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。     

光谱法测定海水中溶解态无机氮的研究进展

溶解态无机氮(dissolved inorganic nitrogen,DIN)主要由亚硝酸盐-氮(NO^-₂-N)、硝酸盐-氮(NO^-₃-N)和铵氮(NH⁺₄-N)组成,它们在海洋的生物地球化学循环过程中起重要作用。但人类活动向海洋输入了大量无机氮,导致一系列环境问题。为了更好地开展海洋氮循环研究和环境污染管理,需对海水中的DIN进行测定。在众多分析方法中,光谱法因其通用性好、适用范围广、所需设备简单,成为测定海水DIN的首选。本文总结了近10年来基于光谱法测定海水DIN的研究进展,包括紫外分光光度法测定NO^-₃-N、萘乙二胺分光光度法测定NO^-₂-N和NO^-₃-N、次溴酸盐氧化-分光光度法测定NH⁺₄-N、靛酚蓝分光光度法测定NH⁺₄-N...     

冲绳海槽中部8.2ka以来GDGTs组成及温度重建*

异戊二烯类甘油二烷基甘油四醚脂类化合物(isoprenoid Glycerol dialkyl glycerol tetraethers, isoGDGTs)在海洋奇古菌(Thaumarchaeota)中广泛存在, 其结构对温度变化的敏感性使其成为广受欢迎的古气候与古温度重建材料。在北冰洋和西太平洋气候以及黑潮等多种因素的影响下, 冲绳海槽中部成为研究全新世以来古海洋和古气候变化的天然实验室。本文通过研究C14柱状沉积物的GDGTs组成、含量变化特征及其延伸的86个碳原子的四醚指标(tetraether index of tetraethers consisting of 86 carbons, TEX^H₈₆), 分析冲绳海槽中部的GDGTs来源, 并定量计算C14柱状沉积物记录的海洋表面温度(sea surface temperature, SST), 从而探讨8.2ka以来冲绳海槽中部古温度变化的驱动机制。通过甲烷指数和支链/异戊二烯类指标等, 我们确认isoGDGTs主要来自于氨氧化古菌, 适用于古温度重建。距今8.2ka以来, TEX^H₈₆ SST的变化范围是21.6~27.2℃。冲绳海槽中部SST主要受到西热带太平洋、低纬度冬季日晒量的影响; TEX^H₈₆指标记录的温度上升趋势与东亚夏季风强度的减弱不一致。7.4—6.6ka冷事件广泛存在于冲绳海槽的SST记录中, 但只在TEX^H₈₆数据中显示较大幅度的降低(~5℃), 我们推测可能受到Kikai-Akahoya火山灰(~7.3ka)的影响。     

长江口及邻近海区营养盐结构与限制

通过研究长江口及邻近海域溶解无机氮(DIN=NO₃-+NO₂-+NH₄+)、磷酸盐(PO₄3-)、硅酸盐(SiO₃2-)所表征的营养盐区域结构特征及影响因素,在分析营养盐绝对限制情况的基础上,划分了潜在相对营养限制区域。结果表明,123°E以西近岸表层区域DIN/P比值全年均高于16,而Si/DIN除秋季外基本小于1,显示出长江冲淡水影响下"过量氮"的特征。春夏季河口锋面区(31°~32.5°N,122.5°~124°E)硅藻的大量生长可使DIN/P异常升高和Si/DIN异常降低。秋季研究区域北部DIN/P西低东高且Si/DIN西高东低是由于在高DIN、低PO₄3-的长江冲淡水影响下,近岸受相对低DIN、高SiO₃2-的苏北沿岸流南下入侵影响而被分割而成。冬季长江口门东北部存在的高DIN/P和低Si/DIN区则主要由于寡营养盐的黑潮水深入陆架,向东北输送的部分长江冲淡水和增强的苏北沿岸流共同作用造成DIN升高所致。利用Redfield比值进行了不同站位表层潜在相对营养限制情况的区分。近岸123°E以西受高DIN、SiO₃2-长江冲淡水影响,四季多呈现PO₄3-潜在相对限制,而在春夏季由于浮游植物的大量吸收PO₄3-,造成局部PO₄3-绝对限制及潜在相对限制。春夏季氮限(DIN潜在相对限制)一般发生在外海部分站位,但较为零散。秋季除了东南外海大部分站位外,受苏北沿岸流影响在长江口北部近岸也存在氮限。随着低DIN/P的黑潮表层水(KSW)的入侵加强,冬季外海氮限站位增多。硅限(SiO₃2-潜在相对限制)在夏季发生在赤潮高发区,而冬季南部存在较多硅限站位表明KSW中SiO₃2-相对较为缺乏。     

