南黄海表层不同粒级沉积物中氮的地球化学特征

南黄海不同粒级沉积物中可转化氮[离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)、强氧化剂可浸取氮(SOEF-N)]的地球化学特征各不相同,其中SOEF-N是3种粒级沉积物中含量最高的形态,IEF-N是可转化无机氮中的主要存在形态,也是最易参与循环的形态.当同一粒级沉积物中的可转化不同形态氮都能参与循环时,它们对氮循环的相对贡献从大至小依次为SOEF-N>IEF-N>SAEF-N>WAEF-N.对于不同粒级的沉积物来说,细粒级沉积物中的可转化不同形态氮的绝对含量最高,粗粒级沉积物中不同形态氮的绝对含量最低;如果沉积物中3种粒级组分所占的份额相同,那么细粒级沉积物中可转化氮的量占总可转化氮的60%,是中粒级中的2倍,粗粒级沉积物中可转化氮的近7倍,即细粒级沉积物对氮循环的可能贡献最大.随着沉积物粒级的由粗到细,沉积物中可转化有机氮的相对含量逐渐增加,而无机氮的相对含量逐渐降低.     

渤海表层沉积物中化学浸取不同形态氮的释放潜力

为了探究可转化态氮(transformable total nitrogen, TTN)的影响因素及其释放潜力, 本文采用分级浸取的方法将渤海表层沉积物中的氮分为离子交换态氮(ion exchange nitrogen, IEF-N)、弱酸可浸取态氮(weak acid extractable nitrogen, WAEF-N)、强碱可浸取态氮(strong alkali extractable nitrogen, SAEF-N)、强氧化剂可浸取态氮(strong oxidizer extractable nitrogen, SOEF-N)和非转化态氮(non-transformable nitrogen, NTN), 研究了沉积物粒径和有机质等对释放氮量的影响, 探讨了沉积物中TTN的释放对上覆水中溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)和叶绿素a (Chl a)的影响。结果表明, 各TTN的含量顺序为SOEF-N>SAEF-N>IEF-N>WAEF-N, 释放量为IEF-N>SAEF-N>SOEF-N>WAEF-N, 释放比例为IEF-N>WAEF-N>SAEF-N>SOEF-N, 分别有69.83%的IEF-N、64.93%的WAEF-N、56.27%的SAEF-N、29.56%的SOEF-N将再次释放。Pearson相关性分析结果显示, 沉积物中SOEF-N的释放量与粉砂含量呈负相关, 而与砂含量呈正相关; SOEF-N的释放量与上覆水中的 Chl a和溶解无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN)均呈负相关, 说明SOEF-N的释放对上覆水中Chl a和DIN的影响较小, 而表层和底层水的Chl a和DIN分别具有极强的正相关关系(r=0.803, P<0.01; r=0.831, P<0.01), 这可能意味着研究区域内的水柱没有出现明显的分层。     

南海深海盆表层沉积物氮的地球化学特征与生态学功能

研究了南海深海盆区域(南沙海槽西南部)表层沉积物中氮的形态、分布及其在生物地球化学循环中的功能.研究表明,表层沉积物中不同形态氮的含量不同.其中,氧化还原转化态的氮(SOEF-N)含量最高,平均为68.3μg/g,占总氮(TN)的7.08%;弱酸转化态氮(WAEF-N)含量最小,仅占总氮(TN)的1.09%.离子交换态(IEF-N),WAEF-N,S OEF-N及TN的地球化学分布特征存在一定相似性:均由海槽东西两侧向中央递增,并在槽底呈高含量分布;SAEF-N(强碱转化态)分布则与该趋势相反.IEF-N,SAEF-N和SOEF-N的分布主要受沉积物中有机碳含量(OC)控制;而WAEF-N则与碳酸盐(CaCO₃)存在显著的负相关关系;TN与OC不具有显著意义的相关,间接说明二者来源的不同.同时,各形态氮的分布还与沉积物粒度类型密切联系.此外,研究区域内由沉积物提供的氮源很大程度上补偿了浮游植物对水体中营养盐的消耗,对维持该海域的初级生产力水平起到一定作用.其中,IEF-N和SOEF-N的释放对浮游植物生长及初级生产力的贡献较为显著.     

