深圳湾和茅洲河湿地浅层沉积物孔隙水中营养盐和金属元素赋存特征及其界面扩散通量研究

为了解湿地微环境中营养盐和金属元素的分布特征及其内在联系,并进一步估算两者在沉积物-水界面的扩散通量,本文借助薄膜扩散梯度技术获取深圳湾和茅洲河红树林湿地浅层沉积物孔隙水中营养盐和金属元素浓度以及二维高分辨有效态硫浓度分布。研究结果表明：除了NO₃^-和 Mo 外,茅洲河沉积物孔隙水中NH₄⁺、P 与 S_2-和重金属 Cd、Co、Cu、Fe、Ni、Pb 与 Zn 的平均浓度均高于上覆水和深圳湾水体中平均浓度,这说明茅洲河沉积物孔隙水的污染程度更高,但深圳湾水体中营养盐和金属元素等污染物来源多于茅洲河。茅洲河有效态硫浓度空间分布不均匀,存在明显的生物扰动通道,浓度值也随着沉积物深度逐渐增高。深圳湾在沉积物-水界面处营养盐和金属元素的扩散通量为-0.27～0.006 5 μg/(cm²·d),茅洲河的扩散通量为-0.061～0.069 μg/(cm²·d)。     

雨滴对水-气界面溶解氧与pH扩散影响的平面光极观测方法

水-气界面是一个重要的物质交换过程界面,对生态系统及生物地球化学循环过程有着重要影响。自然界的降雨可以改变水体表面平衡状态,提高气体在界面的通量交换速率,使得水体界面溶解氧和pH的水平、垂直方向浓度分布发生变化。本文利用平面传感膜具有高时空分辨率、可提供两维浓度分布信息的特点,开展了雨滴对水-气微界面层中的氧气扩散和pH值分布变化模拟实验,采用双参数平面光极同步测量获取低溶解气体在水-气界面的两维分布浓度变化。实验结果证明在受风速、温度影响较小区域,降雨过程对调节表层水体的溶解氧含量和pH值变化具有重要作用,雨滴可以打破水-气界面的微表层平衡机制,促进大气中氧气在表层水体的溶解,使得水面垂直方向23 mm内的溶解氧平均升高2.3 mg/L;降雨对水面12 mm之内表层水体pH值产生的影响较为明显,pH值平均降低了0.2~0.4个单位,表明降雨雨滴促进大气在水-气界面的迁移进程,溶解的CO₂使得表层水体向酸性方向转化。本文提出的基于平面光极两维观测方法为评估低风速、高降雨或低降雨区域的海岸带溶解氧和pH值的变化提供高空间分辨率的水-气界面实时观测新的技术支撑。     

干出状态下坛紫菜叶状体表面水膜与失水对光合作用光化学特性的影响

采用筏式吊养的大型经济海藻坛紫菜(Pyropia haitanensis)在栽培生长期间, 常周期性地处于干出状态。本文通过测定不同水膜状态下坛紫菜的叶绿素荧光动力学相关系数, 探讨了干出状态下坛紫菜叶状体表面水膜的理化特性与失水对其光合作用光化学特性的影响。实验数据显示, 干出初始状态下, 叶状体表面水膜pH值的升高对坛紫菜的最大光化学效率Fv/Fm、光化学淬灭系数qP、非光化学淬灭系数NPQ、最大相对电子传递速率ETRm和光能利用效率α均无显著性影响。当坛紫菜叶状体表面水膜盐度为0~75‰时, Fv/Fm、qP、NPQ、ETRm和α均保持稳定; 当叶状体表面水膜盐度增加到75‰~150‰时, Fv/Fm、NPQ、α和ETRm则显著下降, 较盐度为33‰时分别下降了66%、84%、70%和60%, 表明覆盖高盐度水膜的叶状体PSⅡ反应中心活性受到抑制。坛紫菜叶状体在失水初期的光合活性不受影响, 当叶状体表面水膜厚度降到0后, 叶状体细胞内部开始失水, 光合活性也显著下降。严重脱水状态(失水率为75%)下, Fv/Fm、NPQ、α和ETRm较失水初期分别下降了41%、69%、38%和43%。这些研究结果表明, 坛紫菜叶状体在干出失水初期, 水分损失是由于表面水膜损失引起的, 水膜厚度随着失水率的增加呈线性下降, 表面水膜厚度的下降影响了藻体的热耗散能力; 随着失水率进一步增加, 叶状体的光合活性和热耗散能力受到不利影响, 其中热耗散能力对叶状体含水量的变化更为敏感。     

