春季东海溶存氧化亚氮的分布和海气交换通量

于2011年5至6月在东海采集不同深度海水样品,研究了其中溶存氧化亚氮(N2O)的分布并估算其海-气交换通量。结果表明,春季东海表层海水中溶存N2O浓度范围为6.31~11.88 nmol/L,平均值为(9.13±1.45)nmol/L;底层海水中N2O浓度范围为7.53~39.75 nmol/L,平均值为(13.71±7.76)nmol/L。随着深度的增加,N2O浓度逐渐升高。温度是影响春季东海N2O分布的主要因素,N2O浓度与温度呈负相关关系。长江冲淡水和黑潮水是东海N2O的重要来源。东海表层海水中N2O的饱和度范围为92.5%~139.3%,平均值为118.5%±10.3%,绝大多数站位都处于过饱和状态,因此,春季东海是大气N2O的净源。利用LM86公式和W92公式求得东海的海-气交换通量分别为(4.96±6.12)μmol/(m2·d)和(10.25±17.18)μmol/(m2·d),初步估算出东海年释放N2O通量约为0.061~0.127 Tg/a,占全球海洋释放总量的2.0%,远高于其所占的面积比0.2%。     

桑沟湾养殖海域营养盐和沉积物-水界面扩散通量研究

利用2006年4,7,11月和2007年1月4个航次对桑沟湾养殖海域的观测资料,分析了该海域营养盐分布、结构特征、主要控制过程以及沉积物-水界面扩散通量,结果表明,该海域的营养盐分布具有明显的季节变化,海水中NO3-,NO2-,PO43-,DOP,TDP和SiO32-浓度皆是秋季最高,而NH4+,DON,TDN浓度则为夏季最高;各种营养盐的最低值除DON外都出现在春季。春季湾内外海水交换不畅,再加上大型藻类海带等生长旺盛期的消耗,使营养盐浓度处于较低水平,在夏秋两季丰水期沿岸河流注入对该海域营养盐的影响较大,冬季无机营养盐浓度分布主要受沿岸流的影响。磷的结构变化较大,其中DOP百分含量在夏季最高,达到81%。从春季到秋季海水中TDN的结构变化从以DON为主转变成以DIN为主。硅和氮的原子比值全年变化不大,硅和氮和氮和磷原子比值春夏两季的高于秋冬季的。分析营养盐化学计量限制标准和浮游植物生长的最低阈值结果表明,磷是春夏两季桑沟湾浮游植物生长的限制性因素;春季硅浓度低于浮游植物生长的最低阀值,也是一个潜在的限制因素。计算结果显示桑沟湾沉积物释放的NH4+,SiO32-和PO43-对初级生产力的贡献较小,与其他浅海环境相比,桑沟湾沉积物-水界面的营养盐通量处于较低或中等水平。     

春季西北太平洋水体中甲烷和氧化亚氮的分布及海气交换通量

于2010年5—6月搭乘日本KH10-1航次,对西北太平洋两个不同深度站位甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的垂直分布及海气交换通量进行了研究。结果显示:研究海域表层海水中CH4和N2O浓度分别为(2.55±0.22)nmol/L和(7.50±1.11)nmol/L,饱和度分别为126%和116%,均处于轻度过饱和状态。在垂直方向上,CH4浓度分布呈现次表层极大的特征,次表层以下CH4浓度随深度增加逐渐减小。CH4次表层极大值可能是由于细菌利用甲基化合物进行好氧产生和在悬浮颗粒物、浮游动物或其他海洋生物肠道内厌氧微环境产生的综合作用造成的。N2O浓度随深度的增加而增大,在跃层下部达到最大值,N2O与溶解氧的垂直分布呈镜像关系。水体中N2O主要通过硝化过程产生。利用LM86和W92公式计算得到CH4的海气交换通量分别为(0.76±0.57)μmol/(m2·d)和(1.57±0.67)μmol/(m2·d),N2O的海气交换通量分别为(1.96±0.24)μmol/(m2·d)和(3.08±0.38)μmol/(m2·d),因此西北太平洋是大气CH4和N2O的净源。     

