南海北部和海南岛附近海域表层沉积物中有机质的分布和降解状态的差异

利用气相色谱法对南海北部和海南岛附近海域表层沉积物中正构烷烃(n-alkanes)和脂肪酸进行测定和分析,结合粒径、比表面积(specific surface area,SSA)、有机碳(OC%)、碳稳定同位素(δ~(13)C)等参数研究有机物来源和降解状态,并对其影响因素进行分析。研究结果表明:沉积物主要以粉砂为主,平均粒径分布范围在10.97—517.21μm之间,选取的16个站位的比表面积平均值为8.05m~2/g,最大值是S23站位的24.46m~2/g,最小值是S29站位的1.73m~2/g,OC%含量在0.15—1.18之间,δ~(13)C值为–23.05‰—–21.24‰。沉积物中正构烷烃碳链的分布范围是nC_(14)—nC_(33),低碳数峰群以nC_(16)、nC_(18)为主峰碳且具有偶碳数优势,高碳数峰群以nC_(29)为主峰碳。脂肪酸的碳数分布范围是nC_(14)—nC_(30),低碳数单峰型分布,短链饱和脂肪酸(short chain saturated fatty acids,SCSFA)和单不饱和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFA)的含量占总脂肪酸含量的70%以上,长链饱和脂肪酸(long chain saturated fatty acids,LCSFA)的含量不到10%,据此说明这两个区域有机质均以海源输入为主。在有机物保存和降解方面,海南岛附近海域有机质载荷(OC/SSA)和δ~(13)C之间的正相关,表现了良好的陆源和海源的有机物更替,但是珠江口附近海域系列样品却未见相似过程。不仅在物源更替方面,在有机质降解特征上珠江口附近海域中的有机物与海南岛附近海域和南海陆架深水区也有很大的差别。海南岛附近海域和南海陆架深水区有机质的降解符合一般规律,随着水深的增加降解程度逐渐变大,然而珠江口附近海域随着水深的增加有机质却越来越"新鲜"。结合前人对珠江口附近海域黏土矿物组成的研究,本文认为珠江口附近海域沉积物中有机质之所以会出现上述"异常"可能是因为该研究区域黏土矿物对有机质选择性吸附所导致。     

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。     

南海神狐海域表层沉积物稀土元素地球化学

南海神狐海域表层沉积物稀土元素总量变化较大,分布范围为66.8～218.3μg/g,平均值为128.1μg/g,相对接近于中国黄土(w(∑REE)=170.66μg/g);∑REE受"粒度效应"控制,主要富集于黏土质粉砂中;各类沉积物及与中国黄土、上陆壳和珠江口沉积物的稀土元素标准化曲线的变化趋势基本一致,表明这些沉积物具有相同的物源区,且具有大陆地壳性质。铈的负异常主要受陆源源区气候环境变化控制,而与海水关系不大。∑REE与CaO、CaCO3和Sr元素呈负相关,与Al2O3、K2O、SiO2呈正相关,表明稀土元素与生物作用基本无关,可能主要吸附于黏土矿物表面和赋存于陆源碎屑矿物的晶格中。     

南海东北部和珠江口沉积物的~(57)Fe穆斯堡尔谱学研究

应用57Fe穆斯堡尔诺学的方法对南海东北部和珠江口沉积物进行了Fe的价态及相对组成的研究，讨论了环境变化对南海东北部沉积物Fe的价态的影响；研究了珠江口沉积物Fe2＋／Fe3＋的比值和溶解态Fe含量与盐度的关系。     

珠江口伶仃洋海区表层沉积物稀土元素分布特征及配分模式

珠江口伶仃洋海区表层沉积物中的稀土元素的含量变化范围较大（１７０．３４～３４４．６０μｇ／ｇ）,平均含量为２７２．０２μｇ／ｇ,远高于陆壳平均含量（２００μｇ／ｇ）和华南地区花岗岩中稀土元素的平均含量,接近于全球沉积物平均稀土元素含量上限。以轻稀土富集为主,富集系数在１．５１～２．４３之间。经北美页岩标准化后,伶仃洋海区沉积物配分模式呈负斜率配分型;与南海沉积物中稀土分布具有相似性,说明二者具有同源性。     

逐级化学分离法研究近海沉积物吸附活性组分对磷的吸附特征

选取两处组成差异较大的近海表层沉积物进行逐级化学分离处理,通过研究处理后的沉积物以及吸附活性组分差异较大的实际沉积物对磷的吸附特征,及沉积物原样和分级处理后样品的pH吸附曲线,探讨了近海沉积物组分对磷吸附过程的贡献。结果表明,化学分级处理能够有效除去沉积物中相应的活性组分,导致其吸附特征发生明显改变:逐级处理后的样品总体呈现出对磷的化学吸附作用逐渐减弱,物理吸附作用相应增强的趋势,与原样相比,相同条件下的吸附量均有所增加。碳酸盐以及金属氧化物等对化学吸附有明显贡献。近海沉积物原样以及依次去除碳酸盐和有机质的沉积物样品对磷吸附的pH边曲线均呈现抛物线变化趋势,盐酸处理后的样品与原样品吸附量随pH变化的趋势较为平行,而进一步去除有机质后pH边曲线则发生了明显变化。     