南黄海表层沉积物中氮的区域地球化学特征

通过分级浸取分离的方法获得了南黄海表层沉积物不同形态的氮，首次探讨其分布的区域性特征：南黄海表层沉积物中各形态氮在不同测线上均呈现出波状分布。B测线的基本上呈现出中部海域高，两边海域低，而西部海域又略高于东部海域的趋势，D和E测线的基本上呈现出西高、东低的趋势，C测线的则呈现出西低、东高的趋势，F测线的变化趋势比较平缓，从整体上看，SOEF—N和TN的分布呈现出西部海区比东部海区低的趋势。受各测线上沉积物种类差异的影响，自北向南各形态氮的变化幅度逐渐减小，其中SOEF-N在各测线上的变化幅度最大，且自北向南降幅最大。受水动力及沉积物粒度的影响，不同形态氮在黄海槽内各站位沉积物中的含量较高。沉积物中各形态氮在不同测线上的分布还表明，陆源输入对南黄海沉积物中氮测线分布有较小的影响，海洋自生氮对南黄海表层沉积物中氮的形态、含量与分布具有重要影响。     

渤海沉积物氮的生物地球化学功能

20世纪90年代,科学家们对海洋沉积物中氮的行为等进行了较深入的研究(宋金明,1997; Hammond et al.,1996;Jordan et al.,1998)。如氮的早期成岩过程、氮的去营养化作用、氮在沉积物-海水界面的转移过程及交换通量。近年来实施的全球性重大合作计划,如 JGOFS、GLOBEC、SOLAS等进一步加强了对海洋中的氮循环的研究(Collier,1991;Smith et al.,1996)。随着研究的深入,沉积物中氮循环的控制机制、氮循环与其他生源要素循环的关系及其生物地球化学功能等方面的研究已经成为目前研究的焦点。以往的研究工作大多集中于从沉积物间隙水这一角度研究沉积物中的氮循环,而对沉积物本身研究较少,主要是由于研究手段、方法的缺乏(甄别沉积物中氮的各种赋存形态极为困难)。而通过对沉积物初步的研究已证明(马红波等,2001),沉积物固体颗粒本身的特征,如颗粒大小及氮在其中的赋存形态对较长时间尺度上的氮循环过程具有重要影响。本文作者在研究沉积物氮形态基础上,对渤海沉积物氮的生物地球化学功能进行了探讨,以期对深入研究生源要素的循环过程提供基础依据。     

黄海、东海陆架区沉积物中氮的形态分布及与浮游植物总量的关系

利用分级浸取分离法将黄海、东海陆架区沉积物氮分为转化态氮(TF-N)和非转化态氮,并将可转化态氮区分为4种形态:离子交换态氮IEF-N 、碳酸盐结合态氮CF-N 、铁锰氧化态氮IMOF-N及有机态和硫化物结合态氮OSF-N。 对各形态氮的平面、垂直和沉积剖面年际分布进行了分析,并进一步探讨了该区域氮形态与古生产力的替代指标——生物硅(BSi)的相关性,揭示了氮形态的地球化学特征及与浮游植物总量的关系。结果表明,黄海、东海陆架区表层沉积物中可转化态氮占总氮的百分比为16.81%,可转化态氮中4种形态氮的平均含量为:IMOF-N(66.65 μg/g)>IEF-N(22.96 μg/g)>OSF-N(17.40 μg/g)>CF-N(11.26 μg/g),IMOF-N是可转化态氮的优势形态;柱状沉积物中各形态氮垂直分布不同,长江口沉积物中各形态氮垂向变化幅度大于南黄海中部;离子交换态氮IEF-N和铁锰氧化态氮IMOF-N对浮游植物总量贡献较大。     

