黄河口及莱州湾海域磷的时空分布及浮游生物对低磷胁迫的响应

本文利用2019—2021年在黄河口及莱州湾海域进行的4次陆海同步调查结果,分析了环莱州湾主要入海河口和排污口陆源输入磷的季节变化、黄河口及莱州湾海域内不同形态磷及不同碱性磷酸酶活性(APA)的时空分布特征,探讨了海域内磷受限状况及浮游植物和浮游细菌对低磷胁迫的响应。结果表明,磷的陆源输入中黄河贡献最大,小清河次之;总磷(TP)入海通量呈现出夏季>春季>秋季>冬季的季节变化,春、夏、秋季磷输入以颗粒态磷(PP)为主,冬季以溶解态磷(DP)为主;受农业施肥及河道内浮游生物活动的影响,春季陆源DP以溶解有机磷(DOP)为主,其他季节以活性磷酸盐(PO₄-P)为主。研究海域内TP浓度及构成不仅受陆源输入的影响,还受浮游生物消亡、海上养殖活动和沉积物释放等作用共同调控,TP浓度呈现出春季>夏季≈秋季>冬季的季节变化、近岸高远岸低的分布特征,高值区主要位于黄河和小清河河口区域;TP构成上,春季以DP为主,夏、秋季DP与PP相当,冬季以PP为主;春、秋季DP以DOP为主,而夏、冬季DP以PO₄-P为主。海域内浮游植物普遍受到...     

厦门湾有色溶解有机物的光吸收特性研究

研究了厦门湾九龙江河口区、西海域、同安湾及东侧水道海水中有色溶解有机物(CDOM)的光吸收特性,分析了CDOM的河口行为,并讨论了CDOM光吸收特性与其荧光性质之间的关系。结果表明,厦门湾表层海水CDOM光吸收系数a(355)的水平分布表现为河口区最高、东侧水道最低、西海域和同安湾介于两者之间,底层水a(355)的分布与表层基本相似,表明陆源河流输入是厦门湾CDOM的主要来源;a(355)的垂直分布为表层高于底层,主要受水文和生物因素控制。厦门湾表层水CDOM光谱斜率S的平均值介于0.014—0.018nm-1,但河口低盐度区S值较小,反映陆源腐殖质的影响。a(355)在河口混合中呈保守行为,表明CDOM具有良好的保守性质。CDOM的吸收系数a(355)与其荧光强度之间表现为较好的相关关系,指示可以用灵敏度更高的荧光方法来研究CDOM的分布和行为。     

长江口及邻近海域有色溶解有机物的分布及河口混合行为的季节变化研究

于2019年3月、7月和10月对长江口及邻近海域有色溶解有机物(CDOM)的分布及河口混合行为进行分析研究。通过对盐度、吸收光谱斜率S_275～295、吸收系数a_CDOM(355)以及叶绿素a的分析发现,在河口内低盐度区,7月淡水流量大,陆源输入量最大,a_CDOM(355)值最高,3月CDOM来源主要受陆源输入和浮游植物生产活动的影响,a_CDOM(355)值较10月高;在口外高盐度区,3月和7月的a_CDOM(355)值相近,均低于10月,CDOM分布主要受浮游植物生产活动的影响。利用三维荧光光谱?平行因子分析方法共鉴定出4个荧光组分:类蛋白质组分C1(280/330 nm)、类腐殖质组分C2(300/350 nm)、类腐殖质组分C3(260/465 nm)和类腐殖质组分C4(320/410 nm)。在3月、7月及10月,4个荧光组分强度由长江口内到口外呈递减趋势,受陆源输入和浮游植物生产活动的影响,平均荧光强度的季节变化总体上来说,由大到小依次为7月、10月、3月。3个季节CDOM荧光组分均存在偏离理论稀释线的现象,说明CDOM的来源(陆源输入、沉积物再悬浮和现场生物活动)和去除(被颗粒物吸附、光降解和细菌降解)机制复杂多变,揭示了长江口区域CDOM在不同时空下的不保守混合行为。     

2011年夏季胶州湾表层溶解有机物荧光特征的时空变化

利用三维荧光光谱技术(EEMs)结合平行因子分析(PARAFAC)的方法,对2011年8月至9月胶州湾表层海水溶解有机物荧光特征的时间与空间变化进行了研究。PARAFAC模型共鉴别出四个荧光组分:类蛋白质荧光组分(C1),陆源类腐殖质荧光组分(C2,C4)和海源类腐殖质荧光组分(C3)。类蛋白组分在调查期间的荧光强度最强(0.14±0.06),其余三个组分荧光强度相近(0.07±0.02,0.09±0.02,0.05±0.02)。这四种组分在8月下旬多雨期和9月上旬受径流影响的时期荧光强度较高,在9月下旬雨季影响消退后荧光强度显著降低。研究表明各组分荧光强度总体上与叶绿素a浓度显著正相关,与盐度负相关,说明胶州湾夏季FDOM浓度主要受降雨引发的生物活动影响。     

