白令海北部陆坡全新世以来的生物标志物记录及其古环境意义

通过白令海北部陆坡区B2-9站位沉积物柱样高分辨率的生物标志物(菜子甾醇、甲藻甾醇、长链烯酮、n-C30-diol)提取和分析,获得了近1万年来浮游植物群落和初级生产力、高碳烷烃输入与陆源植被变化等相关记录,研究结果显示,全新世以来表层浮游植物和初级生产力都经历了"高-低-高"的变化过程,并具有明显的阶段性,可能受控于陆架坡折处海冰的分布、上层海洋营养盐供应和全新世气候与环境的变迁;浮游植物群落结构较为稳定,硅藻是初级生产力的主要贡献者,甲藻次之,颗石藻和黄绿藻比前两者低了1个数量级,硅藻与甲藻之间具有明显的竞争关系,前者明显占据优势,是白令海有机碳汇的主要贡献者;正构烷烃总量分别在7.8 ka BP,6.7 ka BP和5.4 ka BP,经历了3次阶梯状的下降过程,并呈现出4个相对稳定的阶段,其主要受控于早全新世海平面上升以及周边陆地植被源区的气候与环境变化;正构烷烃分子组合特征显示其来自陆地高等植物、且陆源植被结构较为稳定,木本植物占据优势;单体碳同位素研究表明正构烷烃的主碳峰为n-C27,对烷烃总量的贡献最大,可能与当时陆源繁盛的木本植物及输入有关,含量较高的n-C23则可能主要来源于北半球沿海广泛分布的一类沉水植物。     

南大洋普里兹湾沉积物中锗的含量与分布

本文利用中国第21-27次南极考察期间获得的沉积物样品,对南大洋普里兹湾沉积物中锗（Ge）的含量以及分布特征进行了初步研究。结果表明：普里兹湾表层沉积物中总Ge（Getotal）的含量在1.14×10-6~2.35×10-6之间变化,平均含量为1.71×10-6,最高值出现在湾外深海区P3-9站,最低值出现在湾内冰架边缘附近的P4-13站。在研究海域表层沉积物中生源Ge（Gebio）占Getotal的百分含量在16-68%之间变化。在表层沉积物中Gebio与Getotal分布变化趋势总体上相近,以67°S为界均呈现湾外高于湾内的趋势,在柱状沉积物中Ge的垂向分布呈现表层高于底层趋势。在普里兹湾湾内非冰间湖区域的表层沉积物中Gebio与生物硅（BSiO2）呈现一定的正相关,在P3-16站位柱状沉积物中Gebio与BSiO2垂向分布相似。     

2011年夏季南大洋普里兹湾颗粒态生物硅的分布与变化特征

利用中国第27次南极科学考察期间获得的颗粒物样品,对南大洋普里兹湾海域水体中颗粒态生物硅的含量及分布特征进行了初步研究,分析了该海域颗粒态生物硅与营养盐、浮游植物以及颗粒有机碳之间的关系,同时结合历史数据对比了颗粒态生物硅的年际变化情况。研究结果显示：在2011年夏季普里兹湾表层水体中颗粒态生物硅含量在0.76-19.72μmol/ dm3之间变化,平均为6.06±4.55μmol/ dm3。在表层水体中的分布趋势是67°S以南的湾内区域颗粒态生物硅含量明显高于67°S以北的湾外区域,最大值出现在普里兹湾陆架区。在垂向分布上,P3断面水体中颗粒态生物硅含量随深度增加而减少。根据不同年份即24,25,26,27次南极科学考察期间获取的数据对比分析显示,颗粒态生物硅含量虽存在一定的年际差异,但是在普里兹湾的分布趋势基本一致。颗粒态生物硅含量的变化特征与硅酸盐相反与叶绿素a、颗粒有机碳相似。     

