、遗传育种技术、营养饲料和病害防治技术促进水产养殖业发展,努力提高水产养殖业规模化和组织化,促进渔业“一、二、三产”协同发展,并在新形势下逐渐走向国际化和可持续发展的道路。
许萌原,方昕,宋卓,肖锦程,蔺丹清,张家路,尹登花,徐跑,刘凯
2020, 29(5):675-684. DOI: 10.12024/jsou.20190502660
摘要:针对2017年9月12日发现于长江安庆段的1头野外死亡长江江豚样本(AQJT20170912),采用电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-OES)测定其脑、心脏、肝脏、肺、肾、胃、肠、睾丸、肌肉、皮肤10种组织器官中钾(K)、钙(Ca)、钠(Na)、镁(Mg)、钴(Co)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)共12种元素的含量,以期探究各元素在其组织器官中的累积特征。结果显示,该样本Fe、Cu、Zn、Pb、Cd、Hg在不同组织器官中表现出差异性累积特征,这与水生哺乳动物组织器官元素累积特征相似,在一定程度上反映出各元素在不同组织器官中特有的生理功能。对比分析发现,鲸类动物组织器官常量元素与微量元素的累积特征有一定规律,并不因环境条件的改变而呈显著差别,总体表现为Na > K > Ca > Fe > Mg > Zn > Cu > Co。此外,AQJT20170912各个组织器官中毒性元素Pb、As的含量均较高,这应与其栖息环境的元素背景有关,应予以关注。
2020, 29(5):685-698. DOI: 10.12024/jsou.20200503063
摘要:通过对2004—2017年长江口口门区域水体中Cu、Zn、Pb、Hg和As 5种重金属含量的调查,分析了北支、南支北港和北港北沙3个区域水体重金属含量的变化趋势及影响因素,并对未来几年重金属的含量进行了预测研究。结果显示,Cu和Pb在2011—2017年间整体呈现下降趋势,下降幅度低于2004—2008年, Zn和As在2011—2017年间一直处于稳定的下降趋势,Hg的下降趋势较小,5种重金属均在2011年和2015年前后污染物排放量增加时出现不同幅度的增长,且径流量较大的区域增长幅度较大;分析其影响因素得出,由于早期水体中重金属含量较高,治理投入成效大于污染物排放的影响,故2004—2008年Cu、Zn、Pb和As含量与环境治理投入呈显著负相关,与排污量之间相关性不显著;而在重金属含量控制到较低水平后,治理难度增加,成效减弱,污染物排放量成为了控制重金属含量的主要影响因素,故2011—2017年的重金属含量与环境治理投入相关性不显著,与排污量呈显著正相关;由于长江口3个区域在盐度和径流量等因素上存在差异,采用了ARIMA模型对不同区域的重金属分别进行预测,预测得出2020—2022年长江口口门处3个区域水体中重金属含量较低,变化趋势较为平稳,该模型具有较高的精度,误差在5.19%~11.82%之间,分区域预测可以突出不同区域重金属含量及变化特征,预测结果更具针对性,能够为未来治理方案的拟定提供一定依据。
2020, 29(5):699-708. DOI: 10.12024/jsou.20190502655
摘要:2017年3月至2018年12月,在崇明明珠湖设置5个采样点调查研究了底栖动物群落结构的时空变化及其与环境因子的关系。共采集到25种底栖动物,霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)、中国长足摇蚊(Tanypus chinensis)和黄色羽摇蚊(Chironomus plumosus)是优势种,三者共占总密度和生物量的80.4%和72.8%。底栖动物物种组成在季节和空间上均不存在显著差异。年均密度和生物量分别为1 116.8 ind./m2和3.53 g/m2。密度在年份、季节和站点间不存在显著差异,生物量仅存在显著的季节变化;Shannon多样性指数、均匀度指数和优势度指数均仅存在显著的空间变化,丰富度指数无显著的年际、季节和空间差异。生物量与亚硝态氮、高锰酸盐指数显著正相关,Shannon多样性指数、丰富度指数与高锰酸盐指数和水深显著负相关、优势度指数与它们显著正相关,均匀度指数与水深负相关,密度与水深正相关。Shannon多样性指数显示明珠湖处于中污染状态,与10年前相比水质无明显变化。
2020, 29(5):709-719. DOI: 10.12024/jsou.20200403007
摘要:位于崇明岛西侧的东风西沙水库是上海第二大饮用水水源地,为了解其表层沉积物中重金属的污染状况,于2019年对该水库10个断面的表层沉积物样本作了粒径分析,对9种重金属元素含量及其潜在生态风险作了测定和评估。分析显示,该水库表层沉积物中砂粒、粉砂和黏土平均含量分别为46.29%、42.63%和11.08%,整体属于细砂质。Hg、Cd、As、Ni、Pb、Cu、Cr、Zn和Mn 9种元素的平均含量分别为0.02、0.68、11.30、13.07、18.51、27.73、62.18、82.29和488.66 mg/kg。仅有Cd和As的平均含量为上海市土壤背景值的5.23倍和1.24倍,其余7种则低于该背景值。地积累指数法评价显示,Cd为主要污染元素,总体处于偏中度污染水平,其他8种元素则为清洁水平。潜在生态风险指数法评价显示Cd为主要生态风险贡献因子,风险等级为强生态危害水平,其他8种元素则为轻微生态危害水平,水库总体处于中等生态风险水平。
