粤东大规模海水增养殖区柘林湾表层沉积物中的含水量、有机质、氮和磷

柘林湾是粤东地区规模最大的海水增养殖区,近20年来水体富营养化情况日益加重,赤潮频繁发生。2002年7月至2003年7月对该湾9个站位表层沉积物中的含水量(W)、有机质(TOM)和不同形态的氮(TkN,NH₄+)与磷(Ex-P,Fe-P,Au-P,De-P,OP)进行每月一次的周年调查。结果显示,表层沉积物中的含水量和有机质及不同形态的氮、磷均呈现极显著意义的正相关关系,今后可用含水量直接对这些指标进行粗略估算。有机质与氮、磷呈显著意义的正相关关系,表明有机质是影响氮、磷含量和分布的重要因素之一。凯氏氮(TkN)和总磷(TP)的总平均值分别为(1113.1±382.5)μg/g和(567.2±223.3)μg/g,显著高于国内外许多同类型的海湾。各形态氮、磷含量年均值的平面分布呈现湾内(除S1,S7站外)高于湾外、养殖区高于非养殖区、网箱渔排养殖区高于牡蛎养殖区的总体趋势,说明湾内大规模增养殖业对海湾富营养化进程起着重要的作用。各形态氮、磷含量均于盛夏至初秋的高温季节(7-9月)处于年度峰值,这与该季节养殖动物处于生长旺期与高死亡率所造成的生物碎屑增多和有机质分解加速有关。与2002年7月相比,2003年7月的TkN和TP均出现大幅升高,与水体富营养化程度不断加重的趋势相符。此外,自生磷(Au-P)年平均占TP的49.2%,是该湾沉积物中最主要的磷形态。由于水体富营养化能导致沉积物的pH降低,继而促进Au-P中的自生钙氟磷灰石和碳酸钙所结合的磷释放进入水体,因而表层沉积物中高浓度的Au-P可能成为此类海湾富营养化水平加剧和赤潮大规模暴发加剧的隐患。     

胶州湾柱状沉积物中无机与有机磷的形态研究

研究了胶州湾柱状沉积物磷的存在形态、浓度水平及其分布特征.结果表明3种形态磷的浓度为:总磷(TP) 12.78 μmol·g-1;无机磷(IP)9.60 μmol·g-1;有机磷(OP)3.18 μmol·g-1.无机态磷占总磷的75%,为沉积物中磷的主要存在形式.磷在柱状沉积物中的分布呈上层低(0～10cm),中间层段(66～90cm)略高,155cm以深层段浓度稳定且较低的态势,尤以TP和IP表现明显.磷在上层沉积物中浓度水平较低的现象可能与近年来入湾河流磷的输入量较低有关.     

河口及莱州湾沉积物中磷的化学形态及其含量

对13个河口站位的沉积物以及莱州湾两个站位的柱状沉积物中的磷的三种基本结合态进行了测定。结果表明：河口沉积物中总磷量与河流污染程度有关。磷的主要存在形态是以磷灰石结合态磷（PAI）存在的无机结合态磷（PIN）。莱州湾的柱状沉积物磷含量以及存在形态在离岸近和表层站位受到河流一定程度的影响，而在深层和离岸远的站位受河流影响的程度降低，各种形态的磷含量已趋于平衡。     

