胶州湾海水中一氧化碳光致生成影响因素的研究

海水中的一氧化碳(CO)主要由溶解有色有机物(CDOM)光降解产生,且CO的光致生成量受到环境因素的影响。采集了胶州湾及其河口表层水样,通过实验室模拟实验开展了不同的环境条件(辐射强度、光照时间、温度、pH和盐度)以及水体中CDOM的来源对CO光致生成的影响研究。结果表明胶州湾海水中CO的光致生成速率随辐射强度的增强、水温的升高和水体pH的增大而增大;随着光照时间的延长、水体盐度的增大而逐渐减小;不同来源的CDOM对水体中CO的光致生成速率产生了不同的影响。     

胶州湾海水中溶解有色物质的光脱色对光致生成一氧化碳速率的影响

利用在胶州湾中不同位置取得的3个水样,对溶解有色物质进行了不同时间的光脱色,探讨了有机物含量随脱色时间的变化趋势,得出有机物吸光系数和溶解有机碳随脱色时间的增长而呈指数减小,说明光脱色可以明显降低溶解有机物的含量。对不同光脱色程度的水样进行了光化学降解,测定了其主要产物一氧化碳的光致生成速率,发现在8个不同波段下一氧化碳光致生成速率与350 nm的吸光系数和溶解有机碳之间均有良好的线性关系。350 nm的吸光系数和溶解有机碳含量在一定程度上均可较好地表示海水中CDOM的含量。     

胶州湾海水中一氧化碳的分布与海-气通量研究

CO是大气中的重要痕量气体,它对控制大气中羟基自由基的浓度、参与全球碳循环进而影响全球气候变化等方面起着重要作用。本研究分别于2007年6,8和10月开展了3个航次的调查,对胶州湾海水中CO的时空分布进行了研究。3个月中胶州湾表层海水中CO的浓度分别为(4.90±2.24),(6.31±1.56)和(3.50±1.27)nmol/L,表现出明显的季节性变化,其中8月大于6月大于10月。水平分布上,6月和10月沿岸平均浓度高于同航次湾内和湾口的平均浓度;8月沿岸平均浓度小于本航次湾内和湾口平均浓度。分别将3个月中CO的浓度按取样和测试时间以小时为单位分割求平均值,平均浓度和时间的分布关系总体符合周日变化的规律。但是胶州湾东部近岸站位的浓度出现周日变化的异常值,说明人文活动对CO的分布也起重要作用。结合中国大气中CO的平均浓度(0.329×10-6v/v)可知胶州湾表层海水中CO处于绝对的过饱和状态,6,8和10月3个月过饱和系数分别为(18.2±8.3),(20.6±5.1)和(10.3±5.28)。胶州湾CO的海-气通量6月大于10月,而小于8月。     

胶州湾沉积物中一氧化碳的微生物产生及消耗研究

本研究通过测定一氧化碳(CO)原位浓度和地球化学参数并结合实验室培养实验,系统地探究了胶州湾沉积物中CO的产生及消耗过程。本文首次测定胶州湾沉积物孔隙水中CO的浓度在46.8～189.9 nmol·L^-1,培养实验结果表明三甲胺及甜菜碱的添加明显促进了CO的生物产生,2-溴乙烷磺酸钠(Sodium 2-Bromoethanesulfonate, BES)及钼酸钠等抑制剂的添加对CO消耗没有明显影响,表明产甲烷过程和硫酸盐还原过程不是消耗CO的主要微生物过程。硝酸盐浓度的增加对CO消耗有明显的抑制作用。研究结果可以为深化海洋沉积物中CO生物地球化学循环及微生物介导的碳循环过程认知提供基础支撑。     

胶州湾海水中悬浮颗粒对溶解态微量元素的影响

运用离子色谱离线螯合结合ICP-MS的方法,对胶州湾海水中的微量元素(V,Co,Ni,Cu,Mo,Cd,Pb,U,REEs)进行了精确的定量分析。在测试前对在同一站位不同层位采集的平行海水样品进行了两种不同的酸化处理:一份采取先过滤后酸化的方式,以获得海水中溶解态微量元素的含量;另一份采取直接酸化后分析的方式,以评估悬浮颗粒中的可交换态微量元素对溶解态微量元素测定结果可能造成的影响。通过对比研究发现,不同处理方法得到的V、Ni、Cu、Co、Pb以及稀土元素(REEs)的质量浓度存在很大差异,说明悬浮颗粒物质可能对海水中相应元素的测定产生较大的影响。各种微量元素之间的差异和相应离子或离子团的电荷性质、在海水中的配位作用以及悬浮颗粒物质的表面电荷性质有关。初步研究结果表明,在类似于胶州湾这样的近海海域,悬浮颗粒物质是控制微量元素分布特征的一个重要因素。     

