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。     

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。     

近200年桑沟湾养殖海域柱状沉积剖面的污染有机质记录与评价

通过对取自桑沟湾南部和北部养殖海域2个站位的柱状沉积物样品进行TOC和TN测定,分析了桑沟湾沉积物中TOC和TN的分布情况,结合沉积物年代序列的测定,估算了工业革命之前、之中及规模化养殖之后桑沟湾海域沉积物中水生有机碳和总氮的含量,并对近200年来桑沟湾养殖海域有机质沉积情况进行了评价。结果显示:19世纪70年代以前,TOC含量较稳定,TN含量随深度增加而缓慢降低;19世纪70年代至20世纪70年代,TOC,TN含量波动均较大;20世纪70年代以后,TOC含量逐渐减小并趋于稳定,TN含量随养殖规模的扩大显著增加,且扇贝养殖区表层沉积物中TOC,TN的含量均低于海带养殖区。近200年桑沟湾沉积物中有机质来源变化趋势为混源-陆源-混源,近40年来的规模化养殖明显增加了水生有机碳及水生总氮在TOC和TN中所占比例。对桑沟湾沉积物中有机质污染评价结果显示,大规模的养殖活动增加了底质中沉积物TOC和TN的含量,海带筏式养殖对沉积物中的TN造成了一定的累积性自身污染。     

獐子岛岩相潮间带大型海藻有机碳含量及δ13C值的季节变化特征

为研究岩相潮间带大型海藻有机碳含量及δ~(13)C值的季节变化特征,分别于2016年11月(秋)和2017年2月(冬)、5月(春)、8月(夏)对獐子岛岩相潮间带(39°01′E,122°43′N)的大型海藻进行调查,并对其有机碳含量和δ~(13)C值进行分析。结果表明:共鉴定出大型海藻3门49种,其中红藻门24种,占总数的48.98%;褐藻门17种,占总数的34.69%;绿藻门8种,占总数的16.33%。大型海藻种类数为春季(35种)冬季(24种)=夏季(24种)秋季(23种)。不同种类海藻体内的有机碳含量为15.54%～35.03%,δ~(13)C值在–33.42‰～–7.43‰之间变动。不同季节海藻体内有机碳含量为冬季春季夏季秋季,δ~(13)C值为夏季春季冬季秋季。     

半封闭高密度筏式养殖海域水动力场的数值模拟

基于2006年4月和7月在中国北方典型筏式养殖海域--桑沟湾的潮流特征的观测,对养殖设施(筏架与浮子等)和养殖生物(海带等)带来的阻力分别进行参数化,修改POM模型,对桑沟湾水动力场进行模拟,进而以此水动力模型驱动水质模型模拟该湾半交换时间,并与不考虑养殖阻力的模拟结果进行比较.结果表明:(1) 加入养殖阻力的水动力模型能模拟出更加真实的潮流流速大小和垂直结构特征,即筏式养殖活动带来的潮流上边界层的存在.(2) 由于养殖活动的影响,桑沟湾的流速减小40%,平均半交换时间延长71%.因此,如果忽视养殖活动本身对海水流动的阻碍作用,会高估桑沟湾的流速大小,高估营养盐和颗粒物的更新补充速度,进而影响对该养殖海域的养殖容纳量的评估.     

青岛灵山湾筏式养殖魁蚶食物来源的季节变动研究

魁蚶（Anadara broughtonii）是我国北方重要的经济贝类,筏式养殖是其主要的生产方式。2014年5月至2015年1月,测定了不同季节灵山湾筏式养殖魁蚶及其3种潜在食物源（表层颗粒有机物SPOM、底层颗粒有机物BPOM和附着微藻AM）的碳氮稳定同位素（δ13C和δ15N）,结合胃含物分析研究了海区食物源结构的季节变化对魁蚶食物组成的影响。结果显示,魁蚶及其食物源的稳定同位素比值均存在明显的季节差异,魁蚶的δ13C值（-19.6‰~-19.2‰）介于SPOM （-23.3‰~-21.8‰）、BPOM （-22.1‰~-21.2‰）和AM（-17.0‰~-16.0‰）之间,δ15N值范围集中在8.7‰~9.9‰。冬季魁蚶的δ13C值最低,δ15N值则最富集。水体颗粒有机物（主要由浮游植物组成）是魁蚶的主要食物来源（60.0%~77.8%）,以夏季的饵料贡献率最高;海区再悬浮作用使BPOM的贡献率始终维持在较高水平（30.8%~47.1%）;而养殖网笼上的附着微藻也可为魁蚶提供约22.1%~40.0%的食物。研究揭示了筏式养殖魁蚶可以混合滤食颗粒有机物和附着微藻,附着微藻是其重要的食物补充。     