复合碳源对含水层中硝酸盐自净的影响及微生物响应

本文选择典型农田采集地下水及含水层介质样品构建反应体系,添加三种配比的复合碳源(腐殖酸∶蛋白质∶葡萄糖分别为50%∶25%∶25%(C1);70%∶15%∶15%(C2);70%∶20%∶10%(C3))进行培养实验,分析在不同碳源配比下含水层系统中NO^-₃转化的动力学特征,综合微生物多样性和功能预测分析,探究复合碳源对含水层NO^-₃自净影响的微生物响应。研究表明,相对于空白对照组别(CK),复合碳源存在会促进含水层系统中的硝酸盐自净过程,C1、C2和C3的NO^-₃去除率在40 d内分别可达71.71%、52.99%和44.37%,远高于CK的17.01%。NO^-₃消减过程的动力学特征也表明复合碳源中葡萄糖或蛋白质等生物利用性高的碳源占比越大,越有利于NO^-₃消减,其中,蛋白质比例越高,产物中铵态氮含量越高。同时,微生物群落结构和功能预测分析的结果都表明添加复合碳源促进...     

温度和pCO2对中肋骨条藻释放挥发性卤代烃的影响

挥发性卤代烃(volatilehalocarbon,VHCs)是大气中一类重要的臭氧层破坏者和环境污染物,海洋微藻释放是大气VHCs的重要来源,在调节全球气候中起着至关重要的作用。该研究在2个温度(T=20、25°C)和2个CO₂分压(pCO₂=395、790 mg/L)条件下,模拟研究了温度和pCO₂升高对中肋骨条藻生长和3种VHCs (CHBr₃、CHBr₂Cl和CHBrCl2)释放量的影响。研究结果表明, pCO₂=395 mg/L,T=25°C时,中肋骨条藻的生长情况最佳; pCO₂=790 mg/L, T=20°C时,中肋骨条藻的生长情况最差。温度升高时,CHBr₃、CHBr₂Cl和CHBrCl2的平均浓度分别增加了10.55%、9.45%和12.18%;pCO₂升高时, CHBr₃和CHBrCl2的平均浓度分别降低了19.29%和30....     

西太平洋WP02-1柱状样品有机地球化学特征及其与Fe、Mn成岩成矿作用

在较系统地定量分析了西太平洋WP02-1柱状样品中的有机碳、可溶有机质(氯仿沥青“A”)及其族组成(总烃、饱和烃、芳烃、非烃、沥青质)、正构烷烃分子组合指数(nC^-₂₃/nC⁺₂₄、CPI)、类异戊二烯烃(Pr/Ph、Pr/nC₁₇、Ph/nC₁₈)的基础上,研究了它们的组成来源、正构烷烃生物标志化合物的地球化学特征,同时结合成矿元素Fe、Mn含量进行相关性分析。研究发现,有机烃类组分与成岩成矿元素有密切的成因联系,这一区域在Fe、Mn成岩成矿过程中,有机质起到重要作用。     

沉积记录中脂类生物标志物对琼东上升流强度的指示及其影响因素初探

本文对海南岛东部上升流边缘区域(S5站位)和上升流中心区域(S10站位)两根沉积柱进行了正构烷烃和脂肪酸的分析,结合有机碳含量、粒径、碳稳定同位素(δ¹³C)等参数综合分析其有机质来源与降解特征,并利用脂肪酸硅藻丰度参数∑C₁₆∶∑C₁₈重建了研究区域上升流强度年际变化。研究结果表明:S10站位处于上升流中心附近,粒径较粗,以砂为主;S5站位处于上升流边缘区域,粒径较细,以粉砂为主;两站位柱样δ¹³C值和长短链脂肪酸比值(∑C_20-:0/∑C_20+:0)显示有机质均以海源输入为主,S10站位有机质降解程度大于S5站位。脂肪酸中硅藻丰度参数和浮游植物脂肪酸占比指示了S10站位初级生产力高于S5,并利用∑C₁₆∶∑C₁₈指征了研究区域上升流强度及年际变化趋势。上升流强度在1925-1950年,1950-1980年和1980-2008年间表现为弱、强、弱的趋势,与太平洋年代际振荡(Pacific Decadal osc...     

