珠江河口及邻近海域表层沉积物特征及其泥沙运移趋势

根据现场采集的1 309个表层沉积物样品,分析了珠江河口及邻近海域的表层沉积物特征。在此基础上,应用Gao-Collins的粒径趋势分析模型(GSTA模型),计算了珠江河口及邻近海域表层沉积物的净输运趋势,并结合有关动力沉积背景讨论了其实际意义。结果表明:珠江口及邻近海域表层沉积物类型共有8种,其中以粘土质粉砂和粉砂分布最广泛。受径流、潮流、沿岸流、波浪和陆架环流等动力作用,表层沉积物颗粒呈现出研究区西南部及北部口门附近的泥沙较粗,中部和东部的泥沙较细。东部(即大鹏湾及大亚湾以南的陆架区域)和西南部的分选略好于珠江河口及近岸10 m以浅区域,珠江河口及近岸10 m以浅区域的分选又略好于研究区的中南部区域(万山群岛的东南面及担秆列岛以南的区域),但泥沙总体分选差。不同级配的泥沙分布和沉积特征不一致。珠江河口及邻近海域泥沙运移规律较复杂,珠江河口及近岸区域(10 m以浅)泥沙主要向南和西南运移;外海陆架区泥沙主要向东运移;大亚湾和红海湾以南至60 m以浅区域的泥沙呈现向南运移的趋势。黄茅海北面的泥沙向西南运移;大襟岛和荷包岛以南及两岛之间是高盐陆架水入侵通道,泥沙整体向北运移;黄茅海中部泥沙以垂直落淤为主,水平运移趋势不显著,只略微向西输运,故黄茅海河口湾中西部床面有淤浅的趋势。在(113.52E,21.76N)点附近存在一个巨大的泥沙辐聚中心,其东北、西北和南面泥沙均向该点运移辐聚;在万山岛至桂山岛周边区域泥沙呈现出逆时针方向的环流运移。     

长江口邻近陆架区表层沉积物的木质素分布和有机物来源分析

对长江口邻近陆架区表层沉积物的有机物进行碳、氮元素、碳稳定同位素和木质素测定,以分析其物质来源,特别是陆源有机物的迁移埋藏。结果表明,碳与氮含量的比值为6.2~7.7,δ13C为-19.9×10-3~-22.4×10-3。8种木质素酚单位的总含量(相对于总有机碳)为0.15×10-2~1.56×10-2mg/mg,显著低于长江口门处的2.50×10-2mg/mg。香草基酚类的酸醛比平均值为0.90,表明该海区的陆源有机物是高度降解的;紫丁香级酚类与香草基酚类的含量之比为(0.78±0.35),肉桂基酚类与香草基酚类的含量之比为(0.13±0.08),表明这些陆源有机物源于草本和木本混合的被子植物。31.5°N以南站位木质素的降解程度比北部的高,草本植物源的贡献更大,被子植物的主导优势也更明显;长江输入的有机物以沿岸堆积为主,具有显著的离岸降低趋势。在31.5°N以北的陆架区,虽然近岸站位陆源有机物的贡献显著高于其他站位,但其他站位并没有离岸递减趋势。这种南北分布差别可能是由海流条件和水深梯度的差异引起的。计算结果显示,该海区表层沉积物中的陆源有机物占总有机物的5%~57%,且主要来自土壤有机质。     

山东半岛东北岸近海表层沉积物中木质素的分布特征及有机物来源

山东半岛东北岸近海是黄河入海泥沙向外输送的主要通道和重要沉淀区,探讨该海域沉积物中木质素的分布特征和有机物来源,对理解其中记录的环境演变信息具有重要意义.本文通过分析该海域表层沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)、碳稳定同位素(δ13C),并结合木质素及其特征参数,研究了其中有机物的来源,以及木质素的分布、植被来源和降解程度.结果表明,海源有机物是山东半岛东北岸近海表层沉积物中有机物的主要来源,有机物的分布特征受河流输入和海洋环流的共同影响.被子植物草本和木本组织是木质素的主要植被来源,酸醛比值表明表层沉积物中木质素都经历了较高程度的降解.     

