大亚湾浮游植物粒级结构对温排水和营养盐输入的响应*

大亚湾核电站温排水对其邻近海域的生态效应日益突出。文章结合现场调查和室内模拟实验, 研究了夏季和冬季大亚湾海域沿温排水温度梯度的浮游植物粒径结构特征, 探讨了营养物质的输入可能对其产生的影响, 以期深入了解浮游植物对升温以及富营养化作用的响应机制。结果表明, 适温条件对浮游植物的生长起促进作用, 在极高温(36.0℃)环境下则产生抑制作用, 在排水口邻近高温区夏季和冬季浮游植物叶绿素a含量均呈较低分布。交互模拟实验发现不同季节浮游植物对于温度和营养盐的敏感性存在差异, 夏季营养盐对浮游植物生长的促进作用比温度明显, 冬季温度的作用则更为显著。现场观测和模拟实验均显示, 水温升高和营养盐加富均可造成小粒级浮游植物 (<20μm)所占比例的增加; 因此, 升温和营养盐输入均可能导致浮游植物粒级结构呈小型化趋势, 并对食物网能量流动与物质循环、生态系统的结构稳定性以及海洋渔业的产量造成潜在影响。     

九龙江河口区表层水铀同位素的粒级分布

利用微滤和超滤技术研究了九龙江河口区表层水中铀及其同位素组成的粒级分布和地球化学行为.结果表明,溶解态(<0.4μm)中低分子量组分(<10 000 u)占主要份额,胶体态(10 000 u~0.4μm)238U所占比例不足1%,且随盐度的增加其所占份额逐渐降低.溶解态、低分子量组分和胶体态238U的比活度与盐度之间存在良好的线性正相关关系,证实它们在九龙江河口区呈现保守行为.在颗粒态(>0.4μm)中,各粒级组分238U所占份额主要受控于相应颗粒物的浓度,在盐度小于20的区域,各粒级颗粒组分238U占颗粒态的份额有如下变化次序:10~53μm>2~10μm>0.4~2μm>大于53μm,而在盐度大于30的近外海站位,该次序发生一些变化:0.4~2μm>10~53μm>2~10μm>大于53μm,最小粒级颗粒组分238U的贡献有所增加,反映了自生铀贡献的加强.九龙江河口区表层水中溶解态(包括低分子量组分和胶体态)的234U/238U)_A.R.均大于1,显示出234U过剩的特征,而各粒级颗粒组分中的234U/238U)_A.R.则接近于平衡值(1.0).这一现象与陆地岩石风化过程中水体对铀的淋滤释出量及234U的优先浸出有关.对232Th/238U质量比的研究显示,溶解态及其所包括的低分子量组分和胶体态的232Th/238U质量比均小于1,而颗粒态及其所包括的4个粒级组分中的232Th/238U质量比均大于1,反映了向外海输送过程中铀、钍地球化学行为的差异.     

南海北部藻类粒级结构及色素成分对浮游植物吸收系数的影响

在珠江口、广东沿岸及南海北部三个航次生物-光学数据的基础上,研究了色素打包效应和色素成分的变化对浮游植物吸收系数的影响,结果表明,两种因素对吸收系数都有较大的贡献,但在不同的水体它们的影响程度各有不同.对网采浮游植物含量较高的珠江口和广东沿岸的水体而言,色素打包效应较强,对675 nm处比吸收系数的贡献平均分别为40%和20%;对微型浮游植物占主导地位的南海北部航次的水体,打包效应较弱,对675 nm处比吸收系数的影响平均仅为6%.采用多元线性回归的方法对吸收光谱进行分析,发现除叶绿素a之外的辅助色素对吸收系数的贡献主要表现在蓝绿光波段,三个航次440 nm波长处对总吸收的贡献平均分别为44%,43%和53%,其中对珠江口和广东沿岸航次的水体主要是光合类胡萝卜素的吸收贡献,而对南海北部航次的水体除了光合类胡萝卜素以外还要受到光保护类胡萝卜素的影响.由于河口、近岸和外海水体藻类粒级结构和辅助色素成分对浮游植物吸收系数的贡献有明显的差异,在南海北部水体建立比较精确的生物光学模型时,需考虑藻类粒级结构及色素成分对浮游植物吸收系数的影响.     

长江和黄河入海沉积物不同粒级组分中稀土元素的比较

为探索区分黄、东海陆架沉积物中来自长江和黄河源的有效替代性指标,从长江和黄河河口区各取3个沉积物样品作为长江和黄河入海沉积物的端元样品。研究结果表明:长江和黄河沉积物不同粒级组分中REE的变化范围分别为145.49~256.77μg/g和121.22~135.56μg/g,随粒度由细变粗分别呈下倾的"双峰"型分布和倒"S"型分布;长江沉积物中REE约为黄河的1.5倍,最低值比黄河的最高值高出20%;8~16μm和2~4μm是凸显长江和黄河沉积物稀土元素差异的敏感粒级,REE、LREE/HREE和(La/Yb)n等稀土元素特征参数在这两个粒级组分中差异明显。本次实验结果大幅度地提高了两条河流REE差异的灵敏度和可信度,为建立区分长江与黄河入海沉积物物源实用的有效指标提供了可能。     

东、黄海典型海区分粒级浮游植物叶绿素a的周日波动及影响因子

本文分析了东、黄海典型海区3个测站在2000~2003年间4个航次的叶绿素a周日变动特征,结果表明由于地理环境、水文特征以及季节差异,各海区叶绿素a表现出各自不同的变动特点.在东海陆架区,日变化上表层各粒级主要以半日周期为主,受黑潮入侵程度不同而略有变化;长江口由于受到潮汐的影响,各粒级的日变化同潮汐的涨落相对应,主要为半日周期;黄海中部海区叶绿素a尤其是NANO级浮游植物在周日变化上以全日周期为主,受黄海冷水团强弱不同而不同.本文进一步应用渐近回归初步分析了多种环境因子对叶绿素a周日变化的影响.     

