（水生生物学专业论文）长江口海区营养盐调查及富营养化评价.pdf

上海水产大学硕士学位论文 摘要 富营养化已经成为全世界所关注的重大环境问题。随着人类活动的加剧，河 流污染日趋严重，使得河口成为陆源污染物入海的主要通道。世界上许多著名河 口受到营养盐、有机物和重金属的污染，对近岸和邻近海域的生态环境构成严重 威胁。长江口是我国最大的河口，河口两侧是著名的舟山渔场和吕泗渔场，邻近 水域营养盐丰富，盐度变化幅度大。但随着沿江经济快速发展，人口剧增，城市 生活污水和工农业废水大量排放，使得该水域n 、p 含量不断增加，富营养化程度 加重，导致长江口赤潮发生频繁，生态环境质量日趋恶化。 富营养化是一个模糊的概念，至今没有一个确切的定义，它不仅与水质有关， 而且也与生物生产力有关，非常复杂。在海洋以及河口研究中，海洋富营养化的 定义是：海洋中限制性营养盐的增加及其引起生态系统的相应变化。本文中有关 富营养化变化的原因，实际上是结合长江水量、水质和水动力变化展开讨论。从 影响富营养化的各个水质指标的分析来推断影响富营养主要评价指标；富营养化 在各个季节的差异与长江径流量和等盐线的关系；富营养化范围扩展方向与长江 冲淡水转向的关系等。 关于富营养化评价，目前国内外尚未有一个公认的富营养化的评价原则、方 法、指标及标准可循。本文介绍并比较了几种评价方法：如单项因子法、综合指 数法、n e e a 法、模糊综合评价法、集对分析法、生物指标法，详细介绍了人工神 经网络法。然而对于长江口海域富营养化的评价，研究很少。全为民等用有机污 染指数( a 值) 和富营养化指数( e 值) 评价相结合的方法对长江口及邻近水域富 营养化进行评价与分析；杨红等利用人工神经网络模型评价长江口水质；屠建波， 王保栋用综合评价法对长江口及其邻近海域富营养化状况进行了评价。本文用不 同评价方法对长江口及其临近水域的富营养化进行评价，通过比较得出一个较为 合理的方法，并对部分方法的优缺点加以分析。 根据2 0 0 4 和2 0 0 5 年2 ，5 ，8 ，1 1 月共8 个季度月对长江口及其邻近海域的调查 资料，选择化学耗氧量( c o d ) 、溶解氧( d o ) 、活性磷酸盐( p 0 4 p ) 、溶解无机 氮( d i m 和生物学参数叶绿素a ( c h l a ) 作为评价因子，利用营养状态质量指数法 ( n q i ) 、营养指数法( e 值) 以及人工神经网络模型( a n nm o d e l ) 中的多层i j 馈 神经网络模型的b p 算法对长江口海域的营养水平及其季节变化进行了分析评价。 比较三种方法的评价结果可以看出，用n q i 方法评价，富营养化分布的区域小 l 上海水产大学硕士学位论文 一些( 0 4 年均富营养化站位占2 4 ) ；而用e 值方法评价，富营养化的区域稍大一 些( 0 4 年均富营养化站位占6 8 ) ：用a n n 方法评价，富营养化区域介于二者之间 ( 0 4 年均富营养化站位占加) 。a n n 方法评价富营养化，综合考虑了各个参数之 间的联系，能比较好的符合实际。因此由人工神经b p 网络模型得到的评价结果更 客观、更合理、更准确。但是人工神经网络也有它的缺陷由于处于不同标准 区间的系列学习结果是通过外推获得的，也可能产生较大的评价误差。 a n n 评价结果表明，2 0 0 4 年富营养化区域主要集中在口门附近，富营养化程度 由口门向东和东北方向递减。富营养化范围几乎均分布在盐度小于2 0 的一侧，并 随着长江冲淡水的变化而发生季节性的变化。5 月和8 月的富营养化比较严重，且 都有转向东北的趋势，可能与5 月进入丰水期长江冲淡水转向有关。5 月富营养化 范围扩大至1 2 2 。4 0 e 处，8 月至1 2 2 0 3 0 e 处。断面分布表明，各个季度月由河口向 东，富营养化评价等级由高到低，垂直方向则呈现复杂的变化。2 0 0 5 年富营养化 评价结果水平分布与2 0 0 4 年有相似之处，但是2 0 0 5 年的富营养化范围扩大一些，5 月富营养化范围扩大至1 2 3 。e 处，8 月至1 2 2 。3 0 e 处。从影响富营养化的各个水质 指标的分析来推断富营养化可能主要受d i n 这一评价指标的影响，其他评价指标情 况良好。2 0 0 4 、2 0 0 5 年富营养化程度由大n d , 分别为：5 月 8 月 1 1 月 2 月；5 月 8 月 2 月 1 1 月。年均富营养化评价结果富营养化站位0 4 年为4 0 ，0 5 年为 5 3 6 ；等值线分布2 0 0 4 、2 0 0 5 年富营养化范围从口门区向东分别延伸至1 2 2 0 2 0 e 和1 2 2 。4 0 e 。无论是富营养化站位多少还是范围大小，0 5 年都比0 4 年严重。长江口 海域的富营养化严重，生态系统稳定性存在一定的隐患，对水产资源和水产养殖 业等危害很大，态势不容乐观。 本文创新点是利用人工神经网络模型的l m 函数对长江口水域的富营养化现 状进行评价，分析了2 0 0 4 年和2 0 0 5 年长江口及其邻近海域富营养化的水平分布、 断面分布、季节变化、年均变化等特征。着重分析了0 4 年营养盐的分布以及各个 季度月的变化特点，以及富营养化的主要影响因子。