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.     

春季西北太平洋水体中甲烷和氧化亚氮的分布及海气交换通量

于2010年5—6月搭乘日本KH10-1航次,对西北太平洋两个不同深度站位甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的垂直分布及海气交换通量进行了研究。结果显示:研究海域表层海水中CH4和N2O浓度分别为(2.55±0.22)nmol/L和(7.50±1.11)nmol/L,饱和度分别为126%和116%,均处于轻度过饱和状态。在垂直方向上,CH4浓度分布呈现次表层极大的特征,次表层以下CH4浓度随深度增加逐渐减小。CH4次表层极大值可能是由于细菌利用甲基化合物进行好氧产生和在悬浮颗粒物、浮游动物或其他海洋生物肠道内厌氧微环境产生的综合作用造成的。N2O浓度随深度的增加而增大,在跃层下部达到最大值,N2O与溶解氧的垂直分布呈镜像关系。水体中N2O主要通过硝化过程产生。利用LM86和W92公式计算得到CH4的海气交换通量分别为(0.76±0.57)μmol/(m2·d)和(1.57±0.67)μmol/(m2·d),N2O的海气交换通量分别为(1.96±0.24)μmol/(m2·d)和(3.08±0.38)μmol/(m2·d),因此西北太平洋是大气CH4和N2O的净源。     

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。     

西南极海沉积硒的地球化学状态

根据1984年11月—1985年4月首次南大洋考察所取得的样品和资料,通过萃取液萃取并利用荧光素法测定不同形态硒,对硒在南大洋沉积物中的地球化学状态进行了研究。结果表明,西南大洋表层沉积物的总硒含量为278－1168×（10-9）,其与粘土粒级有较密切的关系。硒含量的地理分布表现为海湾＞半深海＞外陆架;沉积物中硒含量不同,但其地球化学形态分配比基本相同,分别为可交换态占15％,有机结合态占36％,无机盐态占4％,晶质氧化物态占9％,矿物晶格态占37％;沉积物剖面中间隙水硒的含量变化与铁一致,在铁氧化物还原带达到峰值;可交换态硒的含量随深度的增加而升高,而晶质氧化物态的含量则随深度而降低;有机质的早期成岩分解是沉积硒参与再循环的主要来源;计算得出沉积柱表面逸入上覆海水的硒通量为3．5ng／（cm2·a）,沉积通量为13．4ng／（cm2·a）。     

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.     

大亚湾表层沉积物中氮的形态分布特征

首次采用逐级分离浸取的方法将大亚湾表层沉积物中不同形态的氮分离开,继而分析表层沉积物中不同形态氮的含量、分布特征及其影响因素.结果表明,表层沉积物中总氮的含量较高,平均值高达1692.52 mg·kg-1;有机氮所占的比例很高,平均达77.32%,平均含量为1341.11 mg·kg-1;无机氮的平均含量为351.41 mg·kg-1.表层沉积物中总可转化态氮的平均含量为229.45 mg·kg-1;强氧化剂可浸取态氮是可转化态氮的主要赋存形态,平均占总可转化态氮的96.88%;离子交换态氮是释放能力最强的形态,为可转化态无机氮的主体,平均占总可转化态氮的2.10%;弱酸可浸取态氮和强碱可浸取态氮仅占总可转化态氮的一小部分,分别为0.57%和0.44%.在空间分布上,各站间不同形态氮的含量差异与污染物的陆源输入、海水养殖污染及沉积物性质等因素有关.     

大亚湾营养物质变异特征

利用大亚湾现场调查和室内模拟数据,以及大亚湾生态网络17～18年8个航次的现场调查资料,采用营养状态质量指数(NQI)的方法评价大亚湾海域富营养化水平,结果表明,大亚湾海域除部分养殖海区为中营养状态外,大部分为贫营养状态;溶解态的无机磷和硅在过去10a多有较大幅度的下降,而溶解态的无机氮、溶解氧和叶绿素a则上升;浮游植物生长由过去认为由氮控制转变为现在由磷控制.分析了养殖海区底层海水、上覆水、沉积物间隙水中营养盐的含量及其化学形态.估算了沉积物-海水界面营养盐扩散通量,NH₄+,NO₂-,NO₃-,HPO₄2-,H₄SiO₄平均通量分别为302.0,-0.06,-1.82,2.53,47.6μmol/(m2·d).室内模拟了天然海水体系表层沉积物营养盐的吸附-解吸及其磷酸盐在沉积物上的吸附等温线.论述了大亚湾海域营养盐与赤潮的关系.     

