南黄海表层沉积磷的赋存形态及其对水体富营养化态势的影响

南黄海水体富营养化日益加剧,作为我国绿潮孕育和暴发的主要场所,其水体富营养化的形成演变机制仍未完全清楚。为解析该区沉积物中营养元素磷（P）的释放特征和对水体富营养化的潜在贡献,采用改进的连续浸取法（SEDEX）分析了表层沉积中磷的含量水平和赋存形态,探讨了其生物有效性和对水体富营养化态势的影响。研究表明：总磷（TP）平均值为514 mg/kg,处于轻度污染,以无机磷（IP）为主要赋存形态（76.39%）,有机磷（OP）次之,IP又以Ca-P为主（30.17%）。各形态磷平均贡献依次为OP>Ca-P>De-P>Fe-P>Ex-P。Ca-P和De-P属于生物不可利用磷,在沉积物中稳定性较强,在较粗粒径沉积物中含量较高。Ex-P和Fe-P易吸附于细颗粒沉积物表面,pH、温度、水体动力和氧化还原条件等是影响其吸附-释放的主要因素,南黄海海水酸化将促进Ex-P和Fe-P向海水释放,加剧海水富营养化程度。OP变化趋势显示,近岸以陆源输入为主,远岸生物过程具有重要贡献。南黄海生物有效磷（BAP:Ex-P+Fe-P+OP）平均值为240.1 mg/kg,占TP的46.4%,表明...     

由东海、黄海沉积物中有机碳含量及稳定同位素组成重建200a以来初级生产力历史记录

从20世纪80年代以来古生产力的重建研究一直是国内外海洋生态学研究的热点,但已有的大多数研究是在深海区;而陆架区的特点是来自陆源物质的影响往往比较明显,因此,研究难度远较深海区大。利用现代沉积物中的有机碳稳定同位素组成来估算海源碳的含量,在此基础上,结合调查区域表层沉积物中的几个初级生产力的代表性指标(浮游植物总量、叶绿素a浓度以及硅藻含量)的调查资料,寻求岩心中海源碳与古生产力指标的相关关系,再由南黄海冷涡沉积区3个典型柱状沉积物中海源碳重建了200a以来高分辨率的古生产力记录,这对陆架海生态环境演变规律的研究有重要意义。对重建所得到的南黄海近代初级生产演化因素的初步探讨表明,近200a来初级生产力波动升高与海水表层温度的升高趋势是一致的,但其最主要的控制因素还是营养盐的供应,其中陆源营养物质和污染物质的影响起到了重要的作用。     

南黄海秋季叶绿素a的分布特征与浮游植物的固碳强度

依据2005年10月中下旬对南黄海的调查结果,系统阐述了2005年秋季南黄海叶绿素a的分布特征,并估算了南黄海和东中国近海初级生产力水平及浮游植物固碳强度,分析了控制其变化的生物地球化学机制.结果表明,南黄海表层叶绿素a含量的变化范围为0.11~2.38 mg/m3,平均浓度为0.66 mg/m3,明显高于50 m层的含量.南黄海表层和次表层叶绿素a分布趋势基本一致,均显现出西北高、东南低的趋势,在近岸海域出现显著的高值带,这主要是由于受到陆源输入和沿岸流带来的高营养盐的影响;中部海域的低值区则主要受控于来自东海低营养盐海流的“冲淡”作用.在垂直分布上,叶绿素a最高值基本出现在次表层,与以往发现的该海域次表层溶解氧最大值一致,这显然与南黄海浮游植物及区域水团特性有关.2005年秋季南黄海初级生产力(C)变化在95~1 634 mg/(m2·d),平均为586 mg/(m2·d),其分布趋势显示了海洋初级生产力与海水磷浓度以及水团、海流的关系.应用初级生产力估算的浮游植物固碳强度的结果表明,我国东部近海浮游植物年总固碳量约为222Mt,约占全球近海浮游植物的年固碳量的2.0%,为我国东部近海通过海-气界面总表观碳汇强度每年1 369万t的16.2倍,在不同的海域,浮游植物固碳量是其通过海-气界面总表观碳汇强度的倍数不同(渤海为3.0倍,黄海为6.7倍,东海为81.6倍).     