辽河口海域N2O分布特征和海气通量研究

于2007年5月份(枯水期)和8月份(丰水期)采集辽河口区域大气样品及水样,应用气相色谱及静态顶空法测定大气及海水中溶解N₂O的浓度,并计算不同站位的N₂O通量。结果表明:辽河口区域水体中溶解N₂O浓度存在着明显的时空变化,5月份河口区域水体中N₂O浓度高于8月份,且河流段溶解N₂O浓度大于近海岸海域。水中溶解N₂O浓度及溶解氧浓度呈显著的负相关关系。在枯水期和丰水期,所有站位的N₂O均处于过饱和状态,N₂O气体从水体向大气排出,辽河口区域是大气中N₂O的一个排放源。     

桑沟湾浮游纤毛虫丰度和生物量分布的季节变化

于2011年4、8、10月及2012年1月对桑沟湾进行了浮游纤毛虫丰度和生物量的季节调查。纤毛虫的平均丰度为(7 552±10 979)个/L,范围为408~61 667个/L;纤毛虫的平均生物量(以碳计)为(4.79±5.77)μg/L,范围为0.35~33.09 μg/L。无壳纤毛虫丰度和生物量主要分布在湾内,湾中和湾外丰度相对较低;砂壳纤毛虫丰度和生物量在盐度较高的海区总体较高,呈现朝向外海分布的趋势。纤毛虫丰度和生物量的高值区春季主要出现在湾的西北,夏季向湾中部迁移,秋季主要出现在湾的西南,冬季主要出现在湾的西部,高值区随季节大致呈顺时针迁移的趋势。纤毛虫的丰度春季最高,冬季最低;生物量夏季最高,冬季最低。无壳纤毛虫夏季粒级较大,冬季粒级较小;砂壳纤毛虫壳的平均口径夏季较大,秋季较小。共鉴定出砂壳纤毛虫8属27种,其中拟铃虫属(Tintinnopsis)种数最多。砂壳纤毛虫在纤毛虫总丰度中的比例平均为16.3%±21.9%,夏季最高(36.3%±27.8%),冬季最低(4.9%±5.9%)。纤毛虫丰度与温度、盐度、Chl a浓度及微微型真核浮游生物丰度均没有明显的相关性,但与蓝细菌及异养细菌丰度呈显著的正相关关系。     

桑沟湾微微型浮游生物丰度和生物量分布的季节变化

于2013年4月、7月、10~月和2014年1月,分四个季节在桑沟湾利用流式细胞技术对桑沟湾微微型浮游生物丰度和生物量的时空分布特征进行了研究,并统计分析了其与环境因子之间的关系。结果表明,四个季节中桑沟湾聚球藻丰度和生物量分别为0.04×10~3～408.59×10~3个/mL、0.01～10~2.15 mg/m3,微微型真核浮游生物的丰度和生物量分别为0.21×10~3～99.64×10~3个/mL、0.31～149.46 mg/m3,异养细菌的丰度和生物量分别为3.34×10~5～50.16×10~5个/mL、6.68～10~0.32 mg/m3。四个季节中,夏季桑沟湾微微型浮游生物的丰度和生物量高于其他季节。异养细菌对微微型浮游生物总生物量的四季平均贡献为62.11%,高于自养微微型浮游生物;微微型真核浮游生物占自养微微型浮游生物总生物量比例最高,平均可达86.85%。统计分析显示温度、叶绿素a和营养盐浓度是影响桑沟湾微微型浮游生物丰度和生物量分布的主要因素。上述结果为桑沟湾生态环境的检测和评估提供了基础数据。     

桑沟湾夏、秋季悬浮颗粒物的沉降通量及再悬浮的影响

应用锚式悬挂沉积物捕捉器法,研究了我国北方重要海水养殖区域桑沟湾悬浮颗粒物沉降通量的分布特征,并通过金属Al标记法,同步测定了沉降颗粒物再悬浮比率。结果表明,桑沟湾的底层悬浮颗粒物(SPM)、颗粒有机碳(POC)、颗粒态总氮(PTN)和颗粒态总磷(PTP)平均表观沉降通量分别为1 511.4g/(m2·d)、20.01g/(m2·d)、1.497g/(m2·d)和0.474g/(m2·d),显著高于我国其他近岸海域,但底层沉降颗粒物再悬浮比率平均值高达92.8%,认为在养殖内湾,受再悬浮程度的影响,测得的底层表观沉降通量是中层的2.7倍,秋季明显大于夏季,海带和扇贝养殖区大于牡蛎养殖区。经再悬浮比率校正后的净沉降通量,仍存在着显著的空间和季节变化,但受控因素发生了根本转变;这主要表现为净沉降颗粒物质主要源于生物代谢活动强烈中上层水体,贝类的排泄作用使牡蛎和扇贝养殖区的净沉降通量显著大于海带养殖区,养殖贝类个体增大、排泄量增加使秋季净沉降通量高于夏季。在我国近岸海域,再悬浮作用的影响,会对该区域悬浮颗粒物沉降通量的估算带来巨大误差,因此该作用不容忽视。     

