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...     

近百年来大亚湾沉积物有机质的沉积记录及对人为活动的响应

通过对沉积物中粒度组成、总有机碳（TOC）、总氮（TN）、碳氮比（TOC/TN）和碳、氮稳定同位素丰度（δ13C、δ15N）等的分析，结合沉积年代学信息与端元混合模型结果，解析了百年尺度下大亚湾沉积物中不同来源有机质的演变过程及控制因素。结果表明，大亚湾沉积物特性在20世纪70年代末至80年代初发生了显著改变:在此之前，TOC、TN、δ13C和δ15N表现稳定，陆源与海源有机碳的比例维持在3∶7，而自此之后，TOC与TN含量显著升高，TOC/TN持续下降，在1980—2000年和2010年至今都出现了陆源有机碳比例升高，海源有机碳比例降低的现象。上述显著变化表明大亚湾海洋环境自20世纪70年代末至80年代初已经发生了重大变化。近20年来GDP与沉积柱中TN和δ15N呈现出的显著正相关，与TOC/TN呈现出的显著负相关，表明沿岸经济的迅猛增长，水产养殖业的快速发展，周边人口的急速增加等人为活动，是造成大亚湾生态环境变化的重要原因。未来的研究应更密切关注人为活动对海湾生态环境的影响，通过法律法规约束行为，加强海湾生态环境保护与修复治理工作。     

九龙江口潮滩表层沉积物有机质的分布、来源及沉积环境指示意义

本研究旨在揭示九龙江口潮滩有机质含量及其来源的时空分异规律,寻找有效识别潮滩沉积环境的有机碳指标,以便更好地将有机碳应用于河口沉积微相识别和古环境研究。在九龙江口潮滩不同地貌单元,于夏季和冬季采集41个表层沉积物,进行粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和稳定碳同位素(δ¹³C)测试。结果显示：从高潮滩至低潮滩,沉积物粒度逐渐变粗,TOC、TN和C/N变小,δ¹³C值偏正。高潮滩有机质来源以陆源和红树林贡献为主,中潮滩以海源和互花米草贡献为主,低潮滩以海源贡献为主。九龙江口潮滩有机质的分布和来源受控于河口陆海相互作用的季节变化、潮滩沉积动力分异和潮滩植被分布。高潮滩与中–低潮滩之间,TOC存在显著性差异,TN、δ¹³C存在极显著性差异,因此参数组合TOC、TN和δ¹³C可作为高潮滩与中–低潮滩的有效判别指标。     

Distribution of organic carbon in sediments and its influences on adjacent sea area in the turbidity maximum of Changjiang Estuary in China

Distributions and sources of total organic carbon （TOC）in seabed sediments and their implications for hydrodynamics are analyzed, in the turbidity maximum of the Changjiang Estuary. Ecology ecoenvironmental effects of estuary water on the continuously increasing terrigenous organic carbon from the Changjiang River are also explored through variations of organic carbon content and water quality indicators. Results show that, hydrodynamics exert important influences on distributions of organic carbon in the tur- bidity maximum of Changjiang Estuary. For their redistribution effect of terrigenous organic carbon within the moving layer in the whole region, variations from land to sea are not indicated by surficial and vertical average values of TOC and total nitrogen （TN） contents in core sediment, as well as organic stable carbon isotopes in surface sediments. However, on the long-time scale, the trend of terrigenous organic carbon decreasing from land to sea is still displayed by variations of stable carbon isotopic average values becoming heavier from land to sea. Previous studies have shown that high content of Chl a cannot appear in the Changjiang Estuary in despite of adequate nourishment supply, because photosynthesis of phytoplankton is constrained by high suspended sediment concentration（SSC）. However, an area with a high content of Chl a occurs, which may be caused by resuspended benthic algae with bottom fine grain-size sediments. Tremendous pressures are imposed on the environment of Changjiang Estuary, because of uhrophication trends and special hydrodynamics. Phytoplankton bloom area tends to extend from the outer sea to the mouth of Changjiang River.     

