中国近海碳循环研究的主要进展及关键影响因素分析

海洋是地球碳的最重要贮存库之一,是全球碳循环系统的一个至关重要的子系统和大气CO2的汇.海洋碳循环过程不仅涉及海洋生物生产过程、化学能流与物流过程,还与不同时空尺度的海洋环流、大气动力学过程密切相关.大洋碳循环是海洋碳循环的主体.边缘海是陆地与大洋的连接带,虽然面积远比大洋小,但由于人类活动的影响以及河流径流不断向其输入丰富的营养物质,致使其中发生的生物地球化学过程比大洋复杂,所以,探明近海碳循环过程是全世界海洋学家必须要面对而且是与大洋碳循环相比更为难解、更具挑战性的研究课题[1, 2].     

长江口及杭州湾邻近海域夏季表层海水中的溶解无机碳

根据2004年8月在长江口、杭州湾附近海域获得的调查资料对表层水中Ph值、总碱度和溶解无机碳的分布特征及其与环境参数的关系进行了研究,并由此得到了溶解无机碳的组成情况.结果表明,HCO3-、CO23-;和CO2(T)占溶解无机碳浓度百分比分别为80.33%～97.75%、0.61%～19.42%和0.25%～2.34%,平均值分别为(93.28±3.68)%、(5.58±4.03)%和(1.14±0.43)%.水文、浮游植物等对各参数的分布具有重要影响,但对不同参数的影响程度不同.     

黄河口新生湿地沉积物放射性核素及其对 沉积过程变化指示作用解析

为探讨放射性核素对沉积速率、沉积环境变化以及重大环境历史事件的指示作用,本文首次报道了用HPGeγ谱仪测定黄河口新生湿地柱状沉积物中6种放射性核素活度的结果,并根据137Cs的垂直分布估算了沉积速率,探讨了放射性核素与有机质的关系及其垂直变化与沉积过程变化的对应关系。结果表明,黄河口新生湿地柱状沉积物中6种放射性核素的平均比活度分别为40K(687.33±54.59)Bq/kg、137Cs(8.60±1.35)Bq/kg、226Ra(29.96±4.23)Bq/kg、228Ra(69.96±6.63)Bq/kg、228Th(45.35±4.58)Bq/kg和238U(60.52±15.37)Bq/kg,与其他区域相比,黄河口新生湿地137Cs、238U含量偏高。除137Cs外,其他5种核素均与TOC呈显著正相关,表明有机质有利于核素在沉积物中的保留。137Cs的垂直分布与黄河口净造陆速率的年际变化具有一致性,据此估算获得近20年该区域平均沉积速率为2.8cm/a,其中河口湿地形成初期沉积速率较高,而后逐渐减小并保持相对稳定。放射性核素比活度的垂直变化可反映沉积过程中黄河断流、黄河调沙以及大的洪水等重大环境事件,可以作为指示沉积变化特征的重要指标。     

近40年来对南海化学海洋学研究的新认知

作为西太平洋最大的边缘海, 南海在全球海洋和海洋学研究中占有重要地位。近40年来, 南海的化学海洋学研究取得了大量系统的新发现、新认识, 提出了不少新的理论观点, 对全球海洋学的发展进步做出了重要贡献。研究发现了南海次表层存在以海水亚硝酸盐为代表的生态环境参数极值现象, 不同参数水层深度范围不同, 由此形成的跃层生态系统有着与其他生态系统显著不同的特点。从系统研究获知, 南海碳循环过程十分复杂, 生物作用下的生物泵过程以及碳源汇区域和季节变化巨大, 南海碳源汇在不同的区域不同的时间的性质和强度迥异, 全年尺度上总体表现为大气二氧化碳的弱源。南海北部的珠江口邻近海域和深海盆的生态环境特征与化学物质循环和陆架边缘海、珊瑚礁等密切相关, 但又与陆架边缘海、珊瑚礁等显著不同, 表现为珠江口底层存在缺氧现象, 珠江口海域是一个以缺氧为特征的生态脆弱区。在系统认识南沙珊瑚礁生态系统物质循环快速、生物过程控制着化学物质的垂直转移的基础上, 提出了维持珊瑚礁生态系统高生产力的新机制——“拟流网理论”。对南海沉积物化学的系统研究认识到, 沉积物-水体化学物质循环有密切的耦合关系, 南海珊瑚礁或沉积岩心化学物质分布变化可反演其历史变化, 如南海冰期表层海水古生产力为间冰期的1.6倍; 晚中新世南海南部发生了一次“生物勃发事件”, 其生产力主要受季风和陆源营养物质输入量影响; 东北季风与西南季风在不同区域其影响程度不同等。40年来南海化学海洋学研究的这些新发现和新认识对系统揭示南海的海洋学过程奠定了强有力的基础, 未来南海化学海洋学研究也必将为南海资源环境的可持续利用提供科学支撑。     

海上溢油量获取的技术方法

海上溢油近年来已成为恶化海洋生态环境、导致重大海洋资源损失的一种重要海洋灾害.海面溢油量是评价海上溢油事故威胁程度和确定溢油事故等级的重要指标,而溢油面积和油膜厚度的准确获得是评估溢油量的基础.文中系统总结了当今国内外海洋溢油面积和油膜厚度的监测方法,认为航空遥感和卫星遥感技术是获取海上油膜面积的有效手段,基于光学遥感和超声波原理的激光声学遥感器是最具发展潜力的油膜厚度测量技术.此外,通过构建油膜扩展模型来估算油膜厚度也不失为一种简单而有效的方法,其最大特点是应用范围广,不受时空、气候条件影响,实例分析验证结果有很高的准确性(高达96％),这种方法将有望于业务化监测运行来获取油膜厚度,从而比较准确地获得溢油量.     

