东海秋季典型站位沉降颗粒物通量

2002年9月在东海的长江口、中陆架区和浙江近岸上升流区三个站位放置沉积物捕获器采集沉降颗粒物。在对颗粒有机碳(POC)、颗粒有机氮(PON)和总颗粒碳(PC)元素分析基础上,采用颗粒物通量模型对沉降通量进行了研究。镜检发现细小无机颗粒物和大颗粒聚合体是三个站位沉降颗粒物的主要形式。大颗粒聚合体有住囊类、粪球聚合体、硅藻聚合体和混杂聚合体四种类型。研究结果显示,东海中陆架区和浙江近岸上升流区沉降颗粒物中POC、PON和PC的百分含量均呈现随水深增加明显降低的趋势,但在长江口,这些成分的含量低且上下均匀。长江口观测到的是大风后的一个实例,存在强烈的再悬浮,各水层颗粒物沉降通量平均(±SE)高达(319.02±65.33)g/(m2.d),尽管如此,沉降颗粒物有机态C/N值却很高(18.0±0.9),明显受陆源颗粒物的影响。POC净沉降通量在浙江近岸上升流区为961mg/(m2.d)(水深55m),在东海中陆架区为123mg/(m2.d)(水深88m),可见浙江近岸上升流区是POC向海底转移的重要区域之一,其垂直转移能力明显高于东海中陆架区。在上升流区域和中陆架区,POC的输出比率大约分别为48%—77%和15%—21%。浙江近岸上升流区和东海中陆架区底层颗粒物再悬浮比率分别为66.50%和88.52%。研究显示,浙江近岸上升流区的水体底层颗粒物受底部平流的影响比东海中陆架区相对较强。     

南大洋普里兹湾基于234Th/238U不平衡法的POC输出通量研究

中国第22次南极科学考察(2005年11月至2006年3月)期间,测定了南极普里兹湾海域5个站位的从表层至150 m水深的不同层位水样中溶解态和颗粒态234Th,238U的放射性比活度以及颗粒有机碳.利用234Th/238U在上层水体中的不平衡,计算了南极普里兹湾上层水体中234Th的平均停留时间和输出通量.结果显示,随着纬度的增加,上层水体中颗粒态和溶解态234Th的平均停留时间总体趋向减小,并在中纬度站位出现了最低值,分别为1~8和29~48 d,而颗粒态和溶解态234Th的输出通量则在中纬度站位出现了最大值,分别为21~38和26~39 dpm/(m3·d).运用箱型清除模式,利用两种不同的方法估算了各水柱中从真光层底部输出的POC通量,平均值分别达到104.7 mmol/(m2·d)(E法)和120.6 mmol/(m2·d)(B法),表明南极普里兹湾夏季存在很高的新生产力,它将会对该海域碳的生物泵过程产生重要作用.     

赤道印度洋中部沉降颗粒物的季节变化特征及调控机制研究

基于2020年1—12月在赤道印度洋中部海域获取的沉积物捕获器时间序列样品,分析了沉降颗粒物与颗粒有机碳（particulate organic carbon, POC）通量的季节变化特征,并结合卫星遥感、数值模式及再分析数据探究上层物理过程对生物泵输出通量的调控作用。结果表明,2020年赤道印度洋中部海域的沉降颗粒物总通量与颗粒有机碳通量的变化范围分别为4.57~35.75 mg/(m2·d)\[(18.94±10.18) mg/(m2·d)\]和0.27~2.97 mg/(m2·d)\[(1.09±0.66) mg/(m2·d)\],两者均呈现显著的季节变化特征。总体上,1—3月、6月和9—11月呈现出3个显著的高通量事件。通过分析发现混合层深度变化与营养盐跃层波动的耦合作用可能是调控中深层通量变化的主要原因。与此同时,西南季风流（Southwest Monsoon Current, SMC）与赤道Wyrtki急流生消也可能通过改变温跃层或营养盐跃层深度对沉降颗粒物通量强度和季节变化起调控作用。     

