第三章 海水化学——第一节 海水溶解氧

海水中溶解氧含量与海水物理、化学、生物等因素有着密切的联系。其通常随海水温度和盐度升高、氧分压的下降、浮游植物光合作用的减弱、动物呼吸作用的加强及有机颗粒的氧化等而降低。而河口港湾水体的溶解氧含量除受上述诸因素的影响外,还受江河淡水的注入、潮汐运动和沿岸排污等因素的影响。本调查期间,厦门港湾水体溶解氧含量的测值在3.00—7.60ml/L之间,平均值为5.17ml/L;氧饱和度在81.4—132%之间,平均值为102%,属富氧水体。溶解氧含量和氧饱和度的高值区多出现在宝珠屿以北海域,低值区多出现在九龙江口附近。其时空变化主要受水温、大陆径流、生物活动、水体的潮汐和垂直运动等因素的影响;氧含量的周年变化受水温控制,氧饱和度的周年变化主要受生物活动的影响。     

平面光极的研制及浒苔对沉积物——海水界面溶解氧影响的模拟观测

利用油酸修饰合成了具有良好光化学稳定性,对氧不敏感,可发射520nm荧光的量子点(QDs),以八乙基卟啉铂(PtOEP)作为荧光指示剂,聚苯乙烯(PS)为包埋基质,掺杂QDs为参比光染料制备了溶解氧比率法传感膜。针对短时间内大量繁殖的浒苔造成的生态灾害现象,利用制备的平面光极在实验室内对浒苔影响下的海水—沉积物周围的溶解氧的动态变化进行了模拟观测研究,实验结果表明,高CO_2浓度下的浒苔藻体的呼吸作用要高于正常CO_2水平,而两者在光合作用带来的氧浓度的升高方面并没有显著性差异,均可升高至7mg/L以上。高温下的浒苔很快进入衰退消亡,不利于光合作用,氧最高值仅达2.3mg/L,沉降后可在沉积物—海水界面附近形成大范围无氧,局部贫氧区,改变了海底区域的溶解氧分布体系,将会对海底的生态结构和生活环境产生较大影响。     

海洋浮游生物电子传递系统研究进展

呼吸作用是代谢的中心,有机物转化的枢纽,它提供生命活动所需的能量,为其他化合物合成提供原料。了解呼吸率对定量建立食物链中物质和能量模型是很有必要的。呼吸率同时也是海洋生态学研究的重要参数之一。常规的呼吸率测定方法有Ｗｉｎｋｌｅｒ法、氧电极法、压力测定法、浮沉于法、径流装置法等等。这些方法各有其优缺点,大都要求在密闭容器中并模拟海区环境,且生物在转移过程中生理状态发生了变化,这些方法耗时,灵敏度低,准确度差。与上述常规方法相比,电子传递系统（ＥＴＳ）活力测定法弥补了他们的一些不足,在灵敏度、准确度…     

海水酸化和碱化对斑点海链藻光合生理特性的影响

大气CO₂浓度升高引起的海洋酸化可能对浮游植物造成不同程度的影响。而近海浮游植物不仅面临着海水酸化问题,还会受到海水溶解性CO₂降低及pH升高(海水碱化)的影响。本实验以斑点海链藻(Thalassiosira punctigera)为研究对象,测定7个不同pCO₂水平(25 μatm、50 μatm、100 μatm、200 μatm、400 μatm、800 μatm、1 600 μatm)下的生长、光合作用和呼吸作用速率、细胞粒径、叶绿素a和生物硅含量以及叶绿素荧光等参数。结果表明,与400 μatm相比,在海水酸化(pCO₂ > 400 μatm)和海水碱化(pCO₂ < 400 μatm) 条件下,斑点海链藻的生长速率和叶绿素a含量都显著降低,但是碱化条件下降低的程度更大。此外,碱化处理的藻细胞光合作用速率、最大量子产量(Fv/Fm)和最大相对电子传递速率(rETR_max)都显著低于400 μatm培养下的细胞,而呼吸作用速率显著升高,但是生物硅含量和细胞大小无明显变化。研究表明海水碱化和海水酸化均会抑制其生理活动,而且海水碱化对其影响更显著。这表明正常pCO₂生长下的藻细胞具有最适的生理状态。本研究可为探究海水碳酸盐系统变化对海洋初级生产力的影响提供一定的数据支持。     

