错流超滤技术在海水胶体态铀、钍、镭同位素和有机碳研究中的应用

建立了由预过滤装置、蠕动泵、中空纤维超滤膜(AmiconH10P10-20,标称截留分子量10KDa)和连接管组成的错流超滤系统,利用荧光标记的40KDa葡聚糖和已知放射性活度的234Th示踪剂评估了超滤膜的截留和吸附性质,探讨了234Th在超滤过程中的渗透行为,考查了该系统用于实际海水样品时铀、钍、镭同位素和有机碳的质量平衡状况.结果表明,10Kda中空纤维超滤膜对40Kda葡聚糖具有良好的截留效率(85%),而吸附损失率为18%.铀、钍、镭同位素和有机碳在超滤过程中均达到极佳的质量平衡,回收率R=95%～98%,优于大多数文献报道的值.234Th在超滤过程中的渗透行为可以很好地用渗透模型加以描述.研究组分胶体态含量占“溶解”态含量的份额大小顺序如下:钍同位素、有机碳、镭同位素约等于铀同位素,这与钍为强颗粒活性元素、铀和镭为水溶性元素的地球化学性质相吻合.     

山东南部近海沉积物中碳、氮、磷的分布特征

对山东近海31个站位表层沉积物中的总氮、总磷和总有机碳的含量和分布特征进行了研究。结果表明,总氮、总磷和总有机碳含量均较低,高值区主要分布在胶州湾及湾口和北部海域,总氮浓度范围为0.31～0.75mg/g,平均值为0.52mg/g,总磷浓度范围为0.18～0.32mg/g,平均值为0.24mg/g,总有机碳浓度范围为0.17%～0.49%,平均值为0.33%。相关性分析表明,总氮和总有机碳的相关性较好,总有机碳和总氮比值(TOC/TN)略高于Redfield比值,表明这两种生源要素的来源可能是一致的。     

海藻酸钠/聚砜复合纳滤膜的研究

应用海藻酸钠作为表面活性层材料,以戊二醛为交联剂,以聚砜超滤膜为支撑层,制备了1种新型荷负电纳滤膜。研究了复合纳滤膜的制备影响因素及操作条件对膜性能的影响,结果表明当海藻酸钠的浓度为2.0%,戊二醛溶液的浓度为0.9%,30℃下交联4 h条件下制备的复合膜的膜性能(截留率)最好。实验结果表明:对1 000 mg.L-1的Na2SO4,MgSO4,NaCl和MgCl2盐溶液的截留率分别为87.2%,21.5%,32.0%,12.2%,通量依次为30.6,35.2,33.5,22.4 L.h-1.m-2。     

牙鲆对海水中铅积累排放规律研究

研究了海水中铅在牙鲆内脏、肌肉、鳃组织中吸收、积累和排放规律及海水中总有机碳浓度对铅吸收的影响.结果表明,铅浓度为0.5mg/dm3时,各组织中铅蓄积量随暴露时间增加而增大,第9天均达到吸收平衡,此时铅蓄积量(mg/kg)内脏中的649.8大于鳃中的237.4大于肌肉中的59.71.染毒13d后将牙鲆移入清洁海水中排放的结果表明,随排放时间增加各组织中铅蓄积量明显下降,第10天时各组织中铅排出率为内脏团的84.85%大于鳃的61.26%大于肌肉的57.03%.海水中总有机碳浓度对铅蓄积量有明显影响,随着总有机碳浓度升高,各组织中铅蓄积量明显下降,表明海水总有机碳能降低铅的生物有效性.     

