渤海沉积物-海水界面附近磷与硅的生物地球化学循环模式

现场模拟了渤海沉积物-海水界面磷、硅的交换通量,在此基础上提出了渤海磷、硅的生物地球化学循环模式,渤海的磷、硅主要来源于河流的输入和沉积物向海水的扩散提供,输出则是主要通过向黄海输送。计算结果表明,渤海每年沉积物向海水提供的磷、硅分别为102×106和190．6×106kg,分别占渤海磷、硅循环总量的86．4％和31．7％。说明沉积物-海水界面过程在渤海磷、硅循环中所起的作用是巨大的。     

海洋沉积物中的生物种群在生源物质循环中的功能

ROLESOFMARINESEDIMENTSSPECIESDIVERSITYINBIOGENICELEMENTCYCLING海洋沉积物是地球上最大面积的覆盖层,约为3.5X108km2,约占覆盖地球面积的48.6％,其中含有的碳高达3.8x1018g,占覆盖物中总碳的71.7％,可见海洋沉积物在全球生物地球化学循环中起着非常重要的作用[1～9]。在海洋沉积物中,存在有大量的生物,它们在沉积物生源物质循环中是起控制作用的关键因素,所以研究海洋沉积物中生物种群的功能已成为海洋学又一新的热点。在海洋沉积物中,已被描述过的生物仅十几万种,而其中存在的生物可能有几千万种[…     

近海海洋酸化对痕量元素在沉积物-海水界面处生物地球化学特性的影响研究

痕量元素在海洋环境中不仅能够密切参与物质循环,显著调控生命代谢,有些情况下还会对浮游及底栖生物产生抑制和毒害,是海洋系统中具有重要生物地球化学作用的“双刃剑”。工业革命以来,海洋不断吸收大气CO₂使得海水pH和碳酸根浓度持续下降,在全球范围内都出现了海洋酸化的现象。海洋酸化作为新的环境胁迫打破了痕量元素在沉积物-间隙水-上覆水中既有的平衡态势,导致痕量元素在海洋环境中的生物地球化学特性变得更加复杂和不确定。本文从痕量元素在沉积物-海水体系中的赋存形态与交换过程入手,探讨了海洋酸化条件下痕量元素在沉积物-海水体系中的扩散迁移与再平衡行为,分析了由此产生的生物毒性效应和生物可用性影响。最后,对海洋酸化与多种环境条件、多种污染物联合作用所导致的与痕量元素相关的生态效应研究进行了展望,以期为未来海洋酸化与痕量元素协同研究提供有意义的科学参考。     

《中国海沉积物─海水界面化学》──第一部中国海界面化学专著

由中国科学院海洋研究所青年学者来金明同志独立完成的35万字的《中国海沉积物一海水界面化学》专著，将于1997年1月由海洋出版社出版发行。该专著是中国第一部海洋界面化学专著，也是世界上第一部有关中国海沉积物一海水界面化学专著。作为学科交叉新的生长点，海洋沉积物一海水界面化学的研究在国际也不过刀多年的历史，在我国仅有10多年。由于海洋沉积物一海水界面过程参与了海洋中许多复杂的生物地球化学过程，所以已成为当今海洋学研究的热点之一。《中国海沉积物一海水界面化学》是著者及其研究组10年来把当今海洋学研究的前沿领域，…     

大亚湾养殖水域沉积物-海水界面营养盐扩散通量

1998年5月10日和11日分别在大亚湾的大鹏澳和澳头养殖水域现场调查,分析了底层海水、上覆水、沉积物间隙水中营养盐的含量和磷的化学形态。结果表明：大亚湾养殖水域NH,HPO和H4SiO4含量从大至小为：间隙水,上覆水,底层海水;NO和NO含量变化不大。估算了沉积物一海水界面营养盐扩散通量,NH,NO,NO,HPO,H4SiO4平均通量分别为302．0,－0．06,－1．82,2．53,47．96μmol·（m2·d）－1。水体和沉积物中磷的主要化学形态分别为DOP（占TP的54％）和无机态（占总态的60％）。大亚湾养殖水域浮游生物生长由磷控制。沉积物间隙水中NO,NO,HPO,H4SiO4的浓度垂直分布变化不大,而NH的浓度垂直分布呈指数下降特征。     

河口重金属在沉积物-海水的界面转移

本文主要综合多年来我们在海洋重金属固-液界面过程的研究结果,从广泛的调查资料入手,结合深入的理论研究,对重金属在沉积物-海水的界面转移作一次较定量系统的介绍。     

胶州湾海底沉积物-海水界面磷酸盐交换速率和通量研究

根据交换速率连续函数计算法,应用实验室培养法测定了PO_4-P在胶州湾16个站位沉积物-海水界面上的交换速率。结果表明,PO_4-P的交换主要表现为由沉积物向水体的释放,其交换速率一般在 0.1～90 μmol·m~(-2)·d~(-1)范围内。根据 PO_4-P在不同类型沉积物-海水界面上的交换速率,估算出其在胶州湾海底沉积物-海水界面上的交换通量为 9.76×10~6mmol·d~(-1),仅占河流输入量的 24％,可提供浮游植物生长所需磷的 9％±3％。     