海气通量涡相关法计算中的时间尺度分析

基于黄海上连续14 d 的浮标观测资料, 采用多尺度分解法确定了海气通量涡相关法计算中的截断时间尺度, 并分析了该截断时间尺度的特征及其对感热通量计算的影响。研究结果是： 由多尺度分解法获得的湍通量截断时间尺度可将总通量中湍通量和中尺度通量分离开来, 截断时间尺度随着湍流强度或水平风速的增加而增加, 且感热通量的截断时...     

北部湾南部海域近底悬沙输运及地貌演变

利用1个海洋沉积动力过程原位监测系统在北部湾南部浅海陆架海域采集了18个潮周期的波浪、潮流、悬浮沉积物浓度、底床变化数据,分析了悬沙浓度变化特征,计算了近底悬沙通量并分析了潮流和波浪对底床演变的影响,结果表明:观测期间近底悬沙浓度的变化主要受水位波动、潮流的共同影响,波浪作用较弱;悬沙浓度的异常高值可能是上游沙波表面的泥沙滑落沉降所致;观测期间悬沙通量的波动规律与近底潮流速度变化一致,潮周期和涨落潮之间的悬沙通量有显著差别;在潮流作用下观测期间悬沙向西的净输运量约为15 158 kg/m,向北净悬沙通量为2 934 kg/m,东西向净通量远大于南北向净通量;近东西向波谷地形对南北向悬沙输运的限制作用可能导致了输运通量的显著差异;底床高程的变化在潮周期之间有差异,变化值在0.8~16.7 cm之间波动,厘米级底床高程的快速变化主要是由潮流流速的大小及往复潮流的不对称性造成的。这种变化可能与沙纹的运移有关,沉积物向下游方向的运移以及沙纹剖面形态的改变可以较合理地解释底床高程的变化特点。     

北部湾南部海域近底悬沙输运及地貌演变

利用1个海洋沉积动力过程原位监测系统在北部湾南部浅海陆架海域采集了18个潮周期的波浪、潮流、悬浮沉积物浓度、底床变化数据,分析了悬沙浓度变化特征,计算了近底悬沙通量并分析了潮流和波浪对底床演变的影响,结果表明:观测期间近底悬沙浓度的变化主要受水位波动、潮流的共同影响,波浪作用较弱;悬沙浓度的异常高值可能是上游沙波表面的泥沙滑落沉降所致;观测期间悬沙通量的波动规律与近底潮流速度变化一致,潮周期和涨落潮之间的悬沙通量有显著差别;在潮流作用下观测期间悬沙向西的净输运量约为15 158 kg/m,向北净悬沙通量为2 934 kg/m,东西向净通量远大于南北向净通量;近东西向波谷地形对南北向悬沙输运的限制作用可能导致了输运通量的显著差异;底床高程的变化在潮周期之间有差异,变化值在0.8~16.7 cm之间波动,厘米级底床高程的快速变化主要是由潮流流速的大小及往复潮流的不对称性造成的。这种变化可能与沙纹的运移有关,沉积物向下游方向的运移以及沙纹剖面形态的改变可以较合理地解释底床高程的变化特点。     

铅在海水中的析出及其对急性毒性实验的影响

铅(Pb)在海水中易产生沉淀,这将影响毒性实验中效应值的计算。本研究通过海水中不同重金属对中国广泛分布的底栖无脊椎动物双齿围沙蚕(Perinereis aibuhitensis)以及毒理学研究常用的海水模式生物卤虫(Artemiasalina)的急性毒性实验,对比分析了海水中Pb的生物毒性特点以及暴露溶液中Pb的析出对毒性实验结果的影响。用人工海水与天然海水配制Pb溶液时,理论浓度为18.7～1 200mg/L的Pb溶液中均出现大量白色沉淀。通过扫描电子显微镜能谱(SEM-EDS)对析出物进行检测,根据元素组成推测析出物主要为氯化铅与碳酸铅。对溶液浓度进行检测发现,Pb的实测浓度仅为理论浓度的1/15～1/2,根据实测浓度计算的Pb对双齿围沙蚕和卤虫的96h/48h半数致死浓度(LC₅₀)值低于根据理论浓度计算值的1/10。对比Pb、Cu、Cd对双齿围沙蚕与卤虫的LC₅₀值发现, Pb对水生生物的毒性低于Cu和Cd,且对不同生物的毒性效应存在差异。对比研究报道中Pb对海洋生物的急性毒性效应发现,Pb对幼体生物的毒性效应较显著,而在海水有效溶解...     