柘林湾表层沉积物中氮和磷的时空分布

于2002年7月19日至12月15日调查了柘林湾表层沉积物中2种形态氮和5种形态磷的时空分布,同时测定了含水量和有机质含量。结果表明,柘林湾表层沉积物中的含水量与有机质、凯氏氮、氨态氮、总磷、岩屑磷和有机磷含量均呈显著正相关关系。凯氏氮的平均含量为1060.3μg·g-1,氨态氮在凯氏氮中所占的比例小于4.0%。总磷的平均含量为526.0μg·g-1,自生钙结合磷含量最高,占总磷的47.5%。氮、磷的平面分布基本呈现出湾内高于湾外、养殖区高于非养殖区的总体趋势。有机质、氮、磷含量的季节变化相对显著,夏季呈上升趋势,秋季有所下降,然后处于上下波动的平衡状态。影响有机质、氮、磷含量季节变化规律的因素主要是养殖动物的种类、陆地排污、鱼虾贝类死亡产生的生物碎屑、水动力和生物扰动。     

渤海南部海域柱状沉积物中氮的形态与有机碳的分解

海洋沉积物中氮形态的研究是研究其生物地球化学循环的重要前提,柱状沉积物中氮的形态分布在一定程度上反映了其早期成岩作用的进程及结果.利用分级浸取分离方法首次对渤海南部海域自然粒度下5个柱状沉积物样品进行了分析,依据是否可由试剂提取将其分为可转化态和非转化态,系统地研究了可转化态中各形态氮的分布特征及早期成岩作用.研究表明,渤海南部海域自然粒度下柱状沉积物中,OSF-N和IEF-N是可转化态氮的优势形态.各形态氮的含量随深度变化趋势不同,成岩作用亦不同.沉积物中有机氮的分解速率常数为15.51×10-3a,且对各生源要素的分解速率常数有N>P>C>Si;OC/TN比值远小于OC/ON,说明沉积物中保留了大量无机氮(IN)和非转化的有机氮,OC/ON值随深度增加而减小是由于沉积物中富集了ON;柱状沉积物中,表层比深层可转化态氮占其总量的比例高,在局部区域由于深层沉积物中氮的“再活化”导致二者几乎相同.     

粤东柘林湾柱状沉积物中氮、磷的垂直分布

对柘林湾代表性水区柱状样沉积物中不同形态氮、磷的含量进行了分析,研究了其垂直分布规律及其历史演变趋势。研究结果显示,除湾西北三百门(S2站)和湾中央大规模网箱渔排养殖区中心(S6站)外,其余各测站柱状沉积物中的有机氮(TOM)、凯氏氮(TKN)及各形态磷含量基本呈现"沉降-降解-堆积"三阶段的分布特征,反映了成岩作用的结果。S2、S6测站柱状沉积物中的多项氮磷指标,在表层10 cm以深不降反升与这两测站的高污染压力和弱水体交换能力导致的污染物快速堆积有关。底栖动物对沉积物垂直方向的扰动可能是各氮磷指标在沉降和降解阶段产生波动变化的重要原因之一,但生物扰动对NH4 的垂直变化影响最大。自生磷(Au-P)与有机磷(OP)在表层以下随深度呈一定的镜像关系,与Au-P和OP在成岩过程中的相互转化有关。Au-P随深度的变化幅度比OP的大,表明磷在Au-P和OP之间的转移并不是磷再分配的唯一途径,其它形态的磷也可能参与磷的再分配,而两者在表层不呈镜像关系主要与微生物对两者的降解有关。     

Nitrogen forms and decomposition of organic carbon in the southern Bohai Sea core sediments

Study on form characteristics of nitrogen in marine sediments is the primary method to research its biogeochemical cycling and nitrogen form characteristics in core sediments can reflect the process and results of early diagenesis in a certain degree. In this paper, Sequential extraction process in natural grain size was used for studying the existent forms of nitrogen in five core sediments of the southern Bohai Sea for the first time. Nitrogen was divided into two parts -transferable and fixed based on whether it could be extracted by the reagent. Distributions and early diagenesis of transferable nitrogen forms in the southern Bohai Sea were researched integratedly. Results indicate that IEF - N and OSF-N are predominant forms in transferable part in the studied core sediments. Contents of different nitrogen forms vary differently with depth, and have different diagenesis process. Decomposition constant of organic nitrogen (ON) and OC are about 15.51 × 10~(-3)a~(-1)and 4.79× 10~(-3)a~(-1) respective     