2020, 29(5):720-733. DOI: 10.12024/jsou.20200202937
摘要:为探究长江口中华鲟保护区附近水域的生态环境,分析了表层海水及沉积物中重金属元素季节变化和空间分布特征,并运用综合污染指数法和潜在生态风险指数法评价重金属污染程度与生态风险等级。结果表明:2018年研究水域海水中重金属Hg、As、Cu、Pb、Cd、Cr和Zn平均浓度为3.852、1.948、6.362、4.542、0.294、6.201和44.56 μg/L,Hg、Cu、Pb和Zn均超出国家一类海水水质标准;沉积物中重金属Hg、As、Cu、Pb、Cd、Cr和Zn平均浓度为0.339、14.815、5.055、3.436、0.133、12.667和75.578 mg/kg,仅Hg超出了海洋沉积物质量一类标准。春夏季表层海水中重金属浓度较高,秋冬季沉积物中重金属浓度较高,这主要与入海径流的季节变化有关。空间分布显示,中华鲟保护区核心区的重金属浓度较高,Hg、As和Zn元素均有明显富集趋势。海水中重金属综合污染指数大于5,处于严重污染水平;沉积物重金属综合污染指数小于5,处于低污染水平。7种重金属元素的潜在生态风险系数强弱为Hg > Cd > As > Cu > Zn > Pb > Cr,除Hg处于很强生态风险水平外,其余元素均处于低生态风险水平,重金属综合潜在生态风险指数处于强风险水平。
2020, 29(5):734-745. DOI: 10.12024/jsou.20200302960
摘要:2017年对上海市环城绿带11条休憩型河道的浮游植物进行了季节调查,分析了沉水植物对浮游植物群落结构的影响及其结构特征与环境因子的关系。共采集到浮游植物8门83属143种,年均密度和生物量分别为(17.10±0.64)×106 ind/L和(3.28±0.58) mg/L,其中蓝藻密度最高、硅藻生物量最大。有水草(WSM)和无水草河道(NWSM)浮游植物群落物种组成存在显著差异,主要分歧种为微小平裂藻、颤藻1种和尖尾蓝隐藻,前两个物种为NWSM类型河道的特征种,后一物种为WSM类型河道的特征种。WSM河道的密度(P<0.001)、生物量(P<0.01)和丰富度指数(R,P<0.001)均显著低于NWSM河道;有水草和无水草河道群落的Shannon物种多样性指数(H')存在显著差异(P<0.05)、均匀度指数(J)不存在显著差异(P>0.05),但季节和河道类型对它们有显著交互作用(P<0.01)。浮游植物密度与五日化学需氧量(BOD5)、高锰酸盐指数(CODMn)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)显著正相关,生物量与BOD5和TN显著正相关。BOD5和沉水植物是影响浮游植物物种空间分布的重要因素,多数参与RDA分析的主要浮游植物物种如微小平裂藻、颤藻1种、伪鱼腥藻1种、小球藻、直链藻1种在BOD5比较高、无沉水植物的河道中密度较高,尖尾蓝隐藻与沉水植物存在正相关关系。综合营养状态指数、指示物种法、R和H'指示这些河道已经富营养化且处于中污染状态,无沉水植物河道使用R和有沉水植物河道使用H'进行水质评价更为合适。
2020, 29(5):746-756. DOI: 10.12024/jsou.20191002841
摘要:海岸带湿地作为海陆系统的交错地带,生态功能日益凸显。然而,近年来沿海发达城市为满足经济的高速发展,大规模围垦开发严重挤压了海岸带区域的生态空间。以上海南汇东滩湿地为研究对象,取2000、2006、2012和2018年共4期的Landsat遥感影像,借助遥感生态指数(remote sensing based ecological index,RSEI)对研究区生态格局进行客观、定量、可视化的监测与评价。结果表明:(1)2000、2006、2012和2018年RSEI指数均值分别为0.295、0.227、0.405和0.489,进一步分级处理后,发现研究区生态环境质量主体由“较差”上升为“良好”,“优”与“较优”等级均有所增加,湿地生态环境质量略向好的方向发展;(2)对2000—2018年间RSEI指数进行差值变化检测,研究区内生态环境状况“变差”、“不变”、“变好”的面积占比分别为12.41%、53.32%和34.27%,以“不变”为主;(3) RSEI可以较好地反映2000—2006与2012—2018年间人类活动造成的海岸带生态频繁变化的现象,具体表现在RSEI指数明显减小与增大,该结果显示RSEI指数对南汇东滩湿地生态分析具有一定适用性。通过生态格局变化的可视化表达,可以较好揭示城市海岸带湿地生态演化进程,避免生态风险,实现城市可持续发展和科学管理。