南极普里兹湾表层沉积物有机地球化学特征及其生态环境意义

用气相色谱和气相色谱-质谱分析法分析了南极普里兹湾5个站位表层沉积物中多种生物标志物,探讨了其生态环境指示意义。结果显示:(1)湾内中心区总类脂物含量最高(1 193μg·g-1),埃默里冰架区次之(572μg·g-1),陆坡区最低(341μg·g-1),且与沉积有机碳、总糖、生物硅、菜籽甾醇、表层海水叶绿素a等参数显著正相关(p0.1),表明底层有机质与上层水体浮游植物密切相关;(2)C27甾烷含量与C28甾烷显著负相关(p0.01),指示着晶磷虾与硅藻的食物链关系;(3)相对较高的饱和烃/芳烃比值(2.5)、较低的Pr/C17(0.5)和Pr/Ph(2)证明沉积有机质主要来源于硅藻等浮游植物,同时饱和烃双峰群(C17或C18和C29)的存在及较高含量的C29甾烷(35.79%)指示外域有机质输入,且湾中心区的(CPI=1.60,Pr/Ph=0.69)要高于陆坡区和冰架区(CPI=1.01,Pr/Ph=0.39);(4)湾内中心区和冰架区脂肪酸C18:2/C18:0平均比值(0.78)要高于陆坡区(0.23)和低纬度地区(0.1),表明南极夏季普里兹湾陆坡区的表层海水温度要高于湾中心区和冰架区。     

东南极拉斯曼丘陵湖泊沉积生物标志物记录及其环境气候意义

东南极拉斯曼丘陵地区莫愁湖（69°22.3’ S,76°22.0’ E）沉积柱中的有机生物标志物记录了全新世中晚期该地区气候演变过程。不饱和长链烯酮在沉积柱111-76 cm （6450-5100 cal. yr. BP）和36-30 cm（3700-3500 cal. yr. BP）深度有检出,76 cm深度以上基本消失,表明该地区在5100 cal. yr. BP前后气候开始由冷转暖,冰川消融,陆壳抬升,相对海平面下降,同时大量的冰融水使湖泊逐渐淡化。沉积柱底部长链烯酮的检出阶段与东南极相对海平面较高时期相一致,而沉积柱36-30 cm（3700-3500 cal. yr. BP）深度不饱和长链烯酮的痕量检出则揭示了一个短暂的气候干冷,湖泊盐度升高的时期。沉积物中正构烷烃反映的当地气候变化所控制的湖生植物群落演变过程与上述过程基本一致。     

南极普里兹湾沉积物中生物硅对粒度测量结果的影响

为了探讨生物硅对沉积物粒度测量结果的影响, 本文采用两种不同前处理方法对普里兹湾重力柱状样品进行了粒度测试。结果表明, 生物硅对沉积物的平均粒径以及黏土、粉砂、砂组分的影响较小, 而对沉积物的分选、偏态、峰态以及粒度频率分布的影响较显著。结合两组粒度组分相关性分析以及各粒级含量累积减小值, 认为生物硅对沉积物中砂、粉砂、黏土级组分含量的影响逐渐减小, 这也造成未去除生物硅的沉积物粒度测量结果偏粗。另外, 通过对比发现普里兹湾沉积物中生物硅粒径主要分布在<3Φ、5.25Φ—7.25Φ、8.75Φ—9.75Φ的粒径范围。极地研究中, 沉积物粒度结果为重建古环境变化提供重要参考, 本文研究认为在普里兹湾海域沉积物粒度研究中去除生物硅对研究结果有积极作用。     

南极普里兹湾沉积物中生物硅对粒度测量结果的影响

为了探讨生物硅对沉积物粒度测量结果的影响,本文采用两种不同前处理方法对普里兹湾重力柱状样品进行了粒度测试。结果表明,生物硅对沉积物的平均粒径以及黏土、粉砂、砂组分的影响较小,而对沉积物的分选、偏态、峰态以及粒度频率分布的影响较显著。结合两组粒度组分相关性分析以及各粒级含量累积减小值,认为生物硅对沉积物中砂、粉砂、黏土级组分含量的影响逐渐减小,这也造成未去除生物硅的沉积物粒度测量结果偏粗。另外,通过对比发现普里兹湾沉积物中生物硅粒径主要分布在3Φ、5.25Φ—7.25Φ、8.75Φ—9.75Φ的粒径范围。极地研究中,沉积物粒度结果为重建古环境变化提供重要参考,本文研究认为在普里兹湾海域沉积物粒度研究中去除生物硅对研究结果有积极作用。     

