潮汐河口区水化学研究中若干问题的初步探讨

河口滨海区的水体是由组成和性质显著不同的河水和海水混合而成的。在河口区河水和海水的混合作用是复杂的动力学过程。在这一过程中还伴随着其他化学过程、物理化学过程和地质过程。诸如由于水质条件的剧变所引起的难溶物的沉淀作用,胶体和悬浮物的聚沉作用,各种固相与溶解成份之间的交换吸附与沉积作用以及气体交换作用等。因此,河口区混合水体所含物质的组成不仅与河水和海水的化学组成以及江河流量、涌入河口的海水量、河口的地形地貌、沿岸的地质、潮汐过程和气象等外界环境条件有关,也与伴随着混合过程而产生的许多复杂的化学、物理化学过程密切相关。这些过程尤其对混合水体中的微量元素的迁移及溶解气体的分布变化有显著的影响。     

九龙江口诸营养要素的化学特性及其入海通量估算

河流把陆源物质带入海洋,是补充海水化学成分的主要来源之一。河口滨海区是海洋中成分变化最剧烈的区域,河水与海水的混合过程,伴随着水体的水文及物理化学条件的急剧变化,发生了一系列化学的和生物化学的变化,氧化还原反应,溶解-沉淀作用以及吸附-脱附作用,这些作用每时每刻都在进行。同时,河口地区人口稠密,工农业污水和生活污水的排入,对水体的化学成分影响甚大。因此,河口滨海区诸化学成分的化学特性是异常复杂的。     

河口硅酸盐物理化学过程研究——Ⅱ 河口活性硅转移机理的实验室模拟研究—氢氧化铁与氢氧化铝胶体沉淀对海水中活性硅的吸附

河口活性硅酸盐除了被稀释和被吸收外,有没有进行明显的无机化学转移?一直到最近几年,仍然是国际上争论的问题[1-6]。我们已在本研究第Ⅰ篇[1]报导了河口活性硅含量分布;河水与无硅海水人工混合后活性硅含量变化;电解质浓度和pH值对硅酸盐溶液中活性硅含量的影响以及吸附剂影响的初步实验;证实了河水和海水混合后活性硅含量的变化主要决定于悬浮物、电解质、pH值三个因素的同时作用。     

模拟研究沙海蜇消亡过程中海水pH 变化及对海水酸化的影响

通过室内模拟实验,研究了不同pH、盐度、温度和氮磷比控制条件下沙海蜇(Nemopilema nomurai)消亡过程中水体pH的变化特征及对海水酸化的影响.结果表明,沙海蜇块体分解会造成pH的显著降低,水体出现明显酸化.随着沙海蜇的分解,本底海水组(本底海水+实验用沙海蜇)水体pH呈现先下降,后缓慢回升直至稳定的趋势,并在第2天形成最小值,且水体pH下降0.5～1.3.沙海蜇块体在不同pH、盐度、氮磷比、温度控制条件下分解时,水体pH变化趋势相似,均表现为先下降,达到最小值后再缓慢回升,但不同控制条件下水体pH出现最小值的时间并不一致,从先到后的顺序是温度组(第3天)、pH和盐度组(第4天)及氮磷比组(第5天),这与沙海蜇块体分解速率顺序一致.沙海蜇分解过程中,这4个实验组水体pH下降0.5～1.8,水体发生明显的酸化,这其中海水盐度、pH的变化及温度的降低所导致的沙海蜇消亡过程中海水酸化程度比较严重;因此,在当今海水富营养化及海水温度升高的情况下,沙海蜇的暴发及其消亡会造成海洋生态系统遭受更严重的破坏.     