基于水淘选分级的长江口及其邻近海域表层沉积物中有机碳的来源、分布和保存

从分级的角度认识大河三角洲前缘河口沉积有机碳的来源、分布和保存对深刻理解全球碳循环具有重要意义。于2012年6月采集了长江口和浙闽沿岸共6个站位的表层沉积物样品,采用水淘选的方法按照颗粒物水动力直径大小对其进行分级分离,分析了这些分级样品的有机碳含量、稳定同位素、比表面积以及木质素等参数,并且结合蒙特卡洛模拟的三端元混合模型,讨论了此区域不同粒级沉积有机碳的来源、分布和保存特点。结果表明,长江口表层沉积物的有机碳在小粒级中含量较高,如8~16μm粒级有机碳含量的均值为1.30%,而32~63μm粒级的均值为0.90%,但是大粒级有机碳对沉积物有机碳的贡献最高(81.3%),这是因为大粒级的质量贡献占绝对优势(72.0%)。三端元混合模型的计算结果表明,长江口表层沉积物中沉积有机碳的贡献以海洋来源为主(平均为73%),土壤和维管植物也有一定贡献(平均值分别为21%和6%)。在小粒级(8~16μm)中,土壤对于沉积有机碳的贡献显著高于其他粒级,这是由于土壤有机质比较容易富集在细颗粒上。木质素的参数,如C/V(0.04~0.32)和S/V(0.33~1.23),显示长江口表层沉积物主要来源于草本和木本被子植物的混合,随着粒级的增大,草本被子植物的来源逐渐增多。浙闽沿岸分级沉积物的OC/SSA0.4mg/m2,而长江口的站位中OC/SSA0.4mg/m2,表明长江口沉积有机碳的保存效率比浙闽沿岸的高。木质素降解参数,如(Ad/Al)v、3,5-Bd/V和P/(S+V)随着粒级的增大逐渐降低,表明小粒级降解程度较高,而大粒级中降解程度较低。     

闽江下游河口区及其邻近海域表层沉积物的地球化学特征

闽江是我国东南沿海地区最大的河流,年径流量位居全国第3位。对采自闽江下游及闽江口邻近海域的沉积物分析表明,沉积物以SiO2含量高、Al2O3等组分的含量较低为特点。样品中碎屑矿物主要是石英、斜长石、正长石、白云母和绿泥石。从SiO2看,闽江沉积物与石英砂岩的成分较接近,不同于浅海沉积物,与黄河、长江、珠江三大河流也有较大差异。地形地貌及水动力条件控制沉积物粒度的分布,粒度又控制沉积物的组分分布。总体表现为,由陆向海,呈SiO2逐渐降低、Al2O3等组分升高的趋势。人类活动对闽侯段及闽江北港到马江段河流沉积物的影响也不容忽视。闽江流域的源区特征、水动力条件和搬运距离以及物理化学条件与生物作用对沉积物的改造,使得沉积物组分间具有良好的相关性。     

