基于223Ra和224Ra的桑沟湾海底地下水排放通量

海底地下水排放（SGD）是陆地向海洋输送水量和营养物质的重要通道之一,对沿海物质通量及其生物地球化学循环有重要的影响,对生态环境起着不可忽视的作用。本文运用天然放射性同位素223Ra和224Ra示踪估算了我国北方典型养殖基地桑沟湾的海底地下水排放通量。结果表明,海底地下水样尤其是间隙水中Ra活度[224Ra=（968±31）dpm/（100 L）,223Ra=（31.4±4.9）dpm/（100 L）,n=9]远高于表层海水[224Ra=（38.7±2.0）dpm/（100 L）,223Ra=（1.70±0.50）dpm/（100 L）, n=21]。假设稳态条件下,考虑Ra的各源、汇项,利用Ra平衡模型,估算出桑沟湾SGD排放通量为（0.23~1.03）×107 m3/d。潮周期内的观测结果显示,涨潮时,水力梯度较小,SGD排放变弱,落潮时,水力梯度较大,导致了相对较多的SGD排放。在一个潮周期间,基于223Ra和224Ra得到的SGD排放通量平均为0.39×107 m3/d。潮汐动力下的SGD排放平均占总SGD排放的61%,因此桑沟湾沿岸的地下水排放主要受潮汐动力的影响,并对海水组成及海陆间物质交换有显著贡献。     

苏北浅滩营养盐的分布特征与控制因素

本文根据2017年3、5、9月对苏北浅滩海域3个航次的调查数据,分析了调查海域溶解态营养盐的浓度与时空分布特征,并探讨了影响苏北浅滩营养盐分布变化的控制因素及其与浒苔暴发之间的关系。结果表明NO^-₃-N从3月至5月平均浓度略微降低,而9月NO^-₃-N平均浓度又降低至17.5μmol/L;PO₄^3--P、SiO₃^2--Si平均浓度从3月到5月再到9月均先降低后升高。NH⁺₄-N平均浓度从3月的2.38μmol/L上升至5月的7.44μmol/L,整个调查海域浓度较高,尤其是南部海域,9月又下降至1.28μmol/L。5和9月DON平均浓度显著低于3月。苏北浅滩海域NO^-₃-N、PO₄^3--P、SiO₃^2--Si浓度均呈现由近岸向远岸梯度递减的...     

海底地下水和海水混合营养盐变化的模拟实验研究

1 引言海底地下水排泄(submarine groundwater dis-charge,SGD)早在几世纪前就被发现,直到20世纪80年代,LOCIZ工作组成立并通过一系列的研究,让人们才逐渐认识地下水向沿海海域排泄是海岸带陆海相互作用的一个重要过程[1-2].近年来随着监测技术的发展,特别是同位素示踪剂技术的应用[3-4],已证实SGD是一个全球性的现象.     

苏北浅滩及长江口海域春季海表面温度长期升温机制分析

在1982—2016年,苏北浅滩及长江口海域春季海表面温度主要呈现出从南至北、从近岸至离岸升温趋势逐渐减小的特征,其中长江口附近海域升温速率最大。研究显示,苏北浅滩及长江口附近海域春季海表面温度的长期升温趋势主要与该海域经向热输送及长江平流热输送的增强有关。进一步的研究发现,春季经向风速的增强导致该海域经向热输送的增加,而春季经向风速的年际及年代际变率又受到太平洋年代际振荡、北极涛动的调控,其中,太平洋年代际振荡指数与经向风速呈负相关,北极涛动指数与经向风速呈正相关,北极涛动指数的年际增加以及太平洋年代际振荡指数的年际降低使得春季南风增强,进而南向的冷平流减弱,北向的热平流增强,使该海域春季海表面温度长期升温。在此过程中,净热通量对其升温过程起到抑制作用,而前冬海温主要是对春季海表面温度的年代际振荡产生重要影响,其主要体现为1982—1999年的升温及2000—2016年的降温过程。     