春季长江口及邻近海域水体Eh和pH的分布

依据2015年春季对长江口及邻近海域水体Eh和pH的现场调查数据,分析研究区海域水体Eh和pH的空间分布特征,结合同航次现场测得的温度、盐度数据,系统探讨了Eh和pH对水团发育特征的指示作用及对自生矿物形成的影响。结果显示:研究区水体为弱氧化环境,Eh变化范围为202.3~317.2mV,空间分布上具有分带性和不均一的特点,表现为近岸高、离岸越远越低,北部垂向混合均匀、南部层化作用明显。该海区水体总体上为中性-弱碱性环境,pH变化范围为7.05~8.19,空间分布上具有分带性,表现为近岸低、外海高,北部层化明显、南部混合均匀。依据pH-Eh判别图解,判定存在3个水团:长江冲淡水团以低pH和高Eh为特征,台湾暖流为高pH和低Eh,而沿岸流水团以快速变化的pH为特征。pH-Eh特征表明研究区水体中有利于铁、锰氧化物(Fe2O3和Mn2O3)等自生矿物的形成,水体中出现的少量胶黄铁矿(FeS2)与微环境有关。     

大连大魏家滨海岩溶区海水入侵化学过程

通过不同比例的海水与淡水的混合作用及其混合水对碳酸盐岩的混合溶蚀作用的室内模拟实验,对滨海岩溶区海水入侵过程中的化学过程和水-岩作用进行了研究。在海水入侵过程中,海水与淡水的混合作用是以机械混合为基础的复杂化学过程;过渡带混合水对围岩(碳酸盐岩)的混合溶蚀作用则是以分子扩散和表面反应为主的复杂化学过程;而混合水与岩溶空间内的松散沉积物间的各种离子交换作用主要是阳离子交换吸附。室内模拟试验和野外实测地下水化学组分剖面资料对应说明,淡水、海水界面之间的过渡带中部区的混合溶蚀作用最强,亦可能是岩溶最发育的部位。     

富营养河口水体藻华粒级结构的调控机制研究

为探究富营养河口水体藻华粒级结构的调控机制,本研究利用枯水期珠江口上游河水、下游海水及其等比例混合水进行培养实验,跟踪监测水体中叶绿素a和营养盐的浓度变化,并利用稀释实验估算藻类生长速率（μ）和小型浮游动物的摄食速率（m）,以阐明上行控制（营养盐刺激）和下行控制（摄食影响）对藻类粒级结构的影响。结果显示:营养加富能增加藻类的生物量,藻类群落的优势粒级由超微型和微型转换为小型;加富河水中μ维持2～3 d高值后下降,速率为（1.13±0.37）d?1,加富海水中μ逐步增加,速率为（1.06±0.16）d?1,加富混合水中μ轻微波动,速率为（0.58±0.14）d?1,总体上小型藻类μ最大。3组加富水体中m总体均先增大后下降,粒级差异不明显。藻类被小型浮游动物摄食率（m/μ）随粒级增大而减小,说明富营养刺激大粒级的生长,大粒级面临的被摄食压力较小。m/μ随藻类每日的比生长速率（μ_{Chl a}）降低而增加,说明藻华前期由上行控制主导,后期下行控制作用相对加强。本研究表明,富营养化不仅能够改变藻华的生物量,而且能影响其粒级结构,初步阐明了富营养河口水体中藻华粒级结构的调控机制。     

河口海区污染物稀释规律的研究——污染物稀释过程的一种数学模式

本文探讨了受污染河流影响,水体混合较好的河口海区污染物稀释过程的规律。根据河口海水每一个水样都可看作是由海水与河水按一定比例混合而成的概念,提出了河口海区污染物稀释过程的一种数学模式,分别叙述了单纯物理混合及有转移作用情况下,污染物浓度与稀释比的关系。利用这些关系及实际调查资料,有可能确定对于有转移作用的污染物在海水中浓度与已转移浓度之间的经验关系。这对研究污染物在海水中的转移作用,海水自净机理,及其地球化学过程等都具有一定的意义。     

海洋复杂体系氧化还原状态的描述与确定及独立电对概念的提出

木文提出海水氧化还原体系状态的性质取决于其主要独立电对的氧化还原性质。并测定了某些海洋沉积物样品的Eh、pH、酸挥发性硫及其间隙水中氨等参数,以所得数据为例进行讨论、归纳和推理,得到了一些经验性的结论。图5,表3,参考文献13。     

