珠江口横门大气氮、磷干湿沉降的初步研究

通过对2006年12月至2007年11月中山横门的大气沉降采样分析, 初步探讨了珠江口大气氮、磷干湿沉降的特征。结果表明, 观测期间铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、总氮(TN)、总磷(TP)降雨量加权平均浓度分别为0.82、0.52、2.14、0.039mg.L-1, 干湿总沉降通量分别为1.584、1.142、4.295和0.055g.m-2.a-1。NH4+-N、NO3--N和TN干、湿沉降通量相当, 而TP以湿沉降为主。TN大气沉降通量春、夏、秋三季相当, 均明显高于冬季, TP则以夏季最大, 秋季次之, 而冬季最小。     

厦门市近15年无机氮湿沉降的变化情况

为了研究厦门市大气湿沉降中的无机氮情况,分析了2000～2014年厦门市内和郊区的雨水中NO_3~--N和NH_4~+-N的浓度及其沉降通量的变化情况,并对湿沉降中无机氮对厦门近海海水生态系统的影响进行讨论。结果表明,厦门市内和郊区雨水中NO_3~--N和NH_4~+-N的浓度均为春季较高,夏季较低;高浓度无机氮在一年中出现的时间段在两个区域有差别,这可能与这两个区域的季风转换和大气混合层高度变化有关。在2000～2014年,雨水中NO_3~--N的浓度在市内总体呈下降趋势,在郊区总体呈上升趋势;NH_4~+-N浓度的年变化规律不明显。湿沉降给厦门近岸海域带来的NO_3~--N和NH_4~+-N的量分别为1056 t/a和1278 t/a,低于该区域河流输入的无机氮的量的10%,说明湿沉降不是厦门近岸海域海水中无机氮的主要来源。通过比较厦门雨水和近岸海水中的营养盐情况,发现雨水的沉降可能会促进厦门近海部分区域海水中浮游植物的生长。     

大亚湾微表层和次表层海水营养盐的研究

根据1998年秋季（10、11月）、1999年春、秋季（4、5、10月）5个航次对大亚湾海区微、次表层的调查结果，分析了微表层海水对氮、磷、硅营养盐的富集概况，讨论了营养盐与环境因子的关系。结果表明：大亚湾海区微表层海水对氮、磷、硅营养盐均有富集作用，因海况及季节不同，富集因数（EF）与其他海区的有所差别；无论夏季或秋季，大亚湾海区微表层海水中无机氮都以NH4－N为主要存在形态；其余水层则以NO3－N为主要存在形态。结果还表明，微表层、次表层海水中NH4－N与BOD5、COD测值都呈高度显著正相关，与PO4－P和SiO3-Si含量均无相关，说明大亚湾海区水中含氮有机物较含磷有机物丰富。     

台湾海峡冬、夏季氮通量的数值模拟研究

本文建立了一个气候态驱动的台湾海峡物理-生态耦合模型（ROMS-NPZD）。与遥感观测数据的比较表明，模型能够较好地模拟出冬、夏季台湾海峡主要的温度和叶绿素分布特征。模型揭示了夏季台湾海峡营养盐输运的东、西通道，与南海次表层水的入侵通道一致；冬季，海峡中的营养盐来源于闽浙沿岸水和通过澎湖水道入侵的南海次表层水。模拟结果表明:夏季，通过海峡流入东海的氮主要为有机氮；冬季，闽浙沿岸流为海峡和南海北部陆架提供了丰富的营养盐，不仅如此，南海次表层水进入海峡的营养盐通量与夏季相当。     

青岛夏季不同天气下气溶胶中无机氮磷的浓度及沉降研究

本文于2011年8月连续采集了青岛近岸大气气溶胶TSP(总悬浮颗粒物)样品,运用离子色谱法(IC)测定了可溶性无机氮磷组分的浓度,并估算了其干沉降通量,分析了天气过程对无机氮磷浓度的影响,讨论了大气干沉降对黄海初级生产力的影响。结果表明,夏季青岛沿海地区气溶胶颗粒物、NH+4-N、NO-3-N的平均浓度分别为139.96、9.70、3.08μg/m3,NO-2-N和PO3-4浓度很低,分别在0.15和1.00μg/m3以下;NH+4-N含量约为NO-3-N的3倍,二者之和占总无机氮的99%以上。天气过程显著影响颗粒物及无机氮的浓度和组成,雾天时,颗粒物、NH+4-N、NO-3-N的浓度分别升高到晴天时的1.48、1.98和2.21倍,大风天气下分别为晴天时的1.85、2.84和4.50倍;降雨对气溶胶存在明显的清除作用,对颗粒物和无机氮的清除率分别为7.70%~32.97%和54.16%~64.49%。气象要素和气团来源、路径对气溶胶浓度和组成的影响也十分显著。颗粒态无机氮磷的沉降通量分别为0.55和96.14μg/(m2·d),输入黄海后可产生94.51~138.30mg/(m2·month)的新生产力,对总初级生产力的贡献不大,但特殊天气下大气干沉降引起的新生产力可以在短时间内迅速增加。颗粒态无机氮磷的沉降通量之比为13.7,沉降后不会使黄海磷限制的营养盐结构产生明显变化。     

