北极楚科奇海域沉积物中总糖的分布及来源

对2003年7月至9月采自北极楚科奇海域的4个站位表层沉积物及1个站位的柱状沉积物样品的总糖、总碳、有机碳、无机碳、总氮、总磷的含量进行了测定,并对其有机碳和有机氮同位素(1δ3C和1δ5N)的变化进行了研究,结果表明:北极楚科奇海域沉积物中的总糖与有机碳为明显的正相关关系,说明糖类是有机碳重要的组成部分;表层沉积物中TOC/TN平均值为9.273,1δ3C和1δ5N的平均值分别为-21.61‰和7.1‰,显示出表层沉积物中糖类物质以海洋藻类来源为主、混入部分陆源物质的分布特征;柱状样品不同深度沉积物中TOC/TN平均值为13.45,也反映出糖类物质为海洋自生和陆源输入共存的分布特征。     

鸭绿江河口西岸潮滩沉积物有机质对流域变化的响应

河流颗粒有机质提供了陆地碳循环的重要信息以及人类活动的记录,通过河口地区沉积物有机质组成,可反映流域变化及海陆间相互作用。2010-2011年分两次于鸭绿江河口西岸潮滩采集柱样4根及表层样23个。对样品进行有机质碳氮总量(TOC、TN)、碳氮同位素(δ13C、δ15 N)及沉积物粒度测试。分析结果表明,由河口向西,有机质受改造程度加深且来源逐渐复杂化,致TOC/TN与δ13C的相关性逐渐降低,δ15 N与沉积物粒度的相关性也随之降低。文中以δ13C为主线探讨沉积物有机质的来源及运移,TOC/TN作为辅助,δ15 N则用于指示生化条件的改变。柱样的δ13 C分布与河流入海输沙密切相关,水库对入海泥沙的拦截,致河口潮滩沉积速率减缓,从而增加了沉积物中海源有机质的含量,δ13C随之增加。潮滩西侧柱样的δ15 N增加指示了生活工业污水的大量排放。此外,表层样δ13C分布的方向性,指示了西水道门口处的快速堆积及潮下带物质的向岸运移,并在西岸潮滩向岸一侧富集。     

杭州湾及其邻近陆架区沉积物中有机碳、氮、磷和硅的地球化学

本文通过对杭州湾及其邻近陆架区29个表层沉积物样中有机碳、全氮、全磷和全硅的资料分析,及与水文、地质、矿物等资料的对比研究,详细地探讨了研究区沉积物中有机碳、全氮、全磷和全硅的含量分布、来源及地球化学特征。     

环渤海地区河流河口及海洋表层沉积物有机质特征和来源

2013年8月采集了环渤海地区35条主要河流河口表层沉积物样品,12月采集了渤海与北黄海24个表层沉积物样品,分析了其生物地球化学指标:总有机碳(TOC)、总氮(TN)、有机碳同位素(δ13C)和氮同位素(δ15N),探讨该区域表层沉积物有机质特征及组成。研究表明:河流河口表层沉积物有机碳同位素(δ13C)值在–26.4‰—–21.8‰,平均值为–24.5‰;渤海表层沉积物有机碳同位素(δ13C)值在–23.8‰—–21.7‰,平均值为–22.3‰。河口表层沉积物TOC含量在0.06%—3.87%,平均值为1.31%;渤海表层沉积物TOC含量在0.52%—2.09%,平均值为1.08%。河流δ13C富集较轻,偏向陆源;海洋δ13C富集较重,偏向水生有机质来源。河流河口表层沉积物的δ13C值差异较明显,最大值与最小值相差4.6‰,但是流域地理位置距离近的河流δ13C值差异不大。河流河口表层沉积物δ15N在1.5‰—10.2‰,平均值为5.5‰;渤海表层沉积物δ15N在4.4‰—5.6‰,平均值为5.0‰。河流表层沉积物δ15N范围比渤海表层沉积物δ15N范围广,原因是河流受陆源有机物影响,且陆源有机物来源差异大。海洋表层沉积物δ15N相对均一,说明海洋表层沉积物δ15N受物源影响较小,体现了水体中有机质的转化和微生物活动对氮同位素的影响。本研究中表层沉积物的δ13C与δ15N没有明显的相关性,也体现了陆源有机质输入的影响。根据经典的二元模式计算,35条河流陆源有机质的贡献比例范围为10%—90%,平均值为60%;渤海陆源贡献比例范围为10%—50%,平均值为20%。河流有机质的来源以陆源有机质为主,水生有机质为辅。渤海有机质的来源以水生有机质为主,环渤海河流的陆源输入也有重要贡献。需要指出的是,有机碳同位素(δ13C)、氮同位素(δ15N)和Corg/Ntotal对有机质来源判别有一定局限性,虽然稳定同位素有示踪性,然而其成分仍然不可避免地受到生物地球化学等过程的改造,在使用稳定同位素技术示踪物源时,须小心谨慎。     