二百年来黄海浮游植物群落结构变化的生物标志物记录

对位于南黄海的柱状样10694进行了生物标志物分析,利用其生物标志物含量及比例变化重建了黄海过去210 a来的浮游植物生产力及群落结构变化.结果表明10694站位在过去100 a来生产力有上升的趋势,而这种趋势在过去40 a来尤为明显,浮游植物群落结构在过去100 a中有硅藻比例上升-甲藻比例下降的趋势.通过与近期历史资料的对比,得出初步结论:黄海过去100 a生产力上升及硅藻比例增加主要是与东亚冬季风和ENSO增强有关.结果表明,可以用生物标志物法重建过去百年来中国近海生态变化,并可以初步区分自然气候变化和人类活动对近海生态系统演变的影响.     

近20年台风事件对黄渤海颗粒有机碳季节性的影响

边缘海初级生产力普遍较高,有机碳在沉积物中的埋藏高达全球的80%。黄渤海是位于我国东部的一个半封闭的温带陆架边缘海,在近20年中,黄渤海经历的台风事件频率不断增大,对碳循环关键过程发生多重影响。文章利用多组卫星及再分析资料,围绕2003~2020年期间夏季台风过境对黄渤海关键环境变量的影响,分析生物和非生物过程对不同海域水体中颗粒有机碳的贡献。结果表明,夏季台风过境一次、两次对黄渤海叶绿素的影响没有明显差异,叶绿素浓度增加主要在渤海西南部和南黄海约50%的海域。总体上看,台风过境对渤海、北黄海大部分海域水体中颗粒有机碳影响不大,但两次台风过境引起了南黄海约80%的离岸海域颗粒有机碳浓度的显著增加。南黄海中部海域水体中颗粒有机碳与叶绿素的比值在台风过后明显降低,表明该海域颗粒有机碳浓度的提高主要是由生物固碳过程的增强引起。台风过境加剧了黄海与渤海、近岸与离岸的水流交换,此过程增强了高营养盐和有机物水向南黄海尤其是中部海域的输送,因而提高了南黄海大部分海域颗粒有机碳浓度。除了光合作用等生物过程及水流交换对颗粒有机碳有影响外,黄渤海水体中颗粒有机碳浓度还受到沉积物再悬浮、陆源有机碳输入等过程的影响。台风过境可以加剧沉积物再悬浮和陆源有机物的输入,进一步提高黄渤海近岸及离岸海域颗粒有机碳的浓度。     

黄海氮磷营养盐的循环和收支研究

建立了一个生物-物理耦合的三维营养盐动力学模型,模拟了黄海无机氮、活性磷酸盐和叶绿素a的年循环规律,估算了黄海营养盐的收支情况和季节差异,并将数值结果与实测资料进行比较。结果表明:黄海无机氮和无机磷经历了春、夏的消耗及秋、冬的补充,维持了黄海全年较高的生产力,年平均初级生产力达508mgC·m-2·d-1。黄海水文环境在很大程度上影响着营养盐的分布和生态功能:黄海中部深水区季节性热层化在春季萌发、秋末消衰,使夏季表层水营养盐匮乏,底层冷水团营养盐大量蓄集,因此初级生产力在5-6月和11月出现双峰特征,而近岸海水几乎全年混合均匀,初级生产力单峰出现在6-8月。河流每年为黄海输送225.4×103t无机氮和6.82×103t无机磷,使北黄海及近岸营养盐丰富,尤其朝鲜沿岸径流注入大量的营养盐,使其新生生产力较高,f比平均达55%。光合作用和呼吸作用是营养盐最大的汇和源,黄海中部沉积物-水界面交换向水体提供大量的硝酸氮,为新生产贡献56%的氮。大气沉降补充的营养盐占年初级生产所需氮、磷的6%和1.5%,为河流输入营养盐的3～5倍。     

