草鱼不同养殖模式底泥间隙水与上覆水营养盐的分布特征

于2009年6～10月采集草鱼(Ctenopharyngodon idellus)不同养殖模式围隔底泥的样品,对上覆水和间隙水中营养盐形态与含量进行分析,探讨间隙水和上覆水中营养盐浓度间的相关关系。结果表明:草鱼不同养殖模式围隔大部分间隙水中营养盐浓度要高于上覆水,上覆水与间隙水中PO43--P浓度呈极显著的正相关性(P<0.01)。上覆水和间隙水中的NO2--N和NO3--N浓度垂直分布特征随月变化规律较一致。养殖期间,间隙水溶解态无机氮(DIN)中NH4+-N比例最高,占95%以上。间隙水中NH4+-N浓度随深度增加而逐渐升高(0～10cm),而NO2--N和NO3--N浓度则随深度增加而减小(0～4cm)。表层底泥在0→1cm方向PO43--P浓度明显增加,从2～3cm层后多数养殖模式下浓度缓慢下降,而4→10cm方向上浓度会随深度增加而明显下降。总体而言,三元混养组中(GSL2)上覆水中营养盐的浓度一般要低于GSL1组和GSL3组,且养殖期间该组底层水DO浓度要高于GSL1组和GSL3组,初步认为是一种较为优化的草鱼混养模式。     

春季长江口崇明东滩沉积物-水界面营养盐交换过程研究

2005年3-5月,选取位于长江口崇明东滩的3个典型站点,对沉积物间隙水中营养盐剖面进行了观测;同时,通过模拟现场环境培养的方法测定了营养盐在沉积物-上覆水界面的交换通量.结果表明,间隙水中NH4+和SiO32-浓度比PO43-和NO2-+NO3-一般要高2-3个数量级.沉积物-水界面交换过程在春季表现为对NO3-和SiO32-的吸收,吸收的量在很大程度上取决于上覆水中这两种营养盐的浓度;由上覆水和表层间隙水浓度梯度所决定的分子扩散通量对实际交换通量的控制有限.对NO3-,分子扩散通量占交换通量的比例为到21%;对SiO32-,前者和后者的方向相反;对NH3+,较大的浓度梯度支持显著的释放通量,而在培养过程中并没有发现上覆水中NH4+浓度持续的增长.以上结果都说明其它因素,如浮游植物吸收、颗粒物吸附以及底栖动物扰动在更大程度上决定着崇明东滩沉积物-水界面营养盐的交换过程.     

辽东湾沉积物间隙水中卤素的地球化学

辽东湾沉积物间隙水中卤素(氟、氯、溴、碘)等的测定结果表明,间隙水中氯含量接近于上覆海水,且随深度无明显变化.氟、溴、碘由于受有机质吸附作用的影响而富集在间隙水中,随着深度增加多呈极大值或指数增加分布.基于这种分布,我们讨论了间隙水中卤素的化学成岩过程,提出了卤素的早期成岩作用模式,计算了沉积物-水界面的扩散通量.间隙水中卤素的地球化学过程,主要受有机质分解和固相沉积物的移去反应所控制,沉积物-水界面的质量转移特征是卤素离子自沉积物中向上覆海水扩散.     

深圳湾和茅洲河湿地浅层沉积物孔隙水中营养盐和金属元素赋存特征及其界面扩散通量研究

为了解湿地微环境中营养盐和金属元素的分布特征及其内在联系,并进一步估算两者在沉积物-水界面的扩散通量,本文借助薄膜扩散梯度技术获取深圳湾和茅洲河红树林湿地浅层沉积物孔隙水中营养盐和金属元素浓度以及二维高分辨有效态硫浓度分布。研究结果表明：除了NO₃^-和 Mo 外,茅洲河沉积物孔隙水中NH₄⁺、P 与 S_2-和重金属 Cd、Co、Cu、Fe、Ni、Pb 与 Zn 的平均浓度均高于上覆水和深圳湾水体中平均浓度,这说明茅洲河沉积物孔隙水的污染程度更高,但深圳湾水体中营养盐和金属元素等污染物来源多于茅洲河。茅洲河有效态硫浓度空间分布不均匀,存在明显的生物扰动通道,浓度值也随着沉积物深度逐渐增高。深圳湾在沉积物-水界面处营养盐和金属元素的扩散通量为-0.27～0.006 5 μg/(cm²·d),茅洲河的扩散通量为-0.061～0.069 μg/(cm²·d)。     