南黄海表层不同粒级沉积物中氮的地球化学特征

南黄海不同粒级沉积物中可转化氮[离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)、强氧化剂可浸取氮(SOEF-N)]的地球化学特征各不相同,其中SOEF-N是3种粒级沉积物中含量最高的形态,IEF-N是可转化无机氮中的主要存在形态,也是最易参与循环的形态.当同一粒级沉积物中的可转化不同形态氮都能参与循环时,它们对氮循环的相对贡献从大至小依次为SOEF-N>IEF-N>SAEF-N>WAEF-N.对于不同粒级的沉积物来说,细粒级沉积物中的可转化不同形态氮的绝对含量最高,粗粒级沉积物中不同形态氮的绝对含量最低;如果沉积物中3种粒级组分所占的份额相同,那么细粒级沉积物中可转化氮的量占总可转化氮的60%,是中粒级中的2倍,粗粒级沉积物中可转化氮的近7倍,即细粒级沉积物对氮循环的可能贡献最大.随着沉积物粒级的由粗到细,沉积物中可转化有机氮的相对含量逐渐增加,而无机氮的相对含量逐渐降低.     

南海水体三项无机氮含量的垂直变化特征及与其他环境要素的相关性

据南海环境调查资料,研究了南海水体NO3-N、NO2-N、NH4-N、DIN含量及无机氮组成的垂直变化规律．结果表明：NO3-N、NO2-N、NH4-N、DIN含量范围和均值分别为0．00～43．9,12．32;0．00～1．69,0．07;0．17-14．87,1．32;0．35～45．92,13．73μmol／dm^3．其含量分布与垂直变化特征与深海、大洋的相似,表明南海水是太平洋的变性水体．NO3-N、DIN含量的垂直分布跃层出现于75～500m间,夏季的跃层强度分别为6．61X10-’、6．68×1012Ixmol／（dm’·m）,冬季的均为5．65×10^-2μmol／（dm^3·m）;NO2-N含量的最大值多出现于75～100m之间,NH4-N含量的最大值出现在0m层．在浮游植物活动较旺盛的真光层中,NH4-N为无机氮的主要存在形态（平均占比为64．4％）．真光层以下NO3-N为无机氮的主要存在形态（平均占比≥90．8％）．对三项无机氮含量与其他生源要素、水文因子的相关分析结果表明,NO3-N含量与PO4-P、TDP、TP、SiO3-Si、S均呈显著正相关,与pH、DO、O2％、t则呈显著负相关．     

Nitrogen and Phosphorus Diffusive Fluxes Across the Sediment-Water Interface in Estuarine and Coastal Tidal Flats

Nitrogen and phosphorus contents are analyzed in the overlying waters and pore waters taken from the Changjiang Estuary and Shanghai coastal tidal flats in this study. In addition, the diffusion fluxes of nitrogen and phosphorus across the sediment-water interface in tidal flats are estimated according to the nutrient concentration gradients at the interface. It has been indicated that the concentrations of ammonium, nitrite, nitrate and dissolved phosphorus in overlying waters range from 0.0082～2.56, 0.03～0.58, 0.69～5.38 and 0.035～0.53 mg/L, respectively, while 0.0025 ～ 1.35 mg/L for NH4+-N, 0. 0055 ～ 0.20mg/L for NO2--N, 0.61～1.14 mg/L for NO3--N and 0.11～0.53mg/L for DP insurface pore waters.The findings have revealed that ammonium, nitrite, nitrate and dissolved phosphorus diffusion fluxes across the sediment-water interface are between -0.024～0.99, -0.39～ -0.0019, -3.09～the source of phosphorus and an important sink for nitrogen in the waters.     