长江口邻近海域海水pH的季节变化及其影响因素

基于对2015—2016年长江口邻近海域现场调查数据的分析,探讨了其海水pH的季节变化和影响因素。结果表明:长江口邻近海域四季pH在7.76—8.32之间,其中夏季最高,秋季最低;夏季具有明显的分层现象,冬季水体pH垂直分布相对均一。长江冲淡水对长江口邻近海域水体pH的影响是局域性的。浮游植物光合作用是影响春、夏、秋季海水pH区域分布的重要过程。春、冬季节表层海水pH分布受海-气界面CO2交换的影响较大。温度、生物作用及长江冲淡水扩展是导致长江口邻近海域表层海水pH季节变化的主要因素。     

杭州湾海域水质中石油类的分布特征

文章利用2017—2019年杭州湾海域12个航次的水质监测资料,分析水质调查项目中石油类的分布特征。研究结果表明：2017—2019年杭州湾海域水质石油类含量范围分别为0.008～0.042 mg/L、0.011～0.046 mg/L、0.007～0.094 mg/L,年度平均含量分别为0.023 mg/L、0.023 mg/L和0.016 mg/L,均满足第一类海水水质标准。在季节变化上,水质中石油类指标由于受潮流、含沙量及风力等物理因素影响表现不明显,均属于低含量下的波动。在年际变化上,2017年和2018年石油类含量总体相当,2019年相比前2年有显著降低,具有一定的下降趋势。在平面分布上,主要呈现为多点源分布,高值区主要出现在嘉兴近岸和杭州湾南岸。通过相关性分析研究发现,石油类含量与悬浮物呈显著负相关,海水中悬浮物对石油类污染物有吸附作用,海水中悬浮物的质量越大,石油类含量越低。     

南太平洋和南印度洋亚南极模态水潜沉率的长期变化趋势

亚南极模态水(sub-Antarctic mode water,SAMW)的潜沉过程与全球变暖减缓现象密切相关。为了增进对亚南极模态水长期变化特征的认识,使用一个高分辨率长时间序列的海洋模式数据对SAMW的潜沉率变化趋势的空间分布进行了系统地分析。结果显示,在1958~2016年间,SAMW的潜沉量在南太平洋和南印度洋在长时间段上存在着相反的趋势变化,即在南太平洋增大,在南印度洋减少,这与已有研究结果相符。但进一步的分析发现,SAMW潜沉量的空间分布存在着明显的差异。在南印度洋,其北部潜沉区的潜沉率仅有很微弱的上升趋势,而位于南部潜沉区的潜沉率则有明显的下降趋势。与此同时,在南太平洋中,其西部潜沉区的潜沉率趋势非常小,而东部潜沉区的水的潜沉有明显上升的长期趋势。总体而言,密度较大的SAMW潜沉水团比密度较小的潜沉水团表现出更显著的长期变化的趋势。南部变化趋势明显的潜沉水量大概占总潜沉水量的60%,由此可知SAMW的总体趋势更多地来自其南部密度更大的潜沉区的贡献。进一步的分析表明,SAMW潜沉区的混合层的长期变化趋势与潜沉率的长期变化趋势之间存在较为一致的空间分布。其中,在南太平洋,东侧潜沉区的混合层的长期增大趋势,主要由于风应力增大的作用,而西侧潜沉区的混合层的长期减小趋势,则主要因为海表浮力强迫的控制;在南印度洋,南侧潜沉区的潜沉率长期减小趋势更多的是受到浮力强迫的影响,而西北部的潜沉率长期增加趋势则主要由风应力增强导致的。     

On the Concentrations of the Dissolved Chemical Elements in the Estuary Water of the Chikugogawa River

When river water mixes with sea water in estuary area, the concentrations of the dissolved element in river water may be changed by either a simple physical mixing process or some complex chemical processes. It has been clarified in the Chikugogawa River estuary area that the change in concentrations of SO ₄ ²⁻ , BO ₃ ³⁻ , Mg²⁺, Ca²⁺ and F⁻ is only due to the mixing process but the change in concentrations of SiO ₃ ²⁻ and Al³⁺ is due to the chemical process in addition to the mixing process.      

