底栖生物生产力现场测试系统(BCSPM)的建立及其初步实验结果

为对生态系统的健康评估及底栖生物资源的开发利用提供技术支撑,在胶州湾筏式养殖水域,建立了底栖生物生产力现场测试系统(BCSPM),并在光照和黑暗条件下测定了沉积物海水界面溶解氧随时间的变化、计算了氧通量、估算了底栖总初级生产力和群落呼吸。在光照较强的中午时刻测定的群落总生产力为20．76mgCm^-2h^-1;养殖水域沉积物中的群落呼吸要高于邻近水域。BCSPM整体运转良好,初步结果为系统的改进和进一步实验提供了依据。     

应用涡动相关技术的底栖溶解氧通量原位观测——以青岛汇泉湾砾石海滩短周期变化为例

海岸带区域内,穿过沉积物-海水界面的溶解氧通量是研究水体环境内生物地球化学循环周转的重要指标由于传统采样方法存在局限性,原位观测仪器布放难度较大,因此砾石海滩环境下的溶解氧通量研究还较少。利用非侵入性的涡动相关技术对青岛汇泉湾潮间带砾石基底的底栖溶解氧通量做出评估。涡动相关原位观测结果表明,在一个涨潮期内溶解氧通量变换范围为-16.7888±5.0~+49.3344±3.7mmolO_2/m~2/d。不稳定的通量结果表明近海潮间带底栖溶解氧通量在涨潮时段主要受波浪作用影响呈现出极为复杂的变化形式。频谱分析表明汇泉湾潮间带底栖溶解氧主要受东南向波浪作用控制,0.093~0.279 Hz(对应时间间隔为3.58~10.75s)频带为其主要贡献频段。通过对不同时刻累加共谱的比较分析,可以推断波浪作用和破碎波作用分别在涨潮期前后对底栖溶解氧通量变化起着主导推进作用。此项研究也表明涡动相关技术可应用于近海潮间带底栖溶解氧观测,为从宏观到微观研究海岸带生物地球化学进程研究提供了新的观测手段。     

大亚湾湿地底栖微藻对氮素的吸收存储及影响因素探究

为探讨不同类型湿地表层沉积物中底栖微藻对氮素的吸收存储能力及其影响因素,于 2017 年 3 月（枯水期） 和 8月 （丰水期） 分别采集大亚湾光滩湿地 （T1）、河口湿地 （T2） 和红树林湿地 （T3） 表层沉积物底栖微藻样品,并进行了反复冻融实验。研究结果表明,大亚湾滨海湿地表层沉积物中的底栖微藻丰度具有显著的时空差异,温度、营养盐和沉积物粒径可能是影响底栖微藻生长繁殖的主要因素。不同季节比较发现,底栖微藻的氮累积存储能力表现为枯水期强于丰水期,主要由于丰水期较高温度和强光照引起的过度干燥和光刺激,限制了底栖微藻的生长繁殖。河口湿地丰富的营养物质能促进底栖微藻的生长繁殖,致使在淡澳河河口湿地叶绿素含量最高,底栖微藻丰度也最大。底栖微藻胞内溶解无机氮 （DIN） 含量表现为T2（河口湿地） >T1（光滩湿地） >T3（红树林湿地） 的空间分布特征,这与其生物量的时空分布特征相一致 （P<0.01）,并且底栖微藻对氨氮 （NH4-N） 有较强的累积存储能力,胞内氨氮 （IC-NH4） 在胞内无机氮 （IC-DIN） 高达90.8%。底栖微藻 IC-DIN 占整个沉积物氮库的 24.2%,其中约 20.0% 的 NH4-N、17.6% 的 NO3-N 和 16.0% 的NO2-N被吸收累积在底栖微藻细胞内。整体上,大亚湾湿地沉积物底栖微藻的氮素累积能力受营养负荷的影响,且NH4-N负荷越高,底栖微藻对氮的吸收存储能力越强,能有效降低近岸富营养化水平。     

海底边界层溶解氧通量原位观测技术方法研究

海底边界层是溶质和悬浮颗粒物在海床与水体间交换的重要场所,也是沉积物质的主要成岩作用区,对海洋、湖泊有着重要的生物、化学、地质学意义。底栖溶解氧消耗速率是评估早期碳矿化作用的重要指示剂,也是研究元素循环周转的重要指标。溶解氧通量原位监测技术是获取底栖溶解氧消耗速率、了解化学物质输运机制,进而研究底栖生态系统、环境污染影响、生物地球化学进程的重要手段。针对传统溶解氧观测方法在效率和准确度上的局限性,介绍了目前底边界层原位氧通量测量技术的发展现状,对包括底栖培养室、微电极剖面、涡动相关技术和平面光极系统在内的观测特点进行了对比分析,讨论了各自的不足与局限,提出了今后需要关注的改进方向。     

