胶州湾沉积物中有机质的来源与组成及其对百年尺度环境变化的指示

The Jiaozhou Bay is characterized by heavy eutrophication that is associated with intensive anthropogenic activities. Four core sediments from the Jiaozhou Bay are analyzed using bulk technologies, including sedimentary total organic carbon(TOC), total nitrogen(TN), the stable carbon(δ~(13)C) and nitrogen(δ~(15) N) isotopic composition to obtain the comprehensive understanding of the source and composition of sedimentary organic matter and further shed light on the environmental changes of the Jiaozhou Bay on a centennial time scale.Results suggest that the TOC and TN concentrations increase in the upper core, having indicated a probable eutrophication process since the 1920 s in the inner bay and the 2000 s in the bay mouth. The TOC and TN concentrations outside the bay have also changed since 1916 owing to the variation of terrigenous input.Considering TOC/TN ratio, δ~(13) C and δ~(15) N, it can be concluded there is a mixture of terrigenous and marine organic matter sources in the study area. A simple two end-member(terrigenous and marine) mixing model usingδ~(13) C indicats that 45%–79% of TOC in the Jiaozhou Bay is from the marine source. The environmental changes of the Jiaozhou Bay are recorded by geochemical proxies, which are influenced by the intensive anthropogenic activities(e.g., extensive use of fertilizers, and discharge of sewage) and climate changes(e.g., rainfall).     

胶州湾异养细菌及大肠菌群的分布及对陆源污染的指示

2002年2月—2004年11月对胶州湾异养细菌和大肠菌群进行长期调查发现,胶州湾异养细菌丰度在105—106cells/ml之间,其中河口区域和近岸区域数量较高,其它区域相对较低。从季节上来看,夏季、秋季细菌丰度较高(分别为7.4×105、7.2×105cells/ml),冬季和春季丰度较低(分别为4.1×105cells/ml、5.9×105cells/ml),且在一年内呈现出一定的规律性波动。从季节尺度上看异养细菌丰度与温度呈现很好的正相关性(R=0.54)。对大肠菌群的研究表明,河口区域的大肠菌群数量显著高于其它区域,并且河口区域大肠菌群常年处于严重超标状态(最高为1.1×106cells/L,超过国家前三类水质标准的100倍)。根据大肠菌群的数量状况可以将胶州湾分为三个区域,即严重污染区、中度污染区和轻度污染区。该区域划分与通过营养盐对胶州湾区域的划分(富营养区、中度营养区、贫营养区)结果一致。     

胶州湾沉积物重金属形态不同浸取方法的比较与污染讯息指示作用初探

海洋沉积物中重金属的活性形态对于指示沉积物污染状况具有重要作用;为探寻简洁且能够有效提取重金属活性形态的浸提方法;实验研究了0.1 mol/L和1 mol/L盐酸的单级提取和欧共体标准局（European Community Bureau of Reference）提出的BCR分级提取法对胶州湾表层沉积物中重金属（Cr、Cu、Ni、Pb、Zn）和Al、Fe、Mn的浸取效果。结果显示;3种提取方法提取的金属含量呈显著正相关关系;两种浓度的稀盐酸对BCR方法中的酸可提取态和可还原态金属均具有较好浸提效果;但对可氧化态金属浸提能力相对较弱。不同提取方法的人为信号指数（ASI）计算结果表明;BCR浸取法提取结果的金属ASI值最大;表明其对沉积物中金属活性形态提取效率较高;1 mol/L HCl提取结果的金属ASI值最低;可能是较高浓度强酸使沉积物较大颗粒内层中“惰性”金属被浸取出来;“增加”了金属活性组分的污染讯息信号;对沉积物中Cu、Pb和Zn而言;0.1 mol/L HCl提取结果的ASI值与BCR方法接近。经过Al归一化后;0.1 mol/L HCl浸提的重金属含量的空间分布与胶州湾的实际污染状况相吻合;表明0.1 mol/L的HCl在一定程度上能够代替复杂的BCR浸取法;此方法可简化重金属活性形态的提取步骤;适合大范围沉积物重金属污染评价。     