东海表层沉积物正构烷烃特征及其对陆源有机碳运移分布的指示

东海埋藏了通过长江、黄河以及台湾河流进入的巨量陆源有机碳,是重要的有机碳碳“汇”。识别东海沉积物中陆源有机碳的分布特征和搬运过程,是东海碳通量研究不可或缺的内容。目前关于陆源有机碳在东海沉积物中分布的研究区域主要集中在河口、内陆架以及水深<120 m的中、外陆架地区;针对东海外陆架和冲绳海槽陆坡的研究较少,仅少量研究对东海陆架与冲绳海槽南部沉积物的陆源有机碳特征进行了对比分析,对陆源有机碳的“源-汇”过程、分布特征、沉积动力机制等诸多问题尚缺乏系统性的认识。通过对东海外陆架-陆坡-冲绳海槽80个表层沉积物的长链正构烷烃含量及组成特征进行分析,并结合粒度、总有机碳（TOC）及稳定碳同位素（δ13C）指标,讨论了研究区沉积物中陆源有机碳的含量及运移分布。结果显示,δ13C和（ΣC27+C29+C31 n-alkane）/TOC指示的陆源有机碳相对含量在研究区变化范围很大,从外陆架到海槽,有先降低后增高的变化趋势,陆源有机碳在陆坡以及海槽的一些特定区域选择性的大量沉积。东海内陆架的陆源有机碳在横穿东海陆架后,可以在陆坡处通过搬运-沉积-再悬浮-再搬运的方式运移至冲绳海槽沉积。长链正构烷碳优势指数（CPI）的结果表明,来自东海内陆架的陆源有机碳主要在冲绳海槽28.5°—30°N范围内沉积,28.5°N以南的陆源有机质主要受到台湾物质的影响,而30°N以北沉积物中的陆源有机质主要是来源于黄河和日本岛。     

河口表层沉积物中磷酸盐释放的动力学特征

研究与探讨了胶州湾李村河河口区3个采样点表层沉积物中磷酸盐释放行为及盐度、温度、波浪强度、悬浮物浓度对磷酸盐释放动力学过程的影响。认为磷酸盐释放的动力学过程大致可分为3个阶段:①0~1 h快速释放阶段;②1~8 h缓慢释放阶段;③8 h之后的平衡阶段。盐度升高可以促进磷酸盐释放,当盐度从0升高到10时,磷酸盐释放量增幅最大,说明磷酸盐释放对水相盐度的突变有较强的敏感性。温度升高有利于磷酸盐释放,在低温(20 ℃)条件下磷酸盐释放的过程有明显差异;温度较低时快速释放速率与缓慢释放速率相当,而温度较高时快速释放速率是缓慢释放速率的10倍。波浪强度对磷酸盐释放过程的影响与温度类似,当沉积物处于充分悬浮状态时,磷酸盐释放量会有大幅度提高;当悬浮物浓度降低时,快速释放速率与缓慢释放速率都有大幅度提高,释放总量也显著增加。     

黄河断流对河口海域鱼类多样性的影响

黄河知１９７２年出现自然断流现象以来,断流现象频繁发生,时至１９９７年更是断流１３次２２６ｄ,严重影响了河口海域的生态环境。本文依据有关文献资料及河口海域鱼类多样性的特点;分析了黄河断流对河口海域鱼类多样性的影响。     

闽江下游及河口表层沉积物磁化率特征及其环境意义

闽江是中国东南沿海最大的河流,具有落差大、水动力强等典型的山溪型河流特征.本研究对采自闽江流域的43个表层沉积物样品进行了磁学参数分析,结果显示,低频磁化率(χ_(lf))、高频磁化率(χ_(hf))分别为0.79×10~(-8)~24.97×10~(-8)、0.74×10~(-8)~24.80×10~(-8)m~3/kg,与长江、黄河相比低一个数量级;频率磁化率(χ_(fd))为0.06%~7.20%,大多小于5.00%,沉积物中超顺磁颗粒含量较低.χ_(lf)和χ_(fd)总体呈现从下游到河口增长的趋势,并在北港、南港、闽侯、大樟溪等人口密集区域受到不同程度的人为影响,分析表明研究区磁化率受控于源岩特征、水动力条件、沉积作用和人为活动等因素.在p0.01时,χ_(lf)与Al2O3、Fe2O3、Na2O、Mg O、Ti O_2、Ca O等氧化物显著正相关,与Si O_2显著负相关,说明其受控于源岩成分.此外,χ_(lf)与Si/Al值显著负相关,与化学风化指数(CIA)正相关,表明磁化率可以作为现代沉积物风化程度的替代指标.χ_(lf)与溶解态As含量、χ_(fd)与溶解态Cd含量均在p0.05时相关,表明磁学参数可作为指示研究区水体的As和Cd污染的参考指标.     