南海北部水团及中尺度现象对营养盐时空分布的影响

2019年在南海北部开展了4个季节的现场调查,获取了调查海域海水温度、盐度和营养盐等环境要素的实测数据。珠江口西侧近岸海域营养盐表现出明显的季节性和区域特征,除秋季为潜在的氮限制外,冬、春、夏季均表现为磷限制,且春季最为显著,主要受冲淡水输入和陆架水入侵影响。受西南季风强弱和调查海域海底地形差异的影响,春、夏季珠江口外跨陆架断面(A断面)上升流强度大于海南岛以东跨陆架断面(B断面),且夏季营养盐浓度等值线的爬升高度和范围大于春季。黑潮水入侵稀释了陆架坡折处以外海域的营养盐浓度,冬季75～150m深水体的营养盐浓度相比夏季降低了25%以上;El Ni?o期间黑潮水入侵增强,春、秋季A断面的东沙群岛附近海域75～150m深水体的营养盐浓度比相邻站位均低20%以上。春季冷涡中心无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)、磷酸盐(PO₄^3–-P)和硅酸盐(Si O₃^2–-Si)相较于边缘区域分别升高了6.42μmol·L^–1、0.71μmol·L     

台风"碧利斯"在厦门海域的酸沉降特征及其氮、磷营养盐对海洋的输入评估

通过对台风"碧利斯"影响期间厦门滨海地区降雨化学特征的研究,以及对台风降雨与春夏季降雨样品的比较研究发现:主要离子降雨的月沉降通量根据其特点可分为4类.台风降雨的pH明显大于非台风降雨,台风"碧利斯"和"格美"降雨样品的pH不具有酸雨特征.台风"碧利斯"的降雨能有效清除空气中的酸雨成分,同时减少对厦门滨海地区的酸沉降和对海洋的酸输入.春夏季降雨和台风降雨的N/P比都远高于海水Redfield值.通过估算发现台风"碧利斯"的直接湿沉降对台湾海峡西部表层海水DIN(溶解无机氮)有很大的增加,而PO43-的输入量则很小.     

海洋蓝藻固氮基因

氮是海洋浮游植物必需的大量元素，又是海洋浮游植物生长的主要限制因子之一，研究氮元素的补充机制对了解海洋生态系统有重要意义。海区氮营养盐的补充主要通过新生氮实现，其主要补充机制为径流输入、大气干湿沉降、水体混合、上升流及生物固氮作用。生物固氮是指固氮生物将大气中的氮气还原成氨的过程，对地球上氮循环和氮平衡具有不可替代的作用。海洋生物固氮作用是维持海洋初级生产力和新生产力的一个重要生态反应。海洋中固氮生物种类较多，主要包括固氮蓝藻、异养细菌和光合细菌。     

沉积物捕获器在海岸与陆架沉积动力研究中的应用:以罗源湾和台湾海峡为例

运用时间序列的沉积物捕获器对海岸与陆架海域沉降颗粒物进行采集,估算沉降通量,并运用多学科综合研究手段分析沉降颗粒物的来源、组成、时空变化及控制因素,可以为海岸与陆架沉积动力过程的研究提供新的研究手段。福建罗源湾的实验表明,夏季罗源湾潮下带小潮至中潮期间的沉降通量为133.20~256.18g/(m2·t);由中潮向大潮变化期间单个潮周期的沉降通量明显增大,台风过后的大潮期间的沉降通量为373.99~590.51g/(m2·t);台风显著影响期间的沉降通量为746.34g/(m2·t);粒度分析及水动力观测结果显示,观测期间罗源湾潮下带沉降颗粒物主要来源于海底沉积物的再悬浮。台湾海峡西北部内陆架海域的实验研究表明,该海域近底部悬浮颗粒物沉降通量最大值为13.34g/(m2·d),由小潮向中潮沉降通量逐渐增大,这主要是由于近底部温盐跃层层位上移,近底部垂向混合作用增强,致使底部再悬浮沉积物向上扩散,并最终被沉积物捕获器捕获。沉积物捕获器可以接收到再悬浮沉积物,结合底部边界层过程的观测研究,可以深入认识海底沉积物的侵蚀、沉降及埋藏过程,在研究海岸与陆架区沉积动力学、泥质区沉积记录的形成过程与保存潜力中扮演着十分重要的角色。     

北太平洋大气沉降的时空特征及其对副极区海洋生态系统的影响

北太平洋副极地海区作为全球海洋三个高营养盐低叶绿素(high nutrient and low chlorophyll, HNLC)海区之一, 其浮游植物生长受到微量元素铁的限制。对于开阔大洋, 大气沉降是海洋表层铁的一个重要来源, 铁元素沉降进入海洋后能够促进浮游植物生长, 进而引起海洋初级生产力和生物泵的响应。本文利用SPRINTARS(Spectral Radiation-Transport Model for Aerosol Species)模式的时长为20a的日均大气沉降数据, 对北太平洋海区大气沉降的时空特征进行了分析。结果表明, 进入北太平洋海区的大气沉降量为26.81Tg·a^-1, 并且存在显著的季节变化: 春季最高, 冬季最低, 5月份进入海洋的沉降量达到峰值。大气沉降主要来源于陆地区域, 在风场的驱动下向海洋传输, 因此大气沉降量的空间分布呈现出西高东低的特征。本文以2010年8月中旬卫星观测到的一次强沙尘(即高大气沉降量)事件为例, 研究了大气沙尘的传播路径。进一步结合2001年4月9—12日及2008年4月20—22日的沙尘事件, 分析了西北太平洋K2站位(47°N, 160°E)附近海域海洋初级生产力对大气沉降——沙尘事件的响应。结果表明, 三次沙尘事件后, K2站位的颗粒有机碳通量、叶绿素浓度均有明显增加, 即沙尘事件对北太平洋副极区海洋初级生产力存在促进作用。