胶州湾表层沉积物粒度特征及其沉积环境

通过对胶州湾44个表层沉积物样品粒度组分进行分析,探讨了该区表层沉积物粒度特征和沉积物类型;并以沉积物组分分布和粒度特征为依据对沉积物进行聚类分析,结合其周边河流以及海底地貌分布,对其沉积环境进行了划分。结果表明,研究区沉积物类型主要有砂质粉砂、粉砂、粉砂质砂和泥;沉积物主要粒级为1.1Φ~7.1Φ,优势粒级为5Φ~7Φ,平均值为5.7Φ,粉砂的平均含量达到58.6%,砂、黏土的平均含量为23.6%和17.3%。将研究区沉积环境划为4类：湾顶及东部近岸浅水区域(I),大沽河—洋河水下三角洲区域(Ⅱ),湾西南部及中部深水区域(Ⅲ)和沧口砂脊周边及湾口区域(Ⅳ)。     

胶州湾表层沉积物黏土矿物分布特征及物源分析

利用X射线衍射（XRD）对胶州湾150个站位表层沉积物的黏土矿物组成及含量进行分析,研究了胶州湾表层沉积物黏土矿物的分布特征及其物质来源。结果表明,胶州湾表层沉积物中黏土矿物组成主要是伊利石（65.1%）和蒙脱石（17.1%）,其次是绿泥石（9.0%）和高岭石（8.8%）。在空间分布上,伊利石含量表现为西侧高、东侧低,高值区主要分布在大沽河、洋河口外两侧;蒙脱石含量高值区分布于胶州湾东北部、大沽河口东侧和湾口附近;绿泥石含量表现为东侧高、西侧低,且高值区整体呈条带状分布;高岭石含量表现为斑状分布,规律性不明显。黏土矿物物源分析表明,大沽河、洋河等入海河流所携带的陆源物质是胶州湾的主要物质来源,其中,大沽河是胶州湾沉积物中伊利石、蒙脱石和高岭石的主要物源,绿泥石则是大沽河、李村河及胶州湾东侧沿岸物质侵蚀风化产物共同作用的结果。     

胶州湾沉积物地球化学特征的初步研究

1．胶州湾表层沉积物主要来自入湾水系区域。沉积物平均化学成分与水系区主要类型岩石平均化学成分基本一致，约相当于中性岩的化学成分。二者的主要不同点在于：来自陆源区的Na、K、Ca、Mg和P大量存在于海水或海水-生物循环系统内，从而导致沉积物中这5种元素的平均含量显著地低于陆源区。     

胶州湾柱状沉积物中无机与有机磷的形态研究

研究了胶州湾柱状沉积物磷的存在形态、浓度水平及其分布特征.结果表明3种形态磷的浓度为:总磷(TP) 12.78 μmol·g-1;无机磷(IP)9.60 μmol·g-1;有机磷(OP)3.18 μmol·g-1.无机态磷占总磷的75%,为沉积物中磷的主要存在形式.磷在柱状沉积物中的分布呈上层低(0～10cm),中间层段(66～90cm)略高,155cm以深层段浓度稳定且较低的态势,尤以TP和IP表现明显.磷在上层沉积物中浓度水平较低的现象可能与近年来入湾河流磷的输入量较低有关.     

渤海湾和胶州湾表层沉积物中甾醇的分布和来源

测定了渤海湾和胶州湾22个表层沉积物样品中甾醇类化合物的含量,分析了其分布特征和来源.研究表明,所测定的8种甾醇类化合物在两海区表层沉积物中的含量和分布具有很大的区域差异,其含量为0～4.303 μg/g,渤海湾甾醇总含量为0.287～18.579μg/g,高于胶州湾0.084～10.584 μg/g.8种化合物中只有谷甾醇在全部样品中检出,而粪便甾醇仅存在于受人类活动影响较大和有生活污水输入的近岸区域.而代表陆源高等植物来源的特征甾醇化合物豆甾醇和谷甾醇则在河口区表层沉积物分布较高.另外,根据表层沉积物中不同甾醇化合物的组成、含量和分布特征,可以很好地指示河流输入以及大量生活废水的排放对近岸海区的污染状况,从而可以作为近岸环境污染监测和评价的重要指标.     

胶州湾沉积物的时空分异特征及运移趋势

2006年6月在胶州湾采集柱状岩芯并对沉积物进行粒度分析,结果表明,胶州湾沉积物存在显著的空间和时间分异.从平面分布上看,由南往北表层沉积物颗粒逐渐变粗,分选变差;粉砂含量逐渐减少,砂含量逐渐增加.粒径趋势分析亦显示了胶州湾内沉积物输运的空间分异特征:内湾西北部浅水区的沉积物存在向南偏东方向的净输运,外湾浅水区沉积物则向黄岛前湾内运移,与10 a前的沉积物运移趋势基本一致;青岛近岸海域沉积物沿沧口水道向湾顶输运.从垂向上看,柱状岩芯的沉积层具有互层层理和多个粒级的环境敏感组分,并且早期(底部)的沉积物颗粒偏粗.根据本文柱状岩芯的210Pb测年结果并与10 a或数十年前的分析数据相比,胶州湾的平均沉积速率有所降低.胶州湾柱状岩芯呈现出的平面与垂向上的时空分异特征不但与局地的水动力变化、沉积物输运有关,还与物源供应、沉积环境的演化和人类活动的影响有关.     