胶州湾海水痕量金属?溶解有机质分配特征及其影响因素探讨

采集胶州湾表层和底层海水样品,分析了Cu、Cr、Cd、Pb、Ni、Co等痕量金属在海水中的空间分布特征及其在不同分子量溶解有机质中的分配特征,并探讨了痕量金属?溶解有机质分配机理及浮游生物活动与盐度等环境因素对该分配过程的影响。结果表明,胶州湾海水中痕量金属呈近岸浓度较高的分布特征,在湾东北部出现高值区,Cd和Pb还分别在湾口与湾中部出现高值区。胶州湾海水中痕量金属平均有70.1%分配于低分子量(<1 kDa)组分中,其中Cu和Cd低分子量组分所占平均比例分别达79.0%与77.6%,Cr、Ni和Co稍低,分别为71.5%、67.3%及66.9%,Pb则仅为58.2%。海水中的溶解有机碳也以低分子量组分为主,所占比例平均达73.1%,且光谱特征显示低分子量溶解有机质中类腐殖质含量更高,含有丰富的羧基和羟基,金属配合能力较高,导致痕量金属多分配于低分子量溶解有机质中。高分子量溶解有机质(>1 kDa)所占比例与叶绿素a浓度呈显著正相关,表明浮游植物初级生产通过释放高分子量溶解有机质影响海水痕量金属?溶解有机质的分配过程。胶州湾湾顶盐度较低海域痕量金属高分子量组分略高,可能是生物活动及陆源输入(产生更多高分子量溶解有机质)与盐度(低盐有利于高分子量有机质的稳定性)共同作用的结果。     

胶州湾海水中硼的研究

首次实验研究胶州湾海水中的硼,胶州湾表层海水中硼的浓度为３．２４ ～３ ．８７ｍｇｋｇ－ １ ,Ｂ／Ｃｉ比值为０ ．１８１ ～０．２１５ ,平均值为０ ．２０４ ±．０ ．００９ 。Ｂ／Ｓ比值为０ ．１００～０ ．１２０,平均值为０ ．１１３ ±０．００５。湾内硼的分布,低值区在李村河口沧口湾附近,而在湾的东西两侧、东北角及湾口区域海水中硼浓度则较高。湾内海水中的硼主要靠湾外海潮输入。因湾内无常年径流流入,盐度分布变化小,硼浓度随盐度及氯度变化不明显。相对于北黄海水,胶州湾海水硼平均迁出量８．６５％ ,胶州湾海水中的硼表现为非保守性质。     

胶州湾海水中二氧化碳的研究

二氧化碳-碳酸盐体系是海水中最复杂的体系,其平衡主要包括如下过程:它直接影响海水pH的变化,对于海气界面交换及海水化学和海洋沉积过程等起着重要作用.     

胶州湾海水中溶解氨基酸的研究

于１９８６年１月－１１月用高效液相色谱法分析胶州湾１０个站位表层和底层海水中溶解游离氨基酸（ＤＦＡＡ）的组成、含量的分布及其季节变化。结果表明，７个站位的表层海水中月平均总溶解游离氨基酸（ＴＤＦＡＡ）含量范围为１．２４－２．２８ｕｍｏｌ／Ｌ。多数站位在２月份处于最低值（０．４ｕｍｏｌ／Ｌ），１１月份达最高值（５．０ｕｍｏｌ／Ｌ）。所测氨基酸中，Ｇｌｕ，Ｇｌｙ、Ａｒｇ、Ｌｅｕ，Ｏｒｎ，Ｓｅｒ等占优势     

胶州湾海水中DMS和DMSP的分布及其影响因素

为了解人为活动对二甲基硫(DMS)和二甲巯基丙酸(DMSP)生物生产的干扰,分别于2005年8月、11月对胶州湾海域进行采样。测定结果表明:胶州湾海水中8月DMS、DMSPd和DMSPp在次表层的平均含量分别为4.89,17.9和23.93nmol·L-1,在微表层中的平均含量分别为4.58,19.98和21.49nmol·L-1,11月DMS、DMSPd和DMSPp在次表层的平均含量分别为2.07,12.99和16.74nmol·L-1,在微表层中的平均含量分别为1.44,16.13和19.62nmol·L-1。DMS和DMSP的水平分布由于受到陆源输入的影响,呈现出自湾内向湾外递降的趋势。DMS和DMSP的含量夏季高于秋季。DMS和Chl-a在每个季节具有一定的相关性。DMS浓度的增加导致DMS通量增加。对海水微表层和次表层的研究表明,DMS和DMSPp并未在微表层中富集,而DMSPd有一定程度的富集。DMS,DMSP,Chl-a在海水微表层和次表层之间浓度分布的相关性体现了2层水体之间存在强烈的交换作用。     

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)。     

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.     