大鹏澳养殖区柱状沉积物中氮、磷的分布特征及污染状况研究

为研究海水养殖对海湾沉积物的累积影响, 对大亚湾的大鹏澳养殖区沉积物柱状样中总氮、总磷和有机碳的含量及剖面分布特征进行了研究, 并探讨了海水养殖区沉积物中氮、磷的污染状况。结果表明, 网箱养殖区、贝类养殖区和对照区等3个区域柱状样中总氮的含量范围分别为638.2—3803.9mg.kg-1、740.9—2152.1mg.kg-1和343.2—471.9mg.kg-1, 总磷的含量范围分别为344.7—3233.9mg.kg-1、297.9—497.5mg.kg-1和650.2—1327.2 mg.kg-1, 有机碳的含量范围分别为0.96%—2.22%、0.87%—1.13%和0.69%—0.95%。该三个因子的含量均从底层至表层呈增加趋势, 但网箱养殖区上层增加幅度最为剧烈, 贝类区次之, 对照区变化幅度最小。所有柱状样中, 总氮含量均超标, 但网箱养殖区总氮污染最为严重, 贝类养殖区次之, 对照区最轻; 网箱养殖区的总磷在上层的不同深度超标, 而贝类养殖区及对照区柱状样的总磷含量均未超标。     

2015年春季长江口表层沉积物生源要素分布和来源

根据2015年5月对长江口及其邻近海域的生态环境调查资料, 探讨长江口春季表层沉积物总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)和生源硅(BSi)4类生源要素的空间分布和来源。结果表明: 2015年春季长江口表层沉积物TOC、TN、TP和BSi平均含量分别为0.315%、0.041%、0.066%和0.450%, 其中, 沉积物中TOC、TN受到陆源输入和海洋自生输入双重影响, 且海洋自生组分的贡献较大, 二者空间分布均呈现南部分布最高并沿西北方向递减趋势; TP分布主要受陆源输入影响, 并呈西北向东南递减趋势; BSi来源于生物沉积, 总体呈现南部高、北部低的分布趋势。与2007年相比, 长江口表层沉积物有机碳、氮含量降低, 东南外海区域替代浑浊区域成为表层沉积物生源要素含量最高区域, 且陆源输入对长江口表层沉积物生源要素的贡献趋于减弱。     

渤海南部海域柱状沉积物中氮的形态与有机碳的分解

海洋沉积物中氮形态的研究是研究其生物地球化学循环的重要前提,柱状沉积物中氮的形态分布在一定程度上反映了其早期成岩作用的进程及结果.利用分级浸取分离方法首次对渤海南部海域自然粒度下5个柱状沉积物样品进行了分析,依据是否可由试剂提取将其分为可转化态和非转化态,系统地研究了可转化态中各形态氮的分布特征及早期成岩作用.研究表明,渤海南部海域自然粒度下柱状沉积物中,OSF-N和IEF-N是可转化态氮的优势形态.各形态氮的含量随深度变化趋势不同,成岩作用亦不同.沉积物中有机氮的分解速率常数为15.51×10-3a,且对各生源要素的分解速率常数有N>P>C>Si;OC/TN比值远小于OC/ON,说明沉积物中保留了大量无机氮(IN)和非转化的有机氮,OC/ON值随深度增加而减小是由于沉积物中富集了ON;柱状沉积物中,表层比深层可转化态氮占其总量的比例高,在局部区域由于深层沉积物中氮的“再活化”导致二者几乎相同.     

浙江近岸海域表层沉积物中氮的存在形态及其含量的分布特征

运用分相浸取法分析了浙江近岸海域60个站位的表层沉积物(0～2 cm)中各形态氮的含量和分布.研究结果表明,表层沉积物中总氮(TN)含量为214.66～861.44 mg/kg,均值为580.52mg/kg,位于浅水区的长江口、杭州湾和浙江沿岸的TN含量低于东部远岸海域;可转化态氮(TTN)含量只占总氮的3.06%～37.24%,有机态和硫化物结合态氮(OSF-N)是沉积物中可转化态氮的主要赋存形态,非转化态氮(NTN)是浙江近岸海域表层沉积物中的优势形态.各站位沉积物中氮在不同提取相中的含量差异较大,与沉积物的陆源输入、沉积物重金属含量、粒径分布及沉积海域的水动力条件等因素有关.     