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。     

胶州湾水体和表层沉积物营养环境现状及影响因素

为了解胶州湾水体和表层沉积物营养环境状况及其主要影响因素,于2019年8月在胶州湾30个站位点采集了海水和表层沉积物样品,并于2021年5月在胶州湾沿岸采集了18个站位点的水样,对水体溶解无机态营养盐浓度和组成以及表层沉积物中总有机碳、总氮、总磷及生物硅含量和碳、氮稳定同位素(δ¹³C、δ¹⁵N)进行了分析。结果表明,胶州湾内水体和沿岸水体中溶解无机氮、溶解无机磷和溶解硅酸盐浓度空间分布相近,高值均位于湾东北部,主要受到河流输入和沿岸污水排放的影响,低值主要出现在湾中部和湾口处。结合近30年来的历史数据分析发现,胶州湾夏季营养盐浓度在1990-2008年期间呈持续上升的趋势,政府实施的污染物总量控制措施以及河流径流量下降使得2006年以来营养盐浓度呈现下降的趋势,该变化在空间上主要体现为大沽河氮、磷输入量的减少及其对应的湾西部营养盐高值的消失。胶州湾氮、磷营养盐输入的不平衡使得“磷限制”在2000年后逐渐加剧。胶州湾表层沉积物中总有机碳、总氮、总磷含量高值均集中于东北部和东部沿岸,结合生物硅和水体营养盐含量分析显示,这主要是河流与排污输入及其...     

胶州湾沉积物中氮与磷的来源及其生物地球化学特征

通过对比分析和相关分析对沉积物中氮、磷含量、OC∶TN、TN∶TP进行了研究,探讨了胶州湾沉积物中氮、磷的来源及其生物地球化学特征.研究表明,胶州湾表层沉积物中总氮、总磷的变化趋势一致,即从湾内到湾外含量依次降低,其中总氮依次为0.41、0.25、0.20mg/g,总磷的含量依次为0.29、0.24、0.22mg/g.在整个柱状样中总氮、总磷平均含量的变化也和表层基本一致,有机氮在大部分层次占总氮的50%-70%,无机磷所占总磷的比例一般大于60%.根据沉积物OC∶TN比、氮、磷的垂直分布可以判断湾内和湾口沉积物中的氮主要是陆源的,海洋自生的氮分别占28.9%和13.1%,湾外的氮主要是自生的,海洋自生的氮占62.1%.与氮相比,磷主要是陆源的,但在湾外海洋自生磷的比例明显高于湾内.悬浮颗粒物的组成也证明了湾内沉积物中氮、磷主要是陆源的.沉积物中OC∶TN值的垂直变化也反映了近年来胶州湾物质来源的变化特征,即河流来沙急剧减少,沿岸倾倒垃圾不断增多,后者已经取代前者成为胶州湾主要的沉积物来源.另外,沉积物中TN和TN∶TP的垂直变化也和近年来胶州湾水体中营养盐含量的变化相一致.胶州湾不同地区氮、磷的沉积通量相差很大,湾口的沉积通量最大,而湾外的沉积通量最小;在表层沉积物中,氮的矿化速率高于磷,有机磷的矿化速率大于无机磷,但有机氮的矿化速率并不一定大于无机氮.OC、pH、Eh、Es等环境因素影响氮、磷的矿化,但在不同海区影响程度并不相同.     