为控制长江口富营养化，保 护生态环境，保障渔业生产可持续发展以及制订有关防治水体富营养化的对策都 有着重要的意义。 关键词长江口，营养盐，调查，富营养化，评价 n 上海水产大学硕士学位论文 i n v e s t i g a t i o no fn u t r i e n ta n d a s s e s s m e n to fe r t r o p h i c a t i o ni n y a n g t z er i v e re s t u a r y a b s t r a c t e u t r o p h i c a t i o nh a sb e e no n eo f t h em o s ti m p o r t a n te n v i r o n m e n tp o l l u t i o np r o b l e m s a l lo v e rt h ew o r l d a l o n gw i t ht h ei n c r e a s i n go fh u m a nb e i n g sa c t i v i t y , t h ep o l l u t i o no f t h er i v e r sw e r ed a i l yg r a v e n e s s ，w h a tm a d et h ee s t u a r yb e c o m et h em a i n l yc h a n n e lo f t h ec o n t a m i n a t i o nf r o ml a n d m a n yf a m o u se s t u a r y i nt h ew o r l ds u f f e rt h e c o n t a m i n a t i o nf r o mn u t r i t i o n ，o r g a n i s ma n dh e a v ym e t a l ，w h i c hm a d et h ee n t i r o n m e n t o fi ns h o r ea n dv i c i n i t ys e ab es e r i o u s l yt h r e a t e n e d t h ey a n g t z er i v e re s t u a r yi st h e l a r g e s te s t u a r yi no u rc o u n t r y , a l o n gt h es i d ei st h ef a m o u sz h o us h a na n dl vs if i s h i n g g r o u n d , t h en u t r i t i o ni se n r i c h m e n t ，a n dt h er a n g eo fs a l i n i t yc h a n g ei sg r e a t w i t ht h e d e v e l o p m e n to fe c o n o m y , s h a r p l yi n c r e a s i n go fp o p u l a t i o n ，a n dt h ee x p e lo fl i v i n g s e w a g e ，i n d u s t r ya n da g r i c u l t u r el i q u i dw a s t e ，m a d et h ec o n t e n to fn u t r i t i o nn a n dp c o n s t a n t l yi n c r c 勰i n g ，t h ee x t e n to fe u t r o p h i c a t i o na g g r a v a t e ，l e dt h er e dt i d ef r e q u e n t l y h a p p e ni nt h ep l a c e ，t h eq u a l i t yo fe n v i r o n m e n tb e e nd a i l yd e t e r i o r a t e e u t r o p h i c a t i o ni saf u z z yc o n c e p t i o n ，t h e r ei sn od e t e r m i n e dd e f i n i t i o ns of a r i ti s v e r yc o m p l i c a t e d ，a n di sn o to n l yr e l a t e dw i t hw a t e rq u a l i t y , b u ta l s ob er e l a t e dw i t h b i o l o g yp r o d u c t i v i t y i nt h er e s e a r c ho fo c e a na n de s t u a r y , t h ed e f i n i t i o no fo c e a n i c e u t r o p h i c a t i o ni st h ei n h e r eo fr e s t r i c t