桑沟湾春、秋季溶存CH4的分布及海-气交换通量

分析2013-10,2014-05和2015-05对桑沟湾3个航次的调查中采集的表、底层海水样品,研究该海域海水中溶解CH_4的分布特征及海-气交换通量。结果表明:春、秋季桑沟湾水体中CH_4浓度范围为3.0356.4nmol·L~(-1),底层浓度高于表层。由于水温的季节变化和陆源输入的影响,秋季表、底层平均CH_4浓度是春季的37倍。受养殖活动的影响,贝藻混养区表、底层CH_4均高于其他养殖区和湾外。2013-10,2014-05和2015-05桑沟湾表层海水CH_4的平均饱和度分别为(2 704±2 532)%,(330±276)%和(858±417)%,表现为秋季高于春季。根据W2014公式估算出桑沟湾春、秋季表层海水CH_4海-气交换通量范围为3.919.9μmol·m~(-2)·d~(-1),根据N2000公式估算出春、秋季表层海水CH_4海-气交换通量范围为5.520.6μmol·m~(-2)·d~(-1),表明春、秋季桑沟湾是大气CH_4的源区。     

2013年夏季黄、渤海颗粒有机碳分布及来源分析

本文根据2013年夏季黄、渤海海域航次获得的颗粒有机碳(particulate organic carbon, POC)、叶绿素a(chlorophyll a, Chl a)和总悬浮颗粒物(total suspended particles, TSP)数据,结合同步获得的水文环境参数,综合探讨该区夏季POC时空分布特征,以及在不同温盐深水团中POC的主要影响因素。结果表明:在整个研究区POC的浓度范围为102.3～1850.0 μg/L,平均值为(383.7±269.6) μg/L,分布呈现出近岸高、远海低、表层低、底层高的特征。苏北外浅滩海域和北黄海东北区域的10 m层和底层为POC高值区,苏北外海域受到陆源输入、沿岸流混合作用和浮游植物光合作用的影响,POC上下混合均匀且浓度高;南黄海中部因受黄海环流的影响,水体中浮游植物生产力水平低,POC浓度较低。在垂直分布上,近岸海域受陆源输入和再悬浮影响POC浓度高,上下混合均匀;在南黄海和北黄海中部受到黄海环流和黄海冷水团的控制,浮游植物生产力水平低,POC浓度低。对不同温盐水团中POC的影响因素分析发现,在高温低盐水团中,POC受浮游植物初级生产和陆源输入的共同影响;在温盐适中区真光层海水中,浮游植物的初级生产是POC的主要来源;底层的冷水团区,POC主要来源为上层海水中颗粒物的沉降和底层再悬浮作用。     

船舶压载水中荧光溶解有机物的光谱特征研究

采用三维激发-发射荧光光谱(3D-EEMs),结合平行因子分析(PARAFAC),研究了2015年12月至2020年1月停靠上海洋山港和江苏省江阴港的42艘入境船舶压载水中荧光溶解有机物(FDOM)的组成特征及其来源,并探讨了FDOM用于鉴别置换和未置换压载水的可行性。结果显示,船舶压载水中FDOM主要由3种荧光组分组成：类色氨酸荧光组分C1,λ_ex为275 nm,λ_em为332 nm;UVB类腐殖质组分C2,λ_ex为290和315 nm,λ_em为386 nm;UVA类腐殖质组分C3,λ_ex为250和360 nm,λ_em为446 nm。组分C1在船舶压载水FDOM中荧光强度百分比最高,其次为组分C3,组分C2最低。显著性分析显示,未置换压载水中组分C1显著高于置换压载水(p<0.05)的,而组分C2和C3则无显著差异(p>0.05)。荧光指数分析表明,未置换压载水FDOM受陆源输入和微生物活动的共同影响,而置换压载水由于远离近岸,水体生物活动为...     