辽东湾夏季叶绿素a分布特征与浮游植物溶解有机碳释放率估算

基于2013年夏季现场调查和14 C同位素示踪培养实验结果,对辽东湾水文环境参数、叶绿素a浓度与分布、浮游植物在光合作用过程中的溶解有机碳释放率进行了测试和分析。结果表明,辽东湾夏季叶绿素a表层平均值约为(6.10±0.41)mg/m3,且在局部出现显著的高值区和低值区,其中高值区可能存在藻华现象。叶绿素a低值区出现在双台子河的河口,主要原因是河水中过量泥沙悬浮物降低该区水体透明度,从而导致浮游植物生长受到光限制。6个典型站点的溶解有机碳释放率范围为(1.69±0.06)~(7.59±0.94)mg/(m3·h),平均值为(3.42±0.94)mg/(m3·h),占总有机碳生产率的3.57%~7.30%,平均为4.94%±0.59%。回归分析结果表明,叶绿素a含量对初级生产力的大小具有直接影响,而浮游植物溶解有机碳的释放率也与叶绿素a和光合作用率具有显著的线性相关性,表明在辽东湾水域富营养化所导致的局部高生物量促进了水体藻类光合固碳效率,溶解有机碳的生产率也同步增高。     

外加电场超滤硫酸多糖的研究

以硫酸多糖为分离对象,通过对膜通量、截留率、膜通量衰减程度和膜的清洗恢复率等参数的测定,考察了外加直流电场作用下超滤膜的分离性能.结果表明,外加电场下膜通量和截留率都有所提高,而膜通量衰减程度分别由41.86%降低到19.51%,而膜通量的恢复率可达到91.57%.采用外加电场技术可较大地改善膜的抗污染能.     

长江口水体胶体有机碳的季节变化

为了探讨长江口水体胶体有机碳含量的季节变化, 按季度采集长江口南支表层水样, 利用切向流超滤技术(TFF)分离水样中小胶体物质(1—5kD)、中胶体物质(5—500kD)和大胶体物质(500kD— 0.45μm), 测试分离后样品的有机碳浓度。结果表明: 长江口水体中总胶体有机碳浓度有明显的季节变化, 表现为冬季>夏季>秋季>春季, 其原因可能是冬季长江流域陆源输入增加, 水生生物生物量和生物活性减弱双方面的共同作用使得含量最高, 而春季流域陆源有机碳含量输入较少, 且流域内春汛雨量多水量大对水体中有机碳浓度具有稀释作用, 从而导致该季节胶体有机碳含量较少。总胶体有机碳在不同分子量的分配上季节差异不大, 中胶体有机碳浓度及其在总胶体有机碳中所占的比例均高于小胶体有机碳和大胶体有机碳。由于长江口胶体有机碳的含量较高, 并有明显的季节变化, 对有机碳的入海通量和生物地球化学循环发挥重要的作用。     

壳聚糖超滤复合膜研制

以聚醚砜（ＰＥＳ）、聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）超滤膜、聚己内酰胺（尼龙－６）微孔滤膜为多孔支撑膜,将天然聚合物壳聚糖通过流涎法制成超滤复合膜。该复合膜性能优良,在操作压力为０．２５ＭＰａ的条件下,它对聚乙二醇（ＰＥＧ）的截留率及其渗透速度,分别为８７．２％～９８．４％和２．１～５９．０Ｌ／（ｍ２ｈ）。壳聚糖超滤复合膜性能的优劣与支撑膜的材质、孔径、壳聚糖的浓度、添加剂的分子量及成膜时的条件有关。     

一种新型羧甲基甲壳素/聚丙烯腈复合纳滤膜的研究

羧甲基甲壳素(CM-CH)溶液浇铸在聚丙烯腈超滤膜上,并与环氧氯丙烷(ECH)交联制得1种新型的复合纳滤膜,研究了复合膜的制备影响因素及操作条件对膜的性能的影响,结果表明:当羧甲基甲壳素的浓度为2.0%,环氧氯丙烷的浓度为2.5%,60℃下交联24.0h,然后50℃下热处理10min条件下制备的复合纳滤膜的截盐效果最好。表征结果表明:对聚乙二醇的截留分子量为550Da,孔径在(6.6~7.8)×10-10m之间,离子交换容量为2.94mmol·cm-2,静电位为-0.20mV。对1000mg·L-1的K2SO4,Na2SO4,MgSO4,KCl,NaCl,MgCl2和CaCl2溶液的截盐率分别为93.33%,91.00%,42.61%,36.10%,44.00%,9.26%和14.21%。研究表明,复合膜对不同盐的截留行为主要决定于荷电膜与电解质离子之间静电斥力的大小。另外还发现该膜具有较好的耐藻类吸附性。     