胶州湾沉积物中有机硫来源及成因机制的研究

有机硫是海洋沉积物中重要的硫形态,其中成岩有机硫对有机质保存和微量元素形态具有重要影响。利用化学提取及硫稳定同位素研究了胶州湾沉积物中碱可提取的腐殖酸硫(HA-S)、富里酸硫(FA-S)以及铬不可还原有机硫(non-CROS)的垂直分布、来源及形成机制。结果表明,non-CROS、HA-S以及FA-S的含量范围分别为19.1~52.6、3.35~7.82和27.3~38.6μmol/g,均处于其他许多近海沉积物中含量的低值区,且3者均为海洋生物有机硫和成岩有机硫的混合物。HA-S和nonCROS以海洋生物有机硫为主,其份数分别为65%~68%和67%~77%,而FA-S则以成岩有机硫为主(54%~73%)。相对于生物有机硫,成岩有机硫更易被碱和酸性Cr(Ⅱ)溶液提取,因此腐殖质硫和non-CROS都不能全面反映沉积物中有机硫的组成和来源。黄铁矿和腐殖质中成岩有机硫含量随深度的同步增加表明黄铁矿形成并未明显地竞争性抑制有机质硫化。     

胶州湾海域表层沉积物细菌多样性

采用16S rDNA文库结合PCR-RFLP分析的手段,对胶州湾4个站位沉积物中的细菌多样性和群落特征研究分析。结果表明,沉积物中细菌种类丰富,最多包含分布于14个已知门类的细菌,和一些未被认知的序列;各站位沉积物中优势菌群均为变形菌门和酸杆菌门,其中γ-和δ-变形菌纲为变形菌门中的绝对优势类群,在4个文库序列中平均占42%和16.75%;此外,拟杆菌门、浮霉菌门和放线菌门的种类也较为大量存在。各细菌种群有较明显空间分布差异,可能与不同区域胶州湾环境条件相关。     

Forms and functions of inorganic carbon in the Jiaozhou Bay sediments

Inorganic carbon forms and their influencing factors, mutual transformation and contribution to carbon cycling in the Jiaozhou Bay sediments were discussed. The results show that inorganic carbon in sediments could be divided into five forms:NaCl form, NH₃·H₂O form, NaOH form, NH₂OH·HCl form and HCl form. Thereinto, NH₂OH·HCl form and HCl form account for more than 70% of total inorganic carbon. There was close relationship among every form of inorganic carbon and their correlativity was clearly different with different sedimentary environment except the similar strong positive correlation among NH₂OH·HCl form, HCl form and total inorganic carbon in all regions of the Jiaozhou Bay. All forms of inorganic carbon were influenced by organic carbon, pH, Eh, Es, nitrogen and phosphorus in sediments, but their influence had different characteristics in different regions. Every form of inorganic carbon transformed into each other continuously during early diagenesis of sediments and the common phenomenon was that NaCl form, NH₃·H₂O form, NaOH form and NH₂OH·HCl form might transform into steady HCl form. NaCl form, NH₃·H₂O form, NaOH form and NH₂OH·HCl form could participate in carbon recycle and they are potential carbon source; HCl form may be buried for a long time in sediments, and it may be one of the final resting places of atmospheric CO₂. Inorganic carbon which entered into sediments was about 4.98×10¹⁰ g in the Jiaozhou Bay every year, in which about 1.47×10¹⁰ g of inorganic carbon might be buried for a long time and about 3.51×10¹⁰ g of inorganic carbon might return into seawater and take part in carbon recycling.     