缢蛏(Sinonovacula constricta)生物扰动对养殖废水处理系统中沉积物磷赋存形态垂直分布的影响

为研究缢蛏(Sinonovacula constricta)生物扰动在养殖废水生态处理系统中对沉积物不同垂直分层的各种磷形态迁移转化的影响,于2016年5—7月在养殖废水处理池的贝藻处理区采集不同缢蛏养殖密度下的实验围隔箱内的底泥,测定不同垂直方向上的磷形态、微生物活性(FDA)以及碱性磷酸酶活性(APA)。结果表明,在底栖动物缢蛏生物扰动作用下,改变了沉积物内部的微环境,促进了微生物的生长,增大了沉积物中总微生物活性以及碱性磷酸酶活性。而沉积物中有机磷(OP)含量显著减少(P0.05);非磷灰石态无机磷(NAIP)、磷灰石态无机磷(AP)和无机磷(IP)含量显著增加(P0.05),这表明在缢蛏的生物扰动下OP可能转变成为AP、NAIP等无机磷成分;总磷含量呈降低趋势。本试验结果表明,缢蛏生物扰动下对于养殖废水生态处理系统沉积物垂直方向上的磷赋存形态具有显著的影响,且高密度组的生物扰动作用对沉积物中磷形态迁移转化的影响强于低密度组。     

胶州湾沉积物中氮与磷的来源及其生物地球化学特征

通过对比分析和相关分析对沉积物中氮、磷含量、OC∶TN、TN∶TP进行了研究,探讨了胶州湾沉积物中氮、磷的来源及其生物地球化学特征.研究表明,胶州湾表层沉积物中总氮、总磷的变化趋势一致,即从湾内到湾外含量依次降低,其中总氮依次为0.41、0.25、0.20mg/g,总磷的含量依次为0.29、0.24、0.22mg/g.在整个柱状样中总氮、总磷平均含量的变化也和表层基本一致,有机氮在大部分层次占总氮的50%-70%,无机磷所占总磷的比例一般大于60%.根据沉积物OC∶TN比、氮、磷的垂直分布可以判断湾内和湾口沉积物中的氮主要是陆源的,海洋自生的氮分别占28.9%和13.1%,湾外的氮主要是自生的,海洋自生的氮占62.1%.与氮相比,磷主要是陆源的,但在湾外海洋自生磷的比例明显高于湾内.悬浮颗粒物的组成也证明了湾内沉积物中氮、磷主要是陆源的.沉积物中OC∶TN值的垂直变化也反映了近年来胶州湾物质来源的变化特征,即河流来沙急剧减少,沿岸倾倒垃圾不断增多,后者已经取代前者成为胶州湾主要的沉积物来源.另外,沉积物中TN和TN∶TP的垂直变化也和近年来胶州湾水体中营养盐含量的变化相一致.胶州湾不同地区氮、磷的沉积通量相差很大,湾口的沉积通量最大,而湾外的沉积通量最小;在表层沉积物中,氮的矿化速率高于磷,有机磷的矿化速率大于无机磷,但有机氮的矿化速率并不一定大于无机氮.OC、pH、Eh、Es等环境因素影响氮、磷的矿化,但在不同海区影响程度并不相同.     

不同规格刺参的生物扰动作用对沉积物中磷赋存形态及吸附特性的影响

本实验研究了不同规格刺参(Apostichopus japonicus)的生物扰动作用对沉积物中磷赋存形态及吸附特性的影响。实验设置了5、15和30g/头3个刺参规格处理组和1个空白对照组,分别标记为S5、S15、S30和S0,每组设置4个重复。通过SMT分布浸提法和磷吸附特性实验,分别测定了各处理组沉积物中磷不同赋存形态的含量以及沉积物对磷的吸附特征参数。研究表明:(1)S30组大规格刺参生物扰动作用显著增加了无机磷(IP)和铁/铝结合态磷(NaOH-P)的含量,而有机磷(OP)和总磷(TP)的含量则显著减少(P0.05);生物扰动作用强度随着刺参规格减小而减弱,S5组刺参生物扰动作用对磷赋存形态的影响不显著(P0.05)。(2)底质中钙结合态磷(HCl-P)为磷的主要形态,其性质比较稳定,各规格处理组中刺参的生物扰动作用对其影响不显著(P0.05)。(3)S15和S30组底泥K_d值显著降低,ECP_0值显著增大(P0.05),而S5组刺参的生物扰动作用对K_d值和ECP_0值的影响不显著(P0.05)。(4)S0组MBC和K_f值随着时间增加而显著减小(P0.05),而处理组S5、S15和S30的MBC和K_f值随时间无显著变化(P0.05)。结果表明:随着刺参养殖规格的增加,刺参的生物扰动作用可以有效降低沉积物中有机物(包括有机磷)的含量,通过提高沉积物的氧化还原电位,促进有机磷(OP)的降解、矿化和部分向铁/铝结合态磷(NaOH-P)转变,增强了沉积物对磷的吸附能力,减少了水体富营养化的危险。     