i v en u t r i t i o nw h i c hl e a d st h ee c o s y s t e mc h a n g e i no c e a n t h ec a u s eo ft h ee u t r o p h i c a t i o nc h a n g ei nt h i st h e s i sc o m b i n e dw i t ht h ew a t e r q u a n t i t y , w a t e rq u a l i t ya n dh y d r o d y n a m i cc h a n g e c o n c l u d et h em a i n l ya s s e s s m e n t f a c t o ro ft h ee u t r o p h i c a t i o nf r o ma n a l y z ea l li n d e x ；t h er e l a t i o nb e t w e e ne u t r o p h i c a t i o n d i v e r s i t yi ne a c hs e a s o na n dt h ey a n g t z er i v e r sv o l u m eo fr u n o f f & s a l i n i t yi s o l i n e ；t h e r e l a t i o nb e t w e e nr a n g ee x t e n to f e u t r o p h i c a t i o na n dd i l u t e dw a t e rt u r n a r o u n d t h e r ei sn or e c o g n i z e df u n d a m e n t a l ，m e t h o d ，i n d e xa n ds t a n d a r dt of o l l o wa b o u t e u t r o p h i c a t i o na s s e s s m e n ts of a r t h i st h e s i si n t r o d u c e ds e v e r a lm e t h o d ss u c ha ss i n 出e i 上海水产大学硕士学位论文 f a c t o r m e t h o d ，i n t e g r a t e d i n d e x m e t h o d ，t h eu n i t e ds t a t e sn a t i o n a le s t u a r i n e e u t r o p h i c a t i o na s s e s s m e n t ( n e e a ) ，i n t e g r a t e df u z z ye v a l u a t i o n , s e tp a i ra n a l y s i s ， b i o l o g yi n d e xm e t h o da n dp a r t i c u l a r l ya r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r km o d e l ( a n nm o d e l ) b u ti ti sl a c ko fr e s e a r c ha b o u te u t r o p h i c a t i o na s s e s s m e n ti ny a n g t z er i v e re s t u a r y q u a nw e i m i ne t cu s e dt h eo r g a n i cp o l l u t i o ni n d e x ( av a l u e ) a n de u t r o p h i c a t i o ni n d e x ( ev a l u e ) a n a l y z ea n de v a l u a t eo ne u t r o p h i c a t i o ns t a t u sa n dd e v e l o p i n gt r e n di ny a n g t z e r i v e re s t u a r ya n da d j a c e n ts e a ；y a n gh o n ge t cu s e db pa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r kt o e v a l u a t ew a t e r q u a l i t y i n y a n g t z e r i v e r e s t u a r y , t u j i a n b oe t cu s e d o s p a r - c o m p r e h e n s i v ep r o c e d u r et oa s s e s st h ee u t r o p h i c a t i o ns t a t u si ny a n g t z er i v e r e s t u a r ya n