桑沟湾夏、秋季悬浮颗粒物的沉降通量及再悬浮的影响

应用锚式悬挂沉积物捕捉器法,研究了我国北方重要海水养殖区域桑沟湾悬浮颗粒物沉降通量的分布特征,并通过金属Al标记法,同步测定了沉降颗粒物再悬浮比率。结果表明,桑沟湾的底层悬浮颗粒物(SPM)、颗粒有机碳(POC)、颗粒态总氮(PTN)和颗粒态总磷(PTP)平均表观沉降通量分别为1 511.4g/(m2·d)、20.01g/(m2·d)、1.497g/(m2·d)和0.474g/(m2·d),显著高于我国其他近岸海域,但底层沉降颗粒物再悬浮比率平均值高达92.8%,认为在养殖内湾,受再悬浮程度的影响,测得的底层表观沉降通量是中层的2.7倍,秋季明显大于夏季,海带和扇贝养殖区大于牡蛎养殖区。经再悬浮比率校正后的净沉降通量,仍存在着显著的空间和季节变化,但受控因素发生了根本转变;这主要表现为净沉降颗粒物质主要源于生物代谢活动强烈中上层水体,贝类的排泄作用使牡蛎和扇贝养殖区的净沉降通量显著大于海带养殖区,养殖贝类个体增大、排泄量增加使秋季净沉降通量高于夏季。在我国近岸海域,再悬浮作用的影响,会对该区域悬浮颗粒物沉降通量的估算带来巨大误差,因此该作用不容忽视。     

超低水平液闪谱仪测定雨水、海水中的宇生核素32P和33P

本研究旨在建立用超低水平液闪谱仪测定雨水、海水中的宇生核素32P3、3P的方法.通过对液闪谱仪的主要性能与技术参数进行优化设置,对液闪谱仪的效率及能量进行刻度,建立淬灭校正曲线,探讨影响测量本底的因素,实现液闪谱仪对样品的优化测量.并通过液闪谱仪对厦门沿岸地区雨水及厦门湾海水进行测量,得到2004年3月至2005年2月雨水中32P3、3P的月平均比活度分别为0.30×10-2~3.18×10-2、0.28×10-2~3.05×10-2Bq/dm3,33P/32P)A.R.月平均值介于0.74~0.96之间,平均为0.87±0.03;厦门湾海水中32P、33P的比活度分别为1.52×10-2~4.62×10-2、1.28×10-2~3.72×10-2Bq/m3,33P/32P)A.R.为0.81~0.91.     

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。     

真光层的颗粒动力学──Ⅵ.南海东北部海域上层水体颗粒动力学的示踪研究

利用234Th－238U不平衡研究南海东北部海域3个站位上层水体中的颗粒动力学性质，测定了水往中溶解态及颗粒态234Th的比活度，具体讨论各相中234Th／238U）AR（放射性活度比）比值的垂直分布情况及其与水化学要素间的关系。运用稿态箱式模型计算出各站位不同水层中溶解态234Th相对于清除至颗粒物的平均停留时间和颗粒态234Th相对于迁出作用的停留时间。由模型得出的参数表明3个站位的真光层具有两种不同的层化图像，这一情形与我们在南沙群岛海域得到的结果相一致。结合POC／PTh比值，估算出3个站位从真光层输出的颗粒有机碳（POC）通量分别为4.025.0和5．4mmolC·m－3－d-1。文中进一步讨论了234Th与POC两者停留时间的关系。     

东海陆架BHC、DDT的污染历史和沉积通量

从东海陆架区采集几组不受扰动的岩芯柱样,研究了有机氯杀虫剂BHC、DDT在东海陆架区的污染历史,表明BHC、DDT在本区的污染水平呈波动变化,约8-10年左右出现一个污染高峰.文中同时介绍了在不同时间尺度上估算水-沉积物界面上BHC、DDT沉积输入通量的两种较为简便的估算模式,并估算得1980-1981年间它们的沉积通量分别为1.3×10-5-19×10-5g/(m2·a)和8.4×10-5-74×10-5g/(m2·a)之间;而自BHC、DDT大量使用以来近40年间,在本陆架区的年均输入通量分别为5.18×10-5-7.70×10-5g/(m2·a)和11.5×10-5-21.0×10-5g/(m2·a)之间.     