壳寡糖与三甲酰氯界面聚合制备纳滤膜及其染料分离性能

界面聚合制备方法通常用于制备纳滤膜或反渗透膜,单体一般为间苯二胺或哌嗪。但是这些水相单体具有较大的毒性、刺激性等不利因素,会对环境及人体造成危害。壳寡糖（chitosan oligosaccharide, COS）是壳聚糖经特殊的生物酶处理得到的较低分子量的海洋多糖类高分子聚合物,绿色无毒,与壳聚糖相比其溶解性大大提高。壳寡糖与壳聚糖的化学性质相似,其分子中含有氨基、羟基,适合作为水相单体通过界面聚合反应制备复合纳滤膜。本研究以壳寡糖为水相单体,均苯三甲酰氯（trimesoyl chloride, TMC）为油相单体,通过界面聚合法在聚醚砜超滤膜（PES）上成功制备COS/PES复合纳滤膜。采用场发射扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）对膜表面进行分析表征;通过错流过滤测试膜通量及染料分离性能。实验结果显示,COS/PES 2复合纳滤膜表面出现斑点状结构,具备较高的膜通量;根据Zisman的临界表面张力外推方法将液体的表面张力与cosθ作图,发现COS/PES复合纳滤膜具有较好的防生物黏着的性能;进一步采用牛血清蛋白质模拟生物质膜污染物,开展了比通量（J/Jw）下降的实验,结果表明COS/PES复合纳滤膜的比通量始终高于商业PES超滤膜,说明交联壳寡糖活性层具有一定的抗生物质膜污染的性能;染料分离实验结果显示,壳寡糖复合纳滤膜对甲基橙的截留率在0.45 ~ 0.53之间,樱草灵的截留率在0.66~0.77之间,染料分子量大于600 Da时,不同浓度（1%、2%、3%,wt）制备的壳寡糖复合膜的染料截留率均保持在90%以上,证明所制备的复合膜属于纳滤的范畴。本研究制备的COS/PES复合纳滤膜符合国内外对发展环境友好型海洋新材料的需求,在环保、医药方面极具应用潜力。     

四片藻利用无机碳和氮源生长的研究

研究了四片藻 (Tetraselmissp.)利用无机碳、氮源生长的情况 ,结果表明 ,四片藻以利用乙酸盐和脲生长最好 ,其最佳浓度分别为 1 .2g·L- 1 和 0 .6g·L- 1 。以总脂和脂肪酸组成为例 ,比较了基本培养基、有机碳、氮源培养基和无机碳、氮源培养基对四片藻生长和生化组成的影响 ,结果表明 ,在光培养条件下 ,上述各培养基对四片藻生长的影响差别很大 ,培养 7d ,有机和无机碳、氮源培养基中的细胞浓度分别为基本培养基中细胞浓度的 3.2倍和 2 .4倍 ;总脂含量以添加有机或无机碳、氮源培养基的较高 ,分别占细胞干重的 9.7%和 1 0 .3 % ;上述各培养基对脂肪酸组成与含量的影响差别不大。     

海水中原油光降解与TiO_2光催化降解的比较研究

本文采取与海洋环境相似的条件(海水介质、UV-A光照),设计长实验周期30d,对单纯光降解和TiO_2催化降解原油的行为进行了比较研究,着重考察研究了TiO_2催化剂用量、硬脂酸包裹与否等条件对原油降解率的影响,通过紫外光谱、总有机碳分析仪、柱层析、气相色谱质谱(GC-MS)法,分析了原油水溶性成分(Water Soluble Fractions:WSF)、溶解有机碳(DOC)、原油组成的改变。结果表明原油光催化降解率高于光降解,TiO_2催化剂用量对原油降解率及WSF的组成和浓度有显著影响,催化剂是否包裹则影响不大。TiO_2质量分数为12.5%时原油降解率为39.14%,水体中DOC含量最高达到89.60mg/L,多环芳烃的降解率高达82.97%。估算的胶质降解率与芳香烃组分的降解率呈现正相关,光催化使得正构烷烃组分含量升高。     