一个还原性沉积物的间隙水化学特征

用箱式采样器采集了美国佛罗里达州东海岸奥·伽利河口的沉积物柱状样,分析了间隙水的氯度、pH、Eh、5项植物营养盐、碱度、硫酸根、硫离子和锰.Eh小于零,硝酸根在整个沉积物中被耗尽,硫酸根在9cm处耗尽,硫离子浓度较高,说明整个沉积物处在还原性环境中;营养盐的再生过程进行的很激烈,离子活度积的计算结果说明,硫离子在控制间隙水中金属离子浓度方面起着重要的作用.     

西北太平洋楚科奇海沉积物-水界面营养盐输送通量估算

陆架区沉积物间隙水的营养盐再生是水体营养盐补充的重要途径之一。楚科奇海陆架区中部沉积物间隙水中的营养盐分布,是物理和生物扰动较弱状态下的沉积物-水界面的典型分布。本文对中国第4次北极科学考察采集的4个多管短柱沉积物样品及多管样站位的上层水样进行分析,得到沉积物间隙水、上覆水以及水柱中营养盐数据。结果表明,沉积物间隙水各营养盐浓度均先随沉积深度增加而呈指数快速升高,记为Ⅰ层;然后进入沉积物再矿化作用与营养盐移出速率相互抵消的稳定变化层,营养盐浓度在该阶段基本不变,记为Ⅱ层;最后是营养盐缓慢递减层,记为Ⅲ层,由于该层有机质降解作用耗尽氧气,NO-3和PO3-4被还原细菌利用而失去氧离子。通过双层模式和Fick第一扩散定律,计算得出楚科奇海沉积物-水界面硅酸盐、磷酸盐和硝酸盐的扩散通量分别为1.660mmol/(m2·d)(以Si计量)、0.008mmol/(m2·d)(以P计量)、0.117mmol/(m2·d)(以N计量)(以R06站为例)。四个调查站位沉积物中硅酸盐的扩散通量分别为3.101mmol/(m2·d)(以Si计量,CC1站)、1.660mmol/(m2·d)(以Si计量,R06站)、1.307mmol/(m2·d)(以Si计量,C07站)、0.243mmol/(m2·d)(以Si计量,S23站),含量呈现明显的纬度分布特征。沉积物间隙水N*的分布表明,楚科奇海沉积环境具有很强的反硝化过程,沉积物脱氮作用是硝酸盐一个重要的汇。     

大亚湾养殖水域沉积物-海水界面营养盐扩散通量

1998年5月10日和11日分别在大亚湾的大鹏澳和澳头养殖水域现场调查,分析了底层海水、上覆水、沉积物间隙水中营养盐的含量和磷的化学形态。结果表明：大亚湾养殖水域NH,HPO和H4SiO4含量从大至小为：间隙水,上覆水,底层海水;NO和NO含量变化不大。估算了沉积物一海水界面营养盐扩散通量,NH,NO,NO,HPO,H4SiO4平均通量分别为302．0,－0．06,－1．82,2．53,47．96μmol·（m2·d）－1。水体和沉积物中磷的主要化学形态分别为DOP（占TP的54％）和无机态（占总态的60％）。大亚湾养殖水域浮游生物生长由磷控制。沉积物间隙水中NO,NO,HPO,H4SiO4的浓度垂直分布变化不大,而NH的浓度垂直分布呈指数下降特征。     

象山港大黄鱼Pseudosciaena crocea网箱养殖区沉积物-水界面营养盐通量研究

2013年5月、8月和11月调查了象山港大黄鱼网箱养殖区及附近沉积物中总有机氮(TON)、总有机碳(TOC)和总磷(TP)含量,并采用实验室模拟法研究了底泥耗氧率(SOCs)和沉积物-水界面营养盐(NH⁺₄、NO^-₂+NO^-₃和PO^3-₄)通量。结果表明:养殖区(YZ)沉积物中的TON和TP含量显著高于距离养殖区50 m(F1)和100 m(F2)的区域(P<0.05)。底泥释放NH⁺₄到上覆水中,但是从上覆水中吸收NO^-₂+NO^-₃和PO^3-₄。沉积物-水界面营养盐通量表现出明显的季节性变化,在8月,NH⁺₄及PO^3-₄的释放量达到最大值。上覆水中NH⁺₄、NO^-₂+NO^-₃和PO^3-₄的质量浓度随着沉积物-水界面营养盐通量的变化而变化。研究表明,象山港大黄鱼养殖活动对养殖区底泥造成了一定污染,且通过影响沉积物-水界面营养盐通量影响上覆水中营养盐分布,最终给整个养殖系统造成生态负担。     