桑沟湾不同形态锰的分布、季节变化及影响因素

利用催化动力学分光光度法和两步提取法对2011年4月（春）、8月（夏）、10月（秋）和2012年1月（冬）桑沟湾海域溶解态无机锰(DIMn)和表层沉积物中的锰的含量进行测定。结果表明,桑沟湾4个季节（春季至冬季,后同）DIMn浓度呈现出近岸高、远岸低的分布特点,其平均浓度分别为(60.5±43.1) nmol/L、(42.0±30.5) nmol/L、(23.4±11.2) nmol/L和(18.2±13.5) nmol/L,呈现出明显的季节变化,即春季最高,夏季、秋季次之,冬季最低;与相邻的俚岛湾和爱莲湾相比,桑沟湾春季、夏季DIMn的浓度较高,秋季、冬季则没有显著性差异。桑沟湾表层沉积物中总Mn在4个季节的含量分别为(861±308) mg/kg、(915±322) mg/kg、(589±108) mg/kg、(653±185) mg/kg,表层沉积物中醋酸提取态Mn在4个季节的含量分别为(500±272) mg/kg、(502±232) mg/kg、(322±81) mg/kg、(345±91) mg/kg,两者均表现出近岸高、远岸低的分布特点。醋酸提取态Mn的含量在春季、夏季要显著高于秋季、冬季。悬浮颗粒物的吸附和浮游生物的利用是影响桑沟湾DIMn浓度与分布的重要因素。桑沟湾DIMn的源主要包括河流及地下水输送、大气输送、沉积物−水界面释放;汇主要包括养殖生物的清除、向黄海的输送等。简单箱式模型收支计算结果显示,桑沟湾DIMn的源略大于汇,表明除了养殖生物的清除和向黄海的输送,桑沟湾DIMn还存在其他汇。本研究的结果为桑沟湾DIMn的生物地球化学循环的深入认识提供了基础数据。     

胶州湾及周边海域大气和海水中N_2O和CH_4的分布及海气交换通量

分别于2006年8月,12月和2007年4月,10月采集胶州湾及周边海域大气和海水样品,对氧化亚氮(N2O)和甲烷(CH4)浓度进行了测定,并设置1个连续站进行24 h连续观测.结果表明:大气中N2O春、夏、秋、冬的平均浓度(体积分数)分别为(3.17±0.03)×10-7,(3.24±0.15)×10-7,(3.19±0.02)×10-7和(3.08±0.25)×10-7;大气中CH4春、夏、秋、冬的平均浓度(体积分数)分别为(1.89±0.04)×10-6,(1.79±0.04)×10-6,(2.09±0.21)×10-6和(2.01±0.09)×10-6.胶州湾表、底层海水中N2O和CH4的浓度和饱和度表现出明显的季节变化,其中N2O浓度和饱和度冬季最高,春、秋季次之,夏季最低;CH4浓度和饱和度夏季最高,冬季最低.利用Liss and Merlivat(1986)公式和Wanninkhof(1992)公式估算出胶州湾海域N2O的年平均海-气交换通量分别为(11.16±14.15)和(22.42±27.56)μmol m-2·d-1;CH4分别为(7.75±6.19)和(17.76±14.84)μmol m-2·d-1.胶州湾大部分海域表层海水中N2O和CH4呈过饱和状态,是大气中N2O和CH4的净源.     