苏北浅滩绿藻从定生到漂浮过程中的组成及其生长特性

本文研究了苏北浅滩紫菜养殖筏架上附生的定生绿藻及海面上的漂浮绿藻在3月底和5月初的群落组成及其演替变化。分别通过设置滩涂围隔实验和船基围隔实验,研究附着态和漂浮态绿藻和浒苔(Ulvaprolifera)的相对生长率,分析浒苔在苏北浅滩的实际生长状况以及滩涂潮水涨落对于浒苔成为优势种的影响,以期了解其暴发绿潮的原因。结果显示3月底定生绿藻群落主要以曲浒苔(U. flexuosa)和盘苔(Blidingia minima)为主要优势种,未见浒苔出现。5月初定生绿藻群落中主要以盘苔和扁浒苔(U.compressa)为优势种,其中浒苔只占15%。而在5月初海面漂浮的绿藻中,浒苔成为主要优势种,比例达到76%。在设置的船基围隔和滩涂围隔的生长实验中,均以5月初定生绿藻为初始生物量,其中附着态浒苔在转变为漂浮态浒苔过程中都获得了较高生长率,其平均相对生长率分别为53.0和64.2%/d,而漂浮态浒苔在船基围隔中获得相对生长率则较低,为19.1%/d。实验结果表明,定生绿藻中定生浒苔更快适应漂浮状态,可以通过高生长率迅速成为漂浮绿藻中的绝对优势种,为其暴发绿潮奠定生物量基础。     

海底地下水排放对典型红树林蓝碳收支的影响

海底地下水排放(Submarine Groundwater Discharge,SGD)是陆海相互作用的重要表现形式之一,其携带的物质对近岸海域生源要素的收支有重要影响。本文利用222Rn示踪技术估算了我国典型红树林海湾—广西珍珠湾在2019年枯季(1月)SGD携带的碳通量。调查发现,地下水中222Rn活度、溶解无机碳(DIC)和溶解有机碳(DOC)的平均浓度均高于河水和湾内表层海水。利用222Rn质量平衡模型估算得到珍珠湾SGD速率为(0.36±0.36) m/d,SGD输入到珍珠湾的DIC和DOC通量分别为(2.41±2.63)×107 mol/d和(1.96±2.20)×106 mol/d。珍珠湾溶解碳的源汇收支表明,SGD携带的DIC和DOC分别占珍珠湾总DIC和总DOC来源的91%和89%。因此,SGD携带的DIC和DOC是珍珠湾DIC和DOC的主要来源,是海岸带蓝碳收支和生物地球化学循环过程中的重要组成。     

苏北浅滩钙结核的特征及其环境指示意义

对采自苏北浅滩的钙结核样品进行了岩石学、矿物学和碳氧同位素的分析。样品富含石英和长石砂屑,碳酸钙胶结,其碳和氧同位素组成分别为-8.38‰~-8.19‰V-PDB及-5.23‰~-5.03‰V-PDB。根据样品的氧同位素组成,利用碳酸盐-水体系氧同位素方程,结合现今底层水温度,并考虑可能存在的温度变化,计算得到古沉淀流体的δ18 O水范围为-4.72‰~-4.52‰VSMOW,较正常海水偏负,认为钙结核的形成可能受到了淡水影响。根据结核中碎屑矿物的成分及其成熟度,判断其包含的碎屑矿物源自古黄河,认为这些结核样品可能形成于海陆交互环境,形成时间约为7~6.5ka BP左右,当时古海平面高度比现今低10m左右,古黄河河道可能位于苏北浅滩附近。     