海岸带营养盐生物地球化学研究评述

海岸带营养盐生物地球化学是研究海岸营养盐的地球化学过程及其对海洋生物影响的一门新兴学科,近年来取得了长足的发展,本文从海岸带营养盐来源,营养盐主要过程和营养盐通量变化对海岸带生态环境造成的影响等三方面综述了近年来国外部分河口与海岸带营养盐行政区特球化学研究进展,尽管目前还不是十分清楚营养盐通量变化对海岸带生态系统影响的范畴和幅度究竟有多大,但营养盐输入的增加趋势意味着海岸带营养盐通量可能持续地升高,同时N/Si,P/Si值也将不断升高,这种趋势将极有可能改变海岸带浮游植物种群和数量,并诱发底层水缺氧现象,对海洋生态环境造成严重破坏。     

黄花水龙化感物质对铜绿微囊藻生长及藻毒素产生和释放的影响

本文研究了黄花水龙化感物质对铜绿微囊藻生长的抑制作用及其最佳抑藻浓度范围,以及对微囊藻毒素(MC-LR)产生和释放的影响。结果表明:黄花水龙化感物质在培养7d内对铜绿微囊藻(FACHB-905)具有较强的抑制作用,半效应质量浓度(EC50,7d)值为47mg/L,但抑制效果会随时间的延长而减弱。黄花水龙化感物质的最佳抑藻浓度范围为50—75mg/L,藻细胞培养4—7d内相对抑制率达50%—95%。同时发现整个培养期间,黄花水龙化感物质对MC-LR的胞外释放无显著影响。培养7d后,单位藻细胞内MC-LR的含量随黄花水龙化感物质浓度的增加而升高,16d后无显著影响。藻细胞培养液中MC-LR总量不会增大。由此可知,利用黄花水龙化感物质抑制铜绿微囊藻,既能有效控制藻细胞生长又不会促进藻毒素的释放,生态安全性高,可应用至实际水体水华处理中。     

环境因素影响下海湾蓄淡水库底泥盐分释放试验研究

在现场调查的基础上,利用沐官岛海湾水库库区典型底质(砂质粉砂)的原状/扰动土样和地表水(海水和淡水),采用土柱和水槽试验测定了3.5m/s风速或上覆水盐分浓度、pH和温度作用下底泥盐分向上覆水体释放的时-空变化规律,并定量计算出底泥盐分的释放通量。试验结果发现,底泥的盐分释放不同程度地受到环境因素的影响。(1)风的作用能促进底泥盐分释放。在风的作用下,上覆水中盐分浓度的分布存在明显的规律性:表层水体(水土界面之上4cm水位至水体表面)盐分浓度均匀分布,底层水体(水土界面至4cm水位水体)盐分浓度非均匀分布,且在3cm水位处盐分浓度最小。(2)上覆水中盐分的浓度抑制底泥盐分的释放。(3)pH值≤7时,底泥盐分释放几乎不受影响;pH值7时,底泥盐分释放略有增加;(4)一定温度作用下盐分浓度在水体中非线性分布,在水-土界面至7.5cm水位处为高盐分浓度区,7.5cm水位至水体水面盐分浓度含量较低。温度的升高促进底泥盐分释放。     