海底铁锰结核纹层和柱状构造成因的探讨

铁锰结核的内部构造反映了其生长环境,也反映了生长机制,由于微生物生态演替造成的氧化和还原条件的交替,产生了具有不同矿物和化学成分的纹层和柱状构造。     

深圳湾北岸新民孔的Q_3~3-Q_4~1气候记录

对深圳湾北岸新民钻孔岩心沉积物中铁、钒元素、矿物鉴定的伊利石以及生物指标贝类介壳揭示的环境特征资料进行了分析,研究初步表明,该钻孔岩心沉积物理深12．12～10．91m层段的杂色花斑粘土中存有晚更新世晚期至早全新世气候波动的记录。钒元素和伊利石分析也得到了相应的证实。所记录的短期降温和升温事件可能表明,在第四纪末次冰期-冰消期中,气候曾强烈波动,并逐渐由晚冰期向冰后期过渡。这对研究晚武木冰期最低海面时期以来,海面回升及晚更新世晚期／早全新世的古环境方气候影响提供有价值的资料。     

Elucidating the dynamics and mixing agents of a shallow fjord through age tracer modelling

The mixing agents and their role in the dynamics of a shallow fjord are elucidated through an Eulerian implementation of artificial tracers in a three-dimensional hydrodynamic model. The time scales of vertical mixing in this shallow estuary are short, and the artificial tracers are utilized in order to reveal information not detectable in the temperature or salinity fields. The fjord's response to external forcing is investigated through a series of model experiments in which we quantify vertical mixing, transport time scales of fresh water runoff and estuarine circulation in relation to external forcing.Using age tracers released at surface and bottom, we quantify the time scales of downward mixing of surface water and upward mixing of bottom water. Wind is shown to be the major agent for vertical mixing at nearly all depth levels in the fjord, whereas the tide or external sea level forcing is a minor agent and only occasionally more important just close to the bottom. The time scale of vertical mixing of surface water to the bottom or ventilation time scale of bottom water is estimated to be in the range 0.7 h to 9.0 days, with an average age of 2.7 days for the year 2004.The fjord receives fresh water from two streams entering the innermost part of the fjord, and the distribution and age of this water are studied using both ageing and conservative tracers. The salinity variations outside this fjord are large, and in contrast to the salinity, the artificial tracers provide a straight forward analysis of river water content. The ageing tracer is used to estimate transport time scales of river water (i.e. the time elapsed since the water left the river mouth). In May 2004, the typical age of river water leaving the fjord mouth is 5 days. As the major vertical mixing agent is wind, it controls the estuarine circulation and export of river water. When the wind stress is set to zero, the vertical mixing is reduced and the vertical salinity stratification is increased, and the river water can be effectively exported out of the fjord.We also analyse the river tracer fields and salinity field in relation to along estuary winds in order to detect signs of wind-induced straining of the along estuary density gradient. We find that events of down estuary winds are primarily associated with a reduced along estuary salinity gradient due to increased surface salinity in the innermost part of the fjord, and with an overall decrease in vertical stratification and river water content at the surface. Thus, our results show no apparent signs of wind-induced straining in this shallow fjord but instead they indicate increased levels of vertical mixing or upwelling during down estuary wind events.     

Water masses in Thermaicos Gulf,north-western Aegean Sea

Physical oceanographic data were collected during September 1975 at stations in the shallow water (max. depth 45 m) embayments of Salonica Bay and Thermaicos Gulf, and comparisons are made with data collected during other seasons. The distribution of temperature and salinity in the water column indicated the following features: fresh surface water predominantly related to river discharge; an intermediate water mass, apparently formed by mixing between the fresh and open sea waters; a thermocline, and deep bottom water open sea characteristics. The summer distribution of density in the surface and bottom waters, and the seasonal variation in the pattern of surface salinity, suggested an anti-clockwise water circulation throughout the embayments.     