刚毛藻对静态模拟刺参养殖池塘上覆水营养盐含量的影响

利用室内装置模拟的刺参养殖池塘上覆水,在温度为25℃,光照为(4000±200)lx条件下静态培养刚毛藻48 h,定时测定上覆水中总氮(TN)、氨态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~–-N)、亚硝态氮(NO_2~–-N)、总磷(TP)、活性磷(PO_4~(3–)-P)等营养盐含量,分析了氮磷营养盐含量的动态变化规律,探讨了刚毛藻生物量对沉积物-水界面营养盐含量变化的影响。结果表明,刚毛藻生物量对各营养盐含量的影响存在显著性差异(P0.05)。随着培养时间延长,上覆水中营养盐含量均呈现先增大后减小的趋势。上覆水中各营养盐含量在培养6～24 h时分别达到最大值,其中当刚毛藻生物量为0.5～4.5 g/L时,TN、NO_3~–-N、NO_2~–-N、NH_4~+-N、TP、PO_4~(3–)-P含量达到最大值。继续培养,上覆水中各营养盐的含量逐渐减小,其中生物量为8.5 g/L时刚毛藻对NO_3~–-N、NO_2~–-N的吸收效果最好;生物量为0.5 g/L时刚毛藻对NH_4~+-N、PO_4~(3–)-P吸收效果最好。因此,高生物量(8.5 g/L)刚毛藻可降低上覆水中NO_3~–-N、NO_2~–-N含量,但低生物量(0.5 g/L)刚毛藻能有效吸收上覆水中的NH_4~+-N、PO_4~(3–)-P。     

厦门湾沉积物间隙水中CDOM的荧光特性及其分布研究

研究了2003年4月从厦门湾九龙江口、西海域及同安湾采集的表层沉积物及柱状样间隙水中有色溶解有机物(CDOM)的荧光特性及其水平与垂直分布特征.结果表明,间隙水CDOM中均观测到类腐殖质与类色氨酸两类荧光.它们在表层沉积物间隙水中的相对含量均以九龙江口靠近浮宫红树林区的站位最高,同安湾及西海域养殖区各站位次之,分别反映了河口区红树林生态系以及养殖活动的影响;西海域靠近东渡码头的站位两类荧光的相对含量最低,系受疏浚活动影响所致.表层沉积物间隙水中两类荧光的相对含量均远高于底层水,暗示表层沉积物可成为上覆水体CDOM的一个重要来源.大多数站位间隙水中类腐殖质荧光的相对含量随深度增加而渐增,反映了CDOM在缺氧环境下的成岩作用过程.多数站位在3～6 cm深度处出现类色氨酸荧光峰值,随后递减,反映了近表层沉积物中细菌等微生物活动对蛋白质的降解作用.     

南大洋沉积物间隙水中营养盐分布及扩散通量研究

利用中国第18次南极考察获得的沉积物样品,对南大洋沉积物间隙水中营养盐的含量及分布特征进行了研究,估算了营养盐的底部通量.结果表明,南大洋沉积物间隙水中的营养盐以高含量的硅酸盐、铵盐为主.在垂向分布上,硅酸盐在沉积物-水界面呈现出明显的浓度梯度,这种分布特征表明,在硅的早期成岩过程中溶出是主要过程.沉积物中有机物的降解反应主要在还原状态下进行.硅酸盐与铵盐存在明显的向上释放的通量.     