Denitrification in Qi'ao Island coastal zone, the Zhujiang Estuary in China

Samples of sediments and the overlying water were collected in the Qi'ao Island coastal zone, the Zhujiang (Pearl River) Estuary (ZE). Denitrification rates, sediment oxygen demand (SOD) , and fluxes of inorganic nitrogen compounds were investigated with N2 flux method, using a self-designed continuous flow through and auto-sampling system. The results indicate that the denitrification rates varied between 222 and 908 μmol/(m2·h) with an average of 499 μmol/(m2·h). During incubation, the sediments absorbed dissolved oxygen in the overlying water with SOD ranging from 300 to 2 363 μmol/(m2·h). The denitrification rates were highly correlated with the SOD (r2 =0.77) regardless of the NO3- + NO2- concentrations in the overlying water, organ- ic carbon contents in sediments and water temperature, suggesting that the SOD was probably the main environ-mental factor controlling the denitrification in the Qi'ao Island coastal zone. There was a net flux of NO3- + NO2-into the sediments from the overlying water. The NH4+ flux from sediments into water as the result of mineraliza-tion was between 12. 3 and 210. 3 μmol/(m2·h) ,which seems limited by both organic carbon content in sedi-ment and dissolved oxygen concentration in the overlying water.     

渤海沉积物氮的生物地球化学功能

20世纪90年代,科学家们对海洋沉积物中氮的行为等进行了较深入的研究(宋金明,1997; Hammond et al.,1996;Jordan et al.,1998)。如氮的早期成岩过程、氮的去营养化作用、氮在沉积物-海水界面的转移过程及交换通量。近年来实施的全球性重大合作计划,如 JGOFS、GLOBEC、SOLAS等进一步加强了对海洋中的氮循环的研究(Collier,1991;Smith et al.,1996)。随着研究的深入,沉积物中氮循环的控制机制、氮循环与其他生源要素循环的关系及其生物地球化学功能等方面的研究已经成为目前研究的焦点。以往的研究工作大多集中于从沉积物间隙水这一角度研究沉积物中的氮循环,而对沉积物本身研究较少,主要是由于研究手段、方法的缺乏(甄别沉积物中氮的各种赋存形态极为困难)。而通过对沉积物初步的研究已证明(马红波等,2001),沉积物固体颗粒本身的特征,如颗粒大小及氮在其中的赋存形态对较长时间尺度上的氮循环过程具有重要影响。本文作者在研究沉积物氮形态基础上,对渤海沉积物氮的生物地球化学功能进行了探讨,以期对深入研究生源要素的循环过程提供基础依据。     

Regional estimates of POC export flux derived from thorium-234 in the western Arctic Ocean

1Introduction CarboncyclingintheArcticOceanplaysanim- portantroletoglobalchange.Traditionally,marine productivityintheArcticOceanisthoughttobevery low,andthussomebiogeochemicalprocessessuchas particleexportandcyclingofnutrientsarenotsoac- tivebecauseofthembeingcoveredperenniallybyice, lowtemperatureandshorttimeofphotosynthesis (PlattandRao,1975).Afewpreviousestimatesof particulateorganiccarbon(POC)exportindicateda neglectablemagnitudeinthecentralArcticOcean (Baconetal.,1989).However,recen…     

黄海、东海陆架区沉积物中氮的形态分布及与浮游植物总量的关系

利用分级浸取分离法将黄海、东海陆架区沉积物氮分为转化态氮(TF-N)和非转化态氮,并将可转化态氮区分为4种形态:离子交换态氮IEF-N 、碳酸盐结合态氮CF-N 、铁锰氧化态氮IMOF-N及有机态和硫化物结合态氮OSF-N。 对各形态氮的平面、垂直和沉积剖面年际分布进行了分析,并进一步探讨了该区域氮形态与古生产力的替代指标——生物硅(BSi)的相关性,揭示了氮形态的地球化学特征及与浮游植物总量的关系。结果表明,黄海、东海陆架区表层沉积物中可转化态氮占总氮的百分比为16.81%,可转化态氮中4种形态氮的平均含量为:IMOF-N(66.65 μg/g)>IEF-N(22.96 μg/g)>OSF-N(17.40 μg/g)>CF-N(11.26 μg/g),IMOF-N是可转化态氮的优势形态;柱状沉积物中各形态氮垂直分布不同,长江口沉积物中各形态氮垂向变化幅度大于南黄海中部;离子交换态氮IEF-N和铁锰氧化态氮IMOF-N对浮游植物总量贡献较大。