悬浮颗粒物中生物硅测定方法的改进与应用

硅是河流和海洋中非常重要的营养盐,硅藻、放射虫、硅质海绵、硅鞭毛虫的生长和骨骼形成都离不开硅[1].硅在河流和沿岸海域生态系统中扮演着非常重要的角色,在浮游植物大量繁殖季节,由于硅藻的大量繁殖,使活性硅酸盐含量急剧下降,甚至使硅藻的生长繁殖受到限制.在其他环境条件适宜的情况下,充足的硅又将成为发生硅藻赤潮的物质基础[2].生物硅是用化学方法测定的无定形硅的含量[3],称为生物蛋白石或简称蛋白石,是地球化学、古海洋学研究中非常重要的参数[4].根据世界部分河流生物硅和溶解硅的平均值计算,河流输送入海的硅中有16%的是生物硅,因此河流输送的生物硅的量是全球海洋硅收支中不可忽略的部分[5].     

南黄海生物硅的时空变化

Concentrations of biogenic silica(BSi) in the southern Yellow Sea were determined during four cruises(spring:April–May 2014; autumn: November 2014; summer: August–September 2015; winter: January 2016). Samples of BSi were measured using the double extraction method. Seasonal and spatial variations of BSi and the potential correlation between chlorophyll a(Chl a) content and BSi in four seasons were measured in this study. Significant spatial variability was observed in seawater BSi concentrations. The average concentration of BSi was highest in winter and lowest in spring. Furthermore, the relationships between concentrations of BSi and hydrological parameters were also discussed. There was a significant positive correlation between Chl a and BSi. The concentrations of BSi showed significant relationships with temperature and the concentrations of silicates, total inorganic nitrogen and total inorganic phosphorus, indicating that distribution of BSi was affected by temperature and nutrient level.     

辽宁省近岸海域水质生物指标及变化趋势分析

2002年8月以来,对辽宁省沿岸经济贝类进行了抽样调查,并对近岸海域水质生物指标及变化趋势进行了分析。结果表明,一些地区沿岸贝类有害物残留量较高．水生生物表现为轻污染趋势。     

2019 年夏季长江口及邻近海域锋面控制下叶绿素a分布特征及其环境影响因素分析

长江口外潮汐混合和低盐度羽流形成的泥沙锋和羽状锋对浮游植物与环境因子的空间分布具有重要控制作用。本研究依据 2019 年夏季长江口及邻近海域典型断面叶绿素 a （Chl-a） 浓度和环境因子的调查结果,以锋面为边界,探讨了不同区域 Chl-a 浓度与环境因子的分布特征及相互关系,以期深入了解锋面的生态效应。结果表明,在泥沙锋以内的近岸区域,水体垂直混合均匀;受长江径流输入和泥沙锋“屏障”作用影响,总悬浮物 （TSM） 和营养盐浓度最高,其中TSM为 220.0± 275.3 mg/L,溶解无机氮 （DIN）、溶解无机磷 （DIP） 和溶解硅酸盐 （DSi） 分别可以达到 94.7±21.2 umol/L、 0.85±0.33umol/L 和 95.3±22.6 umol/L;高浓度 TSM 引起显著的光限制效应,导致 Chl-a 浓度较低 （1.7 ±0.5 ug/L）。在羽状锋以外的区域,出现垂直层化现象;表层海水的 TSM 和营养盐显著降低,其中 TSM 为 5.1 mg/L,DIN、DIP 和 DSi 分别为1.0 umol/L、0.03 umol/L 和 2.4 umol/L;Chl-a浓度受到营养盐供应不足的影响,浓度仅为 0.2ug/L。高浓度的 Chl-a （7.5±4.1±g/L） 主要出现在泥沙锋和羽状锋之间的过渡区域,该区域营养盐得到长江径流与上升流的补充;同时,由于大量 TSM在泥沙锋快速沉降,缓解了水体的光限制效应,有利于浮游植物的生长和积累。研究结果验证了泥沙锋和羽状锋对 TSM 与营养盐的重要控制作用,这对于理解长江口及邻近海域藻类灾害高发区的成因具有科学参考价值。     