珠江口表层沉积物中微量元素地球化学

采用多元统计方法分析了珠江口八大口门海域表层沉积物中13种微量元素的含量、相关性、空间分布规律和来源,探讨了元素空间分布的影响因素,并与珠江和南海北部浅海及其他区域沉积物微量元素含量进行了对比。珠江口表层沉积物中Sr、Zn、Zr和Ba的含量平均值都超过了100μg/g;Cd和Hg的含量平均值都在1μg/g以下;其他元素含量平均值则在21.5至82.3μg/g之间。元素Co、Ga和Zr,Ba、Pb和Ga,Cu和Ni以及Cr和Ni之间存在较为明显的相关性。因子分析表明陆域岩石的风化剥蚀、人为排放和海洋生物是珠江口微量元素的主要物质来源。除Sr之外的所有被研究的微量元素的含量在空间上总体都呈现出近岸高、离岸低和某些口门区低值的特征,物质来源和沉积环境是影响微量元素空间分布的主要因素。研究区除Zr和Sr之外的微量元素,平均含量都高于上游的珠江沉积物和下游的南海北部浅海沉积物,Pb、As、Cd和Zn含量超过了全球页岩平均值。     

不同海域沉积物对尿素吸附的实验模拟研究

本文对采自渤海、黄海和东海3个典型海域的沉积物进行了尿素吸附/解吸的实验室模拟研究，用Freundlich吸附模型和Henry吸附模型分析了不同沉积物对尿素吸附的热力学特性，并研究了温度、沉积物粒径、有机质含量等因素对尿素在沉积物表面吸附的影响。结果表明，沉积物对尿素的吸附/解吸过程总体呈现3个阶段:快速吸附阶段（0~5 h）—慢速吸附阶段（5~12 h）—平衡阶段（12 h之后）。当水体中的尿素浓度较低时，沉积物解吸释放尿素，随着上覆水中尿素浓度逐渐增加，沉积物对上覆水中的尿素产生吸附行为，各海区沉积物对尿素的吸附能力由强至弱依次为渤海、东海、黄海，这可能与沉积物的类型有关。Freundlich方程和Henry方程均可模拟沉积物对尿素的吸附，温度、粒径以及沉积物中有机质含量等因素均对尿素在沉积物上的吸附产生影响，随着温度升高，尿素在沉积物上的吸附量变小，沉积物粒径越小，有机质含量越高，吸附尿素的能力越强，因此，揭示尿素在沉积物表面的环境行为时，必须考虑以上因素的影响。     

南海西沙海槽XH-CL16柱状沉积物稀土元素特征及其物源

西沙海槽是我国南海北部重要的天然气水合物勘探远景区。然而,目前对西沙海槽区沉积物的物源分析仍然存在众多争议。对西沙海槽XH-CL16柱状沉积物的稀土元素地球化学分析,显示该柱状沉积物的ΣREE介于131~171×10-6之间,表现为轻稀土相对富集,(La/Yb)N为9.5,具有明显的Eu负异常,δEu值在0.66~0.79之间。其稀土元素配分模式显著区别于大洋玄武岩,具有明显的陆壳特征,并且该沉积物具有相似于珠江口沉积物、红河沉积物以及黄土的稀土元素配分形态,暗示西沙海槽区沉积物主要为陆源沉积,而且可能是多物源多方式传输的结果。此外,通过该柱状沉积物中CaCO3含量变化特征与同海域标准碳酸盐地层学时标的对比,显示该柱状沉积物主要为MIS3期以来的沉积。而其中MIS2期沉积物表现为较MIS1和MIS3期沉积物更高的ΣREE和Ti含量,暗示西沙海槽在MIS2期时有更多陆源组分的输入。     

南海东北部和珠江口沉积的^57Fe穆斯堡尔谱学研究

应用＾５７Ｆｅ穆斯堡尔谱学的方法对南海经东北部和珠江口沉积特物进行了Ｆｅ的价态及相对组成的研究，了环境变化对南海东北部沉积物Ｆｅ的价态的影响，研究了珠江口沉积物Ｆｅ＾２＋／Ｆｅ＾３＋的比值和溶解态Ｆｅ含量与盐度的关系。     