Nitrogen forms and decomposition of organic carbon in the southern Bohai Sea core sediments

Study on form characteristics of nitrogen in marine sediments is the primary method to research its biogeochemical cycling and nitrogen form characteristics in core sediments can reflect the process and results of early diagenesis in a certain degree. In this paper, Sequential extraction process in natural grain size was used for studying the existent forms of nitrogen in five core sediments of the southern Bohai Sea for the first time. Nitrogen was divided into two parts -transferable and fixed based on whether it could be extracted by the reagent. Distributions and early diagenesis of transferable nitrogen forms in the southern Bohai Sea were researched integratedly. Results indicate that IEF - N and OSF-N are predominant forms in transferable part in the studied core sediments. Contents of different nitrogen forms vary differently with depth, and have different diagenesis process. Decomposition constant of organic nitrogen (ON) and OC are about 15.51 × 10~(-3)a~(-1)and 4.79× 10~(-3)a~(-1) respective     

Characterizing the depositional settings for sedimentary organic matter distributions in the Lower Yangtze River-East China Sea Shelf System

Grain-size distributions, total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) concentrations, and TOC/TN ratios (C/N) were analysed for surface sediments from the Lower Yangtze River-East China Sea (ECS) shelf system. Hierarchical cluster analysis of grain-size parameters (mode, mean, sorting, skewness and kurtosis) has been employed to characterize grain-size compositions. The results suggest there are five grain-size compositional types (type-I–V) that fingerprint distinct depositional conditions. In areas with high sedimentation rates, hydrological sorting preferentially enriches the fraction coarser than 6.4ø (12 μm) in shallow seafloor sediments (water depth<30 m) by transporting the finer fraction to the deeper seafloor (water depth>30 m), and thus forms grain-size compositional type-I (shallow) and type-II (deep). In the open shelf, where modern sediment supply is very limited, grain-size types-III–V are identified according to different winnowing intensity. Overall TOC contents significantly correlate with mud proportions, suggesting muddy sediments are the primary control on OM accumulation. However, de-association of terrestrial OM from fine sediments in the Estuary and the occurrence of presumably relict OM in the open shelf exert additional controls on OM dispersal and carbon cycling in the ECS. By considering geography, oceanography, sediment source, and the relation between sedimentation conditions and sedimentary OM distributions, we define six depositional settings: the lower river, the estuary, the coast, the offshore upwelling area, the erosional area, and the open shelf. These settings describe the sediment dispersal and associated organic matter cycling in the Lower Yangtze River-ECS shelf system.     

辽宁海岸带沉积物的化学特征及其相互关系的研究

本文利用辽宁海岸带沉积物的1856个化学样品的分析资料,探讨了该区沉积物的化学要素含量与分布特征,并着重分析了各化学要素间的相互关系及其与沉积环境的关系等。     

长江口及毗邻海区沉积物中磷的分布特征

于2006年6月和2007年4月在长江口及毗邻海区采集了表层沉积物样品,利用水淘选法对沉积物进行了粒径分级,并采用改进后的SEDEX方法对沉积物样品及分粒级沉积物样品进行了磷形态分析。结果表明,2006年6月和2007年4月长江口及毗邻海区沉积物总磷变化分别为12.56~19.64μmol/g和8.99~19.91μmol/g,其中碎屑磷是磷的主要存在形态。可交换态磷、铁结合态磷、有机磷、自生磷灰石磷及难分解有机磷在长江口外的平面分布比较一致,均在紧邻长江口门外、杭州湾外的条状带出现了含量的高值,而在口门内及口门外河口靠海一侧碎屑磷含量较高。不同形态磷在不同粒径沉积物中的含量不尽相同:有机磷、自生磷灰石磷以及难分解有机磷是小于8μm粒级沉积物中磷的主要组成部分,而且其在总磷中所占比例随沉积物粒径的增加而下降;碎屑磷则主要集中在粗沉积物中,为32~63μm及大于63μm粒级沉积物中磷的主要贡献者。沉积物的粒度分异以及各形态磷在不同粒径沉积物中含量的差异,共同影响着河口沉积物中磷的分布。     