da d j a c e n t s e aa r e a s t h i st h e s i su s e dd i f f e r e n tm e t h o d st oa s s e s s e u t r o p h i c a t i o ni ny a n g t z er i v e re s t u a r ya n da d j a c e n ts e aa r e a s ，c o m p a r e dt h em e t h o d s t oc o n c l u d eam o r er e a s o n a b l eo n e ， a n a l y z i n gp a r t i a l m e t h o d sm e r i t sa n d d i s a d v a n t a g e s b a s e do nt h ef o u rm o n t h s i n v e s t i g a t i o n si n2 0 0 4a n d2 0 0 5i ny a n g t z er i v e r e s t u a r ya n da d j a c e n ts e aa r e a s ，c h o s ec o d 、d o 、p 0 4 - p 、d i na n db i o l o g i c a lp a r a m e t e r c h l aa sa s s e s s i n gi n d e x e s ，u s e dt h es t a t eo fn u t r i t i o nq u a l i t yi n d e xm e t h o d ( n q i ) ，t h e n u t r i t i o ni n d e xm e t h o d 但v a l u e ) a n dt h eb a c kp r o p a g a t i o na l g o r i t h mo fa r t i f i c i a l n e u r a ln e t w o r k ( a n n ) t oa s s e s se u t r o p h i c a t i o ni nt h i sa r e a c o m p a r e dt h et h r e em e t h o d s a s s e s s m e n tr e s u l t s ，i ti sc o n c l u d e dt h a t ，u s et h en q l m e t h o d ，t h er a n g eo fe u t r o p h i c a t i o ni ss m a l l e s t ( t h ee u t r o p h i c a t i o ns t a t i o n sa c c o u n tf o r 2 4 o fa v e r a g ea n n u a li n2 0 0 4 ) ；u s et h eev a l u em e t h o d , t h er a n g eo fe u t r o p h i c a t i o ni s b i g g e s t ( t h ee u t r o p h i c a t i o ns t a t i o n sa c c o u n tf o r6 8 o fa v e r a g ea n n u a li n2 0 0 4 ) ；u s et h e a n n m e t h o d ，t h er a n g eo fe u t r o p h i c a t i o ni si n t e r v e n i e n t ( t h ee u t r o p h i c a t i o ns t a t i o n s a c c o u n tf o r4 0 o fa v e r a g ea n n u a li n2 0 0 4 ) i ti si n t e g r a t ec o n s i d e r e de v e r yi n d e x e st o u s ea n nm e t h o dt oa s s e s se u t r o p h i c a t i o n , a n di sa c c o r dw i t ht h ep r a c t i c eb e t t e r t h e r e f o r et h ea s s e s s m e n tr e s u l t so fa n nm o d e li sm o r ei m p e r s o n a l ，m o r er e a s o n a b l e a n dm o r ee x a c t h o w e v e ri ta l s oh a st h ed i s a d v a n t a g e - - t h er e s u l t sl o c a t e di nd i f f e r e n t s t a n d a r dw h i c ho b t a i nv i ae x t r a p o l a t e ，m a yp r o d