夏季洪水对长江口及邻近海域颗粒有机碳分布与来源的影响

基于2020年7月洪水期间采集的长江口及邻近海域的温度、盐度、总悬浮物(Total Suspen-ded Matter,TSM)质量浓度、颗粒有机碳(Particulate Organic Carbon,POC)质量浓度和颗粒有机碳稳定同位素(δ13 CPOC)等数据,分析了洪水事件对该区域POC分布与来源的影响.结果...     

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。     

桑沟湾和胶州湾沉积物耗氧率研究

为评价浅海海域底层在碳元素生物地化循环中的作用,采用现场取样培养法测定了黄海桑沟湾和胶州湾的沉积物耗氧率。桑沟湾5月和8月的沉积物耗氧率分别为15和24 mmol.m-2.d-1;胶州湾8月的沉积物耗氧率为18 mmol.m-2.d-1。回归分析表明,2个湾的沉积物耗氧率分别与沉积物表层的有机碳和总氮含量正相关。取呼吸商为0.8,得到桑沟湾底层对有机碳的矿化率占水层初级生产力的102%(5月)和67%(8月),胶州湾底层对有机碳的矿化率占水层初级生产力的28%(8月)。取桑沟湾颗粒有机碳的生物沉积速率为236 mg.m-2.d-1,得到底层对有机碳的埋置效率为40%(5月)和3%(8月),埋置的有机碳占水层初级生产力的69%(5月)和2%(8月);胶州湾颗粒有机碳的自然沉积速率为251 mg.m-2.d-1,底层对有机碳的埋置效率为32%(8月),埋置的有机碳占水层初级生产力的13%(8月)。     

珠江口及海南岛东南海域海水中氨基酸的分布及其对有机物降解指示的研究

于2021年8月对珠江口及海南岛东南海域海水中的总溶解态氨基酸(THAA)、溶解有机碳(DOC)、有机氮(TN)和叶绿素a(Chl a)的浓度及分布进行了系统的调查研究。结果表明,调查站位海水中THAA的浓度范围为0.68～4.22μmol/L,平均浓度为(1.69±0.98)μmol/L,呈现近岸高、远岸低的分布趋势;垂直分布上,氨基酸浓度均呈现出随深度增加逐渐减小的特征。THAA浓度分布与天冬氨酸(Asp)/β-丙氨酸(β-Ala)和谷氨酸(Glu)/γ-氨基丁酸(γ-Aba)的比值具有显著正相关性,表明细菌活动对THAA的分布以及降解有重要影响。细菌源有机碳对DOC的贡献率约(13.04%±4.50%),呈现出近岸低于远岸、表层高于底层的特征。氨基酸中碳对有机碳的贡献率(THAA-C%)的分布趋势为近岸低于远海,说明近岸站位有机物降解程度更大。降解指数(DI)和活性指数(RI)也和THAA-C%呈现了相似的分布趋势,在调查海域的东部和珠江口近岸海域出现了高值区。垂直方向上,珠江口附近的S8—S14断面底层相对于表层降解因子的值更低,表明底层海水中的有机物降解程度更高,而海南岛东南...     