南海北部沉积物间隙水中营养盐研究

通过2004年9月对南海北部6个站位的采样分析,探讨了间隙水的营养盐含量及其空间分布特征,估算了沉积物-海水界面营养盐的扩散通量。结果表明,NH4-N含量为8.9—142.3μmol.L-1,是南海北部间隙水中营养盐的主要组分,占溶解态无机氮的比例范围为49.1%—75.2%。在平面分布上,NH4-N含量表现为近海高于远海,PO4-P则差别不大。NH4-N、NO3-N、NO2-N和PO4-P在沉积物-海水界面的平均通量分别为7.08、-0.61、-0.51、0.14μmol.(m2.d)-1。NH4-N、PO4-P主要是从沉积物向上覆水扩散,是底层水体营养盐的来源之一。     

夏季珠江口沉积物中营养盐剖面分布和界面交换通量

通过对夏季珠江口区域沉积物间隙水营养盐剖面分析,调查了营养盐含量分布和特征,探讨了有机物的降解特性、营养盐的底部通量估算和作用.结果表明,珠江口沉积物间隙水中营养盐以高含量铵盐为主要的存在形式,沉积物中有机物的降解反应主要在厌氧状态下进行,底部水体铵盐的增加来源于底部沉积物有机质的降解释放,而且对水体的营养盐循环有较大的贡献.     

胶州湾海水-沉积物界面氮、磷、铁的地球化学特征

对胶州湾底层水溶解氧、总氮、总磷、溶解无机氮、活性磷酸盐、铁及孔隙水中溶解无机氮、磷酸盐、铁和沉积物粒度、有机碳进行了分析。结果显示除铵氮外,孔隙水浓度明显高于底层水中浓度,其中硝酸氮、亚硝酸氮、活性磷酸盐、铁在孔隙水中的浓度分别为在底层水中浓度的17.8、9.3、12.5、7.7倍,暗示孔隙水中的物质可能向上覆水体扩散。在横向上,底层水及孔隙水中硝酸氮、亚硝酸氮、铵氮、活性磷酸盐都呈东岸高西岸低的分布规律,在西南部出现低值。Fe在底层水及孔隙水中的分布规律为东低西高,然而在沉积物中则与此正好相反。氮、磷、铁主要补给源有河流输入、工业生活污染排放、海洋生物自身分解以及孔隙水的释放。影响氮、磷、铁分布的主要因素为物源、河流输入及水动力条件,同时受到沉积物粒度的制约。相关分析显示,溶解氧、有机碳、铁对水体中磷及氮的分布具有某种制约作用。     

用成岩模型计算沉积物-水界面营养盐的交换通量--以渤海为例

根据沉积物中营养盐的再生对水体中营养盐的收支循环动力学的作用.利用1998年秋季和1999年春季沉积物间隙水中营养盐的分析结果,建立了沉积物中营养盐的成岩模型,并由此计算了沉积物-水界面营养盐的交换通量.结果表明,硝化速率、反硝化速率、有机氮含量、硅质成分的溶解速率、生物扰动作用、孔隙率明显影响沉积物间隙水中营养盐的分布和沉积物-水界面的交换通量.对比了实验室培养法和扩散通量计算法测得沉积物-水界面营养盐的交换通量,表明2种方法所得NO3通量较一致,但NH4 ,PO43-,SiO32- 2种方法所得通量有一定差异,文中讨论了可能的原因.以渤海为例阐明了在用扩散通量法研究沉积物-水界面营养盐的交换通量时,表层沉积物分割厚度对界面交换通量影响显著,为了得到合理的与现场接近的结果表层沉积物的分割厚度以不超过1em为宜.     

大连湾沉积物-水界面BAP 交换通量的影响因素

利用实验室培养法研究了不同因素对大连湾沉积物-水界面间生物可利用磷(BAP)交换通量的影响,并利用实验室培养法和间隙水浓度梯度法估算了大连湾已疏浚区和疏浚点邻近海域沉积物-水界面BAP的交换通量.结果表明,随着上覆水pH和温度的增加,BAP由沉积物向水体释放量逐渐增加;灭菌和贫氧条件下,也会导致沉积物BAP的释放量增加;上覆水中磷酸盐浓度的升高会导致BAP由沉积物向水体释放通量降低,且随着上覆水磷酸盐浓度的不断升高,BAP逐渐转化为由水体向沉积物中扩散.实验室培养法和间隙水浓度梯度法测定结果均显示,受到疏浚工程的影响,大连湾疏浚点邻近海域沉积物-水界面BAP的年均通量大于已疏浚区.不同季节,大连湾沉积物-水界面BAP的交换通量有所不同,表现为夏季最高,冬季最低.但由于受疏浚活动的影响,冬季疏浚点邻近海域沉积物-水界面BAP的交换通量也维持在较高水平.     