用南黄海沉积岩心中氮同位素重建海水营养盐利用率的历史变化

基于2006年黄东海航次获得的表层沉积物和2009年航次南黄海3个柱状沉积物岩心,分析了表层沉积物总氮（TN）、C/N比值和氮稳定同位素比值（δ15N）的分布特征及南黄海柱状沉积物中这些参数的长期变化规律。结果表明,黄海、东海表层沉积物TN含量、C/N比值和δ15N的变化范围分别为0.023%~0.33%、1.4~50.3和4.0‰~16.0‰。其中,TN与C/N比值存在较显著的负相关性,而TN与δ15N以及C/N比值与δ15N之间无明显的相关性,这反映出黄海和东海陆架边缘海中氮循环的复杂性。对南黄海柱状沉积物的分析结果表明:3个柱状岩心中的TN、C/N比值和δ15N随年代的波动均呈现一定的周期性变化趋势。3个岩心中TN随年代的变化趋势基本一致,100 a来总体呈波动上升趋势,且3个岩心中C/N比值也呈较为类似的变化趋势。柱状沉积物中δ15N的平均变化周期约为24 a左右。由此,重建200 a来南黄海海水中营养盐利用率的历史变化,并初步探讨了其对气候变化的响应。     

南黄海浮游植物初级生产力粒级结构与碳流途径分析

根据2006年夏季与冬季南黄海真光层内浮游植物初级生产速率的实测数据,对比研究了两种差异显著的水动力条件下,不同粒级浮游植物初级生产力水平、时空分布特征及其环境调控机制,并探讨了真光层生源碳可能的碳流途径。研究结果表明,南黄海夏季总初级生产力(碳)平均为30.69 mg/(m2·h),高值区位于调查海域南部长江冲淡水影响区,冬季总初级生产力低于夏季,平均水平为21.73 mg/(m2·h),高值区北迁至海州湾附近;夏季不同粒径浮游植物对总初级生产的贡献率由高到低的顺序为小型(42.8%)、微型(29.6%)、微微型(27.6%),冬季的为微微型(41.2%)、微型(36.5%)、小型(22.3%);真光层初级生产力与环境因子的相关分析表明,水动力条件(混合与层化)引起的营养盐来源和光照的变化是初级生产力分布的主要控制因素;用生态比值法对南黄海碳流途径的分析表明,微食物环在冬夏两季碳流途径中均占有重要地位,从总体上看,南黄海浮游生态系统的碳输出潜力较弱。     

南黄海B10岩心的地球化学特征及其对古环境和古气候的反映

通过对南黄海中部B10岩心的碳酸钙、常量元素和微量元素分析发现,岩心的地球化学特征基本反映了该海区晚第四纪气候变化、海面波动以及沉积物供应的变化.在玉木亚间冰期(末次冰期亚间冰期)高海面时期,黄河可能直接注入南黄海,在南黄海中部发育水下三角洲沉积.晚玉木冰期(末次冰期盛冰期),南黄海出露成陆,局部发育陆相泥炭层.冰后期(全新世)海侵到达现今80 m等深线附近的时间大约在距今13 ka。在距今11.0～10.3 ka出现新仙女木事件.全新世中晚期海面进一步上升,沉积物粒度较细,化学风化作用加强.岩心50～0 cm段沉积物中的碳酸钙、氧化钙、锶、氧化镁含量及Sr/Ba比值低,而铜等微量元素含量增加,这可能与公元1855年黄河北迁后进入南黄海中部的黄河物质减少有关.     

辽东湾表层沉积物中生物标志物记录的浮游藻类生物量和群落组成特征

对渤海辽东湾海域表层沉积物中浮游植物生物标志物的分布进行了研究。通过对辽东湾51个站位的调查研究发现,硅藻、甲藻和颗石藻这3种浮游植物的生物标志物含量分布规律不明显,为了消除粒度和沉积速率的影响,将这3种生物标志物总量与总有机碳(TOC)含量做比值,得到的相对含量从湾内到湾口随着离岸距离增加而增加,生物标志物指示的初级生产力与现场调查的结果一致,表明生物标志物法基本可以用来重建初级生产力。辽东湾海域初级生产力在湾口高于湾内,表明其主要控制因素是水体浊度而不是陆源营养盐的输入。辽东湾西侧菊花岛附近初级生产力的高值主要与人类养殖、陆源排污等导致的水体富营养化相关。生物标志物的相对比例结果显示,辽东湾两侧近岸区硅藻和甲藻相对贡献高,尤其是硅藻占据绝对优势,这主要与硅藻在高营养盐的情况下具有竞争优势有关,而在辽东湾中部发现高的颗石藻相对贡献与黄海暖流入侵路径相对应。     