海洋初级生产光动力学及产品结构

运用14C同位素示踪方法现场研究了胶州湾四个季节浮游植物自然种群初级生产的光动力学特征和光合产品中颗粒有机碳(PPOC)和溶解有机碳(PDOC)的比例。结果表明,在冬、春季,网采浮游植物(Netphytoplankton,简记为Net-)和毫微型浮游植物(Nanophytoplankton,简记为Nano-)具有相对较小的光合半饱和常数(K_I),而在夏、秋季,微微型浮游植物(Picophytoplankton,简记为Pico-)具有更小的K_I.14C理论最大光合速率(P_m),在任何季节都是:Pico- >Nano- >Net-.P_m/K_I的季节变化为夏季>秋季>春季>冬季,表明光合效率具有同样的季节变化顺序。P_m/K_I在不同粒级类群间的顺序为Pico- >Nano- >Net-,可见,浮游植物细胞越小,对光能的竞争力越强。光合过程中PDOC的释放主要受光控制,太强和太弱的光均会使光合产品中PDOC的比例升高,但除光抑制情况之外,PDOC的绝对释放量随光强增加而增加。     

黑龙江省中部森林沼泽区金在土壤A层中的富集规律

探讨了金在黑龙江省中部森林沼泽区A层土壤-10～+60目、-60～+100目、-100～+160目及-160目粒级中的含量分布特征和富集规律。经对比研究认为,-100目可以满足低密度深穿透地球化学详细测量采样要求,该粒级能够有效地发现异常。     

紫色母岩不同粒级风化物钾素形态分配特征

通过自然风化分析研究了侏罗系蓬莱镇组(J3p)、沙溪庙组(J2s)、遂宁组(J3s)和白垩系城墙岩群(K1C)紫色母岩不同粒级风化物钾素形态,结果表明其全钾随风化物粒级的增加而增大,＞0.5 mm的粒级,平均比＜0.5 mm粒级多0.4～8.95 g/kg;水溶态钾平均含量均较高,变化在20.61～37.87 mg/kg之间.且有随粒级增大而减小的趋势;遂宁组母岩交换性钾平均含量最高,为123.91 mg/kg.城墙岩群母岩平均含量最低,仅60.07mg/kg,其钾素有效性最低.＞2 mm粒级风化物,其交换性钾含量较高;同一种母岩,非交换性钾含量高的集中在0.05～1 mm粒级中,最低集中在2～10mm粒级中;粒级越大,其结构钾含量越高,紫色母岩风化过程中,结构钾也在不断释放,风化程度越高,其结构钾释放越多.     

东海内陆架沉积物敏感粒级构成及其地质意义

沉积物粒级包含了大量的沉积环境信息,在古环境恢复和重建中被广泛应用。基于采自东海内陆架的三根沉积物岩芯,作者利用激光粒度分析方法研究了沉积物的粒度组成,确定了敏感性粒级,探讨了搬运机制及其环境意义。研究表明:东海内陆架现代沉积物含有大致相同的三个敏感性粒级,分别是粒级1(12μm)、粒级2(12—225μm)和粒级3(225μm)。从北到南敏感粒级具有逐渐细化的趋势,该趋势与长江入海沉积物向南搬运过程中发生的沉积分异作用有关。粒级1和粒级2分别由均匀悬浮次总体和递变悬浮次总体构成,而粒级3则由生物过程产生。结合该区的海洋动力特征,作者认为,粒级2可较好地用来指示冬季海洋动力强度,并具有揭示东亚冬季风强度的潜在意义。     

基于南海北部海区浮游植物吸收光谱斜率变化的粒级结构反演

浮游植物的粒级结构是一个重要的生物参数。基于南海北部海区不同水体环境下测量的生物光学数据, 作者深入研究了粒级结构对浮游植物吸收光谱的影响。结果表明, 选择443和510nm波段计算得到的浮游植物光谱斜率S对粒级结构的变化具有较高的敏感性, 其随着小型浮游植物比例的增大呈不断增加的趋势。S与水体叶绿素a浓度、浮游植物吸收系数(aph(443))之间表现出明显的正相关特征。以40%为界对不同粒级浮游植物的优势进行定义, 发现在S与叶绿素a浓度、aph(443)的关系分布中小型(Micro)和微微型(Pico)浮游植物占据优势的水体表现出较为明显的分界, 叶绿素a浓度和aph(443)分别在0.70mg•m-3和0.05m-1附近, 相应的S在0.0004(m•nm)-1左右。基于实测数据建立的遥感反射率蓝绿波段比值与S之间的统计关系, 决定系数高达0.91, 为从水色遥感数据反演浮游植物粒级结构提供了重要手段。