Sediment flux and source in northern Yellow Sea by^210 Pb technique

1 INTRODUCTION The Yellow Sea is a shallow epicontinental sea surrounded by Chinese mainland and Korean Peninsula. It is connected with the East China Sea to the south, and with the Bohai Sea to the north- west. Water depth is generally less than 80 m with average of 44 m (Qin et al., 1989). The major sediment sources are the Huanghe and Changjiang (Yangtze) Rivers, providing annual sediment load of about 1.1×109 and 4.9×108 tons, respectively. A maximum of 1.6×108 tons of sedime…     

Forms of phosphorus and silicon in the natural grain size surface sediments of the southern Bohai Sea

The forms of phosphorus and silicon in the natural grain sizes surface sediments of the southern Bohai Sea were studied. In sediments, the organic matter bound form of phosphorus was the main form of transferable phosphorus and ranged from 0.37μmol/g to 1.57μmol/g, accountingfor 10.7% of the total phosphorus, others were the carbonate bound form, iron-manganeso oxide bound form and ion-exchange able form; the transferable form of phosphorus accounted for 19.2% of the total phosphorus. Silicon‘ s carbonate bound form was predominant over others among its transferable forms, and content ranged from 1.55μmol/g to 8.94μmol/g, accounting for 0.05% of the total silicon; the total amount of transferable silicon forms accounted for only 0.12% of the total silicon. Therefore, 19.2% of the total phosphorus and 0.12 % of the total silicon contained in the surface sediments of the southern Bohai Sea could participate in the biogeochemical cycling.     

长江口及其邻近海域溶解硒的地球化学控制过程研究

Dissolved selenium in the Changjiang(Yangtze) Estuary and its adjacent waters was determined by hydride generation atomic fluorescence spectrometry to elucidate the source, behavior in estuary, adsorption-desorption process and biological role. In surface water, Se(IV) concentration ranged 0.05–1.14 nmol/L and Se(VI) concentration varied 0.01–1.20 nmol/L, with the means of 0.76 and 0.49 nmol/L, respectively. In bottom water, Se(IV) content varied 0.03–0.27 nmol/L and Se(VI) content ranged 0.04–0.85 nmol/L, with the averages of 0.10 and 0.40 nmol/L, respectively. High level of Se(IV) was observed near the shore with a significant decrease towards the open sea, suggesting the continental input from the adjacent rivers. Large value of Se(VI) was found in bottom water, reflecting the release from suspended sediment. Besides, high value appeared in the same latitude of the Changjiang Estuary and Hangzhou Bay illustrated the effect of lateral mixing and the long-distance transport of selenium. Se(VI), more soluble, occupied higher percentage in aqueous environment. The presence of Se(IV) resulted from the degradation of residue and the reduction of Se(VI) under anaerobic condition. The positive relationship to suspended particulate material(SPM) and negative correlation to depth indicated that Se(IV) tended to be released from the high density particulate matter. Instead, Se(VI) content did not significantly relate to SPM since it generally formed inner-sphere complex to iron hydroxide. Se(IV) content negatively varied to salinity and largely depended on the freshwater dilution and physical mixing. While, Se(VI) level deviated from the dilution line due to the in situ biogeochemical process such as removal via phytoplankton uptake and inputs via organic matter regeneration. As the essential element, Se(IV) was confirmed more bioavailable to phytoplankton growth than Se(VI), and moreover, seemed to be more related to phosphorus than to nitrogen.     

渤海湾百年来沉积物Li/Ba 和Rb/Sr 协同变化的地球化学特征与环境指示作用

通过对渤海湾两根柱状沉积物中Li、Rb、Sr、Ba以及Li/Ba和Rb/Sr的系统研究,阐明了百年来沉积物中Li、Rb、Sr、Ba的垂直变化特征,发现了在不同年代沉积物中Li/Ba和Rb/Sr具有的协同变化规律,揭示了沉积物Li/Ba和Rb/Sr作为近海区域性环境演变可能的指示作用。结果表明,在0~20 cm沉积层间,Li、Rb在A2和A6柱中均有随深度增加而增加的趋势,Sr和Ba随着深度的增加而降低;近百年来,渤海湾沉积物A2和A6柱中Li/Ba和Rb/Sr垂直变化表现出惊人的协同变化特征,Li/Ba和Rb/Sr在近河口的A2柱中,基本呈现随深度的增加而增加的趋势,而在远离河口区域的A6柱中,其结果是0~15 cm段(1963~2008年),Li/Ba和Rb/Sr随深度的增加而增加,15 cm以下(1900~1963年)则基本稳定,在海洋过程作用下该区域沉积物Li/Ba和Rb/Sr变化发生在45 a时间段内;沉积物中Li/Ba反映沉积物从河流进入海湾沉积过程中的变化,Rb/Sr反映来源沉积物的化学风化历史并指示来源区的气候环境变迁过程。A2沉积柱的20~22 cm(20世纪30年代)和10~12 cm(20世纪60年代),Li/Ba出现极小值,与1939年和1963年的海河流域大洪水相契合,在0~12 cm段,两柱样Rb/Sr随着深度的降低有明显减小的趋势,对应20世纪70年代初至2008年这一区域百年来气温升高并持续高温的时段。