u c eb i g g i s ha s s e s s m e n te r r o r t h er e s u l t so fa n ns h o w e dt h a t ，i n2 0 0 4 ，t h ed i s t r i c to fe u t r o p h i c a t i o nm a i n l y c o n c e n t r a t e dr o u n dt h ef i v e r - m o u t h ，t h ee x t e n to fe u t r o p h i c a t i o ng r a d u a l l yd e c r e a s e d f r o mf i v e r - m o u t ht ot h ee a s ta n dn o r t h e a s t t h ea r e a so fe u t r o p h i c a t i o na l m o s t d i s t r i b u t e di nt h es i d eo fs a l i n i t yb e l l o w e d2 0a n dh a ds e a s o n a lv a r i a t i o n sa l o n gw i t ht h e c h a n g e so fy a n g t z er i v e rd i l u t e dw a t e r t h ep h e n o m e n o no fe u t r o p h i c a t i o nw a sm o r e i v 上海水产大学硕士学位论文 s e r i o u si nm a ya n da u g u s tt h a ni no t h e rm o n t h s ，a n db o t hh a dt h et r e n do ft u r n i n g a r o u n dt ot h en o r t h e a s t ，w h i c hm a yb ec a u s e db yt h ed i l u t e dw a t e rt u r n a r o u n dw i t ht h e f l o o dc a m ei nm a y t h ee x t e n s i o no fe u t r o p h i c a t i o ne x t e n d e dt oa b o u t1 2 2 。4 0 ei nm a y a n d1 2 2 。3 0 ei na u g u s t t h et r a n s e c td i s t r i b u t i o n so fe u t r o p h i c a t i o ni ne a c hm o n t h i n d i c a t e dt h a tt h eg r a d e so fe u t r o p h i c a t i o nc h a n g e df r o mh i g ht ol o wl e v e lf r o m r i v e r - m o u t ht ot h ee a s t ，a n di th a dc o m p l e xv a r i a t i o n si nt h ev e r t i c a ld i r e c t i o n t h e h o r i z o n t a ld i s t r i b u t i o no fe u t r o p h i c a t i o na s s e s s m e n tr e s u l t si n2 0 0 5i ss i m i l a rw i t h2 0 0 4 e x c e p tt h ee x t e n s i o ni sl a r g e r 1 1 i ee x t e n s i o no fe u t r o p h i c a t i o ne x t e n d e dt oa b o u t1 2 3 。e i nm a ya n d1 2 2 。3 0 ei na u g u s t f r o mt h ea n a l y s i so fe v e r yi n d e x e si m p a c to nt h e e u t r o p h i c a t i o n ，i ti sc o n c l u d e dt h a td i n w a st h em a i nc o n t r o lf a c t o rf o rt h ea s s e s s m e n t r e s u l t so fe u t r o p h i c a t i o n ，o t h e rf a c t o r sw e r ea l lr i g h t t h ee x t e n to fe u t r o p h i c a t i o ni n 2 0 0 4a n d2 0 0 5 f r o mh a r dt ow e a kw a s ：m a y a u g u s t n o v e m b e r f e b r u a r ya n d m