楚科奇海、白令海表层沉积物210 Pb和137 Cs分布

通过分析第十次北极考察楚科奇海、白令海考察区表层沉积物样品中放射性核素~(210)Pb和~(137)Cs,获得表层沉积物(0～8 cm)中~(210)Pb和~(137)Cs在不同断面和不同层的比活度范围和分布。楚科奇海陆架区R断面表层沉积物(0～2 cm层)~(210)Pb比活度范围为44.80～117.45 Bq·kg~(-1);~(137)Cs检出主要分布在表层沉积物(2～4 cm和4～6 cm层),比活度范围为未检出～2.23 Bq·kg~(-1)。白令海BL和BR断面表层沉积物(0～2 cm层)~(210)Pb比活度范围分别为29.93～141.35 Bq·kg~(-1)和40.78～620.43 Bq·kg~(-1);BL和BR断面~(137)Cs比活度范围分别为未检出～2.48 Bq·kg~(-1)和未检出～2.08 Bq·kg~(-1)。其中在白令海考察区南端陆坡区深海站位出现~(210)Pb比活度高值;结合表层沉积物垂向分层数据揭示水体中~(210)Pb随颗粒物移除沉降到海底,随海底深度增加而显著升高;各站位的表层沉积物年沉积率随海底深度增加而降低。深海区域站位表层沉积物~(210)Pb比活度随海底深度增加而增加现象说明,颗粒物沉降过程的吸附作用是主要原因。也表明表层沉积物~(210)Pb比活度与海水深度的比值作为~(210)Pb均化因子(HF),可指征颗粒物中~(210)Pb比活度从水体上层至海洋底层随沉降过程的平均变化。研究结果表明楚科奇海陆架区部分站位表层沉积物~(210)Pb存在明显的扰动情况,楚科奇海陆架区、白令海陆架区表层沉积物中~(137)Cs在沉积物各层深分布不均匀。     

白令海表层营养盐水平输送的镭-228示踪

对白令海表层海水228Ra的分析表明,白令海表层海水228Ra比活度从低于检测限变化至0.81 Bq/m3,低于西北冰洋陆架区的报道值。表层水228Ra比活度和228Ra/226Ra)_A.R.的空间分布均呈现由西南部中心海盆向东北部陆架区增加的趋势。由228Ra/226Ra)_A.R.和盐度的关系揭示出白令海环流、白令海陆坡流和阿拉斯加沿岸流对228Ra和228Ra/226Ra)_A.R.分布有明显影响。运用一维稳态扩散模型计算出白令海由中心海盆向东北部陆架方向上水体混合的水平涡动扩散系数为1.9×108 m2/d。结合海盆-陆架界面营养盐的水平浓度梯度,估算得硝酸盐、活性磷酸盐和活性硅酸盐由白令海中心海盆向东北部陆架区的水平输送通量,该通量对白令海东北部陆架区新生产力的贡献很小,其他途径输送的营养盐更为重要。     

Particulate organic carbon export flux by 234Th/238U disequilibrium in the continental slope of the East China Sea

234Th is widely used to quantify the magnitude of upper ocean particulate organic carbon(POC)export in oceans.In the present work,the rates of particulate organic carbon export were measured based on the distribution patterns of234Th/238U disequilibrium in the water column within the continental slope of the East China Sea(ECS)during May 2011.The profiles of particulate and dissolved234Th activities at all three stations showed a relative deficit with respect to238U in the upper 100 m of the water column.The dissolved234Th scavenging rates and the particulate234Th removal rates and their residence times were calculated by a one-dimensional steady state model.The results showed that the dissolved234Th scavenging rates and the particulate234Th removal rates ranged from 12.4–61.4 dpm/(m3·d)andfrom3.8–21.8 dpm/(m3·d),respectively.The residence times of dissolved and particulate234Th were in the range of 3.4–158 d and 63.7–96.5 d,respectively.Combined with the measurement of POC/234Th ratios of suspended particles,POC export flux(calculated by carbon)from the euphotic zone was estimated in the study region,which ranged from 4.14–14.7 mmol/(m2·d),withanaverageof8.21mmol/(m2·d),occupying35%oftheprimeproductivity in the study area.The results of this study can provide new information for better understanding the carbon biogeochemical cycle within the continental slope of the ECS.     

Determination of cosmogenic 32P and 33P in environmental samples

Understanding phosphorus dynamics in marine environment is of great importance, and appropriate tracers for phosphorus cycling in oceans are invaluable. In this study, two methods were developed for extraction, purification, and determination of naturally occurring 32P and 33P in rainwater, marine plankton and sediments using both a low-level beta counter (LBC) and an ultra-low-level liquid scintillation spectrometer (LSS). Blanks, chemical yields and counting efficiencies were quantified for both methods. The chemical purification of 32P and 33P separated by both procedures was validated by their decay curves. The absorber thickness of aluminum for LBC was assessed as 39.2 mg/cm 2 . 32P and 33P specific activities in some rain samples were determined by both methods and showed good consistent results. The advantage of the LSS over the LBC is apparent in its high counting efficiency and in determining samples with high concentration of stable phosphorus. However, when measuring environmental samples with low concentration of stable phosphorus, such as rainwater, both methods can be used and each has its distinct advantage.     