渤海溶解CH4分布和通量的季节变化及其影响因素

甲烷(CH₄)是影响地球辐射平衡的主要温室气体,海洋是大气CH₄的自然源,而陆架等近海是释放CH₄的热点海域。于2021年4月、7月和10月对渤海进行了调查,以认识其分布特征并估算其海-气交换通量。春、夏和秋季表层海水CH₄浓度分别为(4.56±2.60)、(8.31±4.01)和(4.99±1.31) nmol/L,夏季明显高于春秋季。CH₄的垂直分布规律为底层普遍高于表层,不同站位的垂直分布空间差异较大。渤海CH₄分布主要受河流输入、油气泄漏、生物活动以及沉积物-水界面交换等因素的影响,其中黄河向渤海输入CH₄约为每月1.4×104～2.8×105mol,秋冬季沉积物-水界面CH₄交换通量范围为–4.0～0.42μmol/(m²·d),表明秋冬季沉积物既可能是渤海水体CH₄的源,也可能是其汇。春、夏和秋季渤海CH₄海-气交换通量分别为(1.1±...     

威海荣成桑沟湾海域海草床分布现状及其生态特征

海草床是生物圈最高产的生态系统之一,在氮捕获、碳封存、水质净化及维持生物多样性等方面发挥关键作用。2016年8月通过对威海荣成桑沟湾海域的现场调查,发现分布总面积约为471.72 ha的海草床,种类为鳗草(Zostera marina)、红纤维虾形草(Phyllospadix iwatensis)、日本鳗草(Zostera japonica)和丛生鳗草(Zostera caespitosa),分布面积分别为395.33 ha、37.28 ha、32.74 ha和6.37 ha。鳗草分布范围较广,平均茎枝密度817.0±27.6 shoots/m²,平均生物量646.6±41.8 g DW/m²;红纤维虾形草主要分布于桑沟湾北部养殖池和南部楮岛海域,平均茎枝密度2649.0±29.8shoots/m²,平均生物量2 381.3±27.3 g DW/m²;日本鳗草主要分布于桑沟湾西部八亩地海域,平均茎枝密度506.0±26.2 shoots/m²,平均生物量118.3±12.5 g...     

大亚湾海水中N2O的分布特征与通量的初步研究

2004年1月(冬季)和4月(春季)在大亚湾海域设置15个采样站,采集大气和海水样品,运用静态顶空气相色谱法测定了大气和海水中溶存N2O的浓度并对其分布特征和海-气通量进行了初步研究。结果显示,海水中N2O浓度范围在10.90—40.54 nmol.L-1,饱和度为122%—454%,处于过饱和状态;N2O浓度在湾的中部分布较为均匀,大鹏岙、核电站、范和港顶和澳头等受人类活动影响较大的沿岸浓度较高,最大值出现在龙歧河口。海-气通量为0.05—0.78μmol.(m2.d)-1。海水中N2O浓度与NH4 的含量之间有较为显著的正相关性,河口与核电站是N2O的排放源,说明人类活动影响了大亚湾海水中N2O的分布。     

桑沟湾磷循环

The phosphorus cycle is studied during 2013–2014 in the Sanggou Bay(SGB), which is a typical aquaculture area in northern China. The forms of measured phosphorus include dissolved inorganic phosphorus(DIP), dissolved organic phosphorus(DOP), particulate inorganic phosphorus(PIP), and particulate organic phosphorus(POP).DIP and PIP are the major forms of total dissolved phosphorus(TDP) and total particulate phosphorus(TPP),representing 51%–75% and 53%–80%, respectively. The concentrations and distributions of phosphorus forms vary among seasons relative to aquaculture cycles, fluvial input, and hydrodynamic conditions. In autumn the concentration of DIP is significantly higher than in other seasons(P0.01), and higher concentrations are found in the west of the bay. In winter and spring the phosphorus concentrations are higher in the east of the bay than in the west. In summer, the distributions of phosphorus forms are uniform. A preliminary phosphorus budget is developed, and shows that SGB is a net sink of phosphorus. A total of 1.80×10~7 mol/a phosphorus is transported into the bay. The Yellow Sea is the major source of net input of phosphorus(61%), followed by submarine groundwater discharge(SGD)(27%), river input(11%), and atmospheric deposition(1%). The main phosphorus sink is the harvest of seaweeds(Saccharina japonica and Gracilaria lemaneiformis), bivalves(Chlamys farreri),and oysters(Crassostrea gigas), accounting for a total of 1.12×10~7 mol/a. Burial of phosphorus in sediment is another important sink, accounting for 7.00×10~6 mol/a. Biodeposition by bivalves is the major source of phosphorus in sediment, accounting for 54% of the total.     