胶州湾海水-沉积物界面氮、磷、铁的地球化学特征

对胶州湾底层水溶解氧、总氮、总磷、溶解无机氮、活性磷酸盐、铁及孔隙水中溶解无机氮、磷酸盐、铁和沉积物粒度、有机碳进行了分析。结果显示除铵氮外,孔隙水浓度明显高于底层水中浓度,其中硝酸氮、亚硝酸氮、活性磷酸盐、铁在孔隙水中的浓度分别为在底层水中浓度的17.8、9.3、12.5、7.7倍,暗示孔隙水中的物质可能向上覆水体扩散。在横向上,底层水及孔隙水中硝酸氮、亚硝酸氮、铵氮、活性磷酸盐都呈东岸高西岸低的分布规律,在西南部出现低值。Fe在底层水及孔隙水中的分布规律为东低西高,然而在沉积物中则与此正好相反。氮、磷、铁主要补给源有河流输入、工业生活污染排放、海洋生物自身分解以及孔隙水的释放。影响氮、磷、铁分布的主要因素为物源、河流输入及水动力条件,同时受到沉积物粒度的制约。相关分析显示,溶解氧、有机碳、铁对水体中磷及氮的分布具有某种制约作用。     

沉积物-水界面化学参数原位现场测定技术

综述了近十年来得到长足发展的化学传感器技术的现状和发展趋势，重点介绍了近年来应用较广的选择性膜微电极，固态伏安徽电极以及凝胶树脂探针技术的发展现状及技术特点，探讨了它们在研究沉积物-水界面附近发生的复杂生物地球化学过程上的应用。     

南沙海域沉积物／海水界面分配与转移

根据１９９３年１１￣１２月航次调查结果,研究南沙海域铁和锰在沉积物／间隙水／海水的界面分配和转移。结果表明,沉积物中Ｆｅ含量与其他海域差不多,Ｍｎ具有明显特色：不但含量很高,在不同站位差异悬殊,且Ｆｅ、Ｍｎ之间存在分离现象。沉积物中Ｆｅ、Ｍｎ呈与水深呈正相关。估计本海区有锰的微结核存在。在间隙不中Ｆｅ、Ｍｎ均产生明显富集,比海水含量高３０多倍。Ｆｅ、Ｍｎ的界面分配和转移与水深密切相关,与沉积物的氧     

南沙群岛海域沉积物-海水界面间营养物质的扩散通量

主要研究了南沙群岛海域泻湖及礁外沉积物间隙水生态系中的营养 组份 ＮＯ３－Ｎ， ＮＯ２－Ｎ， ＮＨ４－Ｎ， ＰＯ４－Ｐ， ＳｉＯ３－Ｓｉ及其在沉积物一海水界面间扩散转 移通量，结果表明：（１）该海域间隙水中营养组份的浓度较高，∑Ｎ／Ｐ礁外间 隙水高于泻湖间隙水，相对而言，泻湖间隙水中缺氮，礁外间隙水中缺磷，礁外 间隙水中营养组份的垂直分布各异。（２）该海域沉积物活性明显高于东中国 海，沉积物中大量营养组份向上覆海水扩散转移，Ｈ４ＳｉＯ４是礁外界面扩散是最 大的组份，而在泻湖中ＮＯ３－或ＮＨ４＋是最大扩散量的组份，礁外界面Ｈ４ＳｉＯ４， ＮＯ３－扩散大于泻湖，这些扩散转移特征由组份本身的性质与环境特性决定； （３）该海域水温高是造成间隙水中营养组份大量产出并向上覆海水扩散转移 的主要原因，温度高，沉积物释放出营养组份的表现活化能降低，沉积物的活 性增强，从而释放扩散出大量的营养组份。     