河口及莱州湾沉积筘磷的化学形态及其含量

对１３个河口站位的沉积物以及莱州两个站位的柱状沉积物中的磷的三种基本结合态进行了测定。结果表明：河口沉积物中总磷量与河流污染程度有关。磷的主要存在形态是以磷灰石结合态磷（ＰＡＩ）存在的无机结合态磷（ＰＩＮ）。莱州湾的柱状沉积物磷含量以及存在形态在离岸近和表层站位受到河流一定程度的影响，而在深层和离岸远的站位受河流影响的程度降低，各种形态的磷含量已趋于平衡。     

南黄海沉积物中氮、磷的生物地球化学行为

于2004年10月采集南黄海4个站位的柱状沉积物和29个站位的表层沉积物,用氧化浸取分光光度法研究了自然粒度下沉积物中的氮、磷分布特征以及控制其分布的生物地球化学机制。结果表明,多数站位随着沉积深度的增加,沉积物中氮、磷浓度趋于稳定。4个站稳定时氮浓度平均约为289μg/g,磷约为329μg/g,平均稳定浓度出现的沉积层次分别为氮>30cm,磷>22cm。氮、磷垂直分布形状的规则性与沉积速率密切相关,沉积速率越小的站位,其氮、磷垂直分布愈规则;海洋沉积物中的氮主要来源自海洋生物的代谢,而磷与陆源碎屑输入密切相关。氮与沉积物粘土含量、浮游动物生物量干重有明显的正相关关系。海水中浮游动物干重每增加1mg/m3,则沉积物中氮浓度增加5.64μmol/g,磷不存在这样的关系。沉积物中氮的早期成岩速率远高于磷,在沉积物海水界面附近氮约为磷的7.4倍。海水浮游生物生物量与沉积物中氮的早期成岩类型密切相关,在所研究的2004年秋季海水中,浮游动物生物量干重19mg/m3是沉积物中氮早期成岩类型转变的界限值,小于这一界限值,水体中的氮趋向于向沉积物中凝聚;大于19mg/m3,则沉积物中的氮趋向于向水体释放。     

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.     

东、黄海柱状沉积物中有机磷与无机磷的含量与分布研究

研究了东、黄海海域典型站位柱状沉积物中总磷(TP)、无机磷(IP)及有机磷(OP)的含量及其分布特征.东海、黄海海域3种形态磷的浓度范围分别如下:东海:TP 13.73～19.85 μmol·g~(-1),IP 11.39～16.03 μmol·g~(-1)和OP 2.11～3.81 μmol·g~(-1);黄海:TP 14.44～18.33 μmol·g~(-1);IP 11.79～15.88 μmol·g~(-1)和OP 2.45～2.65 μmol·g~(-1).两海区沉积物中IP/TP和OP/TP变化范围分别为79%～88%和12%～21%.IP是研究海域沉积物中磷的主要存在形式,陆源输入为影响沉积物磷浓度的主要因素.地处长江口附近的E4站和东海中部海区的E6站分别为所有调查站位中各形态磷浓度的最高和最低者.不同海区柱状沉积物中各形态磷浓度的垂直分布特点不同.其分布特征在一定程度上反映了相应历史时段该站位营养盐输入水平、自然条件和人类活动的重大变化.     