南海西北部表层沉积物黏土矿物分布特征及其来源

黏土矿物研究在示踪物源、源区风化历史乃至洋流变迁能力等方面具有重要的作用,尽管目前对南海表层沉积物黏土矿物宏观分布特征已获得了较系统的认识,但在受珠江和海南岛物源共同影响的南海西北部其高分辨率的黏土矿物学工作还未开展。本文对南海西北部表层沉积物中的黏土矿物组成、结晶学特征进行了分析,讨论了研究区黏土矿物的物质来源。结果表明,南海西北部表层沉积物的黏土矿物组成以伊利石为主（平均45%）,蒙脱石（平均27%）与高岭石（平均21%）次之,绿泥石含量最少（平均6%）。在区域空间分布上,蒙脱石含量呈现西南高东北低的特征,伊利石含量则与之相反;高岭石含量表现为近岸高离岸低,而绿泥石含量呈现离岸高近岸低的特征。总体上,研究区表层沉积物黏土矿物组成与现代珠江沉积物组成差异较大,而与珠江口2.5 ka前的沉积物黏土矿物组成比较接近,并且结合研究区岩心揭露的全新世以来极低的沉积速率（4 cm/ka）以及上部很薄（小于0.6 m）的泥质沉积,推测该区表层沉积物可能并非是现代沉积的结果,更可能主要来自全新世末期古珠江输送的沉积物。除古珠江作为研究区表层沉积物中蒙脱石的一个主要来源外,海南岛北部河流也贡献了少量蒙脱石到其邻近的东南海域。运用高岭石/伊利石比值和伊利石化学指数等进一步对比分析表明,珠江是研究区沉积物中伊利石、高岭石和绿泥石的主要物源,其次台湾和海南岛也可能分别提供了少量富含伊利石/绿泥石和高岭石的沉积物。本工作对于南海西北部沉积物源-汇过程和相应的古环境研究有重要的参考意义。     

黄、渤海沉积物中陆源脂类有机质的组成分布与转化特征

本文对黄、渤海表层沉积物中脂类化合物的组成进行了分析研究。结果表明,黄、渤海表层沉积物有机碳的含量为0.03%~1.02%,以黄河口含量最低,黄河口外和双台子河口外,以及北黄海和南黄海中部含量较高。有机质碳稳定同位素δ13C的分布为-21.55‰~-24.28‰,表征其陆海双重来源特征,并且海源特征由河口向海、由近岸向离岸逐渐增强。陆源脂类化合物以河口处略高,河道处略低,由河口向渤海中部和靠近渤海海峡方向迅速降低,表现出显著的河流输入特征;其形态组成由河道的游离态接近100%的绝对优势,迅速转变为渤海中部的以皂化结合态为主（大于50%）,仅在渤海中部和渤海海峡附近存在小于5%的矿物结合态,转化程度较低。北黄海中部和南黄海中部泥质区的有机碳和陆源脂类化合物显著富集,但其对总有机碳的相对贡献较小;其中皂化结合态超过50%,矿物结合态小于10%,说明其具有中等偏高的转化程度。     

南海北部陆坡50 ka 以来黏土矿物来源与输运机制分析

在 AMS14C 定年的基础上,对南海北部 KNG5站和 KNG7站柱状沉积物中的粒度和黏土矿物进行了研究.KNG5孔黏土矿物组合的基本特点是以伊利石、绿泥石和高岭石为主,蒙脱石含量次之.而 KNG7孔黏土矿物组合的基本特点是以伊利石、绿泥石和蒙脱石为主,高岭石含量次之.物源分析进一步表明, KNG5和 KNG7孔高岭石主要来自于珠江,蒙脱石主要由吕宋岛提供,伊利石和绿泥石分别由珠江和台湾提供.相对于 KNG5孔而言, KNG7孔沉积物受珠江影响较小,而受台西南影响较大.由物源分析推测,珠江对南海北部的物源供应存在一个明显的界线,而这一界线可能位于 KNG5孔和KNG7孔之间,越过这一界线随着离岸距离的增加,南海北部陆坡陆源沉积物受珠江影响明显减弱,而主要由台湾贡献.     

Composition of the organic matter of the water,suspended matter,and bottom sediments in Nha Trang Bay in Vietnam in the South China Sea

Research has been conducted in Nha Trang Bay (Southern Vietnam, the South China Sea) at the section from the estuary of the Cai River to the marine part of the bay, as well as in the area of coral reefs. The objects of the studies are the river and sea waters, the suspended matter, and the bottom sediments. Data on the dissolved organic carbon and the total nitrogen in the water are obtained. The organic carbon content is estimated in the suspended matter; the organic carbon and the molecular and group composition of the n-alkanes are determined in the bottom sediments. The molecular and group composition of the n-alkanes in the bottom sediments of the landfill have made it possible to identify three types of organic matter (OM): marine, mixed, and of mainly terrigenous origin. All the types of OM are closely related to the specificity of the sedimentation and the hydrodynamics of the waters in this water area.     