厦门潘涂虾池及其附近内湾各态氮的季节性变化特征

1996年6月至1997年2月，对厦门市潘涂垦区两口虾池及附近内湾不同形态氮的含量与动态进行调查。结果显示虾池的可溶性有机氮（DON）含量明显高于邻近内湾，颗粒有机氮（PN）多数时间也高于内湾，而邻近内湾可溶性无机氮（DIN）含量则明显比池内的高。虾池中的氮主要以DON形态存在（59．76％），DIN，PN含量较少（9．37％和20．87％）；邻近内湾则是以DIN为主（59．97％），其次为DON（29．55％），PN所占比例最小（10．48％）。吓池与邻近内湾不同形态氮的季节变化也存在一定差异。     

南极普里兹湾沉积物中有机碳和总氮的含量与分布

利用中国多次南极科学考察获得的沉积物样品,对普里兹湾沉积物中有机碳(OC)、总氮(TN)的含量和分布以及OC/TN进行了分析。结果表明:普里兹湾表层沉积物中OC和TN的含量变化范围分别为0.14%~1.20%和0.02%~0.20%,平均值分别为0.63%和0.11%。OC/TN的变化范围为5.5~8.2,平均值为6.8。OC和TN含量呈现明显的正相关性,表明有机质来源相同,比值接近6.6,说明有机质主要为海洋生源沉积。两者平面分布趋势非常一致,且与沉积物中泥质含量呈显著正相关,湾内73°E以西区域OC和TN含量较低,而以东区域含量较高,这是上层水体生产过程和冰川携带陆源砂等因素共同作用的结果。垂直分布上,OC和TN含量总体上表层高于深层,OC含量随深度增加逐渐降低,达到一定深度后趋于稳定。较高的沉积速率加速OC的埋藏,5根柱样中OC的埋藏率为39%~91%,平均为66%,表明普里兹湾是重要的碳汇区。     

Distribution of organic carbon in sediments and its influences on adjacent sea area in the turbidity maximum of Changjiang Estuary in China

Distributions and sources of total organic carbon （TOC）in seabed sediments and their implications for hydrodynamics are analyzed, in the turbidity maximum of the Changjiang Estuary. Ecology ecoenvironmental effects of estuary water on the continuously increasing terrigenous organic carbon from the Changjiang River are also explored through variations of organic carbon content and water quality indicators. Results show that, hydrodynamics exert important influences on distributions of organic carbon in the tur- bidity maximum of Changjiang Estuary. For their redistribution effect of terrigenous organic carbon within the moving layer in the whole region, variations from land to sea are not indicated by surficial and vertical average values of TOC and total nitrogen （TN） contents in core sediment, as well as organic stable carbon isotopes in surface sediments. However, on the long-time scale, the trend of terrigenous organic carbon decreasing from land to sea is still displayed by variations of stable carbon isotopic average values becoming heavier from land to sea. Previous studies have shown that high content of Chl a cannot appear in the Changjiang Estuary in despite of adequate nourishment supply, because photosynthesis of phytoplankton is constrained by high suspended sediment concentration（SSC）. However, an area with a high content of Chl a occurs, which may be caused by resuspended benthic algae with bottom fine grain-size sediments. Tremendous pressures are imposed on the environment of Changjiang Estuary, because of uhrophication trends and special hydrodynamics. Phytoplankton bloom area tends to extend from the outer sea to the mouth of Changjiang River.     

长江口不同沉积环境沉积物中碳的分布和来源

利用2004年5月在长江口门区获得的R3、N3、S3和S1四个沉积物柱状样品,对其各种形态碳的含量和垂直分布、TOC/N值以及同位素δ13Corg值进行了分析,并结合该区域的水文悬沙特征,探讨了影响沉积物中碳埋藏的因素及其物质来源,结果表明:长江的径流量和沉积速率是影响长江口碳埋藏的两大重要因素,对各种形态碳在沉积柱中...     

长江口内外表层沉积物中营养元素的分布特征研究

通过对长江口内外9个表层沉积物中不同形态碳、氮、磷含量的测定,得到了长江口内外表层沉积物中营养元素的分布特征,探讨了影响其分布的主要因素。长江口内外表层沉积物中的营养元素在河流段的分布波动较大,在口门附近海域分布较平缓。在三种营养元素中,IC、ON和IP分别为C、N、P的优势形态。在影响表层沉积物中营养元素分布的因素中,沉积物的粒度和上覆水体的盐度在其中起着重要的作用,同时还受到近岸排污和海洋生物生产的影响。     

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。