2019年夏季长江口及邻近海域锋面控制下叶绿素a的分布特征及其环境影响因素分析

长江口外潮汐混合和低盐度羽流形成的泥沙锋和羽状锋对浮游植物与环境因子的空间分布具有重要控制作用。本研究依据2019年夏季长江口及邻近海域典型断面叶绿素a (Chl-a)浓度和环境因子的调查结果,以锋面为边界,探讨了不同区域Chl-a浓度与环境因子的分布特征及相互关系,以期深入了解锋面的生态效应。结果表明,在泥沙锋以内的近岸区域,水体垂直混合均匀;受长江径流输入和泥沙锋"屏障"作用影响,总悬浮物(TSM)和营养盐浓度最高,其中TSM为220.0±275.3 mg/L,溶解无机氮(DIN)、溶解无机磷(DIP)和溶解硅酸盐(DSi)分别可以达到94.7±21.2μmol/L、0.85±0.33μmol/L和95.3±22.6μmol/L;高浓度TSM引起显著的光限制效应,导致Chl-a浓度较低(1.7±0.5μg/L)。在羽状锋以外的区域,出现垂直层化现象;表层海水的TSM和营养盐显著降低,其中TSM为5.1 mg/L,DIN、DIP和DSi分别为1.0μmol/L、0.03μmol/L和2.4μmol/L;Chl-a浓度受到营养盐供应不足的影响,浓度仅为0.2μg/L。高浓度的Chl-a (7.5±4.1μg/L)主要出现在泥沙锋和羽状锋之间的过渡区域,该区域营养盐得到长江径流与上升流的补充;同时,由于大量TSM在泥沙锋快速沉降,缓解了水体的光限制效应,有利于浮游植物的生长和积累。研究结果验证了泥沙锋和羽状锋对TSM与营养盐的重要控制作用,这对于理解长江口及邻近海域藻类灾害高发区的成因具有科学参考价值。     

夏季珠江口邻近海域表层浮游植物的碳叶绿素比值及其碳含量

Chlorophyll a(Chl a),particulate organic carbon(POC)and biogenic silica(BSi)were determined in coastal waters adjacent to the Zhujiang(Pearl)River Estuary(ZRE)during summer,in order to examine the C:Chl a ratio of phytoplankton and phytoplankton carbon in the plume-impacted coastal waters during summer,as well as to assess the relative contribution of diatoms to the phytoplankton biomass,by the regression between Chl a,POC and BSi.Our results showed that the C:Chl a ratio(g/g)of phytoplankton was high(up to 142),likely due to high light intensity and nutrient limitation.The river plume input stimulated phytoplankton growth,especially diatoms,resulting in higher relative contribution of phytoplankton carbon(55%)and diatoms(34%)to POC in the plume-impacted region than those(33%and 13%)in high salinity area,respectively.Phytoplankton carbon(up to 538μg/L)in the plume-impacted region was much higher than that(<166μg/L)in high salinity area.Our findings were helpful to improve the biogeochemical model in coastal waters adjacent to the ZRE.     

Seasonal variations of particulate silicon in the Changjiang (Yangtze River) Estuary and its adjacent area

Temporal and spatial distribution of biogenic (BSi) and lithogenic (LSi) silica were studied in the Changjiang (Yangtze River) Estuary and its adjacent area. The annual average BSi and LSi concentrations were (1.71 ± 1.79) μmol/L and (0.56 ± 1.41) mmol/L, respectively. Both BSi and LSi were high in the inshore areas, where they received terrigenous discharge from the Changjiang, and decreased towards the offshore region. BSi and LSi were most abundant at the near bottom layer due to the high sedimentation rates and resuspension of sediment. Diatom blooms occurred in summer with high Chl a concentration in the surface layer, which induced that BSi in the surface layer during summer was obviously higher than that in the surface layer of other seasons. LSi concentration was maximal in autumn and spring and minimum in summer, associated with the seasonal variation of SPM values. Drifting investigation and mesocosm experiments were conducted during dinoflagellate bloom, aiming to understand the effect of nutrients on BSi by changing the phytoplankton composition. The results show that the low dissolved inorganic phosphorus concentration and high molar ratio of N/P (dissolved inorganic nitrogen vs. dissolved inorganic phosphorus), were the important factors for decreasing diatom biomass in the study area, and it would subsequently decrease the BSi concentration in aquatic ecosystem.     

春季长江口及邻近海域悬浮颗粒态硅的研究

对春季长江口及邻近海域悬浮颗粒态生物硅(PBSi)、成岩硅(LSj)进行了大面调查和围隔培养实验研究,讨论了悬浮颗粒物中PBSi的分布情况及其影响因素.分析表明,PBSi与LSi的含量分别为0.22～4.25和1.75～184μmol/dm<'3>,与世界其他海域相比LSi的含量偏高,PBSi含量则处于中等水平.由于陆...     

Spatiotemporal changes of biogenic elements in the Changjiang River Estuary and adjacent waters in summer over the last decade

The long-term spatiotemporal changes of surface biogenic elements in the Changjiang River Estuary and adjacent waters during the summer of 2008-2016 were analyzed in this study.The concentrations of dissolved inorganic nitrogen(DIN),soluble reactive phosphate(PO₄^3-) and silicate(SiO₃^2-) were generally stable,with a slight decrease of DIN and PO₄^3-,and a slight increase of SiO₃^2-,which mainly occurred in the e...     