长江与黄河河口沉积物环境磁学特征及其对比研究

对采自长江现行主河道和黄河入海口处的表层沉积样品进行了环境磁学参数的测量和对比研究.结果表明:长江和黄河河口沉积物的磁性载体主要是亚铁磁性物质,亚铁磁性矿物晶粒以假单畴-多畴为主,同时亦有超顺磁晶粒的存在;长江河口沉积物的磁性明显强于黄河河口沉积物,特别是质量磁化率、非磁滞剩磁及饱和等温剩磁,两者相对偏差在40%以上;在粗粒级沉积物(>0.063 mm)中,长江河口沉积物的磁化率与全样磁化率平均值差别较小,在4%左右;黄河河口沉积物差别很大,可达34%.两者的差别反映了长江和黄河沉积物中磁性矿物赋存方式的差异;长江和黄河河口沉积物磁性特征的差异与两者粒度特征对比明显.长江和黄河河口沉积物的这些磁学方面的差别是源岩特征和气候环境差异上的反映,可以作为判别两者物源的有效示踪剂.     

珠江口沉积物有机质特征、来源及其对碳存储的意义

河口沉积物作为承接陆海过程的重要载体, 是有机质赋存的主要形式之一。本文研究了珠江口沉积物总有机碳、总氮含量和沉积物可溶性有机物三维荧光特征, 以及其在口内区、混合区和口外区空间差异和影响因素, 并结合碳稳定同位素(δ¹³C)估算了珠江口各区域沉积物中不同来源有机质的贡献。结果显示: (1)沉积物总有机碳和总氮含量空间变化相似, 口内区和混合区域沉积有机质含量显著高于口外区; 主成分分析发现, 口内区沉积有机质含量主要受径流输入的影响, 口外区主要受Fe³⁺的影响; (2)MixSIAR稳定同位素混合模型结果显示, 口内区和混合区沉积有机质以陆源为主, 口外区则以海源为主; (3)珠江口沉积物新生有机质较多, 可快速被利用, 总体上不利于有机碳存储; 而陆源输入导致口内区和混合区沉积有机质腐殖化程度较高, 有机碳可存储性相对较高, 口外受海源有机质和铁氧化物—有机质复合体的影响, 有机碳可存储性相对较低。本研究可为深入认知河口区沉积有机质的生物地球化学过程及有机碳存储提供参考。     

长江口及废黄河口海域表层沉积物中多环芳烃分布特征和生态风险评价

2015年10月采集长江口及废黄河口51个沉积物样品,对沉积物中的多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)的含量进行测定,探讨长江口及废黄河口海域表层沉积物中PAHs的分布组成、来源及潜在的生态风险评价。总PAHs的含量范围为4.23~292.39 ng/g,平均值含量为67.40 ng/g。研究区样品的PAHs含量呈现"北部低南部高"的空间分布特征,舟山群岛东部区域PAHs含量普遍偏高,长江口次之,废黄河口最低。与国内其他海区相比,研究区域PAHs总体处于中低等污染水平。运用统计分析和特征比值法对来源进行分析,研究区域沉积物中PAHs主要是以4环、5环为主,来源分析显示PAHs的主要来源为各类燃烧源及石油源的混合来源。根据效应区间低/中值法(ERL/ERM)评价结果显示,长江口及废黄河口海域的潜在生态风险很小,但对生态有一定的潜在威胁,也应该引起重视。     