长江、老黄河口及东海陆架沉积有机质物源指标及有机碳的沉积环境

利用2002年9月“东方红2号”调查船调查中获得的沉积物样品,定量研究了长江、老黄河口以及东海陆架沉积物中正构烷烃和无环类异戊二烯烷烃(姥鲛烷和植烷)两种天然示踪物,结果表明:(1)各采样站位样品的碳数范围为n-C14~n-C34,主要可分为陆源单峰、双峰和石油污染等3种类型。(2)长江口东南软泥区和浙江沿岸软泥区沉积物样品中高碳正构烷烃n-C27、n-C29和n-C31含量较高,奇碳优势显著,表明其来源以陆源高等植物输入占优势;相反,“东海冷涡”泥质区和黄海中南陆架区沉积物样品中的低碳正构烷烃n-C17、n-C18和n-C19含量较高,奇偶优势不明显,表明其来源主要以浮游生物和细菌为主。冲绳海槽泥质区沉积物样品中高碳与低碳正构烷烃的含量几乎相当,表明其来源为海洋低等生物和陆地高等植物共同输入,其中陆源物质是从东海陆架经底流搬运而来的。(3)有机质的堆积受控于物质供应和沉积环境两大因素。东海中陆架区沉积物中正构烷烃总量和有机碳含量为最低,这是由于台湾暖流的顶托,使黄河和长江两大物质扩散系统对该区的物质供应量减少,沉积速率低,潮流冲刷作用强,沉积物保存有机碳的能力较差;表层沉积物中正构烷烃及有机碳的最高值分别出现在浙江沿岸软泥区(E 5站)和冲绳海槽泥质区(P 4站);“东海冷涡”泥质区沉积环境最为适宜,但是陆源有机质供应则相对较少。     

乳山湾外低氧海域沉积物中有机碳、氮、磷及其形态特征分析

根据2009年8月在乳山湾及其毗邻海域的综合调查,分析了该海域表层沉积物中有机碳、氮、磷含量及其组成形态的变化,初步探讨了影响底质理化参数变化的原因及对乳山湾外近岸底层低氧形成的影响.结果表明,乳山湾外近海为粉砂质岸滩,以细颗粒为主;底质中有机碳含量介于0.49％ ～0.93％,平均值为0.69％;总氮含量介于382～1020 mg/kg,平均值为671 mg/kg;可溶性总氮含量介于23.0 ～ 60.0 mg/kg,平均值为44.0mg/kg,其中可溶性有机氮和氨氮分别占可溶性总氮的58.8％和38.8％;总磷含量介于138～769 mg/kg,平均值为356 mg/kg,有机磷是占有绝对优势的磷形态(62.5％).研究区域沉积物中总氮和湾内相当,有机碳、总磷含量普遍低于乳山湾内,但均明显高于南黄海区域,且呈还原性状态.调查区域内沉积物中相对较高的有机碳、氮、磷可能是在潮流作用下乳山湾与外海的物质交换所致,其耗氧过程是导致底层溶解氧亏损的重要原因,值得进一步关注.     