赤道太平洋上层水体颗粒态生物硅分布及与营养盐的关系

依托中国“大洋一号”第20和第21调查航次,分析测定了东、西赤道太平洋4个站位的颗粒态生物硅浓度及其粒级结构。结果显示赤道太平洋采样站各层位颗粒态生物硅(PBSi)总浓度分布范围为5~65 nmol/dm³,东赤道太平洋的调查站位颗粒态生物硅的总浓度平均值达46 nmol/dm³,是西赤道太平洋的近3倍。PBSi的粒径结果显示在东赤道太平洋调查站位0.8~20 μm粒径颗粒是PBSi的主要来源,其平均贡献率高达64%;而在西赤道太平洋2种粒径的生物硅贡献率相当。营养盐分布对PBSi的浓度及粒径分布有显著的影响,并在一定程度上控制了“硅质泵”的组成结构,是控制大洋生物泵运转的重要因素。     

夏季长江口及其邻近海域湍流特征分析

利用2019年7月在长江口科学考察实验研究夏季航段(NORC2019-03-02)中获得的MSS90L湍流剖面仪的直接观测数据,本文计算并分析了该断面的湍动能耗散率ε和垂向湍扩散系数K_Z的分布情况。湍动能耗散率的大小为1.72×10⁻¹⁰～2.95×10⁻⁵ W/kg;垂向湍扩散系数的大小为3.24×10⁻⁷～4.55×10⁻² m²/s。湍动能耗散率和垂向湍扩散系数的分布相似,均为上层最强,底层次之,中层最弱。上层由于风应力的作用,使得湍动能耗散率和垂向湍扩散系数较大;温跃层处层化较强,抑制了湍动能的耗散和垂向上的湍混合。盐度锋面的次级环流会促使低盐水团脱离,锋面引起的垂向环流会加强海洋的湍混合。低盐水团与外界的能量交换较少,湍动能耗散率较弱。长江口海区存在明显的上升流和下降流,它们是由锋面的次级环流产生的;上升流和下降流的存在促进湍动能的耗散与湍混合。     

夏季长江口及邻近海域水母类生态特征研究

利用2003年6月和2006年6月在长江口及邻近海域进行的两次大面调查所采集的浮游动物网采样品,对长江口及邻近海域水母类的种类组成、优势种、数量分布及生态类群等进行了探讨。结果表明:研究水域共记录水母类77种,其中水螅水母60种,管水母12种,钵水母1种,栉水母4种。优势种有:五角水母(Muggiaea atlantica),双生水母(Diphyes chamissonis),拟细浅室水母(Lensia subti-loides),四叶小舌水母(Liriope tetraphylla),两手筐水母(Solmundella bitentachlata),嵊山秀氏水母(Sugiura chengshanense)和瓜水母(Bere cucumis)等。其中水螅水母类的优势种存在较大的年际变化,2003年为嵊山秀氏水母,2006年为四叶小舌水母和两手筐水母。研究水域内水母类平面分布不均匀,2003年平均丰度为13.3个/m3,除在长江口外存在一个由河口低盐种贝氏拟线水母(Nemopsis bachei)大量聚集形成的高值区外,在舟山群岛南部还存在一个密集中心;2006年水母类丰度略有上升,平均丰度为16.0个/m3,与2003年相比,其密集中心向东北部偏移。2006年6月研究海域温、盐较2003年同期均大幅升高是造成两航次优势种类更替及水母类分布变化的主要原因。     

长江口及其邻近海域叶绿素a分布特征及其与低氧区形成的关系

于2013年3月和8月研究了长江口及其邻近海域叶绿素a的分布特征,并对环境因子和长江冲淡水对浮游植物生物量分布的影响进行了探讨。结果表明,叶绿素a浓度在丰水期较高,平均值为5.18μg/L,最高值达32.05μg/L,现场海水出现变色现象;与同期历史资料对比分析,发现该海域叶绿素a浓度呈现出波动增长趋势。丰水期与枯水期叶绿素a的相对高值区均位于冲淡水的中部,122.5°E~123°E之间;丰水期在调查海域出现溶解氧低值区与低氧区,最低值仅为0.64 mg/L;发现低氧区出现位置北移、面积扩大和溶解氧最低值下降的趋势。底层溶解氧低值区分布与表层叶绿素高值区大致吻合,表明低氧现象与表层浮游植物的生长和现存量密切相关,在跃层存在的水体中表层浮游植物的大量繁殖易造成底层低氧区的出现。