长江和长江口氮的生物地球化学研究——关于长江N通量的研究

３０多年来 ,长江口水域富营养化日趋严重 ,赤潮频繁发生 ,特别近年来 ,长江口春、夏季多次发生１０００ｋｍ２以上的原甲藻赤潮 ,这与长江氮的输送密切相关。由国家自然科学基金４９８７６０２０,中国科学院“九五”重点项目ＫＺ９５２＿Ｓ１＿４２１和国家专项ＳＸ(９７)＿１１＿４资助 ,在长江流域从金沙江至河口干流和主要支流设２０个断面进行长江Ｎ输送通量的研究。结果表明 ,长江Ｎ的输送主要有如下特征 :(１)长江干流枯、丰期各种形式Ｎ的输送中 ,以ＮＯ３＿Ｎ、ＤＩＮ、ＴＤＮ和ＴＮ规律性最好 ,从上游至河口通量逐渐增加 ,ＮＨ４…     

长江和长江口氮的生物地球化学研究——关于长江口氮的输出通量

长江口高含量的无机氮必然引起高的氮输出通量 ,有关长江口氮的输出通量的研究是长江口研究的热点之一。本次研究 (由中国科学院ＫＺ９５２ Ｓ１ ４２１ ,国家基金委４９８７６０２０和国家专项ＳＸ(９７) １１ ４资助 )根据最新调查结果估算 ,并与近２０ａ来作者和其他一些作者的研究结果一起列于表１。从表１可以看出 ,１９９８年由于特大洪水各种形式氮的输出通量远高于历史上调查所得的结果 ,与作者１９８５～１９８６年周年调查结果相比 ,ＮＯ３ Ｎ和ＮＯ２ Ｎ通量分别增加了１．３倍和５．０倍 ,ＮＨ ４ Ｎ稍有增加 ,ＤＩＮ增加了１…     

长江和长江口高含量无机氮的主要控制因素

根据1998－1998年长江和长江口河水和雨水的现场调查、历史资料以及相关文献，定量分析长江流域无机氮的主要来源和输送调查。估算表明，降水无机氮、农业非点源氮（化肥和土壤流失的氮）和点源污水氮的输入分别占长江口无机氮输出通量的62．3％、18．5％和14．4％。氮的降水输入是长江口高含量无机氮的主要来源，进入长江的降水氮仅仅大约占长江流域全部降水氮的36．8％。降水米要受控于化肥气态损失、化石燃料及动植物过程中释放的物质等。实际上，化肥N的气态损失和农业非点源流失大约占长江流域年化肥N使用量的60％，这是控制长江口高含量无机氮的关键因素。     

长江和长江口氮的生物地球化学研究——关于长江口无机氮的浓度

长江口高含量的无机氮已经引起国内、外海洋学家的重视 ,８０年代比较６０年代 ,长江口门处的硝酸盐浓度增加数倍 ,这显然是人类活动影响的结果。本项研究 (由中国科学院重点项目ＫＺ９５２-Ｓ１-４２１号 ,国家自然科学基金项目１９８７６０２０和国家专项ＳＸ(９７) -１１-４资助 )于１９９７年１２月、１９９８年１０月、１１月和１９９９年５月对长江口进行调查 ,长江口无机氮浓度的调查结果与近２０ａ来作者和其他作者的调查资料对比列于表１。从表１可以初步认为 ,从８０年代至９０年代 ,长江口无机氮含量可能略有增加 ,但并没有很大…     

长江口水动力过程的研究进展(1979～1999)

长江口是长江注入东海的入海口 ,自徐六泾以下经过３次分汊 ,共形成４个入海通道。长江口为中潮河口，口外潮汐为正规半日潮 ,口内为非正规半日浅海潮。长江河口水动力的研究主要起因于：（１）海洋科学海陆相互作用中河口动力学的基础理论研究；（２）长江口深水航道的维持（整治、疏浚）；（３）长江河口水环境、污染物处理的日益恶化；（４）长江河口淡水资源的开发利用。长江口水动力过程主要研究径流、潮流、波浪、柯氏力及沿岸流相互作用。长江口水动力情况复杂 ,径流、潮汐、波浪、柯氏力及沿岸流作用都较强烈 ,赵保仁１９９３年认为…     

入海泥沙的减少对长江口赤潮增加有贡献吗?