基于O2/Ar比值估算海洋混合层群落净生产力的研究进展

群落净生产力(NCP)是海洋混合层中光合作用和群落呼吸作用的差值,代表了从表层海水向深层海洋输送的最大有机质量,是衡量生物活动对上层海洋碳循环影响的有效指标。海洋混合层的溶解氧浓度主要受物理过程和生物过程控制,而惰性气体氩(Ar)的分布主要受物理过程以及温度和盐度对溶解度的影响,由于O2和Ar具有相似的物理特性,因此氧氩比值(O2/Ar)消除了物理过程对海水中溶解氧的影响,其偏离平衡值的量(ΔO 2/Ar)可表征生物过饱和氧,并可据此估算群落净生产力。随着质谱技术的发展,连续走航测定O2/Ar比值技术得到广泛应用并可以获得高时空分辨率NCP分布,因此成为估算海洋混合层NCP的重要方法。本文介绍了基于O2/Ar比值法估算群落净生产力的原理,综述了用O2/Ar比值法估算海洋混合层中群落净生产力的研究进展,探讨了估算模型中存在的不足及解决办法,并对其未来发展方向做了展望。     

沙海蜇(Nemopilema nomurai)消亡过程中海水溶解氧变化的模拟研究

采用实验室模拟的方法,研究了不同海水温度、盐度、pH、N/P比下,沙海蜇消亡过程中海水溶解氧的变化特征,这对探讨水母灾害性暴发后消亡的环境影响有重要的科学意义。研究结果表明,沙海蜇的消亡可引起海水溶解氧浓度的显著降低,不同海水温度、盐度、pH、N/P比条件下沙海蜇消亡引起的海水溶解氧浓度的降低无显著差异,但与没有沙海蜇消亡时,海水溶解氧的变化相比则差异显著。沙海蜇消亡一般需要6—7天时间,在高N/P比的海水中,沙海蜇的消亡时间延长。沙海蜇的消亡造成水体的严重缺氧,水体氧饱和度低于20%,从第2天到第3天,本底海水、不同过程温度、盐度、pH条件下,消耗水体氧的量剧增,第6天达到峰值,但不同N/P比条件下,水体溶解氧的降低在第2天即可达到一个耗氧的高值,一直持续到第7天出现峰值;海水温度、盐度、pH、N/P比变化,可导致沙海蜇的消亡过程中水体氧消耗量的变化,就这四种影响因素而言,其平均最大耗氧量从大到小的顺序是:温度(23—30℃区间段)>pH(5.0—9.0区间段)>盐度(21—33区间段)>N/P比(16:1—240:1区间段),分别为39.9、39.7、38.0和35.9mg/(kg.d),相对而言,水体温度和pH对沙海蜇消亡过程中氧消耗量影响较大,水体N/P比和盐度影响较小。所以,沙海蜇消亡过程中,由于海水温度和pH的变化形成的低氧区更为严重,而且在当今富营养化(高N/P比)的近海水域中,水母的消亡高耗氧的时间加长,对海水环境造成的影响更为严重。     

黄河河流水体二氧化碳分压及其影响因素分析

根据2003年秋季黄河河流水体二氧化碳分压(p(CO2))的实测数据，结合水文、化学和生物等要素的同步观测资料，对河流水体p(CO2)的影响因素进行了探讨。研究结果表明：生物好氧呼吸作用不是影响河流水体p(CO2)的主要因素，黄河河流p(CO2)的高低主要受水体碳酸盐系统的控制。     

大亚湾海水总产氧率与生物及环境因素的相关分析研究

本文研究了大亚湾海水总产氧率与各有关要素相关分析结果,得到生物因素是影响总产氧率高低的主要因子,环境因素对表层海水的总产氧率亦有明显影响,但对底层的影响则相当小;同时得出大亚湾表、底层海水自养生物光合作用比率分别为1.48和1.61;活性光合产物以硅藻为主,其元素组成为C:N:Si=9.3=1:2.8;表层海水在湾内停留时间约为3.2d.     

海洋微生物铁载体的研究

铁是许多生化过程所必需的元素,如光合作用、呼吸作用、DNA和叶绿素的合成以及硝酸盐的还原等,然而供给生命体的铁在自然界pH条件下的水中主要是以Fe(OH)3形式存在,由于它的难溶性,海水中可溶性铁的浓度是非常低的.     

第四章 海洋化学——第一节 海水溶解氧

海水溶解氧主要来源于大气中氧气的溶解和海洋植物光合作用所产生的氧。它的含量变化与海水中生物过程及水文条件等有密切关系。它的分布特点有时是海水运动的一个标志。