环雷州半岛近海表层沉积物有机碳分布及其控制因素分析

对环雷州半岛近海43个海底表层沉积物的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、沉积介质条件(包括沉积物粒度)进行了分析,探讨了沉积物TOC、TN的区域分布特征以及影响有机碳分布的主要因素。结果表明,环雷州半岛近海海域海底表层沉积物有机碳含量在0~0.79%之间,平均值为0.26%。与中国其它近海海域相比,环雷州半岛大部分近海区域海底表层沉积物有机碳含量明显偏低,为有机质贫乏区,仅雷州半岛西南部流沙湾近海海域为TOC相对高值区。总氮含量也不高,在0.011%到0.100%之间,TOC与TN存在较强的正相关性,且平面上TOC与TN分布高度重合,显示氮元素主要以有机化合物形式存在。TOC/TN比值在5.1~14.3之间,表明沉积有机质具有陆源输入和海洋自生来源的混合特征,但以雷州半岛西侧北部及东侧中部海域受陆源有机质输入影响更大。大多数站位海底沉积物粒度构成以粉砂为主、粘土次之,少数站位以砂质沉积为主。沉积物有机碳含量与粘土及粉砂含量呈弱正相关性,与沉积物pH值、Eh值及砂含量呈弱负相关性,这表明海底沉积物有机质丰度受有机质来源输入、海底氧化还原状态和沉积水动力条件(沉积物粒度)等因素综合控制。     

桑沟湾养殖海域沉积物中碳埋藏通量的长期记录

对取自桑沟湾北部和南部养殖海域2个站位柱状沉积物样品进行研究,测定了它们的总碳(TC)、有机碳(TOC)、无机碳(TIC)含量,估算了海源有机碳(Ca),结合沉积物年代序列测定,对碳的来源和埋藏通量(BF)进行分析。结果表明:从19世纪到20世纪初,桑沟湾碳埋藏基本处于平稳期;20世纪初开始,伴随着中国工业革命兴起,湾内营养水平提高,大量天然小型贝类繁殖及残骸埋藏使桑沟湾碳埋藏量有大幅度突跃;20世纪60年代以来人工养殖活动兴起及到90年代大规模养殖后,天然贝类繁殖受抑制且伴随养殖产品的不断收获,使此期间碳埋藏量又处于平稳期。20世纪60年代前BFCa/BFTOC和BFCa/BFTC的比值分别在20%和4%以下波动,其后随养殖活动增加呈显著增大趋势;但BFTOC/BFTC比值基本在40%以下范围内波动。并将该区与取自黄海中部一柱状沉积物的BFTIC/BFTC比值作对比,桑沟湾BFTIC/BFTC比值基本在60%~98%之间远高于黄海中部(约15%)的比值,桑沟湾TIC与TC含量高比值使仅应用TOC或Ca含量估算碳埋藏通量可能带来巨大误差。     

江苏近海紫菜养殖区的空间扩张模式研究

为精准实施海域使用现状的动态监测与有效管理,开展了江苏近海紫菜养殖区空间扩张模式研究。选取1990年、2000年、2013年和2018年四个时相的Landsat遥感影像为数据源,采用面向对象分类方法提取江苏近海紫菜养殖区的空间分布信息,分别计算1990年、2000年、2013年和2018年江苏近海紫菜区养殖面积并分析其变化趋势,揭示江苏近海紫菜养殖区空间分布特征,并剖析江苏近海紫菜养殖区的空间扩张模式。研究结果表明:(1) 1990年、2000年、2013年和2018年,江苏近海紫菜养殖区分布面积分别为804.69 hm~2、6 097.95 hm~2、29 453.29 hm~2、42 316.98 hm~2,呈现逐年增加的变化趋势。(2)江苏近海紫菜养殖区主要分布在连云港海域以及盐城-南通交界海域。(3)基于2018年紫菜养殖区空间分布格局,在江苏近海的部分港口航运区和特殊利用区存在紫菜养殖的不合理用海行为。(4)连云港海域紫菜养殖扩张模式以密度增大的填充型为主,盐城-南通交界海域以密度增大的外延型为主。该研究可为相关海洋管理部门提供江苏近海紫菜养殖区空间分布和扩张模式的基础数据,也可为控制江苏近海紫菜养殖规模,优化海洋产业布局提供决策支持。     