稳定碳、氮同位素在河流系统研究中的应用

对天然存在的稳定碳、氮同位素在河流系统中的有机物质(POM和DOM)来源、转换和运移规律及其与沿岸生态系统的关系、河口区不同来源颗粒有机质的混合过程、河流系统中富营养化的污染来源和土壤中的微生物过程、系统中的营养行为和食物来源途径以及河流有机物质在陆架上的分配、积累和运移规律的应用研究作了较为系统的论述。     

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     

Sedimentary nutrient dynamics in a tropical estuarine mangrove ecosystem

Mangrove sediments play a pivotal role in the nutrient biogeochemical processes by behaving as both source and sink for nutrients and other materials. Surface and core sediments were collected from various locations of the Pichavaram mangrove (India) and analyzed for grain size distribution, nutrients and stable N isotope (δ¹⁵N) signatures in order to understand the spatial and vertical distribution of nutrients and biogeochemical processes of the C, N, P and S in this ecosystem. Sand is the dominant fraction followed by silt and clay. Spatial distribution of nutrients is controlled by the external and internal loadings, whereas vertical distribution is largely driven by the in situ microbial activities. Interior mangrove sediments contain higher concentrations of organic carbon (OC) than the estuarine sediments reflecting high rates of organic matter retention. Finer fractions of sediment hold ∼60% OC due to high surface area. At some sampling points, moderately high δ¹⁵N signatures were observed and this may be because of agricultural runoff and aquaculture effluents.     

北极楚科奇海海底表层沉积物有机碳的生物地球化学特征

1999年7月和2003年7月在北极科学考察中获取的楚科奇海海底表层沉积物有机碳质量分数的分析结果表明,楚科奇海海底表层沉积物有机碳平均质量分数约为1.41%,远高于我国东海和世界部分大陆架沉积物;有机碳/氮比值为8.69,反映了有机物以海洋自生为主的混合性来源;有机碳与有机氮之间显著相关(R=0.93);有机碳质量分数与粒度明显相关(R=0.71),细粒粘土质沉积物中的有机碳质量分数高于砂质沉积物的;在水深200m以内,有机碳质量分数随水深加大有一定的增加;有机碳质量分数与生源硅质量分数明显相关;有机碳质量分数随纬度变化较小。结合2次北极考察的实测结果,对楚科奇海海底表层沉积物中的有机碳来源进行了初步讨论,认为沉积有机碳埋葬可能主要取决于生物泵。     

胶州湾沉积物中高生源硅含量的发现--胶州湾浮游植物生长硅限制的证据

从研究胶州湾沉积物中生源硅入手,利用对比分析对其限制的原因进行了探讨.研究表明,相对于邻近的黄海和渤海沉积物,胶州湾沉积物中的生源硅含量较高,在湾内外的三个站表层沉积物中生源硅的含量分别为1.58%、1.44%、1.48%,在整个柱状样中的平均含量分别为1.54%、1.48%和1.39%,属于高生源硅含量区.沉积物中BSi∶TN远远大于1,BSi∶TP也远远大于16,与水体中Si∶TN〈1,BSi∶16P〈1相反,同时沉积物中的OC∶BSi值远远小于Redfield比值（106∶16）,表明沉积物中有机质的分解速率远大于BSi的分解速率,生源硅分解的较慢.研究还发现,生源硅和有机碳的含量有明显的正相关关系,二者共同作用的结果是造成相当大的一部分BSi被埋藏,不能参与再循环,从而水体中的硅被永久地“清除”,造成水体硅的缺乏,这可能是造成胶州湾浮游植物生长硅限制的根本原因.湾外BSi较湾内低的主要原因是湾外的沉积物因其有机质含量低,且沉积物的颗粒粗而造成BSi的溶解速率比湾内的高.根据沉积物中生源硅的沉积通量和初级生产力的对比可推知,由硅藻形成的生源硅在沉降过程中平均只有15.5%被分解重新进入水体,其余的84.5%可被埋葬而形成沉积物.而胶州湾沉积物中的硅通过沉积物-海水界面返回到水体中的速率也小于生源硅的沉积速率,这进一步证明了海水中的硅不断向沉积物迁移,导致水体中硅含量持续的低水平,进而使Si成为浮游植物生长限制因子的主要原因.     

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.     

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。     

Sedimentary record of climate change in a high latitude fjord——Kongsfjord

The sedimentary record of climate change in the Arctic region is useful for understanding global warming.Kongsfjord is located in the subpolar region of the Arctic and is a suitable site for studying climate change.Glacier retreat is occurring in this region due to climate change,leading to an increase in meltwater outflow with a high debris content.In August 2017,we collected a sediment Core Z3 from the central fjord near the Yellow River Station.Then,we used the widely used chronology method o...     