桑沟湾养殖生态系统微食物环对长牡蛎(Crassostrea gigas)碳需求的贡献

采用海域大规模调查和模拟现场流水法测定了桑沟湾海域微食物环主要组分生物(微微型浮游生物、微型鞭毛虫和纤毛虫)在桑沟湾的季节分布和对长牡蛎食物来源的贡献。对桑沟湾海域浮游生物现存量的调查结果显示:微食物环生物丰度和生物量以冬季最低(P0.05)。微食物环组成生物的生物量以微型鞭毛虫最大,占51.69%(无色素体微型鞭毛虫HNF贡献37.31%,有色素体微型鞭毛虫PNF贡献14.38%),其次是异养细菌(39.03%),纤毛虫和微微型真核浮游生物贡献较小,分别为2.31%和0.66%。使用模拟现场流水法,测定了长牡蛎对浮游生物的摄食,其清滤率变化范围为0.26—3.50L/(g·h),随着粒径的增大,长牡蛎对浮游生物的清滤率增加。长牡蛎对不同浮游生物的清滤率由大到小依次为:2μm以上有色素体浮游生物纤毛虫2μm以下有色素体浮游生物无色素体微型鞭毛虫异养细菌,长牡蛎对2μm以上有色素体浮游生物碳截留最大(289.20±62.36μg/(g·h)),其次是无色素体微型鞭毛虫,异养细菌和纤毛虫。传统的对于贝类食物来源的测定忽略了异养细菌、HNF以及纤毛虫,对微食物环框架的研究得出三种生物对长牡蛎的碳贡献为1563.58μg/(g·d)(17.94%),指示原生动物(异养鞭毛虫和纤毛虫)在长牡蛎的食谱组成中的地位不可忽视。异养细菌除了参与微食物环,还能被长牡蛎直接或者间接的摄食,成为长牡蛎的食物来源之一。本文结果为长牡蛎的养殖容量评估和微食物环生物对养殖生态系统的贡献分析提供了重要的数据支撑。     

长江口海域悬浮颗粒有机物的稳定氮同位素分布及其生物地球化学意义

对2006年2,5,8,11月份长江口海域表层水体中的悬浮颗粒物(SPM)进行稳定氮同位素分析,根据不同季节、不同区域内其1δ5N值的变化研究水体中氮的迁移、转化等生物地球化学过程,揭示其环境行为,从而对该海域的氮循环机制进行探索。研究发现:该海域悬浮颗粒有机物的稳定氮同位素组成(1δ5Np)分布范围较宽,在0.6‰~8.2‰之间,具有明显的时空分布特点,反映了不同程度的陆源输入和氮的生物地球化学过程的影响。口门内,表层水体中1δ5Np的变化主要受长江径流的陆源输入影响,生物地球化学作用影响较弱;最大浑浊带,水体中的悬浮颗粒有机氮受微生物的降解活动影响明显,各季节均存在不同程度的颗粒物分解作用;外海区,陆源输入减弱,悬浮颗粒物的δ15Np值主要受微藻的同化吸收作用以及一定程度的颗粒物分解作用影响。     

长牡蛎(Crassostrea gigas)黑色壳表面微生物多样性的研究

为探究自然海区与室内养殖环境对软体动物壳色及壳表面细菌群落多样性的影响，以黑色壳长牡蛎（Crassostrea gigas）为研究对象，在自然海区与室内环境分别暂养30 d后，对长牡蛎的壳色及壳表面细菌群落的多样性和差异细菌功能进行分析。结果表明，室内养殖的黑壳长牡蛎出现较为明显的壳褪色现象，其黑色素含量显著下降，远低于自然海区养殖的黑壳长牡蛎。16S rRNA基因测序结果显示，变形杆菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、蓝细菌（Cyanobacteria）为长牡蛎壳表面的主要优势菌，其中变形杆菌的丰度超过50%。在门水平上，放线菌（Actinobacteria）、俭菌超门（Parcubateria）和Bacterial rice cluster 1（BRC1）在室内、外养殖长牡蛎之间存在较为显著的差异（P<0.05），而具有降解作用的放线菌和俭菌超门细菌在室内养殖的黑壳长牡蛎壳表面丰度较高。在属水平上，两组之间存在显著差异的细菌共计67种。该研究揭示了不同生境条件下，黑壳长牡蛎壳表面的微生物群落物种组成及差异，为解析长牡蛎壳色的形成机制提供了新的分析视角。     

桑沟湾重金属对海洋环境影响和食用贝类的健康风险评估

根据2009-04—2010-02对桑沟湾9个调查站位贝类养殖区重金属的调查资料,分析该海域海水、沉积物和养殖贝类体内铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、汞(Hg)、甲基汞(MeHg)和砷(As)的含量水平,就重金属污染对海洋环境质量的影响进行综合评价和类别划分,并对食用贝类中重金属的暴露水平进行健康风险评估。结果表明,桑沟湾贝类养殖区海水质量、沉积物质量和养殖贝类质量水平范围为1~3级,平均分别为1级、3级和2级,养殖生态环境综合质量水平为2级;总体上,该海域海洋环境综合质量处于良好水平,贝类产区生态环境质量为1类区(清洁区)。这表明该海区重金属污染对海洋环境质量影响较小或无明显影响。另外,针对食用桑沟湾贝类水产品的消费人群进行了重金属污染的健康风险评估,结果表明调查人群食用贝类中Pb,Cd,Hg,MeHg和As的日摄入量(DI)值分别为15.67,62.02,0.001 8,0.001 6和0.188μg/(人·d),摄入量低于食品添加剂联合专家委员会(JECFA)的推荐限值,因此桑沟湾食用贝类中重金属污染的健康风险处于安全范围。