近200年桑沟湾养殖海域柱状沉积剖面的污染有机质记录与评价

通过对取自桑沟湾南部和北部养殖海域2个站位的柱状沉积物样品进行TOC和TN测定,分析了桑沟湾沉积物中TOC和TN的分布情况,结合沉积物年代序列的测定,估算了工业革命之前、之中及规模化养殖之后桑沟湾海域沉积物中水生有机碳和总氮的含量,并对近200年来桑沟湾养殖海域有机质沉积情况进行了评价。结果显示:19世纪70年代以前,TOC含量较稳定,TN含量随深度增加而缓慢降低;19世纪70年代至20世纪70年代,TOC,TN含量波动均较大;20世纪70年代以后,TOC含量逐渐减小并趋于稳定,TN含量随养殖规模的扩大显著增加,且扇贝养殖区表层沉积物中TOC,TN的含量均低于海带养殖区。近200年桑沟湾沉积物中有机质来源变化趋势为混源-陆源-混源,近40年来的规模化养殖明显增加了水生有机碳及水生总氮在TOC和TN中所占比例。对桑沟湾沉积物中有机质污染评价结果显示,大规模的养殖活动增加了底质中沉积物TOC和TN的含量,海带筏式养殖对沉积物中的TN造成了一定的累积性自身污染。     

桑沟湾沉积碳库年汇入速率的长期变化及其区域性差异

对取自桑沟湾北西南三根柱样近200 a碳来源及埋藏通量的解析，分析了湾内不同站位各形态碳的差异性，进而对全湾碳埋藏进行了估算。湾内环流、贝藻养殖等造成湾内不同区域碳埋藏的差异；桑沟湾总碳（TC）平均量1.79%，有机碳（TOC）平均量0.54%，无机碳（TIC）平均量1.25%，TOC含量相对较小，为海陆混合来源，以陆源有机碳（C_t）为主，大规模人工养殖后，海源有机碳（C_a）有明显增加的趋势。桑沟湾碳埋藏通量平均为228.9 g/（m2·a），以无机碳为主要埋藏形式（约占70%），高的沉积速率及生物残骸沉降使桑沟湾养殖区碳的来源及埋藏区别于其他陆架海域。     

大亚湾典型养殖区表层沉积物环境特征研究

通过对大亚湾的大鹏澳海域的网箱养殖区表层沉积物的理化特征及大型底柄生物分布特征与贝类养殖区、对照区的对比研究,揭示了该养殖区表层沉积物环境的基本特征.结果表明,网箱养殖活动对表层沉积物化学性质的影响比较明显,主要表现为总氮、_口J交换态氮、可交换态氨氮、总磷、无机磷、有机磷、硫化物和有机碳的含量,以及无机磷占总磷的比例与可交换态氨氮占可交换态氮的比例大大提高.大型底栖生物分布特征表明,贝类养殖区的平均多样性指数为1.86,平均栖息密度为626.7 ind·m-2,均为最高,这主要是由于贝类养殖区有机质含量适中,低于网箱养殖区,高于对照区,适宜多毛类的繁殖与生长.     