南海北部191柱状沉积物主元素特征及其古环境意义

应用XRF法对南海北部陆坡191柱状沉积物中主元素进行分析,结果显示,全柱沉积物中SiO₂含量最高,其次是CaCO₃,Al₂O₃和CaO。在垂向分布上CaCO₃和CaO含量分布基本一致,SiO₂,Al₂O₃,Fe₂O₃,K₂O,MgO含量变化相似。结合AMS碳-14测年,可将191柱状样划分为5个地球化学层,主元素和MgO与Al₂O₃含量比值在垂向上的旋回变化反映了南海北部氧同位素3期以来末次冰盛期、冰后期、晚冰期的气候变化、海平面波动及陆源物质供应的变化,并对Heinrich事件、格陵兰高频气候振荡(D/O)旋回、新仙女木事件以及普林斜氏虫低值事件等全球性短周期气候事件有很好的对应关系,但受区域影响,在时间上有所滞后。氧同位素3期以来的沉积速率并未显示出南海普遍存在的间冰期比冰期、暖期比冷期的沉积速率低的规律,而是逐渐减小的,这可能是氧同位素3期频繁的冷热干湿气候振荡导致岩石易于风化破碎受侵蚀后被洪水搬运的缘故。     

南海台西南盆地南部海域TS6孔常量元素地球化学特征及其古环境意义

通过对南海台西南盆地南部海域TS6柱状样沉积物样品常量元素地球化学特征的分析,结合粒度和AMS14C测年分析结果,探讨了研究区末次冰消期以来的沉积环境及气候变化特征。常量元素垂向序列显示元素Mn在沉积物近表层大量自生富集,指示近现代底层水高度富氧,表明研究区水体环境条件十分有利于水成成因的铁锰结核发育;常量元素统计分析表明,Al、Fe、Mg、K、Ti代表了陆源元素组合;陆源常量元素比值Al₂O₃/TiO₂、TFe₂O₃/TiO₂、MgO/TiO₂和MgO/Al₂O₃记录了研究区末次冰消期以来的部分气候波动事件,其中全新世9.8～9.4 kaBP和6.5～5.8 kaBP阶段发生了两次气候变冷事件,指示东亚夏季风强度明显减弱,并且6.5～5.8 kaBP阶段冷事件表现出"双峰"特征。各常量元素比值指示末次冰消期18.5和15.8 kaBP左右可能也出现了气候变冷事件,其中15.8 kaBP出现...     

2015/2016年超强厄尔尼诺事件基本特征及生成和消亡机制

全球变暖背景下, 2015/2016年超强厄尔尼诺(El Ni?o)事件倍受关注, 此次事件是中部型和东部型El Ni?o的混合。研究发现, 西风爆发和北太平洋经向模态对触发此次事件均有所贡献。通过对比2015/2016年、1997/1998年与中部型事件可知, 2015/2016年事件在暖背景中产生, 其发展形态与中部型事件较为相似, 后期海表面温度异常迅速衰退主要与赤道东太平洋海域持续的东风异常以及纬向平流较弱有关。较之1997/1998年事件, 2015/2016年事件的海洋动力调整较弱, 表现为较弱的温跃层反馈和海洋波动, 纬向平流反馈的贡献大于温跃层反馈, 大气强迫影响显著, 中部海域相关要素异常值较大。在2015/2016年事件期间, 赤道海域以及近赤道海域海洋上层热含量的变化基本呈负相关, 且变化较为同步; 衰退阶段热含量的流失主要集中在5°S—5°N海域, 向两极的热输送明显。     

缘管浒苔和羽藻氮、磷营养生理学研究

以无性繁殖系为材料,开展了缘管浒苔和羽藻对NO₃-,NH₄+和PO₄3-的吸收动力学、生长动力学研究。吸收动力学研究结果表明缘管浒苔和羽藻对NO₃- 和PO₄3-的吸收方式为主动运输,对NH₄+的吸收方式为被动扩散。缘管浒苔对NO₃-的最大吸收速率(V_max)、对NH₄+的吸收斜率都大于羽藻,说明缘管浒苔对高浓度的NO₃-和NH₄+具有更强的吸收能力。缘管浒苔吸收NO₃-和NH₄+的a值远大于羽藻,说明在低营养盐浓度时,缘管浒苔对NO₃-和NH₄+的亲和力更强。在PO₄3-的吸收中,羽藻的最大吸收速率(V_max)远大于缘管浒苔,说明羽藻对高浓度PO₄3-的吸收能力更强,但缘管浒苔的a值远大于羽藻,说明前者在低营养盐浓度时PO₄3-的亲和力更强。生长动力学研究结果表明,硝酸氮是促进两种海藻快速生长的最适宜氮源形式,氨氮更易促进藻体叶绿素的积累。在相同氮营养条件下,羽藻表现出比缘管浒苔更强的生长优势。     