Water, organic matter, nitrogen and phosphorus contents in sediment of a large-scale mariculture area in the Zhelin Bay of eastern Guangdong Province, China

The Zhelin Bay is one of the most important bays for large-scale mariculture in Guangdong Province, China. Owing to the increasing human population and the expanding mariculture in the last two decades, the ecological environment has greatly changed with frequent harmful algal blooms. A monthly survey of water content, organic matter （TOM）, and various forms of nitrogen and phosphorous in sediment from July 2002 to July 2003 in the bay was conducted. The results showed that the water content was correlated significantly with TOM and various forms of nitrogen and phosphorus and can be used as proxy for quick and rough estimate of these factors in the future surveys. TOM was also correlated significantly with various forms of nitrogen and phosphorus, indicating that it was one of the key factors affecting the concentrations and distributions of nitrogen and phosphorus in the investigated waters. Average total Kjeldhal nitrogen （TkN） content was（ 1 113.1 ± 382.5）μg/g and average total phosphorus （TP） content was（567.2± 223.3）μg/g, and both were much higher than those of similar estuaries in China and elsewhere. Average nitrogen and phosphorus tended to be higher inside than outside the bay, higher at aquaculture than non-aquaculture areas, and higher at fish-cage culture than oyster culture areas, suggesting that large-scale mariculture inside the bay played an important role in the eutrophication of the Zhelin Bay. Various forms of nitrogen and phosphorus concentrations were higher during the warm season （July--September）, which was due to the increased decomposition and concentration of organic matter resulted from the fast growth and high mortality of the cultured species. Compared with July 2002, TkN and TP contents were much higher in July 2003, in consonance with the eutrophication of the Zhelin Bay. Because exchangeable phosphorus （Ex-P）, iron-bounded phos- phorus （Fe-P） and organic phosphorus （OP） combined accounted for 34.3% of the TP and authigenic phosphorus （Au-P     

长江口不同沉积环境沉积物中碳的分布和来源

利用2004年5月在长江口门区获得的R3、N3、S3和S1四个沉积物柱状样品,对其各种形态碳的含量和垂直分布、TOC/N值以及同位素δ13Corg值进行了分析,并结合该区域的水文悬沙特征,探讨了影响沉积物中碳埋藏的因素及其物质来源,结果表明:长江的径流量和沉积速率是影响长江口碳埋藏的两大重要因素,对各种形态碳在沉积柱中...     

基于水淘选分级的长江口及邻近海域表层沉积物中磷的形态分布和迁移转化

磷是一种重要的生源要素,在河口、边缘海的初级生产中发挥重要作用,了解沉积物中磷的形态分布和迁移转化有助于深入了解该区域生态系统动力学。于2013年3月在长江口及邻近海域采集了表层沉积物样品,利用水淘选方法对沉积物进行了分级,并采用化学连续提取法分析了未分级和分级沉积物样品中的6种磷形态含量:可交换态磷、活性有机磷、铁结合态磷、自生磷灰石磷、碎屑磷和难分解有机磷,讨论了该区域沉积物中磷的形态分布、选择性输运过程和迁移转化。沉积物中总磷含量在14.0~18.4 μmol/g,其中碎屑磷是其主要成分,占54.5%,其次是有机磷和难分解有机磷,分别占到15.1%和13.1%。不同粒级沉积物中磷形态含量不同,可交换态磷、活性有机磷、铁结合态磷、自生磷灰石磷和难分解有机磷随粒级增加含量逐渐降低,而碎屑磷主要集中在粗粒级（大于32 μm）沉积物中。基于各粒级磷形态的质量分布,发现小于32 μm粒级的沉积物中各磷形态含量从长江口向浙闽沿岸逐渐增加,向外海方向逐渐减小,而大于32 μm沉积物的变化趋势与此相反,体现了不同形态磷的选择性输运。随粒径增大,总有机碳对有机磷比值（TOC/Or-P）先降低后升高,在大粒级沉积物中,TOC/Or-P比值较高主要是因为陆源有机碳贡献较高,而在小粒级沉积物中,主要是由于有机磷的迁移和转化更为活跃,体现了细颗粒物中有机磷相对有机碳的优先分解。本研究表明,从分级的角度可以对河口、边缘海的磷循环有一个更全面的认识。     