过去100年来闽浙泥质区浮游植物生产力和群落结构在上升流和人类活动影响下的变化

Phytoplankton productivity and community structure in marginal seas have been altered significantly during the past three decades, but it is still a challenge to distinguish the forcing mechanisms between climate change and anthropogenic activities. High time-resolution biomarker records of two 210Pb-dated sediment cores(#34: 28.5°N, 122.272°E; CJ12-1269: 28.861 9°N, 122.515 3°E) from the Min-Zhe coastal mud area were compared to reveal changes of phytoplankton productivity and community structure over the past 100 years. Phytoplankton productivity started to increase gradually from the 1970 s and increased rapidly after the late 1990 s at Site #34; and it started to increase gradually from the middle 1960 s and increased rapidly after the late 1980 s at Site CJ12-1269. Productivity of Core CJ12-1269 was higher than that of Core #34. Phytoplankton community structure variations displayed opposite patterns in the two cores. The decreasing D/B(dinosterol/brassicasterol) ratio of Core #34 since the 1960 s revealed increased diatom contribution to total productivity. In contrast, the increasing D/B ratio of Core CJ12-1269 since the 1950 s indicated increased dinoflagellate contribution to total productivity. Both the productivity increase and the increased dinoflagellate contribution in Core CJ12-1269 since the 1950–1960s were mainly caused by anthropogenic activities, as the location was closer to the Changjiang River Estuary with higher nutrient concentration and decreasing Si/N ratios. However, increased diatom contribution in Core #34 is proposed to be caused by increased coastal upwelling, with higher nutrient concentration and higher Si/N ratios.     

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。     

长江口沉积记录反映的近80年陆源输入和营养盐变化特征

A variety of environmental problems have been observed in the Changjiang River Estuary and adjacent coastal area, including eutrophication, harmful algal blooms (HABs), and hypoxia in recent decades. A...     

辽河三角洲滨海湿地水域初级生产力研究进展

滨海湿地位于海洋与陆地生态系统的交错过渡带,具有极高的生产力和光合固碳效率,是海岸带蓝色碳汇的重要组成部分。滨海湿地生产力不仅由芦苇、翅碱蓬、红树林等陆上植被提供,水体中浮游植物的光合固碳也是提供初级生产力的重要途径。以往较多的调查和研究集中在陆上植被,而对于滨海湿地水域浮游植物和底栖微藻的报道较少。近年来随着各国政府和学者对二氧化碳排放和气候变化的关注,滨海湿地多圈层生态系统的碳循环和碳汇过程成为研究热点,而湿地水域生产力和光合固碳过程作为多圈层碳循环中重要的一个环节亦应受到足够的重视。以中国北方典型的盐沼湿地区域——辽河三角洲滨海湿地为案例,对湿地水域生产力研究进展进行综述,并对其影响因素进行讨论,以期为国家碳循环与碳中和目标调查提供参考资料。     

中国近岸海域潜在性富营养化程度的评价

根据近岸海域的富营养化普遍受营养盐限制的特征,提出了潜在性经的概念,并在此 提出了一种新的富营养化分级标准及相应的评价模式,运用该模式分别评价了厦门海域及中国近海的富养化程度。结果表明,厦门东海域敞 于贫营养水平,而西海域则为磷限制潜在性营养水平;与厦门西海域相近,中国近海主要河口、海湾总体上处于磷限制或磷中等限制潜在性富营养水平。     

浙江近岸泥质区百年来浮游植物生产力的变化及对环境的响应

在210Pb定年的基础上, 对取自浙江沿岸泥质缺氧区的柱样沉积物开展了菜子甾醇、甲藻甾醇、长链烯酮等生物标志化合物分析, 根据生物标志化合物含量及比例的分布特征, 重建了泥质区110年来浮游植物生产力及群落结构变化。结果表明浙江近岸浮游植物生产力百年来呈上升趋势, 自20世纪60年代开始上升, 80年代以来有显著增加, 浮游植物群落结构则均有甲藻比例上升、硅藻比例下降的趋势。研究认为, 浙江沿岸泥质区百年来浮游植物生产力的提高与我国化肥施用量和长江氮的入海通量呈正相关, 营养盐N∶P和N∶Si比值的增加导致浮游植物优势种由硅藻向甲藻的转变, 说明自20世纪60年代, 尤其是自20世纪80年代以来工农业快速发展、大型水利工程建设等人类活动是导致浙江沿岸泥质区海域浮游植物生产力提高及群落结构变化的主要因素。     