珠江口外近海沉积有机质化学及稳定同位素组成的早期成岩改变

理解早期成岩过程中有机质的化学和同位素分馏对于研究海洋和湖泊环境中的生物地球化学过程是很重要的。将珠江口外近海生物成因有机质分为可水解氨基酸、碳水化合物、脂类和酸不溶四个部分,分析了有机质的化学和同位素组成(δ13C,δ15N),借以讨论沉积有机质在埋藏的早期成岩过程中所发生的化学和同位素改变,结果表明,从浮游生物→悬浮颗粒物→表层沉积物→沉积柱内部,易降解组分可水解氨基酸、碳水化合物、脂类占样品总有机碳的份额依次降低。沉积物及四个有机部分的稳定碳同位素组成在纵向上随深度保持相对恒定,而在不同有机部分之间差异明显。不同类型有机物的分解速率差异在改变有机质化学成分的同时,导致其δ13C发生小幅度负向漂移;细菌有机质的形成和分解对有机质化学成分和同位素组成演化也有重要贡献,并且在一定程度上抵消了上述δ13C的负向漂移,其结果导致沉积有机质的δ13C略低于浮游生物;另一方面,由于异养菌生长过程中的氮同位素分馏系数与可利用氮源的特征和培养基的性质等多种因素有关,导致沉积物的δ15N变化范围增大。在这里δ13C可以可靠地指示该海域沉积有机质的来源,而δ15N变化范围较大且规律不明显,难以用作沉积有机质来源的指示。     

鸭绿江河口西岸潮滩沉积物有机质对流域变化的响应

河流颗粒有机质提供了陆地碳循环的重要信息以及人类活动的记录,通过河口地区沉积物有机质组成,可反映流域变化及海陆间相互作用。2010-2011年分两次于鸭绿江河口西岸潮滩采集柱样4根及表层样23个。对样品进行有机质碳氮总量(TOC、TN)、碳氮同位素(δ13C、δ15 N)及沉积物粒度测试。分析结果表明,由河口向西,有机质受改造程度加深且来源逐渐复杂化,致TOC/TN与δ13C的相关性逐渐降低,δ15 N与沉积物粒度的相关性也随之降低。文中以δ13C为主线探讨沉积物有机质的来源及运移,TOC/TN作为辅助,δ15 N则用于指示生化条件的改变。柱样的δ13 C分布与河流入海输沙密切相关,水库对入海泥沙的拦截,致河口潮滩沉积速率减缓,从而增加了沉积物中海源有机质的含量,δ13C随之增加。潮滩西侧柱样的δ15 N增加指示了生活工业污水的大量排放。此外,表层样δ13C分布的方向性,指示了西水道门口处的快速堆积及潮下带物质的向岸运移,并在西岸潮滩向岸一侧富集。     

近三百年来长江口泥质区沉积环境变化及与低氧关系的初步分析

近年来全球大型河口区低氧事件频发,严重威胁环境和生态系统健康。因缺少长时间序列的观测资料,人们对历史时期河口陆架区域生态环境演化,尤其是低氧事件发生的历史认识不足。本文基于~(210)Pb、~(137)Cs和光释光测年技术,以长江水下三角洲现代低氧区沉积物柱状样为研究对象,通过分析沉积物的粒度参数、氧化还原敏感元素、TOC、TN和碳氮同位素等指标,探究了该区域沉积环境的演化历史。结果显示,近三百年来长江口低氧区的演化大致可分为四个阶段:1740—1800年该区域可能存在低氧环境;1800—1850年低氧情况有所缓解;1850—1970年在人类活动影响开始加剧的背景下,低氧事件发生频率开始增加;1970年后由于入海营养物质排放通量增加,加之海温上升和入海水沙通量变化等多因素综合影响导致长江口低氧区面积和发生频率也显著增加。该结果可为了解长江口泥质区历史低氧环境的演化及现代长江口低氧环境的发育过程提供参考。     

长江口沉积记录反映的近80年陆源输入和营养盐变化特征

A variety of environmental problems have been observed in the Changjiang River Estuary and adjacent coastal area, including eutrophication, harmful algal blooms (HABs), and hypoxia in recent decades. A...     