海南岛小海潟湖沉积环境演变研究

对小海潟湖南部和中部2个柱状沉积物XHK04-01和XHK04-04进行了粒度分析,210Pb分析,总有机碳、总氮、总硫的含量分析,并且利用C/N,C/S在沉积物中的不同研究了小海地区沉积环境的演变。结果表明,小海南部和中部地区以粉砂为主,近年来粘土含量增加,水动力条件变弱;海水对沉积环境的影响逐渐减小,沉积物上覆水体呈淡化趋势,但相对于小海南部,中部淡化程度小。小海南部沉积速率较大,达到0.623cm/a;总有机碳、总氮在20世纪60年代之前含量相对稳定,陆源有机碳占总有机碳80%左右,60年代之后含量迅速上升,特别是1973年以来,陆源有机碳只占到总有机碳45%左右,自生有机碳增加。小海中部沉积速率较小,为0.216cm/a;总有机碳、总氮在20世纪50年代以前含量相对稳定,陆源有机碳占到总有机碳70%左右,最近50a来总有机碳和总氮含量快速增加,陆源有机碳只占到总有机碳47%左右,自生有机碳增加。小海中部和南部沉积环境在20世纪50年代之前稳定,在最近50a发生了很大的变化,这与小海潟湖口门束窄、修筑防沙堤、入海河流改道等因素有关。     

东太平洋中国合同区沉积物微型生物生物量的分布特征及其影响因子

分析并研究了东太平洋中国合同区深海沉积物中的微型生物生物量、总叶绿素含量和总有机碳含量的分布特征,结果表明,微型生物生物量的垂直分布特征为表层最高,随着沉积物深度的增加而降低;生物量(以C计)的水平分布特征为东区高于西区,变化范围为0.052～0.386μg/cm2,生物量最高值出现在东区的ES0503站位,生物量最低值出现在西区的WS0505站位。总叶绿素含量的空间分布特征与微型生物生物量相同,变化范围为0.083～0.272μg/cm2。总有机碳含量的空间分布特征与微型生物生物量基本一致,变化范围为0.349%～0.453%。相关分析显示,深海沉积物微型生物生物量和总叶绿素含量的水平分布具有显著的正相关性;总有机碳含量与微型生物生物量和总叶绿素含量的相关性均不显著,说明总叶绿素含量是微型生物生物量水平分布的主要影响因子。小型底栖生物、生物扰动和底流等环境因子也是影响沉积物中微型生物生物量空间分布的重要因素。     

海带工业中甘露醇的纳滤膜渗滤纯化研究——工艺参数对纳滤提取甘露醇的影响

基于聚酰胺(PA)膜-甘露醇(M)-NaCl体系分离机理的研究,以及纳滤(NF)膜处理海带废水的前期实验,采用中试规模的NF膜分离装置,系统地进行海带废水中M的NF提取工艺实验。结果表明,影响NF膜分离的工艺参数主要是料液中的M浓度和NaCl浓度以及操作压力和操作温度。NF分离单组分M水溶液时,渗透通量(J)较高,M截留率(RM)大于80%。NF分离M-NaCl混合物水溶液时,RM值稳定在75%～80%,J值稳定在13L/m2·h。当料液中NaCl浓度(CF,S)分别为0.2wt%和0.8wt%时,NaCl透过率(SNaCl)分别约达50%和70%。比较两支NF膜组件的渗透性和选择性,1#优于2#。实验结果与优先渗透和空间位阻的集成效应传质机理预测的相一致。这种新型的去除NaCl和浓缩M双重效果的NF工艺,可以为NF膜纯化提取海带工业中甘露醇的工程应用提供实践基础。     

北极楚科奇海海底表层沉积物有机碳的生物地球化学特征

1999年7月和2003年7月在北极科学考察中获取的楚科奇海海底表层沉积物有机碳质量分数的分析结果表明,楚科奇海海底表层沉积物有机碳平均质量分数约为1.41%,远高于我国东海和世界部分大陆架沉积物;有机碳/氮比值为8.69,反映了有机物以海洋自生为主的混合性来源;有机碳与有机氮之间显著相关(R=0.93);有机碳质量分数与粒度明显相关(R=0.71),细粒粘土质沉积物中的有机碳质量分数高于砂质沉积物的;在水深200m以内,有机碳质量分数随水深加大有一定的增加;有机碳质量分数与生源硅质量分数明显相关;有机碳质量分数随纬度变化较小。结合2次北极考察的实测结果,对楚科奇海海底表层沉积物中的有机碳来源进行了初步讨论,认为沉积有机碳埋葬可能主要取决于生物泵。