西北太平洋的一种潮汐数值同化模型

利用FVCOM海洋数值模式,在球坐标系统下考虑非线性效应和天体引潮力的影响,基于非结构的三角形网格建立了包括中国近海、日本海、鄂霍次科海和部分西北太平洋海域的高分辨率海洋潮汐数值模型,并采用趋近法同化84个沿岸验潮站的观测资料。模拟结果与175个验潮站的实测结果拟合良好,M₂,S₂,K₁,O₁四个主要分潮振幅和迟角的绝对平均误差分别为4.0 cm和5.6°,2.4 cm和7.5°,2.6 cm和6.3°,1.5 cm和5.0°。依据调和分析结果给出了4个主要分潮的同潮图分布,得到8个半日分潮和5个全日分潮的无潮点,证实了宗谷海峡全日潮无潮点的存在,首次模拟得到津轻海峡的全日潮无潮点;还给出了整个计算海域内最大可能潮差和潮汐余水位的分布特征。     

2016年夏季南海海盆水体颗粒物粒径分布特征*

颗粒物粒径分布(Particle Size Distribution, PSD)代表了颗粒物浓度与颗粒物粒径之间的关系, 影响着海洋生态环境和水体光学特性等。文章基于2016年夏季航次调查的生物光学剖面数据, 研究了南海海盆海域PSD的分布特征。研究发现, 幂律函数可以较好地拟合南海海盆区域的PSD, 对数空间中的实测的PSD与模拟的PSD平均决定系数高达0.95。PSD斜率(ξ)的分布范围为[1.27, 7.65], 均值为3.93±0.56。南海海盆区域表层水体的ξ均值与全球大洋表层水体的ξ均值相近, 但高于海湾等表层水体的ξ均值。ξ能较好地表征颗粒物平均粒径D_A的大小, 两者存在明显负相关关系, 即ξ值越高, D_A越小; 反之, D_A越大。通过分析T1断面的生物光学剖面数据及总体平均的PSD剖面数据, 发现PSD剖面分布特征如下: 1)表层水体的ξ值相对较高, 且D_A值相对较低, 推测可能是由于微微型藻类为主导颗粒物所致; 2) ξ值极小值层出现在次表层叶绿素浓度极大值层(Subsurface Chlorophyll Maximum Layer, SCML)中, 并伴随D_A极大值层的出现, 其原因可能是SCML中的大粒径浮游植物占比显著增加; 3)弱光层中的ξ值较SCML中的高, 但略低于表层的ξ值, 而D_A则位于表层与SCML的D_A之间, 这可能与浮游植物及其碎屑的絮凝、分解、沉降等过程相关。PSD特征影响着海水的固有光学特性, 分析发现: 由于SCML中的叶绿素浓度增加, 颗粒物散射系数(b_p(532))和颗粒物后向散射系数(b_bp(532))也相应呈现显著增加的趋势。弱光层中的平均b_p(532)与平均b_bp(532)最小。ξ与颗粒物衰减光谱斜率之间呈高分散性, Boss 等(2001b)的模型适合用于粗略估算区域性的ξ分布范围及均值。     

独流减河盐沼210Pbexc和137Cs剖面记录的现代洪水事件沉积

在独流减河入海口附近河道之间的盐沼采用人工探坑侧壁连续取样,获得2个站位的沉积物样品。通过²¹⁰Pb和¹³⁷Cs定年法建立年代框架,结合粒度分析、有孔虫鉴定和水文数据,探讨了该区的现代洪水事件沉积。结果表明,该区沉积物的²¹⁰Pb_exc比活度-深度剖面中存在2处明显的低值沉积层,分别在3~6 cm和10~14 cm深度,这2个沉积层分别对应¹³⁷Cs曲线的次峰和主峰。这两层与上下相邻层位相比呈现粒径较粗、分选较差,有孔虫丰度较低、破损百分比较高的特征。²¹⁰Pb测年结果显示,¹³⁷Cs曲线下部的主峰对应的年龄为1963年,与全球性的最大峰值形成时间相对应,而上部的次峰对应的并非1986年切尔诺贝利核泄漏事故形成的次峰。区内水文数据显示,在1963和1996年分别发生了2次较大的洪水事件。因此,推断S4和S5站位剖面中2个特殊的沉积层是由洪水事件造成的。本研究说明高分辨率沉积特征的多指标研究可以较为准确地揭示洪水等灾害性事件发生的年代和频率,这有利于系统地揭露海陆过渡带地区地质历史时期灾害和气候事件的频率和强度,为灾害预防和未来规划提供科学依据。     

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...     