湛江红树林湿地沉积物有机碳分布特征及影响因素

红树林生态系统位于海洋与陆地的交界处,具有重要的生态服务功能。红树林湿地是重要的碳库,对全球碳平衡有重要影响。然而,由于受到人口增长、社会经济发展和城市化进程加快等人类活动和全球气候变化的影响,红树林正在加速消失。文章以广东湛江市国家级红树林自然保护区为研究区,通过分析红树林沉积物中的有机碳含量及分布特征,讨论人类活动(如,人工养殖)在湿地碳循环中的影响。本研究在研究区内获取15个样品,利用重铬酸钾氧化—还原容量法测定了沉积物中有机碳含量。结果表明:研究区内沉积物有机碳(TOC)含量介于0.68%～2.50%,同时TOC含量与研究区内人工养殖场排污口的距离有密切关系:离排污口越近,TOC值越低;离排污口越远,TOC值越高。此外,研究区内红树林TOC含量与其他红树林湿地TOC含量相比明显偏低,可能与养殖排污抑制红树林的生长和繁殖,从而使其TOC含量明显减少有关。     

台湾海峡西部沉积物中碳的来源及埋藏

根据2005年夏季航次观测的沉积物中总有机碳(TOC)、无机碳(CaCO3)、总氮(TN)、悬浮体颗粒有机碳(POC)、沉积物粒度数据得出,台湾海峡西部表层沉积物TOC质量分数的范围为0.01～1.79,平均值为0.37±0.24,略高于20多年前台湾海峡南部海区,而低于台湾海峡中、北部海区;TOC的质量分数湾内比湾外...     

厚壳贻贝(Mytilus coruscus)养殖区沉积物微生物多样性及固碳潜力研究

海洋蓝碳是海洋碳汇研究的重要领域,厘清不同蓝碳生境中沉积物有机碳组分格局是当前研究的热点之一。为更好地理解此问题,现以近海厚壳贻贝养殖区这一特殊蓝碳生境为对象,解析沉积物中的碳氮组分格局;进一步通过关联沉积物微生物群落、结合卡尔文循环和还原三羧酸循环的关键基因相对丰度分析,评估厚壳贻贝养殖区沉积物的固碳潜力。结果表明,相较于非养殖区,厚壳贻贝养殖区沉积物惰性碳的累积较大,氮组分主要以氨氮形式存在;同时养殖区高微生物量碳和微生物量氮指示了其沉积物中碳周转较快,碳氮组分特征差异明显。沉积物微生物高通量测序结果显示养殖区沉积物微生物主要以Gamma变形菌纲和Delta变形菌纲为主,且微生物类群与颗粒有机碳、惰性碳等碳组分存在明显的相关性。与惰性碳存在明显正相关关系的硫微螺菌科(Thiomicrospiraceae)丰度在养殖区沉积物中显著高于非养殖区沉积物。贻贝养殖区沉积物包含cbbL在内的6种关键功能基因,固碳潜力明显。研究结果将为进一步探究蓝碳生境的有机碳来源和微生物固碳效率提供基础依据。     

浙江近岸海域表层沉积物中氮的存在形态及其含量的分布特征

运用分相浸取法分析了浙江近岸海域60个站位的表层沉积物(0～2 cm)中各形态氮的含量和分布.研究结果表明,表层沉积物中总氮(TN)含量为214.66～861.44 mg/kg,均值为580.52mg/kg,位于浅水区的长江口、杭州湾和浙江沿岸的TN含量低于东部远岸海域;可转化态氮(TTN)含量只占总氮的3.06%～37.24%,有机态和硫化物结合态氮(OSF-N)是沉积物中可转化态氮的主要赋存形态,非转化态氮(NTN)是浙江近岸海域表层沉积物中的优势形态.各站位沉积物中氮在不同提取相中的含量差异较大,与沉积物的陆源输入、沉积物重金属含量、粒径分布及沉积海域的水动力条件等因素有关.     