我国东南近岸海域表层沉积硅藻组合

对采自我国东南近岸海域18个站位78个表层沉积样品进行了硅藻鉴定分析,根据硅藻优势种和次优势种的分布特征,划分出3个组合和两个亚组合,其较好地对应分布于南海、台湾海峡和东海等3个近岸海域。统计数据表明,近岸海域表层沉积硅藻的分布受大陆入海径流的影响微乎其微,随着水深的增加,我国东南近岸海域海洋初级生产力减小,底栖种、潮间带种减少而浮游种增加;组合Ⅰ的分布表明南海东北部海域明显受黑潮流等外洋水团的影响,可应用组合Ⅱ1和组合Ⅱ2中优势种和特征种硅藻来指示水深,两亚组合面貌的差异是对冬夏两季海峡两侧受不同性质海流控制的响应;组合Ⅲ受沿岸流控制比较明显,而遭受黑潮等外洋水团的影响很弱。     

武汉东湖富营养化的综合评价

兼顾富营养化评价和水生态系统常规监测,提出了以7种常见营养物(NO_3-N,NO_2-N,NH_4-N,TN,PO_4-P,TP,SiO_2)和浮游植物3个常用参数(日平均初级生产量P_G,生物量B,chla)为指标体系的湖泊营养类型评价标准;使用层次分析法,对上述10个因子作出权重分配,从而建立起评价湖泊富营养化程度的一种新方法。评价结果表明:尽管近年来东湖浮游植物的几项指标有所下降,但东湖富营养化程度奉有明显改变,     

Potential impacts of Three Gorges Dam in China on the ecosystem of East China Sea

The Changjiang River in China was dammed in 2003. The possible changes in matters fluxes from the river downstream after the completion of Three Gorges Dam and their potential impacts on the ecosystem of the East China Sea are discussed . The estuarine and coastal waters in the East China Sea were heavily fertilized by the inflow of nutrient-rich freshwater from the Changjiang River, which has led to severe eutrophication and frequent harmful algal blooms ,thus worsening the ecosystem health in this area. Analy- sis showed that the nutrient loadings are very likely to be reduced in the lower Changjiang River due to the construction of Three Gorges Dam. Especially for the total phosphorus, the discharges to the East China Sea will be reduced by one-third, which would relieve the severe eutrophication in this area. However, the expected decrease in the riverine silicate discharge would lead the ratio of silicon to nitrogen to be much less than 1 in the estuarine and coastal waters and thus may cause an elevation of flagellate growth. The changes in the annual water discharges and their seasonal distributions below the dam will be minor. Reduction of suspended particulate matter loading, due to the sedimentation behind the dam, will reduce the nutrient loadings of the particulate form especially for phosphorus, and decrease the turbidity of estuarine and coastal waters. On the other hand, this may enhance the erosion of the delta and the coasts as well as modifythe benthic ecosystem.     

海南岛东南部海湾350年古风暴事件沉积与历史文献记录对比

本项研究试图从沉积记录中分析古风暴事件的时间序列。以海南岛东南部黎安潟湖和新村潟湖钻孔沉积物为研究对象,选取沉积物粒度、有机质和碳酸盐含量等参数建立台风事件的鉴别指标,同时利用放射性核素210Pb计年确定沉积物柱状样的年代序列,对海南岛东南部的古风暴活动进行了分析。结果显示,柱状岩心的粒度指标、有机质和碳酸盐含量清晰地记录了海南省东南部过去350年期间的35次特大风暴潮事件,与历史文献资料对比良好。基于历史文献和沉积记录的风暴潮事件恢复了近350年来的风暴活动历史,发现海南省东南部特大风暴事件频数与厄尔尼诺强度有显著关系,同时还可能受到太平洋涛动和太阳黑子活动等多种因素的综合影响。恢复海岸带地区长时间尺度高分辨率的古风暴记录,为探讨全新世以来古风暴活动的气候响应机制提供了有效信息。