长江口盐度梯度下不同形态碳的分布、来源与混合行为

河口碳的生物地球化学过程是全球碳循环的重要组成。通过测定溶解无机碳（DIC）及其稳定同位素丰度（δ13C_DIC），溶解有机碳（DOC），有色溶解有机物（CDOM），颗粒有机碳（POC）及其稳定同位素丰度（δ13C_POC）与元素比值（N/C）及相关指标，研究了2014年7月长江口盐度梯度下不同形态碳的分布、来源和混合行为。结果表明，DIC浓度、DOC浓度、POC含量分别为1 583.2~1 739.6 μmol/L，128.4~369.4 μmol/L和51.2~530.8 μmol/L，这些不同形态碳及CDOM的荧光组分的分布模式相似，均是从口内到口外，整体呈现先增大后减小的趋势，并与盐度呈现非保守混合行为。添加作用主要发生在在口门处最大浑浊带附近。与含量相反，从口内到口外，δ13C_DIC和δ13C_POC均呈现逐渐减小再增大的趋势，在口门附近达到最低值，分别为-9.7‰和-26.7‰。在口门附近不同形态碳含量上升及δ13C_DIC、δ13C_POC的降低可能主要与沉积物再悬浮及微生物作用有关。基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型的结果显示，河口内外POC来源变化明显，口内POC以陆源有机碳贡献为主，平均为62.3%，口外海源贡献逐渐增加。CDOM相关参数结果表明长江口CDOM主要来自陆源输入，海源及人类活动等也对其产生影响。     

长江口外赤潮多发区近几十年来的古生产力记录及环境意义

选取长江口外赤潮多发区沉积物柱状样,在高分辨率测年基础上,通过有机碳、有机碳同位素(δ13C)、生物硅、绿素等多项指标的分析获得了调查海区古生产力的变化信息。并结合近几十年来营养盐浓度及组成结构的变化探讨了海洋浮游藻类组成结构的变化在海洋古环境中的记录。柱状样年代可追溯到20世纪40年代初。δ13C值在柱中的分布为-26.15×10-3~-19.5×10-3,表明有机碳为陆源与海生的混合。生物标志物在柱状样中的分布可大致分为三个阶段,50年代以前含量均较低;50年代至80年代含量均增加,表明海洋浮游藻类活动强烈且以硅藻为主,与此阶段长江口营养盐浓度迅速增加相对应;80年代以后,生物硅的含量下降至整个柱中最低水平,绿素有所降低,但高于50年代前的水平,而有机碳含量增加,表明在该时段硅藻生物量降低,其他藻类生物量有所增加,这与长江口营养盐氮盐持续增加而硅酸盐逐年降低、氮与磷的含量比值、磷与硅的含量比值迅速增大有关。沉积记录还表明此阶段陆源有机碳的贡献增强。     

2015年春季长江口表层沉积物生源要素分布和来源

根据2015年5月对长江口及其邻近海域的生态环境调查资料, 探讨长江口春季表层沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)和生源硅(BSi)4类生源要素的空间分布和来源。结果表明: 2015年春季长江口表层沉积物TOC、TN、TP和BSi平均含量分别为0.315%、0.041%、0.066%和0.450%, 其中, 沉积物中TOC、TN受到陆源输入和海洋自生输入双重影响, 且海洋自生组分的贡献较大, 二者空间分布均呈现南部分布最高并沿西北方向递减趋势; TP分布主要受陆源输入影响, 并呈西北向东南递减趋势; BSi来源于生物沉积, 总体呈现南部高、北部低的分布趋势。与2007年相比, 长江口表层沉积物有机碳、氮含量降低, 东南外海区域替代浑浊区域成为表层沉积物生源要素含量最高区域, 且陆源输入对长江口表层沉积物生源要素的贡献趋于减弱。     

珠江口沉积物有机质特征、来源及其对碳存储的意义

河口沉积物作为承接陆海过程的重要载体, 是有机质赋存的主要形式之一。本文研究了珠江口沉积物总有机碳、总氮含量和沉积物可溶性有机物三维荧光特征, 以及其在口内区、混合区和口外区空间差异和影响因素, 并结合碳稳定同位素(δ¹³C)估算了珠江口各区域沉积物中不同来源有机质的贡献。结果显示: (1)沉积物总有机碳和总氮含量空间变化相似, 口内区和混合区域沉积有机质含量显著高于口外区; 主成分分析发现, 口内区沉积有机质含量主要受径流输入的影响, 口外区主要受Fe³⁺的影响; (2)MixSIAR稳定同位素混合模型结果显示, 口内区和混合区沉积有机质以陆源为主, 口外区则以海源为主; (3)珠江口沉积物新生有机质较多, 可快速被利用, 总体上不利于有机碳存储; 而陆源输入导致口内区和混合区沉积有机质腐殖化程度较高, 有机碳可存储性相对较高, 口外受海源有机质和铁氧化物—有机质复合体的影响, 有机碳可存储性相对较低。本研究可为深入认知河口区沉积有机质的生物地球化学过程及有机碳存储提供参考。     