a y a u g u s t f e b r u a r y n o v e m b e r t h ea v e r a g e a n n u a la s s e s s m e n tr e s u l t so f e u t r o p h i c a t i o ns a m p l e s t a t i o n si n2 0 0 4i s 4 0 ，i n2 0 0 5 i s 5 3 6 ；t h ei s o l i n e d i s t r i b u t i o n so fe u t r o p h i c a t i o nf r o mt h er i v e r - m o u t ht ot h ee a s td i r e c t i o ns t r e t c h e d r e s p e c t i v e l yt o1 2 2 。2 仃ea n d1 2 2 。4 0 e i ti sm o r es e r i o u si n2 0 0 5t h a n2 0 0 4 n o to n l y t h es a m p l es t a t i o n so fe u t r o p h i c a t i o n b u ta l s ot h ee x t e n s i o no fi t 1 1 l ee u t r o p h i c a t i o ni n y a n g t z er i v e re s t u a r yi ss e r i o u s t h e r ei ss o m eh i d d e nt r o u b l ei ns t a b i l i t yo fe c o s y s t e m t h o s ea r eh a r mt of i s h e r yr c s o u r c ea n da q u i c u l t u r e ，a n dt h ew h o l ee n v i r o n m e n t a l s i t u a t i o ni sn o to p t i m i s m t h ei n n o v a t i o ni st h i st h e s i su s e dt h el mf u n c t i o no fa r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r kt o a s s e s s e d e u t r o p h i c a t i o n s t a t e si n y a n g t z e r i v e re s t u a r y , a n a l y z e dt h ei s o l i n e d i s t r i b u t i o n s ；t r a n s e c td i s t r i b u t i o n s ；s e a s o n a lv a r i a t i o n sa n da n n u a lv a r i a t i o n sc h a r a c t e r s o fe u t r o p h i c a t i o ni n2 0 0 4a n d2 0 0 5 e s p e c i a l l yt h en u t r i e n td i s t r i b u t i o na n de a c h s e a s o n a lm o n t h sv a r i e t yc h a r a c t e r si n 2 0 0 4 a n a l y z et h e m a i ne f f e c tf a c t o ro f e u t r o p h i c a t i o n i th a v es i g n i f i c a n c et oc o n t r o le u t r o p h i c a t i o ni ny a n g t z er i v e re s t u a r y , t op r o t e c tt h ee n t i r o n m e n t ，t oe n s u r et h ef i s h e r yp r o d u c t i o np e r s i s t e n td e v e l o p m e n ta n d t om a k eo u tt h ec o u n t e r m e a s u r eo fp r e v e n t i o nw a t e re u t r o p h i c a t i o n k e yw o r d st h ey a n g t z er i v e re s t u a r y , n u t r i e n li n v e s t i g a t i o n ，e u t r o p h i c a t i o n ， a s s e s s m e n t v 上海水产大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集 体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我 对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：苏睁多 日期：加7 年月加日7 上海水产大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子 版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海水产大学可以将本学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位做作者躲颤杉指剥币暨砌 日期易甸年占月加日 7 日期：力? 