N2, N2O and O2Profiles in a Tagus Estuary Salt Marsh

Vertical gas profiles of N₂, N₂O and O₂were obtained in intact sediment cores from a Tagus estuary salt marsh using membrane inlet mass spectrometry. This technique allows direct measurements of dissolved gas concentrations with minimal disturbance. O₂concentrations decreased sharply with depth, becoming undetectable below 14mm. Denitrification products (N₂and N₂O) occurred in the surface layer of the sediment where O₂was present. Diffusion of N₂and N₂O from the anaerobic zone, denitrification in anaerobic microsites and aerobic denitrification are possible explanations for this observation. N₂was the sole product of denitrification in control sediment cores probably because of the great demand for electron acceptors in this sediment. The addition of NO₃ ⁻ and CH₃CO₂ ⁻ increased the concentrations of N₂and N₂O in the sediment. Significantly higher concentrations in treated cores occurred between 1·5 and 2·0cm for N₂and between 0·5 and 1·5cm for N₂O. The peak in N₂concentration occurred in the anaerobic zone of the sediment, close to the aerobic–anaerobic interface while the peak in N₂O concentration occurred above this interface where concentrations of O₂were approximately 10μM. This is indicative that, in this sediment, production of N₂O is less sensitive to the presence of O₂than reduction of N₂O to N₂.     

南黄海和中国东海中挥发性卤代烃的分布与海气通量

Distributions and sea-to-air fluxes of five kinds of volatile halocarbons(VHCs) were studied in the southern Yellow Sea(SYS) and the East China Sea(ECS) in November 2007. The results showed that the concentrations of 1,1,1-trichloroethane(C2H3Cl3), 1,1-dichloroethene(C2H2Cl2), 1,1,2-trichloroethene(C2HCl3), trichloromethane(CHCl3) and tetrachloromethane(CCl4) in the surface water were 0.31–4.81, 2.75–21.3, 1.21–17.1, 5.02–233 and 0.045–4.47 pmol/L, respectively, with the average values of 1.89, 12.20, 6.93, 60.90 and 0.33 pmol/L. On the whole, the horizontal distributions of C2H3Cl3, C2H2Cl2 and CCl4 were affected mainly by anthropogenic activities, while C2HCl3 and CHCl3 were influenced by biological factors as well as anthropogenic activities. In the study area, the concentrations of VHCs(except C2HCl3) exhibited a decreasing trend from inshore to offshore sites, with the higher values occurring in the coastal waters. The sea-to-air fluxes of C2H3Cl3, C2HCl3, CHCl3 and CCl4 were calculated to be-56.00–(-5.68),-7.31–123.42, 148.00–1 309.31 and-83.32–(-1.53) nmol/(m2·d), respectively, with the average values of-6.77, 17.14, 183.38 and-21.27 nmol/(m2·d). Our data showed that the SYS and ECS in autumn was a sink for C2H3Cl3 and CCl4, while it was a source for C2HCl3 and CHCl3 in the atmosphere.     

基于223Ra和224Ra的桑沟湾海底地下水排放通量

海底地下水排放（SGD）是陆地向海洋输送水量和营养物质的重要通道之一,对沿海物质通量及其生物地球化学循环有重要的影响,对生态环境起着不可忽视的作用。本文运用天然放射性同位素223Ra和224Ra示踪估算了我国北方典型养殖基地桑沟湾的海底地下水排放通量。结果表明,海底地下水样尤其是间隙水中Ra活度[224Ra=（968±31）dpm/（100 L）,223Ra=（31.4±4.9）dpm/（100 L）,n=9]远高于表层海水[224Ra=（38.7±2.0）dpm/（100 L）,223Ra=（1.70±0.50）dpm/（100 L）, n=21]。假设稳态条件下,考虑Ra的各源、汇项,利用Ra平衡模型,估算出桑沟湾SGD排放通量为（0.23~1.03）×107 m3/d。潮周期内的观测结果显示,涨潮时,水力梯度较小,SGD排放变弱,落潮时,水力梯度较大,导致了相对较多的SGD排放。在一个潮周期间,基于223Ra和224Ra得到的SGD排放通量平均为0.39×107 m3/d。潮汐动力下的SGD排放平均占总SGD排放的61%,因此桑沟湾沿岸的地下水排放主要受潮汐动力的影响,并对海水组成及海陆间物质交换有显著贡献。