环境因子对菲在黄河口沉积物上吸附的影响

为研究多环芳烃从河口到近海的环境归趋行为与生态风险,考察了沉积物质量浓度、溶解性有机质、温度、盐度4种典型环境因子对菲在黄河口沉积物上吸附的影响,比较了黄河口与近海两种沉积物对菲的吸附性能。研究结果表明,沉积物质量浓度越低,单位质量颗粒物的菲吸附量越高;共存的溶解性有机质对菲的吸附具有增促作用,且腐殖酸比黄腐酸的作用更显著;温度的升高不利于菲的吸附,而盐度的增加有利于菲的吸附。菲在沉积物上的吸附是分配作用与表面吸附两种行为的耦合,其中黄河口沉积物以表面吸附为主,而近海沉积物以分配作用为主。近海沉积物菲吸附量显著高于黄河口沉积物菲吸附量。基于此,菲从河口到近海的迁移过程中,更易于在沉积物表面发生吸附沉降,从而可能降低水相中的生态危害,但对近海底栖生物具有潜在的健康生态风险。     

珠江口及近海表层沉积有机质的特征和来源

测定了珠江口及近海表层沉积物中总有机碳(TOC), 总氮(TN)及稳定碳同位素组成和几类主要有机化合物(水解氨基酸THAA、糖类TCHO、脂类lipid、酸不溶有机物AIOC), 并分析了沉积有机质及化合物的特征和来源。结果表明珠江口表层沉积有机质主要为陆源和水生混合来源, 而近海有机质主要为当地水生来源。大量的陆源高等植物(含有较多的木质素、纤维素等)输入珠江口, 使得珠江口个别站位沉积物中糖类物质含量大幅高于近海样品; 而珠江口与近海沉积物中水生来源有机质的含量相当。氨基酸和糖类占TOC的份额在浮游生物和悬浮颗粒物中分别为56%和48%, 在表层沉积物中为19%, 说明珠江口和近海的有机质从水柱到达沉积物-水界面的过程中经历了较充分的降解。珠江口样品中活性组分氨基酸和糖类占TOC的份额低于近海, 可能说明珠江口沉积有机质的降解程度高于近海。     

珠江口外表层沉积物底栖有孔虫组合及其与环境的关系

对珠江口外CJ14区块250个站位的表层沉积物进行底栖有孔虫分析,共发现底栖有孔虫118种,其中玻璃壳质80种,瓷质壳质21种,胶结壳质17种。有孔虫丰度基本随水深变深而增大。为研究底栖有孔虫分布与沉积环境之间的关系,对底栖有孔虫含量进行Q型因子分析,并选取前4个主因子,分别对应4个有孔虫组合。它们总共解释了总方差的86.2%,基本上反映了沉积物中有孔虫的群落结构。研究表明,水深和盐度是影响珠江口表层沉积物中有孔虫组合分布的控制因素,其他影响因素主要包括沉积物类型、水动力条件和沉积速率。水动力条件主要影响有孔虫的含量;沉积速率主要影响有孔虫的丰度。     

黄河尾闾及近岸沉积物中重金属的含量分布及生态风险评价

为了解黄河尾闾及近岸沉积物中重金属的污染特征,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了黄河河道和河口48个样品中Cr、Cu、Zn、Cd、Pb和As等6种重金属的含量,并对其分布和生态风险进行了评价。结果表明,黄河尾闾及近岸重金属的总含量沿河道至河口方向呈现先增加后降低再增加的趋势,至近岸B断面,As、Pb、Cd和Zn含量呈明显增加趋势,Cu和Cr含量增加幅度较小;黄河河口沉积物中重金属浓度明显高于河道沉积物中重金属的浓度。与我国其他流域相比,研究区域重金属含量处于较低水平。潜在生态风险评价结果表明,黄河尾闾及近岸沉积物6种重金属潜在生态风险系数从高到低依次为:CdAsPbZnCuCr,黄河尾闾及近岸沉积物的潜在生态风险主要由Cd和As引起,两者的贡献率分别为55.90%和29.54%,研究区域生态风险低,污染轻。研究结果将为黄河尾闾及近岸生态保护、环境管理和污染治理提供一定基础数据。     