Variation of reactivity of particulate and sedimentary organic matter along the Zhujiang River Estuary

To investigate organic matter source and reactivity in the Zhujiang River (Pearl River)Estuary and its adjacent areas, particulate organic carbon (POC), particulate hydrolysable amino acids (PHAA), and Chl a during two cruises in July 1999 and July 2000 were measured. The highest POC and PHAA concentration was observed in the waters with maximum Chl a. The spectra distribution,relative content (dry weight in milligram per gram), PHAA-C% POC and other indicators such as the ratios of amino acids vs. amino sugars (AA/AS) and glucosamine vs. galactosamine (Glum/Gal) suggested that particulate amino acids in the water column and sediments in the Zhujiang River Estuary were mainly derived from biogenic processes rather than transported from terrestrial erosion. In inner estuary where high turbidity was often observable, organic matter was mainly contributed by re-suspension of bottom sediments with revealed zooplankton, microbial reworked characteristics, which suggest that these organic matters were relatively “old“. In the estuarine brackish region, organic matter in water column is mainly contributed by relatively fresh, easily degradable phytoplankton derived organic matter.During physical - biological processes within the eastuary, organic matter derived from phytoplankton was subjected to alteration by zooplankton grazing and bacterial reworking.     

潮流、风暴潮耦合模型推算珠江口海域极值流速

分别采用模式气压场及模式台风场计算气压分布及风速分布,采用地形拟合的sigma坐标水动力方程组及紊流方程建立了潮流、风暴潮耦合模型。三维水动力方程组通过分裂算子法与Casulli半隐式差分格式直接求解。在珠江口的极值流速计算中,先进行了南海北部的潮流、风暴潮耦合模拟,模拟水位与实测值符合较好。以六区域模拟结果为边界,采用嵌套网格方法,在珠江口进行了高分辨率的潮流、风暴潮耦合模拟。选用1968～1999年共65个影响工程区域的台风过程,计算出珠江口的海域年极值流速序列,分析了该海域多年一遇的极值流速分布。     

Fatty acid composition of surface sediments in the subtropical Pearl River estuary and adjacent shelf,Southern China

Surface sediments (10 cm) of the subtropical Pearl River estuary and adjacent shelf, Southern China were collected. Fatty acids and compound-specific carbon isotopic analyses were determined to infer their sources and biogeochemical cycle of this lipid in the subtropical Pearl River estuary and adjacent northern South China Sea (SCS). The total concentrations of fatty acids ranged from ∼1.28 to ∼42.25 μg g⁻¹ dry weight. The levels of polyunsaturated fatty acids (PUFA) were low (0.2–4.8% of total fatty acids), suggesting that fatty acids derived from algae were effectively recycled during the whole settling and depositing process. Bacterial fatty acids were significantly high and terrigenous fatty acids were low in the sediments. Principal component analysis (PCA) of the data also indicates that a clear separation of the biogeochemical sources can be seen. The δ¹³C values of bacterial fatty acids, i.e., i/aiC₁₅ (−22.9‰ to −29.4‰) suggest that bacteria within the sediments mainly utilize a labile pool of organic matter derived from algae for their growth in the subtropical Pearl River estuary system.     

南海现代表层沉积物中有机物的分布研究

应用GC,GC/MS分析法,系统剖析了南海现代沉积物中有机质的分子地球化学特征,对其生物标志物组成、成熟度和成因进行了研究.研究认为,南海现代沉积物中有机质族组成具有现代有机质特征,但部分生物标志物参数特征表明烃类具有低成熟度,可能有外源有机质的加入.O-2,O-6,O-10和O-13样品中的烃类组成特点说明,这4个样品中的烃类是在海相贡献略高于其他样品环境中的条件下形成的.甾烷的组成特点说明了南海现代沉积物中有机质生源的特殊性.     

环境因子对菲在黄河口沉积物上吸附的影响

为研究多环芳烃从河口到近海的环境归趋行为与生态风险,考察了沉积物质量浓度、溶解性有机质、温度、盐度4种典型环境因子对菲在黄河口沉积物上吸附的影响,比较了黄河口与近海两种沉积物对菲的吸附性能。研究结果表明,沉积物质量浓度越低,单位质量颗粒物的菲吸附量越高;共存的溶解性有机质对菲的吸附具有增促作用,且腐殖酸比黄腐酸的作用更显著;温度的升高不利于菲的吸附,而盐度的增加有利于菲的吸附。菲在沉积物上的吸附是分配作用与表面吸附两种行为的耦合,其中黄河口沉积物以表面吸附为主,而近海沉积物以分配作用为主。近海沉积物菲吸附量显著高于黄河口沉积物菲吸附量。基于此,菲从河口到近海的迁移过程中,更易于在沉积物表面发生吸附沉降,从而可能降低水相中的生态危害,但对近海底栖生物具有潜在的健康生态风险。