海南岛周边海域表层沉积物磁化率 空间分布特征及其物源指示意义

海洋表层沉积物的磁学性质逐渐被证明是分析海洋沉积物物源的有效手段之一。选取海南岛周边海域39个站位的表层沉积物进行了磁学特征研究。结果表明：海南岛周边海域表层沉积物的低频磁化率和频率磁化率具有明显的空间分异特征,表现为高值区主要出现在海南岛以南海域,而海南岛以东和以西海域则呈现从岸向海逐渐降低的趋势。磁化率的影响因素分析表明：研究区海洋表层沉积物的磁化率主要由陆源碎屑物质贡献,因此可以认为沉积物低频磁化率和频率磁化率的空间分布特征能指示陆源输入的变化。利用多个环境磁学参数对采样点进行Q型聚类,并结合低频磁化率和频率磁化率的空间分布特征及采样点的地理位置将研究区划分为4个区域：海南岛以东水深超过100 m的海域（Ⅰ区）沉积物主要来源于其东北面的珠江水系,同时粤西沿岸河流携带来的物质也有一定程度的影响;海南岛以东水深小于100 m和海南岛以南海域（Ⅱ区）沉积物可能主要来自于海南岛沿岸侵蚀搬运以及入海河流输入;北部湾北部海域（Ⅲ区）沉积物受琼州海峡和北部湾沿岸河流输入物质的共同影响;海南岛以西海域（Ⅳ区）沉积物受来自海南岛西南侧河流输入、沿岸侵蚀物和由南向北的洋流所携带的沉积物的共同影响。研究表明：低频磁化率和频率磁化率组合可有效指示近岸表层沉积物的物源变化。     

南极普里兹湾海域夏季表层水体颗粒有机碳及其同位素分布特征

基于中国第29次南极科学考察在普里兹湾海域采集的61个站位的表层悬浮体样品的颗粒有机碳(POC)及其稳定同位素(δ13CPOC)测试结果,结合卫星遥感解译的研究区海水表面温度(SST)、叶绿素a(Chl a)浓度和海冰覆盖率数据,研究了普里兹湾海域表层水体悬浮POC的分布特征,探讨了悬浮体中POC的来源及其形成过程。结果表明,2013年夏季普里兹湾表层悬浮POC浓度为0.28—0.84 mg·L-1,平均浓度为0.48 mg·L-1;δ13CPOC值的变化范围为-29.68‰—-26.30‰,平均值为-28.01‰。表层水体悬浮POC分布呈现近岸高于远岸,西部高于东部的特征。POC的高值区主要分布在冰架附近,与表层水体Chl a浓度和海冰覆盖率分布趋势基本一致,表明夏季普里兹湾表层水体悬浮POC主要由浮游植物现场生产,而浮游植物的生长受到了海冰的显著影响。在普里兹湾外部海域表层水体悬浮颗粒物δ13CPOC值从东向西逐渐偏负,而调查区东部从近岸向远海逐渐偏负,反映该海域δ13CPOC分布特征主要受到浮游植物吸收与固定CO2速率的影响。中山站附近海域δ13CPOC值显著偏负,可能是受到近岸海域陆源有机质输入和浮游生物种属改变的影响。     

南极普里兹湾表层沉积物中磷的形态分布特征

针对多次南极考察中雪龙号在普里兹湾海域获取的表层沉积物样品,分析了该海域沉积物中各形态磷的含量,并讨论了其分布特征和控制因素。结果表明,表层沉积物总磷含量介于416.1×10-6—676.3×10-6之间,平均为543.5×10-6,主要由碎屑磷(平均为209.9×10-6)和自生磷(平均为137.7×10-6)组成。自生磷、有机磷呈现从湾东部至西部逐渐降低的分布趋势,这种分布与有机碳、生物硅等生源要素的分布以及上层水体生产力的高低相吻合,指示了其海洋生源属性;碎屑磷在湾西部含量较高,其分布与沉积物中铝、砂质的分布模式一致,表明其主要来自堆积在西部浅滩区域冰山携带的陆源砂质碎屑。可交换态磷(平均为36.0×10-6)和铁结合磷(平均为47.1×10-6)在沉积物中含量较低,分别受沉积物粒度和铁含量的控制,仅在湾东部和中心个别站位含量较高。生物可利用磷在湾东部和中心区域含量较高,可能与上述区域较高的生源颗粒物沉降速率有关,同时这些颗粒物可能吸附了水体中的磷进入沉积物中,导致对应底层海水磷酸盐浓度相对降低。     