过去几十年来全球近海有害藻华（又称赤潮）发生频率持续增加。人类活动造成的河口-近海富营养化程度的加剧,被认为是导致全球有害藻华增加的主要原因。但是,富营养化程度的加剧可能不是全球有害藻华增加的惟一原因。河流入海的非营养盐类的其他物质通量变异（如泥沙）,也可能显著影响河口-近海的生物活动乃至赤潮的发生。过去40年来随着长江入海营养盐通量的增加,长江入海泥沙通量减少了70%。长期观测资料显示,由于泥沙减少使得长江口羽状流区光照条件显著改善,长江口浮游植物生物量最大值区已扩展至更低盐度的区域。此外,过去40年来长江口赤潮发生频率变化与长江入海泥沙通量变化呈现镜像关系,且二者呈显著的负相关关系。因此认为,长江入海泥沙的剧烈减少降低了羽状流区水体浊度,从而对长江口区赤潮频率的增加有一定贡献。     

长江和长江口氮的生物地球化学研究

中国科学院海洋研究所早在６０年代就开展了长江口氮的地球化学研究（顾宏堪等 ,１９８１ ,１９８２）。自８０年代以来 ,有关氮和其他生源要素的生物地球化学研究更为频繁。１９８３年１０月 ,对长江下游南京至河口江段及其长江口附近海域进行调查研究（沈志良等 ,１９８７） ;１９８５年８月至１９８８年１０月 ,结合三峡工程影响的预测研究 ,对长江河口海门以下江段及长江口海区进行了１５个航次的调查（沈志良 ,１９９１ ;沈志良等 ,１９９１;沈志良 ,１９９２;沈志良 ,１９９３;Ｓｈｅｎ,１９９３） ;１９８７年７月和１９８８年３月 …     

长江和长江口氮的生物地球化学研究——关于长江口无机氮含量控制机制的研究

Ｊ．Ｅｄｍｏｎｄ在中美长江口联合调查中惊呼,长江口硝酸盐含量高达６５ｍｏｌ／Ｌ,并把此归因于水稻田里一种蓝细菌的固氮作用(Ｅｄｍｏｎｄ等１９８３),认为其来源于农业(Ｅｄｍｏｎｄ等１９８５)。顾宏堪等１９８１年指出这一数值比１９６３年高约４倍,认为这与长江流域小化肥厂迅速增长相一致。长江口高含量氮的问题已经引起国内、外海洋学家的重视。有关长江和长江口氮的来源至今还停留在定性分析上,认为无机氮的高含量是由于人口稠密的影响和精耕水稻的影响(Ｍｅｙｂｅｃｋ,１９８２),以及化肥利用、污水排放和土壤侵蚀等影响(Ｚｈ…     

长江和长江口N的生物地球化学研究──关于长江流域N的迁移

长江和长江口N的生物地球化学研究──关于长江流域N的迁移@沈志良$中国科学院海洋研究所!266071     

长江口及邻近海域细颗粒沉积物中重金属的空间分布及沉积通量

长江每年输送大量的泥沙进入东海,其中细颗粒沉积物具有搬运距离远、扩散范围大的特点,成为示踪河口及近海沉积物源汇过程的良好载体。本文基于采自长江口及邻近海域的44个表层沉积物样品,分析了细颗粒组分中重金属的空间分布和沉积通量,探讨了重金属来源和搬运沉积过程。研究表明:长江口及邻近海域细颗粒沉积物中Cu、Cr、Ni、V和Zn含量、沉积通量的空间分布具有高度的相似性,总体表现为长江口及浙闽沿岸高,向外急剧降低;该区细颗粒沉积物中的重金属主要来自长江,入海后向两个方向扩散,其一为向西南方向扩散,沉积于内陆架泥质区;其二是向东的跨陆架输送,沉积于长江冲淡水影响的海域。从长江口向西南方向的输送和沉积是长江入海重金属最重要的汇。     

长江口生物硅的组成、行为和收支

基于在长江口开展的三个综合航次对河口生物硅组成、行为和收支进行了研究。结果表明,长江口生物硅主要是由植硅体、硅藻和海绵骨针三部分组成,其中植硅体有16种形态,在高混浊区对生物硅的贡献量为23%-83%。收支计算显示,长江输送的生物硅是河口区获取外部生物硅的主要途径,占河口生物硅总输入量的95%;维持河口生物硅水平的主要过程是初级生产（55 Gmol a^-1）和沉积过程（46 Gmol a^-1）;初级生产所贡献的生物硅分别是长江生物硅输送量的2.3倍和河口区向外输送生物硅的63%。从河口区向东海和黄海输送的生物硅是26 Gmol a^-1,与长江的生物硅输送量相当;河口区沉积的生物硅是向外输送量的1.7倍,在其中植硅体贡献了53%至88%的生物硅,表明河口是陆源生物硅汇的作用;反风化作用也是河口活性硅去除的一个重要途径。本研究显示植硅体是河口生物硅的重要组成部分,长江口在生物硅收支与循环中表现出汇的作用。     