鼠李糖脂生物表面活性剂胶束性质研究

在考察鼠李糖脂生物表面活性剂所形成胶束的临界胶束浓度(CMC)及其表面吸附行为的基础上,研究鼠李糖脂胶束直径随溶液浓度、pH、盐度的变化特征以及重金属Cd2+和Pb2+共存时对其胶束直径的影响。结果表明,鼠李糖脂的CMC为0.13mmol·L-1。由于鼠李糖脂分子具有较大的空间体积,在表面吸附层中占据较大的吸附面积,吸附量较小,在CMC时的表面最大吸附量(Γmax)为2.48×10-6 mol·m-2,单个分子占有的最小面积(Amin)较大,达到66.92。在0.2~0.8mmol·L-1的浓度范围内,鼠李糖脂形成尺寸较大的囊泡状胶束,其胶束直径分布在50~300nm范围内,集中于100~180nm,且随鼠李糖脂浓度、溶液盐度的增大和重金属离子的加入而增大;溶液pH对胶束尺寸具有显著影响,最大胶束直径出现在pH为5.5~6.0时。     

SST产品误差在海-气CO_2通量计算中的传递及贡献分析

海-气界面CO2通量的估算对于碳的生物地球化学循环和全球气候变化等研究具有重要的意义,利用遥感手段是进行全球尺度海表面碳通量估算的唯一手段,但是由于不确定性的存在限制了海-气界面CO2通量遥感估算产品在决策应用上的可靠性。本文通过建立海-气界面CO2通量直接控制参量(气体交换速率k、海表面CO2溶解度S和海表面CO2分压pCO2sw)误差结构图,以通量估算的主要影响因子——海表温度(SST)为例,建立了SST在通量计算中的误差传递流程图,并采用Monte Carlo方法模拟了SST误差在通量计算中的传递规律和对最终误差的贡献。结果表明在遥感SST误差为±0.5°C并为正态分布的假设下,误差在k、S计算中的传递为指数分布和近似指数分布,而在pCO2sw模型计算中为正态分布,最终在通量FC O中的传递为指数分布;在大气CO22分压为固定值370μatm的情况下,SST对最终的通量结果带来的误差为±1.2mmol/(m2·d)左右。本文以SST为例,提供了一种通量计算中遥感参数误差传递和贡献的计算方法,可以为其它遥感获取的参量提供分析依据和参考。     

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.     

南海海水中DO的平面、垂直分布以及海-气交换通量

根据1998年7月和1999年1月南海两个航次的综合调查结果,对溶解氧(DO)的平面、垂直分布以及海-气交换通量进行了研究,结果表明:表层海水是DO浓度最高的含氧层,在次表层20~75 m处普遍存在着DO浓度的最大值(440μm o l/dm3),同时该层还出现了pH值的最大值和活性磷酸盐浓度的最小值,其位置在温跃层的下界附近。对夏季表层DO和活性磷酸盐进行相关性分析可知,其相关系数为-0.915(n=288),两者呈显著负相关;同时,DO和pH值垂向变化趋势相一致,相关系数为0.951(n=288),两者呈强烈正相关。通过计算,得到1998年夏季和1999年冬季海面溶解氧的海-气交换通量:夏季释放通量为-0.346~0.226 m o l/(m2.d);冬季为-0.234~3.123 m o l/(m2.d)。由于夏季南海海水生物的初级生产力相对要高于冬季,因此夏季溶解氧向上通量的区域较冬季广,同时,海-气交换的通量随区域的变化也有所不同。     

波浪发电装置浮筒的动力特性及参数研究

针对我国波浪发电的发展现状,介绍了"海蛇"波浪发电装置的发电原理,并应用Orca Flex软件建立了装置的水动力数值模型,研究了"海蛇"装置浮筒的水动力特性。根据"海蛇"装置的结构特点,通过对活塞运动的时程曲线进行傅里叶变换,给出此装置一级转化总势能计算的简易方法。另外,通过改变浮筒的直径和长度,以装置的效率/体积比作为衡量系统经济性的指标,研究浮筒几何参数对装置一级能量转化效率的影响。结果表明,装置一级能量转化效率随浮筒长度和直径增加而变大,进一步分析表明,适当增加浮筒长度比增大直径更具经济效益。装置的效率/体积比随着浮筒直径增加存在先增加后减少的拐点,这可以为"海蛇"的初始设计提供一定的理论依据。     