渤海表层沉积物中有机碳的分布和来源

大河影响下的陆架边缘海沉积有机碳的分布和来源是全球碳循环研究的重要内容。本研究于2012年5月采集了渤海海域的29个表层沉积物样品,分析了粒度组成、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、木质素含量和稳定碳同位素丰度(δ13C)等参数,结合基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型,定量研究了沉积物中有机碳的分布和来源情况,并讨论了其影响因素。结果表明,研究区域表层沉积物中TOC含量为0.19%~0.81%,渤海中部泥质区站位(大于0.65%)明显高于其周围砂质区域站位(小于0.40%);TOC与黏土含量也有显著的正相关性,说明细颗粒沉积物容易富集有机碳。沉积有机碳的δ13C范围为-23.7‰~-21.8‰,显示沉积有机碳是海源和陆源有机碳的混合输入。木质素参数,如C/V、S/V和LPVI的数值范围显示研究区域表层沉积物中木质素主要来源于被子植物草本组织与木本组织的混合,同时有少量裸子植物的贡献。基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型显示研究区域沉积物中有机碳主要来源于海洋浮游植物,平均为64%,陆源有机碳中来自土壤的贡献最高(平均为27%),C₃维管植物的贡献较少(平均为9%)。海洋浮游植物有机碳主要分布在渤海中部泥质区及离岸较远的区域,而土壤有机碳和C₃维管植物有机碳则主要沉积在河口附近及近岸区,并可以离岸输运到较远的地方。     

现代黄河三角洲附近海域表层沉积物地球化学分区

对取自现代黄河三角洲附近海域的表层沉积物样品进行粒度分析和地球化学元素分析。研究表明,沉积物类型主要为砂质粉砂和粉砂,表层沉积物粒度由近岸向渤海东部大致为由粗变细再变粗的趋势,研究区大部分化学元素的含量和分布受沉积物粒度控制作用明显,即"元素的粒度控制律"。运用Q型聚类法对研究区表层沉积物常微量元素进行分析,并将其划分为3个地球化学分区,Ⅰ区主要集中在渤海中部海区,该区化学元素含量高。Ⅱ区主要集中在莱州湾,常微量元素含量比Ⅰ区稍低。Ⅲ区化学元素含量最低,根据地理位置不同又可分为3个亚区。3个分区反映了不同物源和水动力环境对研究区沉积物分布的影响。     

黄河口邻近海域海冰变化特征及机制分析

黄河口邻近海域海冰是渤海海冰的一部分,为了解其独特的变化特征及机制,本研究基于北海预报中心提供的黄河口周边海洋台站观测数据以及CMEMS (Copernicus Marine Environment Monitoring Service)全球海冰密集度再分析数据,使用统计分析和两种滑动相关分析,结合小波相干方法及大气过程的影响,得到长期变化分析的结果。黄河口冰情在1979—2020年间整体呈减轻趋势(–0.25%/a),显然其直接因素为局地温度整体升高;海冰密集度与黄河径流量呈明显正相关,相关系数为0.46,其原因为径流增大导致盐度降低,海冰增加;与北极涛动指数(AOI,Arctic Oscillation Index)呈明显负相关,相关系数为–0.44,因为当北极涛动为正位相时,东亚大槽强度减弱,北极冷空气南侵受阻隔,冬季黄河口的整体气温升高,导致海冰减少;1997年和2016年左右与北极涛动的相关性都出现了显著正异常,其原因为两次强厄尔尼诺事件的影响,同时海冰密集度在1985年左右的跃变可能与AOI和黄河径流量的突变有关。短期变化分析的结果显示:从2010年和2020年冬季逐日的典型寒潮过程与海冰密集度的变化分析可知,海冰与前6 d负积温的相关性最大,平均相关系数为–0.77,寒潮的出现时间、强度及间隔,控制海冰的生成,而整体气温的低频变化控制海冰的维持和发展。