黄河三角洲区域泥螺入侵与扩散研究进展

莱州湾西岸作为黄河三角洲的重要组成部分,位于渤海沿岸,滩涂岸线长而广阔、海水有机物质丰富、饵料充足,为底栖动物的生长提供了优越条件。为探寻黄河三角洲区域泥螺入侵历史,梳理总结扩散现状,探讨对当地传统生物造成的危害,保护黄河三角洲生物多样性和生态系统稳定。文章对历史资料和相关文献进行汇总整理。结果显示：2001年前莱州湾以及黄河口附近海域均无泥螺分布,现有泥螺种群来源于2001年人工引种。在黄河三角洲区域,泥螺分布范围持续扩大,向北已扩展至滨州沿岸潮间带海域,局部区域最高密度达160 ind/m2,被列为外来入侵物种,纳入了国家海洋局的生态监控体系中。泥螺与当地底栖贝类生物争夺营养和空间资源,产生种间竞争,导致种群生态位偏移。泥螺入侵成为优势种,建立了稳定的种群。     

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.     

厦门筼筜湖潟湖底栖微藻光合色素的时空变化特征及与环境因子的关系

2010年7月至2011年7月,利用高效液相色谱分离分析技术研究了厦门筼筜湖潟湖表层沉积物的底栖微藻生物量(以叶绿素a计)和光合色素组成,探讨了其与环境因子的关系.结果表明,表层沉积物中检出岩藻黄素、别藻黄素、玉米黄素、叶绿素b四种光合色素,对应的微藻类群包括硅藻、隐藻、蓝藻和绿藻.底层(表层沉积物)与水层(水体)微藻叶绿素a生物量呈显著负相关关系(p＜0.05),但底层-水层对应的光合色素不存在显著相关关系,此暗示底层光合色素主要是底栖微藻的贡献,而非来自水层浮游微藻的沉降.底栖微藻生物量随时间变化明显,夏季(6～8月)较低(1.30 mg/m2),冬季(12月至翌年2月)较高(86.16 mg/m2).各测站底栖微藻生物量存在空间差异,随湖区的水深增加而降低,与沉积物表层光辐照度呈显著的正相关关系(p＜0.05).岩藻黄素与降雨量呈显著负相关,别藻黄素与水体无机氮含量呈显著正相关,玉米黄素分布主要受温度影响,除玉米黄素外,其他光合色素含量与光辐照度呈正相关.初步估算表明,底栖微藻占该浅水潟湖生态系统水层-底层微藻叶绿素a生物量和固碳量的27.64％和12.56％.     

海洋底栖动物的环境修复作用

底栖动物的生物沉降作用能够促进悬浮颗粒物的沉降过程以及海水-沉积物界面间的营养盐交换,因此可以净化水体中的悬浮物、溶解性有机碳和营养盐等;底栖动物的生物扰动作用可以改变沉积物的物理化学性质,影响水层-沉积层的物质交换和能量传递,因此通过影响沉积物的氧化还原条件、菌群结构以及污染物的降解特性来促进污染物的降解转化过程;同时,底栖动物的摄食及消化过程可以提高污染物的生物可利用性以及外源酶的生物转化,从而对海洋环境修复产生促进作用。     

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.     

生物扰动下海底沉积物-水界面溶解氧二维观测方法

沉积物-水界面(SWI)是生物地球化学循环的主要界面,界面上溶解氧(DO)的分布实时测量对于了解生物扰动的复杂作用和生物地球化学循环过程有着重要意义。为了探索生物扰动作用对SWI微尺度溶解氧二维分布的影响作用,本文以八乙基卟啉铂为荧光指示剂,掺杂香豆素(Macrolex Yellow10GN)作为荧光素能量供体,以聚苯乙烯为基质制作了光学平面传感膜。以发光二极管(LED)为激励光源,结合彩色相机,构建了基于比率法的二维溶解氧观测系统,系统能够以0.36 mm的空间分辨率对SWI的溶解氧分布连续观测,实验室内的模拟实验结果表明,底栖沙蚕掘穴扰动可使局部沉积物溶解氧质量比提高3~4?g/g。该研究填补了国内基于比率法的平面光学溶解氧传感器研究领域的空白。     