北冰洋楚科奇海陆架到陆坡表层沉积物有机碳载荷的变化

沉积物单位表面积上吸附的有机碳被广泛用于示踪有机碳载荷的变化。本文研究了北冰洋典型边缘海——楚科奇海表层沉积物的有机碳载荷。研究发现陆架区沉积物的有机碳载荷高于陆坡区。相比于已报道的东西伯利亚海和马更些河,楚科奇海陆坡区沉积物的有机碳载荷也较低。这种有机碳载荷的变化可能和陆坡区的初级生产力较低,以及沉积物在传输过程中经历的氧化降解有关。沉积物的有机碳含量和比表面积呈线性相关,在有机碳轴上有正截距,表明一部分有机碳来自于岩石的贡献。此外,陆架区低有机碳载荷的沉积物含有的岩石有机碳更高。本研究的数据有助于深刻理解楚科奇海区域的碳循环问题。     

The Functions of China Marginal Sea Sediments in the Cycle of Biogenic Elements

The contents of biogenic elements in China marginal sea sediments are related to their grain sizes, river transport, et al. In general, the finer the grain size is, the higher the contents of organic matter and OC, N, P are, the lower the contents of S and Si are. The biogeochemical environments of sediments are related to Eh, pH, temperature content of OC,Fe3 /Fe2 radio, water dynamics condition, grain size of sediment, S system in sediment interstitial waters, et al., and they influence the early diageneses and cycle of biogenic elements in sediments. In most regions of China marginal sea, the flux directions of S2-, HS-,3- NH4 H4SiO4, PO4 , across the sediment-water interface are from sediment to the overlying seawater, the flux directions of SO42-, HCO3-, NO3-, NO2- across the sediment-water interface are from the overlying seawater to sediment. The irrigation of living things is important in the cycle of the biogenic elements across sediment-water interfaces.     

A cross-system analysis of sedimentary organic carbon in the mangrove ecosystems of Xuan Thuy National Park, Vietnam

A cross-system analysis of bulk sediment composition, total organic carbon (TOC), atomic C/N ratio, and carbon isotope composition (δ¹³C) in 82 surface sediment samples from natural and planted mangrove forests, bank and bottom of tidal creeks, tidal flat, and the subtidal habitat was conducted to examine the roles of mangroves in sedimentation and organic carbon (OC) accumulation processes, and to characterize sources of sedimentary OC of the mangrove ecosystem of Xuan Thuy National Park, Vietnam. Sediment grain sizes varied widely from 5.4 to 170.2 μm (mean 71.5 μm), with the fine sediment grain size fraction (< 63 μm) ranging from 11 to 99.3% (mean 72.5%). Bulk sediment composition suggested that mangroves play an important role in trapping fine sediments from river outflows and tidal water by the mechanisms of tidal current attenuation by vegetation and the ability of fine roots to bind sediments. The TOC content ranged from 0.08 to 2.18% (mean 0.78%), and was higher within mangrove forests compared to those of banks and bottoms of tidal creeks, tidal flat, and subtidal sediments. The sedimentary δ¹³C ranged from − 27.7 to − 20.4‰ (mean − 24.1‰), and mirrored the trend observed in TOC variation. The TOC and δ¹³C relationship showed that the factors of microbial remineralization and OC sources controlled the TOC pool of mangrove sediments. The comparison of δ¹³C and C/N ratio of sedimentary OC with those of mangrove and marine phytoplankton sources indicated that the sedimentary OC within mangrove forests and the subtidal habitat was mainly composed of mangrove and marine phytoplankton sources, respectively. The application of a simple mixing model showed that the mangrove contribution to sedimentary OC decreased as follows: natural mangrove forest > planted mangrove forest > tidal flat > creek bank > creek bottom > subtidal habitat.