珊瑚礁区海底地下水排泄的环境效应及其珊瑚记录研究进展

海底地下水排泄(SGD)是近岸海洋化学和生态系统演化的重要驱动因素,其携带的大量物质对珊瑚礁发育和退化具有非常重要的影响。本文综述了珊瑚礁区的SGD特征及其对珊瑚礁发育和退化的潜在生态环境效应,SGD的珊瑚替代指标以及全球各海域SGD的高分辨率珊瑚记录研究进展,并以南海北部为例探讨珊瑚礁退化的主导因素及SGD的潜在影响。研究发现,目前珊瑚礁区,尤其是岸礁区长时间序列的SGD动态变化记录的研究极为薄弱;利用珊瑚骨骼的地球化学指标来重建局部海域的SGD通量的动态历史变化具有较强的可操作性;虽然SGD极有可能是以南海北部为代表的珊瑚礁区珊瑚礁退化的重要因素,但目前无论是政府机构还是公众对SGD的关注和重视相当有限。未来的研究应该聚焦于珊瑚礁区SGD及其携带物质通量的高分辨率珊瑚记录,进而探讨SGD对珊瑚礁发育和退化影响的关键过程与机制,并提出科学合理的应对建议。     

香港近岸海域营养盐结构特征及其对浮游植物生长的影响

本文利用2000年3月至2001年5月在香港近岸牛尾海海域(Porter Shelter, Hong Kong)14个航次的现场调查数据, 对水体中营养盐组成结构和叶绿素a含量进行了分析研究。结果表明, 该海域表层和底层水体中溶解无机氮(DIN, 包括NO3?-N+NO2?-N, NH4+-N)平均浓度范围分别为1.24—9.72mol/L及1.30—7.49mol/L, 均表现为冬季最高、秋季最低。不同季节表层水体中PO43?-P浓度范围为0.14—0.46mol/L, 夏季平均浓度最底; 底层 PO43?-P浓度变化不大, 但夏季仍低于其他季节。不同季节表层和底层水体中SiO32?-Si的变化趋势基本相似, 平均浓度范围分别为7.80—18.47mol/L 和8.13—16.87mol/L, 均在冬季最高, 其它季节差别不大。叶绿素 a分析结果显示, 表层水体高生物量大多出现在夏末秋初季节(如8月份), 春季(4月份)次之; 底层水体叶绿素 a秋季最高, 夏季次之。进一步分析了该海域营养盐对浮游植物生长的可能限制因子, 结果表明表层水体春季呈现氮–磷协同限制的可能性、夏季磷限制较明显, 秋季表现为显著的氮限制。底层水体春、夏季呈现氮–磷协同限制的趋势, 秋季也表现为明显的氮限制。冬季磷酸盐浓度相对氮、硅的含量较低, 但各种营养盐相对于浮游植物生长的最低阈值都比较丰富, 所以, 冬季表、底层水体中营养盐对浮游植物的生长均不形成限制因素。另外, 除了夏季表层水体外, 其它季节该水域浮游植物生长受溶解无机硅限制的可能性较少。     

脉冲式营养盐输入对中肋骨条藻生长的影响

脉冲输入营养盐是陆源输入营养盐的一种方式。用室内模拟脉冲营养盐输入的方法,研究了脉冲营养盐输入对于典型赤潮藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)生长的影响。结果发现脉冲输入营养盐对于中肋骨条藻生长有明显的影响,营养盐脉冲输入的频率和中肋骨条藻生长波动的频率相同。每天输入一次营养盐中肋骨条藻出现藻密度峰值的时间要比每5天输入一次营养盐和每10天输入一次营养盐的中肋骨条藻要滞后,而且藻密度峰值也比后两种情况低。对于3种营养盐的吸收速率而言,每10天输入一次营养盐的中肋骨条藻的吸收速率最大,其次是每天输入一次营养盐的中肋骨条藻,最小的是每5天输入一次营养盐的中肋骨条藻;3种营养盐脉冲输入模式下,每5天输入一次营养盐的中肋骨条藻对于N盐和Si盐的营养需求最少。     