羟丙基壳聚糖对表面活性剂微乳液相图的影响

在 2 5℃条件下 ,测定了不同浓度的羟丙基壳聚糖 (HPCHS)溶液 /表面活性剂 (聚氧乙烯(2 3)醚月桂醇 (BRIJ35)、十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)、十二烷基硫酸钠 (SDS)、二甲基十二烷基甜菜碱 (C1 2 BE) ) /正丁醇 (n- C4H9OH) /正辛烷 (n- C8H1 8)体系微乳液拟三元相图。结果表明 ,在所研究的浓度范围内 ,羟丙基壳聚糖对不同类型表面活性剂体系微乳液的形成有不同的影响 :(1 )除C1 2 BE体系外羟丙基壳聚糖的加入均在一定程度上改善了原有体系微乳区的形成和稳定 ;(2 )羟丙基壳聚糖溶液在 1 0 ,1 0和 5g/ L浓度时分别使 BRIJ35,CTAB和 SDS体系微乳区面积达到最大 ;(3)羟丙基壳聚糖的加入没有明显改变 C1 2 BE体系的微乳区面积。     

海底热液活动与海洋科学研究

本文简要介绍了海底热液活动的研究历史 ,以及目前研究的几个主要问题。指出海底热液活动是海洋中永远存在的自然现象。热液区主要分布在大洋中脊、弧后盆地和热点区。在这些区域由于地质构造的不稳定性 ,造成冷海水通过隙缝下渗 ,并在岩浆房作用下形成高温热水。热水在上升通道中与围岩作用 ,并发生复杂的岩 -水反应 ,从而改变了海水的化学成分。流出的热液可以形成多种矿物沉积 ,其中最有价值的是 Zn,Cu,Fe,Pb的硫化物。岩 -水反应可以产生可观的元素通量 ,因此 ,对海水元素恒定性的解释需要重新审视。利用 3 He/热比值可以计算海洋的热通量。热液活动为耐温生物的研究提出了新的课题     

长江口邻近海域间隙水营养盐扩散通量的探究

通过2011年11月在长江口邻近海域的观测调查,探讨了上覆水和间隙水营养盐组成特征;运用成岩模型计算了沉积物-水界面营养盐的扩散通量,分析了营养盐扩散通量的主要影响因子及其未来变化趋势。研究结果表明:底界面NH_4-N、NO_3-N、PO_4-P、SiO_3-Si扩散通量分别为:0.021 8~0.167 0、-0.751~0.178、-0.001 44~0.012 10、0.34~1.24mmol/m2·d;长江口邻近海域上覆水和间隙水营养盐时空分布受到陆源输入、底界面生化作用、生物扰动和沉积类型等因素的共同影响;长江口邻近海域各项营养盐扩散通量数值与其它地区比较处于中等水平。     

波浪发电装置浮筒的水动力特性及参数研究

针对我国波浪发电的发展现状,介绍了“海蛇”波浪发电装置的发电原理,并应用OrcaFlex 软件建立了装置的水动力数值模型,研究了“海蛇”装置浮筒的水动力特性.根据“海蛇”装置的结构特点,通过对活塞运动的时程曲线进行傅里叶变换,给出此装置一级转化总势能计算的简易方法.另外,通过改变浮筒的直径和长度,以装置的效率/体积比作为衡量系统经济性的指标,研究浮筒几何参数对装置一级能量转化效率的影响.结果表明,装置一级能量转化效率随浮筒长度和直径增加而变大,进一步分析表明,适当增加浮筒长度比增大直径更具经济效益.装置的效率/体积比随着浮筒直径增加存在先增加后减少的拐点,这可以为“海蛇”的初始设计提供一定的理论依据.     

分步电泳法检测古糖酯

应用分步电泳法检测水溶液和大鼠尿液中的古糖酯 (Propyleneglucol Guluronate SodiumSulfate,PGSS) .该醋酸纤维膜电泳选用两种电泳液 :(1) 0 .1mol· L-1的醋酸锌溶液 ,p H6 .0 ;(2 )1.0 mol· L-1的醋酸钡溶液 ,p H5.0。电泳膜于 0 .5%阿利辛兰水溶液中染色 ,1%醋酸溶液褪色。该法能够检测不同介质中的古糖酯 ,水溶液中的检测下限为电泳膜上加样 10 0 ng,尿液中古糖酯浓度高于 50 0 ng/ m L,经提取可以用此法测得。实验证实该法灵敏、稳定性高、重现性好。