234Th/238U disequilibrium and particulate organic carbon export in the northwestern South China Sea

234 Th was utilized as a tracer of particulate organic carbon (POC) export in the northwestern South China Sea (SCS) on the basis of the data collected at four stations during a spring cruise.Depth profiles of dissolved and particulate 234 Th activities were measured in the upper 60 m,showing a significant deficit relative to 238 U over the investigated stations.A stratified structure of 234 Th-238 U disequilibrium was in general observed in the upper 60 m water column,indicating that the euphotic zone of t...     

厦门近岸210Po和210Pb的大气沉降通量

为揭示中国东南沿海地区210Po和210Pb的大气沉降时空变化特征，探讨该地区气溶胶的停留时间，于2013年1月至2014年12月对厦门地区210Po和210Pb的大气沉降通量进行了时间序列研究。结果发现，210Po和210Pb的平均日沉降通量分别为（65.38±4.79） mBq/（m2·d）（n=54）和（0.78±0.09） Bq/（m2·d）（n=54），表现出明显的周年变化。东北季风期间，210Po和210Pb的沉降通量较高，而西南季风期间其通量较低。2013年和2014年，210Po的年沉降通量分别为19.29 Bq/（m2·a）和9.25 Bq/（m2·a），210Pb的年沉降通量分别为159.2 Bq/（m2·a）和189.6 Bq/（m2·a）。两核素的年沉降通量表现出不同程度的年际差异。210Po与210Pb沉降通量之间存在显著的线性正相关关系，揭示了大气中210Po和210Pb具有相同的迁出机制，降雨和大气中核素含量是影响210Po和210Pb沉降通量的主要因素。该研究结果可以为探求台湾海峡海水中210Po与210Pb的收支平衡提供大气来源项。     

基于223Ra和224Ra的桑沟湾海底地下水排放通量

海底地下水排放（SGD）是陆地向海洋输送水量和营养物质的重要通道之一,对沿海物质通量及其生物地球化学循环有重要的影响,对生态环境起着不可忽视的作用。本文运用天然放射性同位素223Ra和224Ra示踪估算了我国北方典型养殖基地桑沟湾的海底地下水排放通量。结果表明,海底地下水样尤其是间隙水中Ra活度[224Ra=（968±31）dpm/（100 L）,223Ra=（31.4±4.9）dpm/（100 L）,n=9]远高于表层海水[224Ra=（38.7±2.0）dpm/（100 L）,223Ra=（1.70±0.50）dpm/（100 L）, n=21]。假设稳态条件下,考虑Ra的各源、汇项,利用Ra平衡模型,估算出桑沟湾SGD排放通量为（0.23~1.03）×107 m3/d。潮周期内的观测结果显示,涨潮时,水力梯度较小,SGD排放变弱,落潮时,水力梯度较大,导致了相对较多的SGD排放。在一个潮周期间,基于223Ra和224Ra得到的SGD排放通量平均为0.39×107 m3/d。潮汐动力下的SGD排放平均占总SGD排放的61%,因此桑沟湾沿岸的地下水排放主要受潮汐动力的影响,并对海水组成及海陆间物质交换有显著贡献。     

富油微藻富碳培养下油脂积累及固碳研究

微藻固碳是一种新型节能减排技术，具有长期可持续发展的潜力。本文对两株富油微藻（球等鞭金藻和微拟球藻）进行了富碳培养下生长特性及中性脂积累特性的研究。两株富油微藻的最佳培养条件为10%CO₂浓度和f培养基。本研究对两株富油微藻的最大生物量产率、总脂含量、最大油脂产率、微藻的C含量和CO₂固定率进行了测定。球等鞭金藻的各参数指标分别为：142.42±4.58g/（m²·d），39.95%±0.77%，84.47±1.56g/（m²·d），45.98%±1.75%和33.74±1.65g/（m²·d）。微拟球藻的各参数指标分别为：149.92±1.80g/（m²·d），37.91%±0.58%，89.90±1.98g/（m²·d），46.88%±2.01%和34.08±1.32g/（m²·d）。实验结果显示，两株海洋微藻均属于高固碳优良藻株，适合应用于微藻烟气减排技术开发，具备用于海洋生物质能耦合CO₂减排开发的潜力。     