胶州湾潮间带沉积物有机碳和叶绿素的埋藏特征

于2004年9月,在胶州湾潮间带河套和红石崖两个区域(分别代表近河和近海区域)分别采集沉积物柱状样品,并分析了样品中有机碳和叶绿素含量。结果表明:(1)胶州湾潮间带沉积物有机碳和总氮质量比分别为1.0～3.0g/kg和0.1～0.3g/kg,随沉积物埋藏深度表现为波动变化,但无明显规律性;(2)胶州湾潮间带沉积物从表层到底层叶绿素a质量比的总体趋势是逐渐降低最后趋于稳定,叶绿素a质量比变化为0.3～5.2g/kg;(3)胶州湾潮间带沉积物中的有机质应属于混源有机质。本实验结果对探讨胶州湾潮间带近河和近海区域沉积物中有机碳和叶绿素的埋藏和降解规律有重要意义。     

胶州湾李村河口沉积物中重金属分布特征及其控制因素

对胶州湾李村河口4个站点沉积物中的酸可挥发性硫化物(AVS)以及同步提取金属元素(SEM,包括Cu,Cd,Ni,Pb和Zn)的含量进行测定,以研究重金属元素在河口海湾沉积物中的分布特征及影响其分布的因素。结果表明,J1站表层沉积物中同步提取金属含量高于其它站点;除J1站外其他站点的同步提取金属的总量随沉积物深度变化范围不大;J1站的SEM/AVS比值始终小于1,其他站点SEM/AVS比值只在沉积物浅表层大于1。此外,AVS和同步提取Fe的含量对沉积物中同步提取金属的分布有着重要影响,其他的因素如有机质的含量等也会对沉积物中同步提取金属的分布产生影响。     

胶州湾湿地的退化影响因素与生态修复建议

在对胶州湾湿地退化现状进行分析和总结的基础上, 研究其退化表现和影响因素(自然因素、人为因素)。依据实际情况, 在管理层面和技术层面提出了胶州湾湿地的修复措施, 包括加大环保宣传力度, 提高生态安全意识; 加强综合管理手段, 建立完善法制法规; 探寻绿色生态路线, 推广植物修复手段; 建立浅滩湿地恢复与补水工程; 建立湿地自然保护区, 发展湿地生态旅游; 制定湿地总体规划, 开展广泛国际合作。     

胶州湾肠鳃类种类与分布

根据2000～2004年共19个季度月对胶州湾进行系统的5个全年度检测,对胶州湾肠鳃类动物的分布范围、出现率和栖息密度进行了分析和总结.结果表明,胶州湾的肠鳃类共分布有3科4属4种,即黄岛长吻虫(Saccoglossus hwangtauensis)、三崎柱头虫(Balanoglossus misakensis)、多鳃孔舌形虫(Glossobalanus polybranchioporus)和青岛粗吻虫(Glandiceps qingdaoensis);前3种主要分布在潮间带,黄岛长吻虫在潮下带也有发现;青岛粗吻虫分布于湾内中西部潮下带,以湾顶部出现率高,栖息密度大.肠鳃类的分布与底质有密切关系.     

南海北部海水中氨基酸的分布及其对溶解有机物降解行为的指示研究

于2015年6月对南海北部海区5个断面共26个站位海水中溶解态氨基酸（THAA）、溶解有机碳（DOC）和叶绿素a（Chl a）的浓度进行了科学调查。结果表明:夏季南海北部海水中THAA的浓度范围为0.40~1.95 μmol/L,平均值为（0.80±0.40） μmol/L,THAA的水平分布总体上体现出近岸高、远海低的特点,表明陆源输入对南海北部海域表层THAA分布有重要影响。THAA在断面上的垂直分布呈现出由近岸至远岸、由表层至底层逐渐降低的趋势。THAA浓度与两种D型氨基酸（D-谷氨酸:D-Glu和D-丙氨酸:D-Ala）含量之间存在显著负相关性,与天门冬氨酸/β-丙氨酸（Asp/β-Ala）和谷氨酸/γ-氨基丁酸（Glu/γ-Aba）比值之间存在显著正相关性,表明细菌的消耗是影响南海海水中THAA浓度的重要因素。D-Ala作为细菌肽聚糖中相对稳定的氨基酸,根据其占DOC的含量估算南海海水中的细菌源有机碳对DOC的贡献率为（29.32±14.32）%,其水平分布显示出近岸低、远岸高的特点;而其垂直分布则呈现出从表层至底层逐渐增加的趋势。THAA占DOC百分比（THAA-C%）的变化范围为1.02%~5.49%,平均值为（2.97±1.38）%。THAA-C%、活性因子和降解因子的高值均出现在珠江口外围区域。随着海水深度增加3种降解因子的数值均显著降低,这表明底层海水中有机物比表层海水中的有机物降解程度更大。