黄河三角洲潮间带泥螺重金属含量与生物质量评价

泥螺(Bullacta exarata)作为黄河三角洲区域成功引入的滩涂养殖种类, 为当地获得了巨大的经济效益, 但对其生态影响还了解不多。为了解该区域泥螺体内重金属含量并评价其生物质量, 于2012年8月对该区域进行泥螺和沉积物样品采集调查和分析。采用富集系数K、残留量指数I以及金属污染指数I_MP进行分析。结果表明, 黄河三角洲沉积物及泥螺体内6种重金属含量均相对较低, 多数符合国家海洋沉积物质量标准第一类。泥螺对不同重金属的富集系数K有明显差别, 其中对Cu 和Cd 的富集能力最强。残留量指数I富集系数K及金属污染指数I_MP均表明, 黄河三角洲潮间带泥螺对重金属的富集程度均较低, 说明该海域泥螺未受到重金属离子的污染。根据国家生物质量标准分析, 黄河三角洲潮间带泥螺的生物质量总体较好, 生物体内重金属含量总体上与海水中重金属含量无显著的相关性。     

Spatial distribution and deposition history of nonylphenol and bisphenol A in sediments from the Changjiang River (Yangtze River) Estuary and its adjacent East China Sea

Nonylphenol(NP) and bisphenol A(BPA) are endocrine disruptors causing harmful effects including feminization and carcinogenesis to various organisms,and consequently,their contamination in natural environment has received wide concerns.This study reports the distribution characteristics of NP and BPA in surface sediments and their deposition history based on a dated sediment core in the Changjiang River(Yangtze River) Estuary and its adjacent East China Sea.The contents of NP and BPA in surface sediments ranged from 1.56-35.8 and 0.72-13.2 ng/g(dry mass),respectively,with high values recorded in the two mud zones,the Changjiang River Estuarine Mud Zone and the Zhejiang Coastal Mud Zone.High values in the Zhejiang Coastal Mud Zone suggest the possibility of long distance transport of both contaminants through the Changjiang riverine plume.The contents were not correlated with the distance from the pollution source,indicating other factors including particle deposition rate and sediment grain size obviously affecting the distribution pattern.NP was also detected in a sediment core at layers deposited from the year of 1971 to 2001 with contents of up to 20.9 ng/g(dry mass).The deposition fluxes of NP varied from 0.68 to 17.9 ng/(cm2 · a) with peaks and valleys reflecting the traces of economic development history in China during the previous three decades.BPA was detected at sediment layers deposited from 1973 to 2001 with contents of up to 3.66 ng/g.The fluxes of BPA varied from 0.62 to 3.13 ng/(cm2 · a) showing a similar pattern as NP.The contents of NP and BPA also indicated potential risks on benthic organisms in the study area.     

Submarine groundwater discharge and benthic biogeochemical zonation in the Huanghe River Estuary

Submarine groundwater discharge(SGD) has received increasing attention by studies on coastal areas; however,its effects on biogeochemical zonation have not been investigated to date. The Huanghe River Estuary(HRE) is a world class river estuary with high turbidity, and heavy human regulation. This study investigated how SGD is related to the benthic biogeochemistry of the HRE. Based on the distribution of several parameters(e.g., salinity,temperature, dissolved oxygen(DO) levels, p H, radium iso...     

Nutrient exchange across the sediment-water interface in the Potomac River estuary

The flux of ammonia, phosphate, silica and radon-222 from Potomac tidal river and estuary sediments is controlled by processes occurring at the sediment-water interface and within surficial sediment. Calculated diffusive fluxes range between 0·6 and 6·5 mmol m^?2 day^?1 for ammonia, 0·020 and 0·30 mmol m^?2 day^?1 for phosphate, and 1·3 and 3·8 mmol m^?2 day^?1 for silica. Measured in situ fluxes range between 1 and 21 mmol m^?2 day^?1 for ammonia, 0·1 and 2·0 mmol m^?2 day^?1 for phosphate, and 2 and 19 mmol m^?2 day^?1 for silica. The ratio of in situ fluxes to diffusive fluxes (flux enhancement) varied between 1·6 and 5·2 in the tidal river, between 2·0 and 20 in the transition zone, and from 1·3 to 5·1 in the lower estuary. The large flux enhancements from transition zone sediments are attributed to macrofaunal irrigation. Nutrient flux enhancements are correlated with radon flux enhancements, suggesting that fluxes may originate from a common region and that nutrients are regenerated within the upper 10–20 cm of the sediment column.The low fluxes of phosphate from tidal viver sediments reflect the control benthic sediment exerts on phosphorus through sorption by sedimentary iron oxyhydroxides. In the tidal river, benthic fluxes of ammonia and phosphate equal one-half and one-third of the nutrient input of the Blue Plains sewage treatment plant. In the tidal Potomac River, benthic sediment regeneration supplies a significant fraction of the nutrients utilized by primary producers in the water column during the summer months.     