厦门海域秋、冬季溶解有机氮时空分布及总溶解态氮的组成

根据2015年10月(秋季)和2016年1月(冬季)对厦门海域开展的2次水质调查,研究了该海域中溶解有机氮(DON)的时空分布特征及总溶解态氮(TDN)的组成,并探讨了DON与环境要素的相关性及其来源.结果表明:厦门海域DON浓度平均值冬季大于秋季,表层高于底层,整体呈内湾、河口区较高,湾口区低的分布格局.秋季DON浓度的空间分布为同安湾西海域九龙江口邻近海域东南海域大嶝海域,冬季为西海域同安湾九龙江口邻近海域东南海域大嶝海域.该海域秋、冬季DON浓度占比(CDON/CTDN)分别为56%和53%,DON浓度占比整体呈湾口区大、河口区及内湾小的分布特征.相关性分析表明,该海域秋、冬季表、底层DON浓度与盐度均呈极显著负相关,与磷酸盐、硅酸盐含量为极显著正相关,与叶绿素a、溶解氧、p H值存在一定相关性.厦门海域DON的来源主要有九龙江河流、城市生活污水、工农业废水等陆源输入和浮游植物活动等海源生成.     

秋季胶州湾有色溶解有机物荧光特性研究及其来源分析

利用三维荧光光谱(EEMs)-平行因子分析(PARAFAC)技术研究了秋季胶州湾有色溶解有机物(CDOM)的荧光成分组成、分布特征及来源。PARAFAC模型解析出胶州湾CDOM由2类5个荧光组分组成,即类腐殖质成分C1(355nm/430nm)、C2(320nm/390nm)、C3(380nm/465nm)、C4(420(330)nm/505nm)及类蛋白质成分C5(280/325nm)。类腐殖质成分C1、C2、C3和C4的平面分布模式基本一致,呈现由近岸海域向湾中心海域逐渐减小的趋势,而类蛋白质成分C5则是由湾东北部近岸海域向西南部海域呈逐渐减小的趋势。分析表明,秋季胶州湾CDOM类腐殖质成分C1、C2、C3和C4的主要来源为陆源输入,而类蛋白质成分C5主要受城市排污的影响。系统聚类分析表明,以团岛南端和红岛西侧连线为界,所有采样站位被分为两类,分界线西部区域站位CDOM各荧光成分相对含量分别为C1:31.8%~35.5%,C2:30.3%~33.7%,C3:17.1%~20.2%,C4:4.5%~5.2%,C5:9.6%~12.5%;分界线东部区域站位CDOM各荧光成分相对含量分别为C1:30.6%~34.6%,C2:28.8%~32.7%,C3:17.0%~19.1%,C4:3.3%~4.8%,C5:12.1%~18.2%。西部区域CDOM具有较高的C4含量和较低的C5含量,大沽河等河流的陆源输入特征明显,而东部区域CDOM则具有较高的C5含量和较低的C4含量,反映该区域受城市排污影响显著。另外,秋季胶州湾CDOM的HIX范围为1.8~3.2之间,较小的腐殖化因子值反映了秋季胶州湾CDOM的腐殖化程度高较低,在环境中存在时间较短。     

春季黄海海域颗粒有机碳的分布特征及影响因素

依据2010年4～5月黄海的现场调查资料,分析了黄海颗粒有机碳(Particulate organic carbon,POC)的分布特征及影响因素。结果表明,2010年春季黄海POC浓度范围为78.11～9 189.00μg/L,平均浓度为(413.59±794.23)μg/L;北黄海和南黄海POC分布都呈现表层低、底层高的垂直分布特征和近岸高、远岸低的平面分布特征。其中,北黄海POC的高值区南部近岸水体,主要受陆源输入的影响,北黄海POC的低值区主要位于其中部表层水体,主要由于浮游植物现场生产受限所致;南黄海POC高值区主要位于受沿岸流和陆源输入影响显著的苏北沿岸,底层高值主要与浮游植物碎屑沉降和沉积物再悬浮有关,低值区主要集中在南黄海中部海域,亦由于浮游植物现场生产受限所致。PN的分布趋势和影响因素与POC相一致。     

莱州湾鱼卵、仔稚鱼群落结构及多样性的季节变化

为了解鱼卵、仔稚鱼的种群动态以及生物多样性的变化规律,2014?2015年利用大型浮游生物网对莱州湾海域20个站位进行表层水平拖网调查。4个航次共采获鱼卵135 275粒,仔稚鱼2 456尾,隶属于9目16科20属。鱼卵、仔稚鱼主要种类变化依次从春季的鳀(Engraulis japonicus)和鰉(Liza haematocheilus),到夏季的赤鼻棱鳀(Thryssa kammalensis)和布氏银汉鱼(Allanetta bleekeri),到秋季的大银鱼(Protosalanx hyalocranius),再到冬季的长绵鳚(Zoarces elongatus)。鱼卵、仔稚鱼的种类组成、数量分布以及群落多样性随季节变化,其中,夏季的丰富度指数(D)和多样性指数(H′)最高,秋季均匀度指数(J′)最高。鱼卵、仔稚鱼从春季到夏季的种类更替率最小。利用R语言聚类树的融合水平值定义划分水平,选择具有最大跳跃的分组水平,将鱼卵、仔稚鱼分为春组、夏秋组和冬组3个组群,春组和夏秋组、春组和冬组主要分歧种均为鳀,夏秋组和冬组主要分歧种为长绵鳚和赤鼻棱鳀。本研究补充了莱州湾海域鱼类早期补充资源的基础数据,旨在为莱州湾渔业资源评估和养护提供依据。     