末次盛冰期以来冲绳海槽中部沉积物有机碳和磷的地球化学研究

利用元素及同位素地球化学方法研究了冲绳海槽中部沉积物岩芯中有机碳及磷的地球化学特征及影响因素。结果表明，冲绳海槽沉积速率（16.5~32.5 cm/ka）变化小，不是沉积物中有机碳埋藏的重要影响因素。相对于全新世氧化性底水环境，末次盛冰期/冰消期冲绳海槽缺氧底水环境提高了沉积物对有机碳的埋藏效率。冲绳海槽沉积物中各形态磷的相对含量与其他边缘海沉积物中的相似。交换态磷（Ex-P）含量低、变化小。末次盛冰期/冰消期缺氧底水环境下铁氧化物的还原溶解导致铁结合磷（Fe-P）释放以及自生磷矿物（Au-P）的形成。全新世氧化性底水条件有利于铁氧化物的有效再生及对磷的再吸附，但不利于Au-P的保存。总有机碳（TOC）和有机磷（Org-P）之间良好的相关性表明TOC埋藏对Org-P含量的重要控制作用。冲绳海槽沉积物中碎屑磷（De-P）含量低于长江口及东海陆架沉积物中的含量，这与陆源碎屑向外海传输减弱有关。在约9.3 ka BP（岩芯200 cm深度），TOC、Fe-P、Org-P、De-P以及Fe_HR均出现的极小值可能由物质坡移造成。     

珠江口表层沉积物中氮、磷的形态分布特征及污染评价

珠江口是生态敏感的典型河口区,也是富营养化和赤潮多发区。为了搞清楚该区域沉积物中营养物质的含量及平面分布特征,进一步研究营养盐在沉积物-水体间的循环机制,同时也为珠江口污染防治和生态环境保护提供科学依据,对珠江口16个站位的表层沉积物中氮、磷的形态、含量及分布特征进行了研究。其中总氮用凯氏定氮法测定,无机氮提取后直接测定各形态含量,各种形态的磷采用化学分步提取法进行。提取液中硝酸盐氮用锌-镉还原法,亚硝酸盐氮用重氮-偶氮比色法,氨氮用靛酚蓝法,无机磷酸盐用磷钼蓝法测定。沉积物中TOC的测定用重铬酸钾氧化-还原滴定法。在测定结果的基础上采用单项指标标准指数法对沉积物中氮和磷的污染程度进行了评价。研究结果表明:沉积物中总氮的含量较高,平均值高达1649mg/kg;有机氮所占的比例很高,平均达83.17%,平均含量为1374mg/kg;氨氮是无机氮的主要形式,平均占无机氮的98%,平均含量为209.64mg/kg;硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在沉积物无机氮中比例很低,平均值为54.87mg/kg。表层沉积物中总磷的含量平均值为455.94mg/kg;有机磷占总磷含量的39.41%,平均含量为179.69mg/kg;铁结合磷和铝结合磷平均含量为94.97mg/kg。在平面分布上,各站间不同形态氮、磷的含量差异与陆源输入、沉积物粒径及水动力条件等因素有关。单项指标标准指数法对沉积物中氮和磷的污染评价结果表明:珠江口沉积物中总磷含量较低,标准指数都小于1;而总氮的含量较高,其标准指数变化范围为1.96—3.86,说明珠江口沉积物环境质量受氮的污染相对严重。     