砷在贝类养殖区表层沉积物及贝类体中的积累和分布

2003—2004年福建近岸海域海洋环境和海洋生物质量的监测资料表明,福建沿海主要贝类养殖区表层沉积物和4种养殖贝类(僧帽牡蛎、太平洋牡蛎、缢蛏和泥蚶)体中砷含量分别为(4.15—13.7)×10-6(干重)和(1.28—3.56)×10-6(湿重),总平均值分别为9.06×10-6(干重)和2.22×10-6(湿重),均低于海洋环境污染评价标准限值。总体上看,福建沿海潮间带滩涂贝类养殖区表层沉积物和养殖贝类体中砷含量高于浅海贝类养殖区的含量,且呈闽东和闽南贝类养殖区高、闽中养殖区低的格局。贝类养殖区表层沉积物中砷含量的多寡与表层沉积物的类型密切相关,并与僧帽牡蛎、缢蛏体砷含量之间总体成正相关。     

珠江口及近海表层沉积有机质的特征和来源

测定了珠江口及近海表层沉积物中总有机碳(TOC), 总氮(TN)及稳定碳同位素组成和几类主要有机化合物(水解氨基酸THAA、糖类TCHO、脂类lipid、酸不溶有机物AIOC), 并分析了沉积有机质及化合物的特征和来源。结果表明珠江口表层沉积有机质主要为陆源和水生混合来源, 而近海有机质主要为当地水生来源。大量的陆源高等植物(含有较多的木质素、纤维素等)输入珠江口, 使得珠江口个别站位沉积物中糖类物质含量大幅高于近海样品; 而珠江口与近海沉积物中水生来源有机质的含量相当。氨基酸和糖类占TOC的份额在浮游生物和悬浮颗粒物中分别为56%和48%, 在表层沉积物中为19%, 说明珠江口和近海的有机质从水柱到达沉积物-水界面的过程中经历了较充分的降解。珠江口样品中活性组分氨基酸和糖类占TOC的份额低于近海, 可能说明珠江口沉积有机质的降解程度高于近海。     

北极楚科奇海域沉积物中总糖的分布及来源

对2003年7月至9月采自北极楚科奇海域的4个站位表层沉积物及1个站位的柱状沉积物样品的总糖、总碳、有机碳、无机碳、总氮、总磷的含量进行了测定,并对其有机碳和有机氮同位素(1δ3C和1δ5N)的变化进行了研究,结果表明:北极楚科奇海域沉积物中的总糖与有机碳为明显的正相关关系,说明糖类是有机碳重要的组成部分;表层沉积物中TOC/TN平均值为9.273,1δ3C和1δ5N的平均值分别为-21.61‰和7.1‰,显示出表层沉积物中糖类物质以海洋藻类来源为主、混入部分陆源物质的分布特征;柱状样品不同深度沉积物中TOC/TN平均值为13.45,也反映出糖类物质为海洋自生和陆源输入共存的分布特征。     

2012年长江口水域溶解有机碳分布特征及其与环境因子的关系

根据2012年2、5、8和11月长江口4个季节航次综合调查资料,分析了长江口及其邻近海域溶解有机碳(DOC)时空分布特征,探讨了DOC分布与盐度、表观耗氧量(AOU)、化学耗氧量(COD)、叶绿素a以及颗粒有机碳(POC)间的关系。结果表明,2012年长江口区DOC的浓度范围在0.53~5.21mg/L之间,均值为1.86mg/L。DOC浓度秋季最高,夏季和冬季次之,春季最低。DOC空间分布整体呈现近岸高、远岸低的格局,高值区分布在口门内和近岸水域,外海区DOC浓度随着离岸距离的增加而逐渐降低。各季节DOC空间分布略有差异。DOC与盐度、COD以及POC的相关关系较强,与AOU和叶绿素a相关性较弱。2012年长江口有机碳以DOC为主,DOC对总有机碳(TOC)的平均贡献率为55.8%,其中冬季贡献最大(59.4%),其次为秋季(59.2%)和春季(55.3%),夏季贡献率最低(49.4%)。     