用三维荧光光谱-平行因子分析法研究长江口南部有色溶解有机物荧光的季节变化

The southern Changjiang River Estuary has attracted considerable attention from marine scientists because it is a highly biologically active area and is biogeochemically significant.Moreover,land-ocean interactions strongly impact the estuary,and harmful algal blooms(HABs) frequently occur in the area.In October 2010 and May 2011,water samples of chromophoric dissolved organic matter(CDOM) were collected from the southern Changjiang River Estuary.Parallel factor analysis(PARAFAC) was used to assess the samples' CDOM composition using excitation-emission matrix(EEM) spectroscopy.Four components were identified:three were humic-like(C1,C2 and C3) and one was protein-like(C4).Analysis based on spatial and seasonal distributions,as well as relationships with salinity,Chl a and apparent oxygen utilization(AOU),revealed that terrestrial inputs had the most significant effect on the three humic-like Components C1,C2 and C3 in autumn.In spring,microbial processes and phytoplankton blooms were also important factors that impacted the three components.The protein-like Component C4 had autochthonous and allochthonous origins and likely represented a biologically labile component.CDOM in the southern Changjiang River Estuary was mostly affected by terrestrial inputs.Microbial processes and phytoplankton blooms were also important sources of CDOM,especially in spring.The fluorescence intensities of the four components were significantly higher in spring than in autumn.On average,C1,C2,C3,C4 and the total fluorescence intensity(TFI) in the surface,middle and bottom layers increased by123%–242%,105%–195%,167%–665%,483%–567% and 184%–245% in spring than in autumn,respectively.This finding corresponded with a Chl a concentration that was 16–20 times higher in spring than in autumn and an AOU that was two to four times lower in spring than in autumn.The humification index(HIX) was lower in spring that in autumn,and the fluorescence index(FI) was higher in spring than in autumn.This result indicated that the CDOM was labile and the biological activity was intense in spring.     

Tracing of dissolved organic matter from the Sepetiba Bay (Brazil) by PARAFAC analysis of total luminescence matrices

Fluorescent excitation-emission matrices (FEEM) of the fluorescent dissolved organic matter (FDOM) are widely used for DOM characterization and tracing. In this work, a set of FEEM from sampling campaigns in the Sepetiba Bay (Brazil) was decomposed into independent components using the parallel factor analysis (PARAFAC) algorithm. Four independent components were extracted describing the total fluorescence of the FDOM. The well described peaks A, C, M, B and T were found, and a new peak, A', linked to the C peak, was detected. Relative contribution of each of four components to the total fluorescence confirms that the coastal water has DOM of terrestrial origin, except for the 275Ex/400-500Em range (nm), which primarily occurs in marine waters.     

渤海浮游植物群落结构时空分布及其影响因素

浮游植物群落结构的时空变化对生物地球化学循环、全球气候及渔业资源具有重要的影响。本文采用ROMS-CoSiNE高分辨率数值模拟结果,分析了渤海浮游植物生物量和群落结构的时空分布特征,讨论了浮游植物群落结构时空差异的主要影响因素。结果表明,渤海表层叶绿素浓度和甲硅藻比在冬季最低、夏季最高。叶绿素浓度呈条带状分布,甲硅藻比呈斑块状分布。冬季、春季和秋季浮游植物群落结构均以硅藻占绝对优势,夏季以硅藻和甲藻共同占优。不同因素对浮游植物群落结构的影响具有时空差异性。在辽东湾、渤海湾、莱州湾和渤海中部,各个季节浮游植物群落结构差异分别受磷酸盐、氮磷比、硅氮比、溶解无机氮的影响最大。在冬季、夏季和秋季,各个区域浮游植物群落结构差异均受溶解无机氮的影响最大,在春季则受硅氮比的影响最大。总体上,营养盐浓度及结构是浮游植物群落结构时空差异的主要影响因子。     