溶解无机态营养盐在渤海沉积物-海水界面交换通量研究

了解无机态营养严在渤海沉积物-海水界面交换速率、通量基控制因素,于2002-08-06~08-24,应用船基沉积物培养方法,现场测定了硅酸盐(SiO3-Si)、磷酸盐(PO4-P)和溶解无机氮(DIN)在沉积物-海水界面上的交换速率(νN)和交换通量(FN)。结果显示,νSiO3-Si变化范围为2 220~4 317μmol.m-2.d-1,平均为3 466μmol.m-2.d-1,νPO4-P为0.4~77μmol.m-2.d-1,平均为39μmol.m-2.d-1,νDIN为667~2 167μmol.m-2.d-1,平均为1 308μmol.m-2.d-1,其中NH4-N和NO3-N的贡献分别为48%和47%左右。进一步分析表明,νSiO3-Si主要由溶解和扩散2个过程控制,前者决定于沉积物黏土矿物含量和含水率,后者决定于营养盐浓度和温度。νPO4-P主要由在以黏土为主的细颗粒和氢氧化铁上的吸附-解吸和扩散过程控制,前者分别决定于沉积物粒度和上覆水中DO浓度,而后者决定于间隙水与上覆水之间的浓度差。结果表明,FSiO3为2.59×1013mmol,FPO4为2.95×1011mmol,FDIN/SE为8.62×1012mmol。这样,为维持夏季渤海初级生产力,沉积物交换过程可提供大约65%的SiO3-Si、12%的PO4-P和22%的DIN,远远高于以河流径流为主的陆源排放。     

用于沉积物-海水界面污染通量监测的自动采样技术

研究海底沉积物一海水界面污染物迁移规律的最佳方法是通过原位无扰动采样技术获取该界面水样,经过实验室分析计算得出污染通量.文中介绍了用于沉积物-海水界面污染通量监测的自动采样技术,通过测量通量舱在海底沉积物上隔离海水中的污染物含量的变化,能实现痕量重金属等污染通量的实时、现场、自动采样和监测.     

春季长江口崇明东滩沉积物-水界面营养盐交换过程研究

2005年3-5月,选取位于长江口崇明东滩的3个典型站点,对沉积物间隙水中营养盐剖面进行了观测;同时,通过模拟现场环境培养的方法测定了营养盐在沉积物-上覆水界面的交换通量.结果表明,间隙水中NH4+和SiO32-浓度比PO43-和NO2-+NO3-一般要高2-3个数量级.沉积物-水界面交换过程在春季表现为对NO3-和SiO32-的吸收,吸收的量在很大程度上取决于上覆水中这两种营养盐的浓度;由上覆水和表层间隙水浓度梯度所决定的分子扩散通量对实际交换通量的控制有限.对NO3-,分子扩散通量占交换通量的比例为到21%;对SiO32-,前者和后者的方向相反;对NH3+,较大的浓度梯度支持显著的释放通量,而在培养过程中并没有发现上覆水中NH4+浓度持续的增长.以上结果都说明其它因素,如浮游植物吸收、颗粒物吸附以及底栖动物扰动在更大程度上决定着崇明东滩沉积物-水界面营养盐的交换过程.     

Si在胶州湾沉积物-海水界面上的交换速率和通量研究

本文应用实验室培养法研究了 Si O3 - Si在胶州湾 1 6个站位沉积物 -海水界面上的交换速率。考虑培养时间、取样时间和间隔等因素 ,采用连续函数的方法计算了 Si O3 - Si交换速率。结果表明 ,Si O3 - Si在胶州湾沉积物 -海水界面上的交换表现为由沉积物向水体的释放 ,交换速率一般在因为 1～5mmol·m-2· d-1范围内 ,平均为 3.3mmol·m-2· d-1。高含量有机质沉积物 ,特别是生物扰动作用可以增大 Si O3 - Si交换速率。考虑胶州湾各种沉积物类型占胶州湾总面积的权重 ,Si O3 - Si在胶州湾沉积物 -海水界面上的交换通量为 1 .0 6× 1 0 9mmol·d-1 ,是河流输入量的 5.3倍 ,可提供浮游植物生长所需硅的 58%。     

中国近海海水透明度分布特征与季节变化

统计了2006—2007年中国近海环境调查的透明度数据,绘制了中国近海4个季节的透明度分布图,分析了透明度的分布特征及季节变化。结果表明,水深和入海径流对中国近海透明度分布影响最大。总体上,除长江口等重要河口区外,透明度等值线分布趋势基本与等深线一致,即近岸浅水区透明度最小,外海深水区透明度最大。由渤海至南海,透明度有不断增大的趋势。统计表明,冬季透明度最小,夏季透明度最大。从透明度分布特征上看,长江口及其以东海域随季节的变化最为显著。而从透明度值变化上看,渤海海域随季节的变化最为显著。与历史数据对比,渤海、长江口以东海域及海南岛以西海域透明度值的观测结果明显减小。     

盐沼水-沉积物-植物界面流速研究综述

近二十多年,盐沼水-沉积物-植物界面流速的研究取得了很大的进展。本文拟对盐沼水-沉积物-植物界面的流速分布、变化和研究状况进行一定的归纳,并提出可能的研究方向和途径。本文内容包括通过野外观测和室内模拟定量分析研究盐沼和不同植被状况下(不同植株高度、密度、不同种类植株等)流速变化规律,及其流速变化原因。