普里兹湾陆架表层沉积物粒度特征及其环境指示意义

基于对普里兹湾陆架表层沉积物粒度分析,结合海区动力环境特点,初步探讨了考察区类型、组成及冰海沉积作用特点。研究区表层沉积物大体可分为:砾(G)、泥质砂质砾(ms G)、砾质泥(g M)、砾质泥质砂(gm S)、含砾泥((g)M)、含砾泥质砂((g)m S)、砂(S)、砂质粉砂(s Z)和粉砂(Z)九种类型。依据沉积物粒度特征与地形变化,可将研究区划分为东部含砾泥质区和西部含砾砂质区。在东部含砾泥质区,包括四夫人浅滩、Svenner水道区、普里兹水道区和埃默里海盆区,沉积作用主要受海流影响,冰筏碎屑的影响有限,沉积物总体较细,粘土和细粉砂含量较高,粗粉砂和砂含量较低。在西部含砾砂质区,包括弗拉姆浅滩和埃默里冰架前缘,沉积作用受冰山、埃默里冰架和海流的共同影响,沉积物中粘土含量较低,砂和砾石含量较高,但也有个别站位可能受冰间湖的影响,沉积物粒度偏细。     

南极普里兹湾真光层下水体中有机碳和无机碳的分解比例的估算

本文利用中国第25次南极科学考察数据,运用数学模型对南极普里兹湾有机碳与无机碳的分解比及上层水体POC的再矿化效率进行了估算。结果表明:普里兹湾及其邻近海域POC的浓度范围为24.38~446.40μg?dm-3,平均值为118.16μg?dm-3。在普里兹湾P2断面陆架区,上层水体中的有机碳和无机碳向下层水体输出埋藏过程中,两者分解速率比为1.27（摩尔比）,根据相关结果我们推测上层水体中的颗粒有机碳向底层输出埋藏的过程中有81%发生了转化重新参与海洋碳循环。     

Biogenic silica in surficial sediments of Prydz Bay,Antarctica

The content and distribution of biogenic silica were investigated in sedi- ment cores from Prydz Bay,Antarctica,during the CHINARE-18/21.cruise.The re- sults show that the content of biogenic silica(BSiO_2) is ranged from 4.89% to 85. 41%,and the average content of biogenic silica is 30.90%,the highest value oc- curred at theⅣ-10 station.The profile of BSiO_2 in sediment is contrast to that of sili- cate in the interstitial water.The content of biogenic silica and organic carbon in the surface sediments in the central area of Prydz Bay gyre were much higher than those in other area,and closely related to the Chla content and primary productivity of phyto- plankton in the surface water column.     

南极普里兹湾及其邻近海域浮游植物粒度分级生物量和初级生产力

本文报道了 1 990 /1 991年夏季在南极普里兹湾及其毗连海域对浮游植物细胞丰度 ,优势种类组成 ,粒度分级生物量和初级生产力和颗粒有机碳浓度的分布及其与环境因子关系的研究。结果表明 ,调查海区具有显著的空间区域化特征 ,普里兹湾及其毗连陆架由于水体较为稳定 ,有利于浮游植物和冰藻的生长 ,其生物量、生产力和颗粒有机碳均较高 ;在普里兹湾北部毗连南印度洋的近南极大陆海域 ,由于水团沿陆坡的扭曲运动和上升流的出现 ,致使西冰架和谢克尔顿冰架之间的北部区域浮游植物生物量 ,生产力和颗粒有机碳均较高。由于浮游植物的大量繁殖 ,使该二区域营养盐浓度降低 ,溶解氧增加。在调查海区的东西两侧则相反。粒度分级结果表明 ,微型 (<2 0 μm)和微微型 (<2 .0 μm)浮游生物在浮游植物群落生物量和生产力中占有重要比重 ,它们对总生物量和总生产力的平均贡献分别为 5 3 %和 6 9%。     