用镭同位素评价胶州湾水体表观年龄及地下水入海通量

为评价胶州湾水体表观年龄和地下水入海通量,2011年9—10月在胶州湾地区分别采集地下水、河水和海水样品,对水样的224Ra和226Ra活度进行测量。基于224Ra和226Ra半衰期的差异,运用224Ra与226Ra的活度比值计算了胶州湾水体表观年龄;采用三端元混合模型计算了胶州湾海水中地下水、河水与湾外海水的混合比例;在水体表观年龄和混合比例的基础上,计算了地下水入海通量。结果表明:研究期间胶州湾水体表观年龄分布范围为3.2—39.4d,平均值为14.7d,呈现从湾顶到湾口年龄逐渐增大的趋势,地下水的平均混合比例是11.0%,地下水的入海通量为7.29×106m3/d,海底地下水排泄速率为3.8cm/d。     

苏北浅滩沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性

本研究通过在2017年秋冬季组织实施的2个绿潮种源调查航次,研究苏北浅滩紫菜养殖区沉积物中的大型绿藻微观繁殖体的垂直分布和物种多样性。对沉积物中的微观繁殖体的定量实验结果表明:表层泥样中绿藻微观繁殖体的丰度最高,随着深度的增加迅速降低。在9月份表层沉积物中丰度为9±2ind./g,而在11月份表层丰度达到98±25ind./g;与9月份相比, 11月份浅滩沉积物中绿藻繁殖体数量呈现出显著升高的趋势。通过对51个绿藻样品的分子鉴定发现:沉积物中存在石莼属(Ulva)、尾孢藻属(Urospora)、盘苔属(Blidingia)等大型绿藻的微观繁殖体;数量占优是石莼属繁殖体,主要包括曲浒苔(Ulva flexuosa)、浒苔(Ulva prolifera)、扁浒苔(Ulva compressa)、缘管浒苔(Ulva linza);其中曲浒苔占据的比例最高,在9和11月份分别达到80.94%和73.33%。在2个调查航次中,都从沉积物中发现了绿潮浒苔的微观繁殖体,这些微观繁殖体是绿潮浒苔在苏北浅滩种源维持的重要方式和关键阶段,也构成了黄海浒苔绿潮连年暴发的"种子库"。     

渤海湾表层沉积物中有机碳的分布与物源贡献估算

依据渤海湾及其邻近海域163个表层沉积物样品的总有机碳(TOC)和总氮(TN)的分析数据,探讨了渤海表层沉积物TOC的空间分布与物源贡献.结果显示,渤海湾TOC呈现南高北低的空间分布特征,TOC与粒度有一定的相关性且TOC高含量区与泥质区相吻合,表明TOC分布在一定程度上受控于沉积动力环境.TOC和TN之间显著相关,在...     

55年来黄河下游逐日水沙过程变化及其对干流建库的响应

以55年来(1950-2004年)黄河下游花园口和利津水文站逐日水沙资料为依据,将黄河下游水沙变化分为5个阶段,分别与4个黄河干流水库的开始运作时间对应,分析和对比了花园口和利津两站5阶段逐日水沙记录和图谱特征和变化。结果显示黄河下游逐日水沙特征在干流水库的运作下发生显著的阶段性改变,至小浪底水库建成后发生了根本性变化,主要是洪峰和沙峰消失,传统汛期与非汛期季节划分趋于模糊,调水调沙短期内的输沙量占全年输沙量的2/3以上,下游由淤积变为冲刷、可能产生泥沙异重流的天数大幅度减少。下游河道有显著的削峰、滞洪和淤沙作用,花园口/利津站36月逐日水沙量差距分阶段快速加大,最大可达20倍,表明下游耗水增加并集中在春灌时段,是入海水量减少的主因之一。目前,水库联合调水调沙期间是河口异重流发育的最佳时段。55年来黄河下游逐日水沙过程的变化表明,黄河逐日水沙特征发生了受控于人类活动的根本性变化。     