年，月勿日 上海水产大学硕士学位论文 引言 随着人类活动的加剧，河流污染日趋严重，使得河口成为陆源污染物入海的 主要通道。河口是陆源污染物入海的主要通道，世界上许多著名河口、海湾受到 营养盐、有机物和重金属的污染，对近岸和邻近海域的生态环境构成严重威胁i 。 富营养化概况 所谓水体富营养化，是指湖泊、水库、海湾等封闭性或半封闭性水体以及某 些河流水体内的氮、磷等营养元素富集，水体生产力提高，某些特征性藻类( 主 要为蓝藻、绿藻) 异常增殖，使水质恶化的过程i ”。富营养化可分为天然富营养化 和人为富营养化。在自然条件下水体由贫营养向富营养发展往往需要几千年或几 万年才能完成。但是随着世界人口的不断增加、工业化程度的提高和城市化进程 的加快，大量富含氮、磷的工业废水和城市生活污水被排入海湾、河口和沿岸水 域【捌，引起浮游植物和大量生物在适宜的光照和其他理化条件下异常繁殖，初级生 产力( 有机碳) 急剧增加，水体溶解氧下降，水质恶化，其他水生生物大量死亡， 导致水域在短期内呈现富营养化状态1 7 - 9 1 。因此，目前提到的富营养化，基本都是 指人为引起的。 富营养化引起的危害主要表形在：对海洋生态平衡的破坏，影响水体的利用， 加速水体沼泽化、陆地化进程，可以引发赤潮，对人类健康造成危害f 仲1 2 1 。 2 0 世纪初，水体富营养化问题引起了生态学家、湖沼学家的注意，同时也得 到一些国际组织、国家政府及社会各界人士的关注与重视。在6 0 年代末，联合国 粮农组织( f a o ) 、联合国教科文组织( u n e s c o ) 、世界卫生组织( w h o ) 、欧洲 经济共同体( e e c ) 以及经济合作与发展组织( o e c d ) 等众多国际组织开始在其 计划中设立研究专项。1 9 7 3 年o e c d 曾在其1 8 个成员国之间建立国际富营养化研究 合作计划。当时主要是对湖泊水体开展水体富营养化研究，通过在世界范围内开 展的大量研究，确定水体中总磷、总氮的含量是水体富营养化程度的重要标志， 是产生水体富营养化的主要原因和物质基础，如美国、日本等国根据大量的湖泊 上海水产大学硕士学位论文 调查资料提出了各自水体营养程度评价模式及营养分级标准i ”l 。 来自联合国环境规划署( u n e p ) 的一项水体富营养化调查结果表明【1 3 】：在全 球范围3 0 - 4 0 的湖泊和水库遭受不同程度影响，各地区受影响的情况相差悬 殊。世界上大部分的大型湖泊未受影响，水质良好，如贝尔加湖、苏必利湖、马 拉维湖、坦噶尼喀湖、大熊湖、大奴湖等；而在气候干燥地区，水体富营养化情 况相对严重，如西班牙的8 0 0 座水库中，至少有1 3 是处于重富营养化状态。在南美、 南非、墨西哥及其它一些地方都有水库严重富营养化的报道，加拿大湖泊众多， 发生富营养化的湖泊则主要集中在加拿大南部人口稠密地区，其大部分湖泊( 约 3 4 ) 处于贫营养状斜1 4 1 。 长江口情况概述 河口学上的长江河口区从潮汐作用的范围来划分：潮汐影响到安徽的大通， 那里叫潮区界，自此以下叫河口区，到河口口门有6 4 0 公里；潮流到达的范围是江 阴，叫潮流界，自此而下为河口段；大通到江阴称为河流近口段。江阴到长江口 1 7 2 6 8 公里可以分为两段：江阴至徐六泾是南通河段，徐六泾向下，长江开始分汉。 崇明岛北面称北支，南面称南支；南支经宝山的长兴岛、横沙岛又分为北港和南 港；南港在口门附近因九段沙分为北槽和南槽。因此、长江河口形成三级分叉、 四口入海的格局，长江口外、长江径流入海与海水混合的冲淡水范围，称为口外 海滨。舟山所属的嵊泗诸岛，就位于长江的口外海滨。 长江河口区蕴藏着丰富的生物资源，它是近海渔业资源不断得到补充的保证， 也是整个渔场形成的物质基础。因此，河口对生物种群的延续与补充以及保持其 生态平衡具有及其重要的意义。长江不断地向河口输送大量的营养物质，肥育着 河口及其临近海域，使其成为生产力最高的水域，著名的舟山渔场和吕泗渔场就 位于长江口的两侧。它们具有其它渔场所不及的优越条件与自然环境，为海洋鱼 类与其它海洋生物的生存提供了有利条件，因而这一水域渔业资源基础雄厚，是 我国最大的渔业基地。 长江流域面积1 8 1 0 6k m 2 ，每年流入东海的径流量达9 3 2 x1 0 hm 3 ，沉积物 达4 6 8 x1 0 8t a ，硝酸盐为6 3 1 0 6t a ，磷酸盐为0 1 3 1 0 6t a ，硅酸盐为2 0 4 x1 0 6 t a i ”j 。长江口是我国最大的河口，邻近水域营养盐丰富，盐度变化幅度大。