1986—2017年胶州湾水体透明度时空变化及影响因素研究

借助遥感技术能够获取长时序大范围数据的特点,利用1986—2017年的Landsat TM/ETM+/OLI影像,通过构建基于实测数据的定量反演模型,分析了32年来胶州湾海域水体透明度的时空分布特征和变化规律,并探究其主要影响因素。结果表明,年均水体透明度的变化范围为1.55～2.55m,且空间分布规律稳定,呈现东南高西北低的特点;季均水体透明度从高到低依次为冬季(2.09m)、春季(1.83 m)、秋季(1.82 m)、夏季(1.43 m)。利用气象数据及胶州湾流域的土地利用分类/景观格局数据,从自然环境和人类活动两方面分析影响胶州湾水体透明度时空分布的因素,发现胶州湾水体透明度与入海径流量、降水量存在显著的负相关关系,并受到近海养殖区破碎化程度和修建大型人工设施等人为因素的影响。     

胶州湾湾口海域海水淡化取水水质分析

取水水质是影响海水淡化成本的重要因素之一,根据2007年5月、8月和11月3个航次的调查数据,对胶州湾湾口海域海水水质进行了分析。结果表明,除个别近岸站DIN超过二类海水水质标准外,pH、DO、COD、Cu、Zn、油类、PO43--P等指标均符合二类海水水质标准,SS、TDS含量较低,Ca2+、Mg2+含量低于湾内,该区海水可作为淡化取水水源,预处理工艺中应关注钙、镁、铁和锰的影响。     

Chemical properties of colored dissolved organic matter in the sea-surface microlayer and subsurface water of Jiaozhou Bay, China in autumn and winter

The distribution and chemical properties of chromophoric dissolved organic matter (CDOM) in the Jiaozhou Bay, China were examined during four cruises in 2010-2011. The influence of freshwater and industrial and municipal sewage along the eastern coast of the bay was clearly evident as CDOM levels (defined as a 305 ), and dissolved organic carbon (DOC) concentrations were well correlated with salinity during all the cruises. Moreover, DOC concentrations were significantly correlated with chlorophyll a concentrations in the surface microlayer as well as in the subsurface water. The concentrations of DOC and CDOM displayed a gradually decreasing trend from the northwestern and eastern coast to the central bay, and the values and gradients of their concentrations on the eastern coast were generally higher than those on the western coast. In addition, CDOM and DOC levels were generally higher in the surface microlayer than in the subsurface water. In comparison with DOC, CDOM exhibited a greater extent of enrichment in the microlayer in each cruise, with average enrichment factor (E F ) values of 1.38 and 1.84, respectively. Four fluorescent components were identified from the surface microlayer and subsurface water samples and could be distinguished as peak A, peak T, peak B and peak M. For all the cruises, peak A levels were higher in the surface microlayer than in the subsurface water. This pattern of variation might be attributed to the terrestrial input.     

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。     

胶州湾水体和表层沉积物营养环境现状及影响因素

为了解胶州湾水体和表层沉积物营养环境状况及其主要影响因素,于2019年8月在胶州湾30个站位点采集了海水和表层沉积物样品,并于2021年5月在胶州湾沿岸采集了18个站位点的水样,对水体溶解无机态营养盐浓度和组成以及表层沉积物中总有机碳、总氮、总磷及生物硅含量和碳、氮稳定同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)进行了分析。结果表明,胶州湾内水体和沿岸水体中溶解无机氮、溶解无机磷和溶解硅酸盐浓度空间分布相近,高值均位于湾东北部,主要受到河流输入和沿岸污水排放的影响,低值主要出现在湾中部和湾口处。结合近30年来的历史数据分析发现,胶州湾夏季营养盐浓度在1990-2008年期间呈持续上升的趋势,政府实施的污染物总量控制措施以及河流径流量下降使得2006年以来营养盐浓度呈现下降的趋势,该变化在空间上主要体现为大沽河氮、磷输入量的减少及其对应的湾西部营养盐高值的消失。胶州湾氮、磷营养盐输入的不平衡使得“磷限制”在2000年后逐渐加剧。胶州湾表层沉积物中总有机碳、总氮、总磷含量高值均集中于东北部和东部沿岸,结合生物硅和水体营养盐含量分析显示,这主要是河流与排污输入及其...     

夏季东海一氧化碳的浓度分布、海-气通量和微生物消耗研究

研究了夏季东海海水中和大气中一氧化碳(CO)的浓度分布、海-气通量和表层海水中CO的微生物消耗。夏季东海大气中CO的体积分数范围为63×10-9~120×10-9,平均值为87×10-9(SD=18×10-9,n=37),呈现出近岸高,远海低和北高南低的特点。夏季东海表层海水中CO的浓度范围为0.24~5.51nmol/L,平均值为1.48nmol/L(SD=1.46,n=37),CO的浓度受太阳辐射影响明显;CO在垂直分布上表现出浓度随深度增加迅速减小的特征,浓度最大值出现在表层。调查期间表层海水中CO相比大气处于过饱和状态,过饱和系数变化范围为3.65~113.55,平均值为23.63(SD=24.56,n=37),这表明调查海域是大气中CO的源。CO的海-气通量变化范围为0.25~78.50μmol/(m2·d),平均值为9.97μmol/(m2·d)(SD=14.92,n=37)。在CO的微生物消耗培养实验中,CO的浓度随时间增长呈指数降低,消耗过程表现出一级反应的特点,速率常数KCO范围为0.043~0.32/h,平均值为0.18/h(SD=0.088,n=9),KCO与盐度之间存在负相关关系。