2020, 29(5):757-769. DOI: 10.12024/jsou.20200202922
摘要:金山城市沙滩是东海杭州湾的一处人工潟湖,是上海首个滨海4A级景区,由于潟湖本身复杂的物理海洋学性质,为了确保金山城市沙滩水质优良,近年来一直在对其进行生态修复。本研究从2016至2018年,连续3年夏季对该潟湖浮游植物群落结构及其变化与环境因子之间的关系进行了调查,结果显示:2016—2018年夏季浮游植物种类不断增多,共发现浮游植物7门109种,其中硅藻门(Bacillariophyta)、蓝藻门(Cyanophyta)和绿藻门(Chlorophyta)种类较多。优势属共发现13个,优势度较大的是微囊藻属(Microcystis)、囊裸藻属(Trachelomonas)、直链藻属(Melosira)和小环藻属(Cyclotella),其中微囊藻属是夏季第一优势属,其他优势属重合度小。2016—2018年浮游植物丰度变化很大,分别为50.78×104~5 957.52×104个/L、5.35×104~25.67×104个/L和474.87×104~1 026.94×104个/L,其中微囊藻丰度最大,分别占97.88%、68.18%和77.23%。调查期间,浮游植物的多样性指数(H')和均匀度指数(J')先增大后减小,但总体呈上升趋势,而第一优势属优势度总体下降,说明经过生态修复,水体浮游植物群落发生正向演替,生态风险有减小趋势。RDA分析表明,总氮、总磷、铵盐、亚硝酸盐、无机磷和硅酸盐是影响浮游植物群落的重要环境因子。其中硅酸盐、亚硝酸盐、铵盐和无机磷与该潟湖的浮游植物群落相关性较大。
2020, 29(5):770-778. DOI: 10.12024/jsou.20191102851
摘要:针对含高浓度铝盐混凝剂的模拟废水,结合膜面形貌和元素分析技术,研究了进水pH、进水铝盐浓度及系统操作压力等因素对反渗透膜污染的影响机制。结果表明:进水中高浓度的铝盐迅速在反渗透膜表面形成密实的无机污染层。进水pH对膜污染的影响效应最为显著;相比于进水呈酸性或碱性的情况,当进水pH为中性时,膜通量最低,脱盐率最高,膜面污染层中铝含量最高,污染程度最严重。酸性进水时膜面污染层中Al元素含量低于碱性进水,膜污染程度最低。在进水pH相同情况下,对于膜面污染层的形成,进水中铝浓度影响更显著,而操作压力影响不大。建议在实际工程中,调整进水pH至碱性,精准控制铝混凝剂投加,维持适当操作压力,以降低铝盐引起的膜污染。
2020, 29(5):779-788. DOI: 10.12024/jsou.20200402999
摘要:为了消除生态修复过程中除草剂和重金属对沉水植物生长胁迫因素影响,选择草甘膦和Cu2+为目标物,以收割的狐尾藻废弃物为原料,在450℃下炭化2 h制成狐尾藻基生物炭(HW450),研究不同pH和生物炭投加量等实验条件下,HW450对水中草甘膦和Cu2+等单一污染物吸附效果的影响。探究复合污染水体中草甘膦和Cu2+相互影响规律,并用响应面法优化HW450对草甘膦和Cu2+复合污染最优吸附条件。研究结果表明:Cu2+和草甘膦的去除率增速随时间由快到慢,48 h后基本达到平衡;在生物炭吸附饱和范围内,去除率随溶液浓度增加而增加;在适合pH范围内,草甘膦和Cu2+的去除率随pH先增后减,Cu2+比草甘膦变化显著;生物炭投加量增加,能提高草甘膦和Cu2+的去除率。在复合污染中,Cu2+能促进HW450吸附草甘膦;高浓度草甘膦能抑制低浓度Cu2+的吸附,高浓度Cu2+去除率受草甘膦浓度的影响较小。响应面表明,3个因素对去除率的影响排序为:HW450投加量 > Cu2+浓度 > pH。在pH为5.21,HW450投加量为0.06 g,Cu2+浓度为27.32 mg/L的条件下,能得到复合污染最优吸附效果:草甘膦去除率为97.44%,Cu2+为100%。
2020, 29(5):789-800. DOI: 10.12024/jsou.20190502648
摘要:为了更好地了解痕量元素在南大洋海洋生物地球化学循环中的作用、分布以及可能的来源,利用原子荧光和原子吸收分光光度法,分别测定了普里兹湾西侧(62°S~67°S和50°E~72°E)44个站点的表层海水样品中铜、铅、镉和砷的含量。结果显示,普里兹湾西侧水域表层海水铜、铅、镉和砷平均浓度分别为(1.440±0.184)μg/L、(0.250±0.037)μg/L、(0.060±0.007)μg/L和(3.520±0.128)μg/L。通过进一步分析表明,普里兹湾西侧表层海水中痕量元素的浓度处于较低水平且在此海域内浓度变化不大。并且,叶绿素和盐度与铜、镉、砷和铅相关性及显著性并不明显,且存在差异。此外,普里兹湾西侧痕量元素的主要来源与冰雪融化、大气及由大陆所携带痕量微粒的输送、人为活动的增多以及浮游植物的分布和摄取等密切相关。
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