近2 0 上海水产大学硕士学位论文 年来，随着中国经济的迅猛发展和城市化进程的加快，工农业废水和生活污水不 断增加，长江流域输入长江口的氮、磷增加了近2 倍，富营养化程度加重，导致长 江口及其l 临近水域长江1 ：3 赤潮发生频繁，生态环境日趋恶化f 16 r 丌。而且长江口毗 邻上海市，人口稠密，工业发达，大量工业废水和生活污水排入河口和近岸水域。 富营养化的研究情况 早在2 0 世纪5 0 年代，人们就开始关注近海富营养化对海洋生态系统的影响了 l l s l 。1 9 7 9 年，美国环境保护协会首次举办了关于河口地区富营养化问题的国际专 题研讨会【1 9 i 。关于富营养化的论文文献也很多，仅1 9 8 8 年至1 9 9 7 年间就有至少1 5 7 4 篇文献与近海富营养化有关，而且数量还保持着较高的增长率。最近几十年， 许多原来贫营养的河1 3 海域变得富营养化【2 1 捌。 我国是一个海洋大国，近2 0 多年来，我国社会经济发展迅速。与此同时，我 国的富营养化现象也急剧增加，尤其是沿海海湾和河1 3 地区1 2 , 4 - 2 6 | 。 绝大多数赤潮生物是自养生物，它们吸收海水中的营养物质，通过光合作用 合成有机物质满足自身生长繁殖的需要。赤潮生物的大量增殖或聚集，必须有丰 富的营养物质作基础。普遍认为，赤潮的发生与海水的富营养化过程密切相关 z t , z s l 。f 1 2 0 世纪7 0 年代以来，在我国有记录的赤潮已超过3 0 0 次。河1 3 地区尤为严 重，长江口水域发生赤潮次数远高于渤黄海和南海。特别是在2 0 0 4 年的5 月在长江 口至杭州湾海域，发生了我国有记录以来的特大规模赤潮，给该海域的生态系统 带来严重的危害。 富营养化评价方法 有关河口近岸富营养化评价已经成为全球普遍关心的问题。由于海水中的各 种污染物存在着复杂的物理、化学和生物作用，使得海水水体的富营养化评价成 为一个棘手的非线性预测问题。几十年来，国内外学者先后提出了特征法、参数 法、生物指标法、营养指数法、灰色聚类法和模糊综合评价法等多种方法【2 9 1 。实 践证明，这些方法各有其适用条件和局限性，目前国内外尚未有一个公认的富营 养化的评价原则、方法、指标及标准可循，至今仍没有形成统一的评价方法。近 十多年来，迅速发展起来的人工神经网络p o - 3 2 1 是一种人工智能理论，它力图模拟 人脑的一些基本特征，可以进行并行计算、分布式信息存储、具有很强的自适应 上海水产大学硕士学位论文 性、自组织性。特别是能处理任意类数据，这是其它传统方法所无法比拟的。通 过不断的学习，能够从未知模式的大量复杂数据中发现其规律，进行模拟、预测。 它克服了传统分析过程的复杂性及选择适当模型函数形式关系的困难，是一种自 然的非线性建模过程，无需分析存在的非线性关系，给建模与分析带来极大的方 便。对非线性系统的预测具有独特的优越性，广泛应用于水质评价【3 1 翊。近几年 也将人工神经网络应用于富营养化的评价 3 3 - 3 5 1 。 然而对于长江口海域富营养化的评价，研究的很少。全为民等用有机污染指 数( a 值) 和富营养化指数( e 值) 评价相结合的方法对长江口及邻近水域富营养 化进行评价与分析，发现长江口及邻近水域从西向东、从北向南污染程度逐步降 低；同时根据多年平均的a 值划分，大约6 0 水域已达到重污染水平，受轻度和中 度污染的水域均为2 0 左右【3 “。杨红等利用人工神经网络模型评价长江口水质， 以此模型采用溶解氧、化学需氧量( c o d ) 、磷酸盐、无机氨、总汞、镉、铅、砷、 油类，对长江口1 8 个监测点的海水水质进行综合评价。表明：2 个站点为i 类水质， 1 0 个站点为类水质，5 个站点为m 类水质，1 个站点为类水质，其水质大致维 持在i i 类水质标准，水质状况还是比较乐观的。但从单项水质评价结果来看，无 机氮、磷酸盐超标比较严重【3 7 1 。屠建波，王保栋1 3 8 】用综合评价法( o s p a r c o m p p ) 对长江口及其邻近海域富营养化状况进行了评价，结果表明长江口及其邻近海域 属于富营养化“问题海域”，即有充分证据表明，人为的富营养化已经对长江口及 其邻近海域的海洋生态系统造成不良干扰。 本文介绍了几种评价方法，如单项因子法、综合指数法、n e e a 法、模糊综 合评价法、集对分析法、生物指标法，详细介绍了人工神经网络法。利用综合指 数法中的营养状态指数法( a 值) 、比值法( e 值) 以及人工神经网络模型对长江口 海域的营养水平及其季节变化进行了分析评价，比较三种方法的评价结果。且首 次利用人工神经网络模型的l m 算法对长江口水域的富营养化情况进行评价，分析 了2 0 0 4 、2 0 0 5 年长江口及其邻近海域富营养化的水平分布、断面分布、季节变化、 年均分布等特征。并且通过比较此两个年份富营养化评价结果，分析富营养化的 变化趋势。经实践证明用人工神经网络方法进行富营养化评价，避免了网络的自 身缺陷，评价快速准确，评价结果具有客观性、可比性【3 9 l 。 4 上海水产大学硕十学位论文 通过2 0 0 4 和2 0 0 5 年的富营养化的评价结果，分析富营养化的发展趋势，对防 止环境污染和水域富营养化具有指导意义