基于遥感反演的莱州湾水色变化的多时相分析

悬浮泥沙和叶绿素是海洋水色的重要部分,是反映河口海岸地区生态环境状况的重要指标。本文基于Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像,在不依赖地面实测数据的条件下,结合水文气象数据,利用光谱信息建立水色遥感模型对莱州湾1996—2015年不同时期的悬浮泥沙和叶绿素变化进行研究。研究结果表明:(1)此模型可以快速反演出较大空间尺度内的水色时空分布情况。(2)1996—2015年这一时期内悬浮泥沙浓度变化明显,枯水期的悬浮泥沙扩散范围总体大于丰水期,悬浮泥沙高浓度区主要分布在黄河口附近海域和沿岸区域,泥沙主要来源于陆源输沙和海水中的泥沙再悬浮,悬浮泥沙的扩散主要受潮流的影响,风和波浪等动力因素也在一定程度上影响着悬浮泥沙的扩散;(3)此外,莱州湾叶绿素高浓度区主要分布在莱州湾东—南部海域,其分布具有明显的季节性,春季(5月)海水温度升高,水中营养物质垂直混合好使得叶绿素浓度处于较高态势。     

2000年夏季莱州湾主要观测要素的分布特征

在 2 0 0 0年夏季莱州湾加密大面调查资料的基础上 ,研究了莱州湾海域海水的温度、盐度、溶解氧、浊度、叶绿素、无机氮、磷酸盐和硅酸盐的分布特征 ,初步讨论了它们之间的相互关系。结果表明 ,莱州湾盐度值与以前相比有显著升高 ;叶绿素南部的高值区对应于溶解氧的低值区 ,温度的高值区 ;浊度受黄河径流的影响较大 ;无机氮西部浓度高 ,东部浓度低 ,且相差很大 ;浮游植物生长的限制因素东部与西部海域不同 ,东部为氮限制 ,而西部为磷限制。     

深圳沿岸海域净初级生产力的遥感反演及其时空变化分析

以深圳沿岸海域为研究区,以MODIS/AQUA卫星遥感产品为数据源,结合实测浮标数据修正了VGPM中叶绿素a含量的估算进而分析深圳沿岸海域净初级生产力的时空分布规律.研究表明:(1)深圳沿岸海域2014年2、5、8、10月的净初级生产力在空间分布上从近海向外逐渐降低,初级生产力整体呈现出"西高东低"的局面,且未有明显的季节性波动.(2)4个海区的叶绿素a含量均表现为夏季最高秋冬季次之,但各海区主要影响因素不同,珠江口主要受季风造成的浮游植物种类与细胞密度的季节变化影响,大亚湾主要受营养盐限制,大鹏湾的主导因素为湾内余流的季节变化,深圳湾的叶绿素a含量主要与浮游植物细胞密度的季节变化有关.(3)珠江口的初级生产力春夏季高于秋冬季;大鹏湾的初级生产力夏季最高,且季节变化趋势与叶绿素a表现一致;深圳湾的初级生产力夏季最高,且季节变化趋势与海表温度表现一致;大亚湾的初级生产力波动明显,夏冬季海洋初级生产力数值总体高于春秋季.     

2014年秋季渤海网采浮游植物群落结构

基于2014年秋季在渤海进行的水文、化学和生物方面的综合大面调查，研究了渤海网采浮游植物群落的结构特征，并结合文献资料，分析影响浮游植物群落结构形成的原因。结果显示:2014年渤海秋季共鉴定浮游植物3个门42属96种，其中以硅藻为主，为34属79种，占总物种的82%；甲藻门7属16种，占总物种的17%；金藻门1属1种。其中，角毛藻属的种类最多，共17种；其次为圆筛藻属，共13种。浮游植物总细胞丰度介于(0.71～72.15)×104 cells/m3，平均为13.88×104 cells/m3，硅藻与甲藻细胞丰度比值为2∶1，硅藻在莱州湾的细胞丰度极显著高于其他海区，甲藻在渤海中部海区的细胞丰度显著高于其他海区。浮游植物优势种主要为星脐圆筛藻(Coscinodiscus asteromphalus)、威氏圆筛藻(C. wailesii)、具槽帕拉藻(Paralia sulcata)、梭状角藻(Ceratium fusus)和夜光藻(Noctiluca scintillans)。渤海秋季浮游植物群落多样性水平分布不均，局部海域由于单一优势种过量繁殖多样性降低，低值区分布于辽东湾和渤海海峡海域。与历史同期资料对比，渤海海域浮游植物群落出现明显的物种演替现象，甲藻中的角藻逐渐兴起，其在渤海中部及辽东湾的优势地位已经超过角毛藻属和圆筛藻属，渤海秋季局部海区浮游植物群落结构已经由硅藻控制转为硅藻和甲藻共同控制。