XRF岩心扫描估算海洋沉积物有机碳含量的适用性

X射线荧光光谱仪(XRF)的沉积物岩芯扫描技术可以无损、快速获得高分辨率的溴(Br)计数信息, 可用来估算海洋沉积物中有机碳含量, 但是其准确性及各种校正方法的效果还需要深入研究。文章选择两根在有机质来源构成上有明显差异的阿拉伯海和南海的沉积柱, 系统开展了沉积物有机碳(total organic carbon, TOC)含量与Br计数的相关性分析, 深入剖析了沉积物含水量、Br计数校正方法等对利用Br计数估算沉积物TOC含量的影响及评估该方法的适用性。对于有机质含量较高的海洋沉积物而言, Br计数与TOC含量之间存在较好的相关性, 且其相关性与是否校正Br计数没有显著关系。在陆源有机质输入量比较大的沉积物样品中, 则需谨慎采用Br计数来估算沉积物的总有机碳含量。     

Variations in paleoproductivity and the environmental implications over the past six decades in the Changjiang Estuary

Total organic carbon and organic carbon stable isotope, biogenic silica, chlorin were measured from a high resolution sediment core to indicate the variation in paleoproductivity and the environmental implications over the past decades (1942 to 1997) in the Changjiang Estuary. Based on these biomarkers, the shift in the phytoplankton community structure in the past decades was discussed in response to the long-term variations in nutrient concentrations and nutrient ratios. The results showed that the δ 13 C values varied from –26.15‰ to –19.5‰, suggesting the combined organic carbon sources of riverine and marine organisms. Based on the biogenic proxies, paleoproductivity changes were categorized into three stages: low production before 1950; an increase in production with the dominance of diatoms during 1950 to 1980, consistent with increasing of nutrient concentrations; a decrease in production after 1980 when the diatom production decreased while the production of non-silicious phytoplankton increased due to high nutrient inputs, and high N/P and P/Si ratios in the Changjiang Estuary. The sedimentation records also indicated that the riverine organic carbon increased since 1980.     

环雷州半岛近海表层沉积物有机碳分布及其控制因素分析

对环雷州半岛近海43个海底表层沉积物的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、沉积介质条件(包括沉积物粒度)进行了分析,探讨了沉积物TOC、TN的区域分布特征以及影响有机碳分布的主要因素。结果表明,环雷州半岛近海海域海底表层沉积物有机碳含量在0~0.79%之间,平均值为0.26%。与中国其它近海海域相比,环雷州半岛大部分近海区域海底表层沉积物有机碳含量明显偏低,为有机质贫乏区,仅雷州半岛西南部流沙湾近海海域为TOC相对高值区。总氮含量也不高,在0.011%到0.100%之间,TOC与TN存在较强的正相关性,且平面上TOC与TN分布高度重合,显示氮元素主要以有机化合物形式存在。TOC/TN比值在5.1~14.3之间,表明沉积有机质具有陆源输入和海洋自生来源的混合特征,但以雷州半岛西侧北部及东侧中部海域受陆源有机质输入影响更大。大多数站位海底沉积物粒度构成以粉砂为主、粘土次之,少数站位以砂质沉积为主。沉积物有机碳含量与粘土及粉砂含量呈弱正相关性,与沉积物pH值、Eh值及砂含量呈弱负相关性,这表明海底沉积物有机质丰度受有机质来源输入、海底氧化还原状态和沉积水动力条件(沉积物粒度)等因素综合控制。     

台湾东部黑潮区海源碳的沉积物记录与近千年来生产力与气候变化的反演

本文基于对台湾以东黑潮主流区沉积物的粒度和定年，通过解析沉积物总有机碳及其同位素组成获取海源碳变化特征，首次报道了该海区近千年来的初级生产力与气候变化反演结果。研究显示，台湾以东黑潮主流区近千年来的平均沉积速率为34.44 cm/ka，沉积环境较为稳定。另外，台湾以东黑潮主流区沉积物中的总有机碳和总氮含量主要受台湾东部河流输入、海洋初级生产力的沉降过程、成岩作用和粒度效应影响。对沉积物海源碳的定量估算表明，近千年来台湾以东黑潮主流区沉积物中40.02%~73.88%的有机质为海源输入，陆源输送次之。同时，近千年来台湾以东黑潮主流区沉积物记录较好地反映了中世纪暖期、小冰期和现代暖期3个气候变化阶段。1150-1420年期间，沉积物中总有机碳、总氮和海源碳含量缓慢升高，较高的表层海水温度有利于海洋初级生产力水平的升高。1500-1840年期间，较低的表层海水温度和亚洲大陆风尘输送水平使得海洋初级生产力较低，同时台湾地区小冰期较高的降水量有利于台湾东部河流向海输送，增强的水动力条件可能会加强海底沉积物的东移，从而导致该区域沉积物中总有机碳含量的增加。进入现代暖期以来研究区的海水温度逐渐增暖，而东亚季风强度和降水量却表现出波动的年际变化特征，并体现在研究区1930-1950年和1970年期间沉积物的中值粒径、总有机碳和总氮含量的快速波动。     