近年来长江河口北支水沙特性与河槽稳定性分析

根据崇头、青龙港、三条港和连兴港1950～2001年潮汐潮流观测资料和2005年6～7月的大、中、小潮及2007年5月5～10日沿北支河槽进行的两个连续潮周期水、沙、盐的现场观测数据并结合参考2005年的实测地形图.通过对长时间序列(1950～2001年)的分流比、年均流量、潮位、潮历时等数据的整理分析并与近期(1998～2005年)的水文特征值比较,发现随着北支分流量逐渐减少,河槽内强烈的潮波已成为影响北支河槽不稳定的主要因素;青龙港近年来(1998～2005年)平均高、低潮位出现增高,比多年(1950～2001年)平均高、低潮位分别高出15和17cm,是北支河床近年来持续性淤浅的体现;大潮期间北支河槽涨潮含沙量无论量值还是扩散强度均大于落潮,明显表现出河口涨潮槽具有的泥沙运动规律.自2001年以来除少数年份的小潮汛外,均表现出明显的涨潮优势,其中2002年3月大潮的潮量优势流仅为9.42%,显示出涨潮优势十分明显,说明北支河槽近几年来正朝着衰退的过程发展;2005年北支河槽-2、-4和-6 m等深线均呈喇叭状,闭合端指向上游,符合涨潮槽的几何形态;再从河槽类型系数(λ)看,大潮期间λ值均大于1,最大值为31.1,涨潮槽特征显著;而洪季中、小潮各测站λ值均小于1,最小值为0.000 3,A、B两测站在大潮时λ值均大于1,而小潮时又都小于1,显示北支河槽虽主要表现为涨潮槽的特征,但洪季受径流和潮汛影响,其涨潮槽特性不稳定.总体而言,目前北支河槽为一条不稳定的废弃型涨潮槽.     

On the role of wave breaking in ocean dynamics under typhoon Matsa in the Bohai Sea,China

The role of wave breaking (WB) in the ocean dynamics in the Bohai Sea, China under typhoon condition is systematically investigated utilizing a coupled wave-current model. The influences of WB on ocean dynamics and processes (mixing coefficient, temperature, mixed layer depth, and current) during the entire typhoon period (including the pre-typhoon, during-typhoon and after-typhoon stages) are comprehensively detected and discussed. Experimental results show that WB greatly enhances the turbulent mixing at about top 10 m depth under typhoon condition, the increase can be up to 10 times that of the normal weather. At the same time, WB generally strengthens the sea surface cooling by ~1.2°C at the during-typhoon stage, about 3 times that in normal weather. The mixed layer depth, is rapidly increased by ~1.6–3.6 m during typhoon due to WB, particularly, the deepening is stronger in the region from 120.5°E to 121.0°E on account of close to the typhoon eye. In addition, WB renders the current speed more uniformly within the entire depth in the Bohai Sea, the change in speed is ~0.2 m/s, whereas the alternation in current vector is generally opposite to the wind direction except for the typhoon eye region, reflecting that WB has an inhibitory effect on the typhoon-forced current change. The effects of WB on vertical mixing coefficient response to the typhoon rapidly, while the impacts of WB on temperature, and mixed layer depth present hysteretic responses to typhoon. Finally, the mechanisms and distribution characteristics of WB-induced mixing and tidal mixing are compared under typhoon condition.     

黄河口河海混合过程水中重金属的变化特征

在枯水期、丰水期采集黄河口的表底层水样,分析全水样铜、铅、锌、镉、铬、砷、汞浓度.结果表明黄河口水中重金属浓度:丰水期＞枯水期,且底层水总重金属浓度要高于表层.在从河入海过程中,总重金属浓度在河海混合过程阶段浓度变化较大,在枯水期整体上是由河向海的总重金属浓度逐渐降低,但部分金属在距离A03站位12.5 km附近有明显低值区,随后又有升高,主要原因为沉积物的再悬浮;在丰水期距离A03站点11.5～15 km,重金属浓度有低谷河段,随后又有一峰值,该位置比枯水期推后了约1.3 km.主成分分析表明,河水流量的大小和咸淡水的混合导致的泥沙的再悬浮和盐度影响到河海混合过程及河口重金属的浓度变化趋势.