Carbon isotopic composition and flux of particulateorganic matter in the Changjing River

ＣａｒｂｏｎｉｓｏｔｏｐｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｆｌｕｘｏｆｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｉｎｔｈｅＣｈａｎｇｊｉｎｇＲｉｖｅｒＣａｉＤｅｌｉｎｇ,ＨａｎＹｉｂｉｎｇ（ＲｅｃｅｉｖｅｄＪｕｎｅ５,１９９６;ａｃｃｅｐｔｅｄＪ...     

流域降水和人类活动对黄河入海泥沙通量的影响

自从20世纪70年代以来,黄河入海泥沙通量表现出明显减少的趋势.研究表明,入海泥沙通量对于上、中游不同的水沙来源区降水变化的响应方式是不同的.在假定其他因素相同的情况下,龙门至三门峡区间的年降水量每减少10mm,入海泥沙通量将减少0.275亿t;河口镇至龙门区间的年降水量每减少10mm,入海泥沙通量将减少0.143亿t;兰州以上年降水量每减少10mm,入海泥沙通量减小0.174亿t.多沙细砂区降水的减少对于黄河入海泥沙通量的影响最大.通过多元回归分析建立了入海泥沙通量与年降水、梯田林草面积、淤地坝造地面积之间的定量关系:在其他因素不变时,梯田林草面积每增加104hm2,入海泥沙通量将减少0.0019亿t/a;年降水量每减少10mm,入海泥沙通量将减少0.543亿t,淤地坝造地每增加104hm2,入海泥沙通量将减少0.0205t/a.这些数据可为未来各影响因子进一步变化后入海泥沙通量变化的估算提供依据,为黄河流域和河口的环境规划服务.     

调水调沙对黄河下游溶解铀浓度及入海通量的影响

为研究调水调沙对黄河下游溶解铀浓度及其入海通量的影响,于2014年调水调沙期间在黄河小浪底站及利津站进行了连续同步观测。结果发现,调水调沙期间,小浪底站溶解铀浓度的平均值在调水阶段为（4.28±0.33）μg/L,调沙阶段为（4.19±0.29）μg/L;利津站溶解铀浓度的平均值在调水阶段为（4.55±0.22）μg/L,调沙阶段为（4.87±0.40）μg/L。无论是调水阶段还是调沙阶段,利津站溶解铀浓度的平均值均比小浪底站高,且调沙阶段溶解铀增加量显著高于调水阶段。进一步分析讨论得出调水调沙期间氧化还原条件的变化以及悬浮颗粒物粒径的变化是影响黄河下游溶解铀化学行为的主要因素。2014年调水调沙的运行使得黄河下游利津站的溶解铀入海通量比河流正常输运状态下增加了8.3×102 kg;而2015年在只进行了调水的情况下,从小浪底站到利津站溶解铀通量减少了4.1×103 kg,说明不同模式下的调水调沙对溶解态铀入海通量的影响是不同的。由于在黄河口咸淡水混合带存在着悬浮颗粒物向水体释放溶解铀的现象,根据调水调沙期间悬浮颗粒物的增加量及溶解铀的释放系数估算得到2010年、2012年、2013年、2014年调水调沙期间在河口混合带释放的溶解铀分别为1.57×104 kg、0.739×104 kg、0.690×104 kg和8.25×102 kg,分别占各自年份全年溶解铀入海通量的15%、7.7%、5.3%和1.3%。     

辽东湾北岸主要入海河流污染物入海通量及其影响因素分析

利用辽河、大辽河、小凌河1992-1995,2004-2007年,大凌河1995-2007年的水文和水质入海监测资料,估算了辽东湾北岸四条主要入海河流各污染因子的入海通量,并初步分析了污染物通量年际变化的影响因素.结果表明,辽东湾北岸的四条主要河流中除小凌河各种污染物入海通量总体上呈增加趋势以外,其他三条河流各污染物的...