Organic carbon and nitrogen isotopes in surface sediments from the western Arctic Ocean and their implications for sedimentary environments

1 IntroductionFor several reasons, the Arctic Ocean and itsmarginal seas are key areas for understanding ocean-ic circulation and global climate system ( Clark,1982; Hansen et al., 1983; Walsh et al., 1996;Overpeck et al., 1997). First, the Arctic Ocean i…     

桑沟湾及附近海域表层沉积物碳氮同位素分析及有机质来源

Naturally existing stable carbon and nitrogen isotopes are important in the study of sedimentary organic matter sources. To identify the sources of sedimentary organic matter in Sanggou Bay and its adjacent areas, which is characterized by high-density shellfish and seaweed aquaculture, the grain size, organic carbon(OC), total nitrogen(TN), carbon and nitrogen isotopic composition(δ13C and δ15N) of organic matter in the surface sediment were determined. The results showed that, in August, sedimentary OC and TN ranged from 0.17% to 0.76% and 0.04% to 0.14%, respectively. In November, OC and TN ranged from 0.23% to 0.87% and 0.05% to 0.14%, respectively. There was a significant positive correlation between OC and TN(R=0.98, P0.0001), indicating that OC and TN were homologous. In August, the δ13C and δ15N of organic matter varied from-23.06‰ to-21.59‰ and 5.10‰ to 6.31‰, respectively. In November, δ13C and δ15N ranged from-22.87‰ to-21.34‰ and 5.13‰ to 7.31‰, respectively. This study found that the major sources of sedimentary organic matter were marine shellfish biodeposition, seaweed farming, and soil organic matter. Using a three-end-member mixed model, we estimated that the dominant source of sedimentary organic matter was shellfish biodeposition, with an average contribution rate of 65.53% in August and 43.00% in November. Thus, shellfish farming had a significant influence on the coastal carbon cycle.     

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。     

南日群岛东部海域岩芯沉积物有机碳含量和δ13CTOC值的变化特征及古气候环境意义

2008年在南日群岛东部海域用钻机采集长度为1 004 cm的岩芯样品,测试沉积物中总有机碳（TOC）含量、稳定碳同位素比值（δ13CTOC）、碳氮比值（C/N）、碳酸盐含量以及14C数据,分析其垂直剖面上的变化特征,阐明其沉积环境和古气候的指示意义.沉积物TOC含量变化范围为0.44%～0.74%,垂直剖面上总体显示出末次冰期和全新世中期TOC含量较高,全新世早期相对稳定,而全新世中后期TOC波动范围明显增大.C/N值在5.3～14.9之间变化,平均值为8.1;δ13CTOC值范围为-23.07‰～-21.04‰,表明沉积物中的有机质以海洋自生为主,同时混有部分陆源有机质.碳酸盐含量在3.3%～10.9%之间.TOC含量、C/N比值、δ13CTOC值在岩芯垂直剖面上具有很好的相关性.14C测年数据以及各要素测值在垂直剖面上的变化特征表明：自11 250 aBP以来该海域附近古气候有可能经历了以下4个演化阶段：①11 500～9 000 aBP期间气候寒冷、海平面下降,采样点可能为浅水区或潮间带;②9 000～8 000 aBP期间为升温期,气候由寒冷转向温暖;③8 000～4 300 aBP期间,为相对稳定的暖湿期,在后期气候出现小幅的波动;④4 300 aBP至今,气候进入明显的周期性波动期,暖湿和干冷气候多次交替变化;4 300～3 000 aBP期间为相对寒冷的时期;3 000～1 800 aBP期间为较稳定温暖期,1 800～1 000 aBP期间气温快速降低,标志着研究区进入一个新的寒冷阶段,但是自1 000 aBP以来,气候又再次出现转暖的趋势.