南海潮汐潮流的数值模拟

本文用二维球坐标数值模式计算了南海m₁[=(K₁+O₁)/2]和M₂分潮的分布.计算范围从2°N到25°N,99°E到121°30'E,坐标的经向纬向、格距均为1°/4.计算结果与92个实测站进行比较符合良好,m₁分潮振幅的平均误差为4cm,迟角为7°.M₂分潮振幅的平均误差为9cm,迟角为12°.根据计算结果给出南海m₁和M₂分潮的潮汐、潮流、潮余流和潮能通量分布图.     

南极普里兹湾表层沉积物GDGTs含量分布与TEX86指标应用研究

利用中国南极考察获取的沉积物样品,对普里兹湾10个表层沉积物中GDGTs的含量与分布进行分析。结果表明:普里兹湾内GDGTs含量为27.69~900.78 ng/g,其中类异戊二烯GDGTs占比94%~99%,远高于支链GDGTs。类异戊二烯GDGTs与支链GDGTs都呈现东南高、西北低的分布趋势,且与沉积物中有机碳含量显著正相关(R>0.95)。沉积物中类异戊二烯GDGTs来源于水生古菌,而支链GDGTs主要来源于沉积物中的细菌。根据GDGTs不同异构体含量计算得到的指标TEX₈₆和TEX^L₈₆都与普里兹湾1月表层海水温度呈现良好的相关性。这表明TEX₈₆和TEX^L₈₆指标在普里兹湾海域具有适用性,可以作为重建古海温的替代指标。     

东海嵊山岛末次冰期黄土有机碳同位素特征及其古环境意义

黄土沉积中有机碳同位素组成与古气候关系密切,对研究区域环境演变具有重要意义。本文聚焦我国东海嵊山岛末次冰期黄土地层,在磁化率和元素地球化学指标特征分析基础上,开展有机碳同位素组成特征研究。研究结果表明：嵊山岛黄土沉积剖面有机碳同位素组成波动范围-21.63‰～-27.56‰,平均值为-24.88‰,剖面有机碳同位素组成波动偏正;利用端元法对嵊山岛黄土沉积环境中C₃/C₄植被相对丰度进行估算,揭示沉积地层记录的植被类型是以C₃型植被为主导,C₄型植被对沉积地层中有机碳同位素的贡献有限;与南京洞穴石笋、苏禄海海洋沉积以及南极Vostok冰芯氧同位素记录对比,显示末次冰期间冰阶时期嵊山岛黄土沉积中有机碳同位素波动是以C₃型植被为主导的植被碳同位素对降水条件改变的响应,降水可能是这一时期黄土沉积中有机碳同位素变化的主要影响因素;在末次冰消期阶段,温度有利于C₄植被的发育,导致区域C₄型植被丰度有所上升,并对沉积地层中有机碳同位素变动的贡献增加...     

海?气界面气体交换速率与二氧化碳气体通量的估算

海?气界面CO₂通量的估算采用块体公式,其等于气体交换速率、CO₂溶解度以及海水与大气的CO₂分压差的乘积,其中的气体交换速率通常与风速相联系,不同作者提出了气体交换速率为风速不同幂次多项式的参数化方案。本文对比了气体交换速率为风速函数的主要研究结果,发现与风速多项式的依赖关系相比,观测数据所基于的观测方法对于气体交换速率的影响更大。在此基础上,本文用多种不同的气体交换速率参数化公式计算了1982?2018年全球的CO₂通量,海洋整体上是大气CO₂的汇,赤道海区是源,南北半球40°附近的海域构成沿纬向的强吸收带。37 a间,海洋CO₂通量的年平均值(以碳计)为(?1.53±0.15) Pg/a, 1999年前,海洋吸收量逐年减小,1999年达到最小值,之后海洋吸收量开始增大,海洋吸收量的增大主要发生在南大洋。