台风“灿鸿”对长江口外海域悬浮体分布的影响

台风作为事件性的强动力因素,其对河口海域沉积环境的影响目前研究较少,开展典型台风事件对长江口外海域悬浮体分布的影响研究对于深入理解长江径流挟带陆源物质向东海陆架扩散机制等具有重要意义。利用2015年09号台风"灿鸿"过境前后长江口外海域现场调查数据,分析台风前后长江口外水体结构和悬浮体粒度分布变化,结合同期环境观测数据与开源数据,阐明台风对河口外海域悬浮体分布的影响机制。结果表明:长江口外海域悬浮体中细颗粒组分(≤ 128μm)主要为无机矿物颗粒,而粗颗粒组分(>128μm)主要是生源有机颗粒。生源有机粗颗粒主要分布于中上层水体,而无机细颗粒主要分布于底层水体,使得长江口外海域悬浮体平均粒径分布呈双层结构。台风前后悬浮体粒度分布变化反映了台风对长江口外海域物理和生物过程的双重影响,其中物理过程主要影响无机细颗粒分布变化,生物过程主要影响有机粗颗粒。台风期间强烈的偏北风使得长江冲淡水在口门外海域由东北输运转为往东输运,与长江冲淡水输运方向一致的表层无机细颗粒在台风后输运方向同样往东。另外,台风作用在河口区产生的下降流将12250-4站位底部再悬浮的泥质沉积物向东搬运至12300-4站,导致12300-4站底层悬浮体浓度增加、粒度变细。台风过境还造成长江口外海域初级生产力提高,而浮游植物生长对悬浮体中有机粗颗粒的形成有促进作用,使得口门外海域上层水体中有机粗颗粒体积浓度升高。长江口外海域由于台风过境导致悬浮体中无机细颗粒和生源有机颗粒含量均增加,使得其平均粒径整体变化不大。     

南海东北部沉积物间隙水氮和硅的研究

测定了南海东北部沉积物间隙水中ＮＯ３－Ｎ，ＮＯ２－Ｎ和ＳｉＯ３－Ｓｉ的含量。６个站位的５－１０ｃｍ层的ＮＯ３－Ｎ，ＮＯ２－Ｎ和ＳｉＯ３－Ｓｉ的含量分别为０．４７－１．７０，０．８４－２．６０和１０．１７－１１．６９μｍｏｌ／Ｌ。研究了上术物质含量在５０号站的深度分布。估算了ＮＯ３－Ｎ和ＳｉＯ３－Ｓｉ从间隙水向覆水扩散的通量分别为通量分别为０．０３３和０．０１９ｍ ｍｏｌ／ｍ＾２．ｄ。     

长江口中肋骨条藻赤潮发生过程环境要素分析──营养盐状况

从长江口１９９０年６月的一次中肋骨条藻赤潮发生过程中营养盐含量变化可见，由于潮汐的作用，观测水域各营养盐要素都在不同程度上存在周日波动特征，其中，ＮＯ３－Ｎ在一个潮周期内变化幅度可达１倍以上。赤潮发生时表层水体ＮＯ３－Ｎ，ＰＯ４－Ｐ和ＳｉＯ３－Ｓｉ值都呈下降趋势，降幅最大的ＰＯ４－Ｐ达３倍上；Ｎ／Ｐ值则急剧上升，峰值为４５０。随着赤潮肖亡，ＮＯ３－Ｎ，ＮＯ２－Ｎ和ＳｉＯ３－Ｓｉ浓度很快恢复正常，Ｎ     

长江水体溶解态无机氮和磷现状及长期变化特点

于2006年2、5、8和11月对长江从攀枝花至河口和上游的两条支流雅砻江和嘉陵江的溶解态无机氮(NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N)和磷酸盐(PO43--P)进行了取样调查,同时结合长江营养盐的历史数据,分析了长江水体中溶解态无机氮、磷的长期变化特点。结果表明,长江NO-3-N、NH+4-N、DIN(包括NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N)和PO3-4-P浓度从上游到下游显示出增加趋势,但存在季节差异;NO2-N浓度总体较低,在长江中下游(武汉—南京)浓度较高。长江从上游到下游DIN通量的变化主要受径流量的影响,从上游到下游单位面积年产N量逐渐升高;PO3-4-P输送通量从上游往下游呈增加趋势,也主要受径流量控制,但从季节变化来讲,PO3-4-P的月输送通量受其浓度的控制更加明显。自20世纪60年代来,长江水体中NO3--N、NO2--N、DIN和PO3-4-P的浓度都处于缓慢上升趋势,但到80年代上升速度明显加快;不同阶段DIN和34PO-P的季节变化特点也不尽相同,反映了其来源的差异。目前,长江水体中溶解态无机氮、磷浓度与国内及国际河流相比处于中等水平。     