南沙群岛西部海域两柱状沉积物中碳和氮的分布和来源特征及埋藏通量估算

对位于南沙群岛海域西部近大陆架-残留沉积区(NS01站)和深海沉积区(NS02站)的2个沉积物柱状样进行了研究,测定了它们的粒度组成、CaCO3含量、总有机碳含量(TOC)、总碳含量(TC)、总有机物含量(TOM)和总氮含量(TN),估算了它们的埋藏通量及陆/海源TOC和TN的相对含量.结果表明,该海域沉积物主要是粒径小于63μm的细粒度组分,粒度组成随深度的变化很小.沉积物粒度不是控制CaCO3含量、TOC、TC、TOM、TN和TOC/TN垂向变化的主要因素.NS01站CaCO3含量、TOC、TC、TOM和TN的含量及埋藏通量均低于NS02站.NS01站TOC/TN随深度的变化主要受控于TN的变化,而NS02站则主要受控于TOC的变化.2个研究站位的TOC和TN均以海洋自生为主,NS01站沉积物中海洋自生TOC和TN的平均值分别为53.2%和81.4%,NS02站沉积物中海洋自生TOC和TN的平均值分别为64.5%和87.7%.     

2012年秋季江苏南部紫菜养殖区绿藻微观繁殖体现状

为了探讨绿藻微观繁殖体在江苏紫菜养殖区的分布及其种类组成,分析其在绿潮形成发展过程中的作用,于2012年秋季对江苏近岸紫菜养殖区及附近海域进行水体和养殖区内沉积物、绠绳和养殖竹片的绿藻微观繁殖体调查研究。通过实验室培养萌发实验的方法确定了繁殖体在水体、沉积物、绠绳和养殖竹片上的数量,并对培养出的绿藻幼苗进行RFLP分析,确定其属种。结果表明,水体中微观繁殖体数量介于12~648株/L,高值区主要集中在紫菜养殖区站位,其中最高值出现在泥螺沙(NLS)站位。并且,小洋口(XYK)、高泥(GN)、泥螺沙(NLS)3个站位的水体、沉积物、绠绳和养殖竹片上均有绿藻繁殖体固着,其平均值分别为374株/L、7.9株/g、3.6和12.8株/cm2。通过分子检测发现,通过繁殖体培养萌发的绿藻种类主要存在浒苔(Ulva prolifera),缘管浒苔(Ulva linza)和Ulva sp.1 3种,其所占的比例分别是46%、14%和40%。因此,调查海域广泛存在绿藻微观繁殖体,其分布趋势呈现近岸高外海低,由养殖区向外扩散的趋势。江苏南部紫菜养殖区是繁殖体存在的一个重要源头。通过研究繁殖体在苏北浅滩的分布现状及种类组成情况,为该区域的绿潮溯源研究提供有力的支持。     

象山港大黄鱼(Pseudosciaena crocea)网箱养殖区及邻近海域沉积物中异养细菌生态分布

调查了投饵期(8月)和越冬期(11月)象山港大黄鱼(Pseudosciaena crocea)网箱养殖区及周围海域沉积物中有机物含量、异养细菌数量和群落结构。结果表明:养殖区沉积物(0—5cm层)中总磷、总有机氮含量在投饵期和越冬期均显著高于邻近对照海域(P0.05)。沉积物中异养细菌、弧菌数量分别在3.2×104—5.2×105 CFU/g和2.2×103—1.7×105 CFU/g之间,养殖区沉积物细菌数量大于周围邻近海域。16S r DNA法分析结果表明,研究区域投饵期的优势属均为弧菌属,越冬期为芽孢杆菌属。各采样区异养细菌的多样性表现为养殖区周围邻近区域、投饵期越冬期。异养细菌数与沉积物中TON、TP含量呈显著正相关,表明象山港大黄鱼养殖区沉积物中可培养异养细菌数可能受有机氮和磷酸盐含量的限制。研究表明,大黄鱼网箱养殖对象山港沉积物中的有机积累、异养细菌群落结构组成及多样性影响显著。     