南海北部陆坡神狐海域海底滑坡地球物理响应特征及其与流体活动相关性

海底滑坡广泛发育于海底陆坡上,是改变海底地形地貌的主导因素,也是大陆坡上沉积物往深海盆地搬运的重要方式。利用神狐海域针对水合物储集层做过特殊处理的高分辨率地震资料,首先根据剖面的地震响应特征对该区域海底滑坡的后壁、侧壁以及滑坡内部构造进行识别、分析和解释,其次根据海底及海底以下不同反射时间的时间切片对该区域海底滑坡的整体形态以及空间展布等特征进行了详细刻画。最后结合流体聚集区频谱分析结果以及滑坡分布与流体活动带的对应关系,分析了该区域海底滑坡与流体活动的相关性,推断了该区域海底滑坡的直接诱因。     

闽江口溶解态镉、铜、铅的行为及其与营养盐的关系

研究了１９９０年６月和１０月闽江口溶解态镉、铜、铅的行为及其与营养盐的关系。结果表明，在６月和１０月镉呈添加行为，铜呈保守行为，而铅呈除去行为、镉的添加主要源自浮游生物碎屑的再矿化作用，而铅的去除受非生物无机过程控制。     

河北唐山曹妃甸浅滩潮道(纳潮河)开通过程及开通意义

曹妃甸填海工程初期规划有明显缺陷,填海面积过大,尤其是阻断了浅滩潮道(纳潮河),对海洋环境、老龙沟港口潜力区有明显损害。作者的积极建议和相关论文的发表促成了2007年曹妃甸新填海规划的出台,其中保留浅滩潮道(即开通纳潮河)和在老龙沟上游修建大港池是新规划的主要改进内容。阻断浅滩潮道后曹妃甸区域的地形地貌及水动力变化证实了作者观点的正确性。纳潮河于2016年8月开通。纳潮河的开通,可大大提升曹妃甸景观,增加约40 km不淤积的优良海岸线,部分恢复原海洋潮流系统和保护海洋环境,促进海水的循环,并使曹妃甸的几个港池不再淤积或淤积变轻。     

48年来黄河入海水沙过程及其对流域人类活动的响应

黄河下游入海水沙现今出现急剧减少的趋势.水沙的季节性变化影响着年内的径流量、输沙量的分配情况.这种变化的影响因素有自然因素和人为因素两方面,而后者占主要地位.水沙的锐减对河口生态环境的变化有着负面影响.黄河干流已建成的大中型水库尤其是龙羊峡水库对入海水沙起着负面作用.     

南海南部与外海间的体积和热、盐输运及其对印尼贯穿流的贡献

根据中国近海高分辨率 ( 1 / 6°)环流模式的模拟结果 ,计算了南沙邻近海域与外海之间的海水体积、热量和盐量输运及其对印度尼西亚贯穿流的贡献。研究海域为 0°— 1 4°N的整个南海南部海域。计算得出 ,穿过研究海域流向印度尼西亚海域 ,最终流向印度洋的年平均体积、热量和盐量输运分别为 5 .2Sv( 1Sv =1× 1 0 6m3·s- 1 )、0 .5 7PW和 1 84Gg·s- 1 ,大约占印度尼西亚贯穿流相应输运量的 1 / 4。这一结果表明南海是全球大传送带这一全球海洋最主要热盐环流系统的重要通道之一。从南海流向印度尼西亚海域的通道以卡里马塔海峡为最主要 ,以下依次为巴拉巴克海峡、民都洛海峡和马六甲海峡。大的南向通量主要发生在冬、秋季 ,春末夏初总的通量向北。计算还得出输入本海区的热输运量比输出少 0 .0 64PW ,由这一结果推得 ,通过海 -气界面由大气进入海洋的年平均净热通量约为 30W·m- 2 。