1999/2000年夏季环南极表层海水叶绿素a和初级生产力

中国第 1 6次南极考察期间 ,作者随雪龙船于 1 999年 1 1月 2 2日至 2 0 0 0年 1月 1 8日从澳洲西南部到达东南极普里兹湾 ,后经南印度洋 -南大西洋 -德雷克海峡 -南大西洋 -南印度洋返回普里兹湾。航渡中定时采集表层海水 ,进行水温、盐度、营养盐、浮游生物现存量和光合作用速率的现场观测 ,研究环绕南极海域表层水叶绿素 a和初级生产力的分布特征。结果表明 ,南大洋表层水营养物质、浮游生物现存量和初级生产力分布具明显的区域性特征 ,南极辐合带以南的南极水营养盐浓度高于亚南极水和亚热带水。叶绿素 a浓度与营养物质的分布趋势一致 ,南极水、亚南极水和亚热带水的平均叶绿素 a浓度分别为 1 .77、1 .40和 0 .2 1 μg/dm3。在环绕南极的大洋中 ,南大西洋海域营养物质丰富 ,海水最为肥沃 ,叶绿素 a浓度和初级生产力高于南印度洋和德雷克海峡。在短期往返东南极 -西南极 -东南极的航渡观测中 ,由于南极夏季水温的升高 ,陆缘冰融化 ,冰藻释放 ,长城湾至普里兹湾的西 -东向航渡中观测的初级生产力、浮游植物细胞丰度、叶绿素 a浓度和光合作用同化数分别比普里兹湾至长城湾的东 -西向航渡中高 1 45%、1 1 3%、68%和 1 8%。与 1 0年前的观测结果比较 ,南大西洋仍为高生物量和高生产力海区 ;1 999/2 0 0 0     

南极普里兹湾营养盐分布特征及季节性消耗

利用中国南极科学考察CHINARE-25/27/29航次获取的普里兹湾营养盐数据,对该海域营养盐的含量分布特征进行了分析,利用水柱T_(min)层的存在估算了夏季的营养盐消耗量(NNU、NPU和NSiU),并对营养盐的吸收比例及结构做了初步探讨。结果显示,普里兹湾营养盐空间分布呈现明显的区域特征,上表层水营养盐浓度分布表现为冰架边缘区陆架区深海区的区域性特征。夏季普里兹湾受到浮游植物旺发的影响,湾内营养盐(NO_3-N、PO4_-P和SiO_3-Si)的消耗值相对湾外较高。营养盐吸收比值的变化表明,NSiU/NNU比值由湾内向湾外呈现升高的特征,与叶绿素a具有相反的分布趋势,推测这一现象与湾内陆架区铁的供应要高于湾外深海区有关。本文对营养盐结构与变化的探讨,将有益于进一步深入了解南极普里兹湾各生源要素的循环过程,为预测未来南极浮游群落结构的演变提供依据。     

南极普里兹湾及其邻近海域细菌生产力的研究

本文阐述了在中国第 1 6次南极科学考察期间 ( 1 999/ 2 0 0 0南半球夏季 )运用3H 胸腺嘧啶核苷示踪法研究南极普里兹湾及其邻近海域细菌生产力的分布特征。结果表明 :该海区细菌生产力比较低 ,变化范围在 4.5- 1 91ngC·dm- 3·h- 1 ,平均为 5 0 .4ngC·dm- 3·h- 1 ,其水平与Ross海相当。细菌生产力的变化较好地反映了浮游植物变化的特性 ,BP与PP的比值为 0 .41。表层水体中BP与DOC的分布特征呈反相关关系。普里兹湾及邻近海域细菌生产力、初级生产力及溶解有机碳之间的关系表明 ,细菌的活动受浮游植物活跃程度及其它环境条件的影响     

南极普里兹湾表层沉积物的元素组合特征及物源分析

利用中国南极科学考察第18—27航次在普里兹湾获得的20个表层沉积物样品,测定了其中C、N、Ca和Ti等多种常、微量元素的含量,分析了元素组合对指示物源的意义,探讨了普里兹湾的沉积环境和物质来源。结果表明:研究海域表层沉积物中元素含量的变异系数均较大,元素的平面分布、相关性和聚类特征出现两种模式;一类以OC、TN和S元素为主的元素组合指示了海洋生物来源,而另一类元素组合K、Ti和Rb等指示了陆源碎屑来源;湾内中心及东南部区域的沉积作用主要受控于上层水体的生物生产,而西侧的弗拉姆浅滩和艾默里冰架前缘陆架区的沉积物则包含大量冰筏碎屑的输入。