西北太平洋海洋净初级生产力与柔鱼资源量变动关系的研究

海洋初级生产力在海洋生态中扮演重要角色,其变化影响了海洋渔业的潜在产量。本文根据2004-2013年中国鱿钓组提供的西北太平洋柔鱼(Ommastrephes bartramii)捕捞数据和海洋遥感净初级生产力数据,研究了柔鱼冬春生西部群体资源量变动与净初级生产力的关系。结果发现,柔鱼渔场范围内净初级生产力在经度方向上呈明显的季节性变化,冬春季低,夏秋季高。捕捞月份7-11月对应的适宜净初级生产力范围分别为500~700 mg/(m2·d)(以碳计),500~800 mg/(m2·d),500~1000 mg/(m2·d),500~800 mg/(m2·d)和300~500 mg/(m2·d),最适净初级生产力分别为700 mg/(m2·d),600 mg/(m2·d),700 mg/(m2·d),600 mg/(m2·d)和400 mg/(m2·d)。7-11各月最适净初级生产力平均纬度与捕捞努力量纬度重心呈显著正相关关系(P<0.05),说明了捕捞努力量位置在渔场中不是随机分布,可能受最适净初级生产力的纬度分布的影响。柔鱼年间资源丰度与各年3月份净初级生产力以及7-11月份平均净初级生产力大小显著正相关(P<0.05)。推测每年柔鱼资源量大小可能是由3月份产卵场海域和7-11月捕捞月份渔场净初级生产力水平交互作用的结果。研究表明,异常环境条件(厄尔尼诺和拉尼娜事件)对柔鱼产卵场和渔场的净初级生产力具有显著影响,但调控机制不同。     

南海北部初级生产力遥感反演及其环境调控机制

选取VGPM模式对南海北部海域初级生产力进行反演,通过SeaWiFS和AVHRR提供的Chl a,K₄₉₀,PAR和SST等遥感数据产品计算得到了模式所需的各项参数,结合现场实测数据对模式进行了修订和误差分析.在此基础上通过反演计算获得了南海北部海域7 a平均(1998～2004年)初级生产力逐月分布图像.研究结果表明,研究海域初级生产力(C)分布趋势为由沿岸带向陆架以及外海逐渐降低,其中沿岸带区高于400 mg/(m2·d),外海区大致在100～300 mg/(m2·d);初级生产力水平冬季最高[平均为608 mg/(m2·d)]、夏季最低[平均为292 mg/(m2·d)],春、秋季基本持平.控制初级生产力时空分布的因子主要有营养盐、温度、光照,其中又以季风和环流驱动下的营养盐变化对初级生产力的调控最为显著.     

厦门湾水体中颗粒有机碳的垂向输出通量:234Th/238U不平衡的应用

对厦门湾塔角附近海域某站位叶绿素 a、POC、初级生产力、234Th/238U不平衡进行的周日变化研究表明,POC含量介于14.4～34.6 mmol/m3之间,其中碎屑有机碳与活体有机碳所占份额分别为74%～92%和8%～26%.POC垂直分布呈现由表及底降低的趋势,且白昼期间POC含量高于晚间,说明研究海域POC含量与生物过程具有密切联系.初级生产力水平在1d之中变化达5倍,垂直分布亦随深度增加而降低,与叶绿素a的变化相对应.短时间(2h)培养获得的初级生产力水平明显高于长时间培养(24 h)的结果,证实部分新固定的碳被优先呼吸排出.结合234Th/238U不平衡法获得的颗粒态234Th输出通量及输出界面颗粒物中的POC/P_Th比值,可计算出真光层 POC的垂向输出通量为16.0mmol/(m2·d),其中碎屑有机碳与活体有机碳贡献的数量分别为13.3和2.7mmol/(m2·d).POC输出通量与初级生产力的比值(ThE比值)平均为0.31,真光层POC停留时间平均为11d.上述结果与Aksnes和Wassmann[1]的模型计算结果相吻合,但与其他大多数模型的结果仍存在一定的差异.