XRF岩心扫描估算海洋沉积物有机碳含量的适用性

X射线荧光光谱仪(XRF)的沉积物岩芯扫描技术可以无损、快速获得高分辨率的溴(Br)计数信息, 可用来估算海洋沉积物中有机碳含量, 但是其准确性及各种校正方法的效果还需要深入研究。文章选择两根在有机质来源构成上有明显差异的阿拉伯海和南海的沉积柱, 系统开展了沉积物有机碳(total organic carbon, TOC)含量与Br计数的相关性分析, 深入剖析了沉积物含水量、Br计数校正方法等对利用Br计数估算沉积物TOC含量的影响及评估该方法的适用性。对于有机质含量较高的海洋沉积物而言, Br计数与TOC含量之间存在较好的相关性, 且其相关性与是否校正Br计数没有显著关系。在陆源有机质输入量比较大的沉积物样品中, 则需谨慎采用Br计数来估算沉积物的总有机碳含量。     

山东南部近海沉积物中碳、氮、磷的分布特征

对山东近海31个站位表层沉积物中的总氮、总磷和总有机碳的含量和分布特征进行了研究。结果表明,总氮、总磷和总有机碳含量均较低,高值区主要分布在胶州湾及湾口和北部海域,总氮浓度范围为0.31～0.75mg/g,平均值为0.52mg/g,总磷浓度范围为0.18～0.32mg/g,平均值为0.24mg/g,总有机碳浓度范围为0.17%～0.49%,平均值为0.33%。相关性分析表明,总氮和总有机碳的相关性较好,总有机碳和总氮比值(TOC/TN)略高于Redfield比值,表明这两种生源要素的来源可能是一致的。     

草鱼不同混养模式的上覆水、间隙水及沉积物中各形态碳的分布特

设定3种草鱼(Ctenopharyngodon idellus)混养模式:草鱼、鲢和鳙混养(GSB),草鱼、鲢、鳙和凡纳滨对虾混养(GSBL),草鱼、鲢、鳙和鲤混养(GSBC)。于2013年4—9月采集不同混养池塘的上覆水和底泥样品,分析上覆水、表层间隙水及沉积物中各形态碳的含量及相关关系。研究显示:(1)不同混养池塘表层间隙水中DOC和DIC含量显著高于上覆水(P0.05),DOC和DIC含量在GSB、GSBC组中于8月出现最大值,而在GSBL组中于7月出现最大值;上覆水DOC和DIC含量在不同模式中的变化规律与表层间隙水基本一致。(2)上覆水和表层间隙水中DOC含量整体均表现为GSBCGSBLGSB,DIC含量整体均表现为GSBCGSBGSBL,各组间的DOC和DIC含量在8月的差异显著(P0.05);表层沉积物TOC和TIC含量则整体均表现为GSBGSBLGSBC,在8、9月各组间TOC差异显著(P0.05),而6、7月GSB组的TIC显著高于其它2组(P0.05)。(3)间隙水DOC、DIC和沉积物TOC、TIC垂直分布规律与养殖模式关系密切:总体而言,GSB、GSBL组仅在0~2cm变化明显;GSBC组在0~2和2~4cm均有明显变化,且2层含量在养殖中后期较接近。(4)上覆水DOC和DIC含量之间呈极显著正相关关系(P0.01);上覆水DOC与表层间隙水DOC呈极显著正相关关系(P0.01),与表层沉积物TOC也呈正相关关系,但相关性不显著;上覆水DIC与表层间隙水DIC呈显著正相关关系(P0.01),而与表层沉积物TIC呈显著负相关关系(P0.01)。间隙水及底泥中各形态碳含量的垂直分布特征主要受生物扰动作用的影响,其次是扩散作用。GSBC模式中间隙水及底泥中各形态碳含量受生物扰动作用影响最明显,GSBL模式次之。