三峡水库正常蓄水后长江口海域营养盐分布与结构变化

根据2010-2011年对长江口及其邻近海域的调查资料,研究了三峡水库正常蓄水后长江口及其邻近海域营养盐的分布变化特征,并与三峡大坝合拢蓄水前的2002年同期数据进行了比较。结果表明,与三峡大坝合拢蓄水前相比,三峡水库正常蓄水后长江口海域溶解无机氮、无机磷含量显著增大,且无机磷含量增幅更大(60%),但活性硅酸盐含量显著降低(20%),并由此导致长江口海域N/P比值明显降低和Si/N比值的大幅度降低。此外,三峡水库秋季蓄水活动造成的入海径流量的减少,导致该季节长江冲淡水扩展范围和营养盐浓度及影响范围显著减小。     

悬浮泥沙在长江口铀非保守行为中的重要作用

利用高精度的电感耦合等离子体质谱仪对2014年1月长江口表层水中溶解铀浓度及其234U/238U比值、2013年3月长江口表层沉积物中各矿物组分的铀含量及其234U/238U比值进行了测定,研究了其空间分布特征和影响因素。结果表明:除了长江径流和海水之外,长江口还有其他的溶解铀来源。水体中过剩铀与悬浮颗粒物浓度呈现显著相关性（r2=0.96）。对长江口表层沉积物进行的序列提取实验进一步表明,水体中悬浮颗粒物或沉积物中可解吸态和碳酸钙结合态铀可以在河口区域释放进入水体,而铁锰氧化物和有机物结合铀比较稳定,不受河口区混合过程的影响。每千克颗粒物或沉积物能够释放约2 μmol颗粒态铀,使其转化为溶解态。然而,铁氢氧化物和细颗粒物的絮凝吸附作用也可使溶解铀同时从河口水体中清除。在低盐度区,铀的清除和添加过程速率相近,使溶解铀呈现暂时的"伪保守"现象:颗粒态释放的铀具有明显低的234U/238U比值,导致水体的234U/238U低于保守混合值。在中高盐度区域,溶解铀呈现明显的富集现象。但是由于水相和颗粒相中的铀交换,可释放颗粒态铀的234U/238U接近溶解铀的234U/238U比值,从而导致水体的234U/238U比值呈现出保守性。长江口颗粒物的铀释放通量为（3.48±0.41）×105 mol/a,约占输入的总颗粒态铀通量（1.80±0.17）×106 mol/a的19.3%。长江口输入东海的溶解铀总通量（河流溶解态铀与河口添加铀之和）为（2.68±0.13）×106 mol/a,约为世界河流入海铀通量的11.7%。     

长江口及其邻近海域富营养化状况评价

通过对长江口及其邻近海域生态环境参数的背景值(20世纪50-60年代)和现状值(1997-2003年)的比较,应用欧盟“综合评价法”对长江口及其邻近海域的富营养化状况进行了评价。结果表明,长江向长江口海域输送总氮和总磷通量持续增大,长江口及其邻近海域无机氮浓度持续增高而硅浓度持续下降,并由此导致N/P/Si比值的显著变化;该海域叶绿素a浓度持续增大,浮游植物群落结构也发生了显著变化;该海域底栖生物种类和生物量都大大减少,底层水低氧区面积也显著扩大;该海域赤潮事件无论是规模还是频率都大大增加,藻类毒素DSP/PSP贻贝传染事件也时有发生。综合以上4类评价因子的评价结果得出结论:长江口及其邻近海域属于富营养化“问题海域”,即有充分证据表明,人为的富营养化已经对长江口及其邻近海域的海洋生态系统造成不良干扰。     

南海东北部沉积物间隙水氮和硅的研究

测定了南海东北部沉积物间隙水中ＮＯ３－Ｎ，ＮＯ２－Ｎ和ＳｉＯ３－Ｓｉ的含量。６个站位的５─１０ｃｍ层的ＮＯ３－Ｎ，ＮＯ２－Ｎ和ＳｉＯ３－Ｓｉ的含量分别为０．４７—１．７０，０．８４—２．６０和１０．１７—１１．６９μｍｏｌ／Ｌ。研究了上述物质含量在５０号站的深度分布。估算了ＮＯ２－Ｎ和ＳｉＯ３－Ｓｉ从间隙水向上覆水扩散的通量分别为０．０３３和０．０１９ｍｍｏｌ／ｍ２·ｄ。     

南沙海域上层海水碳垂直通量的初步研究

根据１９９０年５－６月在南沙海域４个站点投放颗粒物捕集器采集样品的分析结果，计算了该海域上层海水碳垂直通量。结果表明：（１）南沙海域上层海水颗粒有机碳总生成量为２９８ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ），其中３５％分解参与再循环，６５％以颗粒形式离开真光层向下输送；（２）颗粒有机碳向下通量为１９３ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ）。总溶解无机碳穿过跃层向上垂直通量为３６００ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ），真光层颗粒无机碳向下通量为２７ｍ