南沙群岛海域沉积物-海水界面间营养物质的扩散通量

主要研究了南沙群岛海域泻湖及礁外沉积物间隙水生态系中的营养 组份 ＮＯ３－Ｎ， ＮＯ２－Ｎ， ＮＨ４－Ｎ， ＰＯ４－Ｐ， ＳｉＯ３－Ｓｉ及其在沉积物一海水界面间扩散转 移通量，结果表明：（１）该海域间隙水中营养组份的浓度较高，∑Ｎ／Ｐ礁外间 隙水高于泻湖间隙水，相对而言，泻湖间隙水中缺氮，礁外间隙水中缺磷，礁外 间隙水中营养组份的垂直分布各异。（２）该海域沉积物活性明显高于东中国 海，沉积物中大量营养组份向上覆海水扩散转移，Ｈ４ＳｉＯ４是礁外界面扩散是最 大的组份，而在泻湖中ＮＯ３－或ＮＨ４＋是最大扩散量的组份，礁外界面Ｈ４ＳｉＯ４， ＮＯ３－扩散大于泻湖，这些扩散转移特征由组份本身的性质与环境特性决定； （３）该海域水温高是造成间隙水中营养组份大量产出并向上覆海水扩散转移 的主要原因，温度高，沉积物释放出营养组份的表现活化能降低，沉积物的活 性增强，从而释放扩散出大量的营养组份。     

投放双齿围沙蚕和马尾藻对养殖底泥上覆水氮、磷含量的影响

采用实验生态学的方法探讨由双齿围沙蚕和马尾藻组成的立体修复系统对养殖底泥上覆水氮、磷含量的影响.处理组1、2分别在系统(底泥1.5kg、海水6L和马尾藻10g)中投放4条和6条沙蚕.结果表明,与对照组相比,处理组中上覆水氮、磷含量有不同程度的变化.实验第1周上覆水的磷酸盐含量没有显著变化,无机氮含量明显增大,而且沙蚕密度越高,上覆水中氨氮和硝态氮浓度越高.2个月后,上覆水氨氮浓度大幅下降,而硝态氮和磷酸盐浓度大幅上升;同时,上层马尾藻吸收营养盐而增重,3组藻体湿重分别增重37%、58%和101%.依据实验结果认为,投放6条沙蚕组合10g马尾藻形成的立体修复系统,对底泥环境改善和养殖效益提升效果较好.     

大亚湾营养物质变异特征

利用大亚湾现场调查和室内模拟数据,以及大亚湾生态网络17～18年8个航次的现场调查资料,采用营养状态质量指数(NQI)的方法评价大亚湾海域富营养化水平,结果表明,大亚湾海域除部分养殖海区为中营养状态外,大部分为贫营养状态;溶解态的无机磷和硅在过去10a多有较大幅度的下降,而溶解态的无机氮、溶解氧和叶绿素a则上升;浮游植物生长由过去认为由氮控制转变为现在由磷控制.分析了养殖海区底层海水、上覆水、沉积物间隙水中营养盐的含量及其化学形态.估算了沉积物-海水界面营养盐扩散通量,NH₄+,NO₂-,NO₃-,HPO₄2-,H₄SiO₄平均通量分别为302.0,-0.06,-1.82,2.53,47.6μmol/(m2·d).室内模拟了天然海水体系表层沉积物营养盐的吸附-解吸及其磷酸盐在沉积物上的吸附等温线.论述了大亚湾海域营养盐与赤潮的关系.     

南黄海中部海水、间隙水和沉积物中多环芳烃的分布及源分析

利用液液萃取、固相微萃取及快速溶剂萃取法对2007年9月南黄海中部海洋环境调查采集的31个调查站位的表层、30 m层、底层海水及表层沉积物样品进行前处理,并采用气相色谱-质谱检测其中的多环芳烃(PAHs).结果显示:站位表层、30 m层和底层海水中总PAHs的质量浓度分别为37.77～233.39 ng·L-1,39.45～213.27 ng·L-1,15.76～202.55 ng·L-1;表层沉积物(干重)总PAHs的质量比为16.33～229.58 ng·g-1,间隙水和上覆水中总PAHs的质量浓度为11.98～386.66 ng·L-1.间隙水的总PAHs普遍高于上覆水的,而沉积物和间隙水中的大于表层、30 m层及底层海水中的.经特征PAHs组分分析判定南黄海中部海水中PAHs的来源主要为石油及其产品,而表层沉积物中PAHs的主要来源可能为高温燃烧后的矿物燃料残余物.