乳山湾外低氧海域沉积物中有机碳、氮、磷及其形态特征分析

根据2009年8月在乳山湾及其毗邻海域的综合调查,分析了该海域表层沉积物中有机碳、氮、磷含量及其组成形态的变化,初步探讨了影响底质理化参数变化的原因及对乳山湾外近岸底层低氧形成的影响.结果表明,乳山湾外近海为粉砂质岸滩,以细颗粒为主;底质中有机碳含量介于0.49％ ～0.93％,平均值为0.69％;总氮含量介于382～1020 mg/kg,平均值为671 mg/kg;可溶性总氮含量介于23.0 ～ 60.0 mg/kg,平均值为44.0mg/kg,其中可溶性有机氮和氨氮分别占可溶性总氮的58.8％和38.8％;总磷含量介于138～769 mg/kg,平均值为356 mg/kg,有机磷是占有绝对优势的磷形态(62.5％).研究区域沉积物中总氮和湾内相当,有机碳、总磷含量普遍低于乳山湾内,但均明显高于南黄海区域,且呈还原性状态.调查区域内沉积物中相对较高的有机碳、氮、磷可能是在潮流作用下乳山湾与外海的物质交换所致,其耗氧过程是导致底层溶解氧亏损的重要原因,值得进一步关注.     

象山港沉积物类型变化及沉积环境现状评价

根据2002年6~7月对象山港进行生态调查所获得的资料,评价了象山港水域的沉积物类型变化和沉积环境质量状况,结果表明:与20世纪80年代相比,象山港沉积物类型已发生了较大的变化,由80年代的粉砂质粘土、粘土质粉砂、粘土-粉砂-砂及砾砂4种沉积物类型变为2002年的粉砂质粘土、砂、砂-粉砂、粘土-砂、砂-粉砂-粘土、中细砂、中砂7种沉积物类型。象山港沉积物的质量良好,底质中总氮的含量较高,普遍出现超标现象;部分测站的多氯联苯(PCB)略有超标,各测站总磷硫化物、有机质、石油类等指标均符合一类标准。     

Nitrogen and phosphorus budgets in the Baltic Sea

The paper reports the budgets of inorganic and total nitrogen and phosphorus based on a recalculation of the existing water balance. The nitrogen budgets indicate that humus carried by river runoff probably dominates in the sedimentation of nitrogenous organic matter, while the excess transferred to the layer below the halocline is controlled by the amounts added by river runoff and waste disposal. The budgets appear to be considerably influenced by eutrophication and human activity. The phosphorus budget indicates that the supply of organic phosphorus and oxygen in the layers below the halocline are in a precarious balance with each other. Phosphorus and nitrogen compounds appear to sediment in almost the same proportions as their concentrations in the bottom water.     

Vertical and horizontal distribution of fluorescent dissolved organic matter in the Southern Ocean

The vertical and horizontal distribution of fluorescent dissolved organic matter (FDOM), determined by fluorescence intensity at 320 nm excitation and 420 nm emission, were clarified in nine stations on two transects at the Southern Ocean, including a subtropical, subantarctic, polar frontal and Antarctic zone. All vertical profiles of fluorescence intensity showed that levels were lowest in the surface waters, increased with increasing the depth in mid-depth waters ( 2000 m), and then stayed within a relatively narrow range from there to the bottom. Such vertical profiles of FDOM were similar to those of nutrients, but were adverse to dissolved oxygen. In water columns below the temperature-minimum subsurface water (dichothermal waters) in the Antarctic zone and below the winter mixed layer in the other zones, we determined the relationships of fluorescence intensity to concentrations of nutrients and apparent oxygen utilization (AOU) over the entire area of the present study, and found significant linear correlations between the levels of fluorescence intensity and nutrient concentrations (r =  0.70 and 0.71 for phosphate and nitrate + nitrite, respectively) and AOU (r = 0.91). From the strong correlation coefficient between fluorescence intensity and AOU, we concluded that FDOM in the Southern Ocean is formed in situ via the biological oxidation of organic matter. The regeneration of the nutrients/consumption of the oxygen/formation of FDOM was active in mid-depth waters. However, the correlations between fluorescence intensities and nutrients and AOU were different in the mid-depth water masses, Subantarctic Mode Water (SAMW), and Antarctic Intermediate Water (AAIW), indicating that the sources of organic matter responsible for FDOM formation were different. A considerable amount of FDOM in the SAMW is thought to be produced by the remineralization of DOM in addition to sinking particulate organic matter, while DOM is less responsible for FDOM formation in the AAIW.