南黄海溶解有机碳的生物地球化学特征分析

依据1997-2003年每年1次的南黄海调查得到的溶解有机碳(DOC)数据,重点分析了2002年秋末冬初季节南黄海DOC的分布特征及其生物地球化学控制机制。结果表明,2002年秋末冬初南黄海表层海水DOC质量浓度为1.62~2.42 mg/L,平均值为2.02 mg/L,高于大洋的平均值,具有典型近海特征;南黄海DOC分布呈现北部高,南部低,在量值上,A断面>B断面>C断面,且有显著近岸高、远离海岸中部海区低的特点。近岸高值区主要受陆源输入影响,包括径流输入和人类活动两个方面,陆源输入相对生物生产过程更为重要;中部低值区主要受控于来自东海低DOC海流的冲淡作用。垂直方向上DOC质量浓度变化不大,这明显与南黄海海水混合较好有关。7 a中南黄海DOC质量浓度总体上呈略微下降趋势,北部海域表现尤为明显,南黄海生物生产量的下降及近年来南黄海整体环境质量的提高是引起DOC下降的主要原因。     

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。     

长江悬浮颗粒物中稳定碳、氮同位素的季节分布

在长江南通市区段国控断面 (李港对照断面 )上自 1 996— 1 999年每两个月定期采样 ,测定悬浮颗粒物的碳、氮同位素及其相关参数。研究发现 :稳定碳同位素值分布区域在- 2 3.6‰— - 2 7.1‰之间 ;稳定氮同位素多分布在 1 .4‰— 5 .9‰。两者的季节变化趋势与陆源输入和现场浮游植物的组成和生长状况有关。δ1 5N、C/N比值均不能严格体现物源影响 ,受到水体中有机质的转化和微生物活动的影响而被改造。借助简单模式 ,获得估算的陆源贡献随季节变化的规律 ,并证实在 1 998年夏长江南通的陆源输入有明显的增大 ,与 1 998年长江大洪水事件吻合     

长江口稀土元素地球化学特征

河口地区是陆海相互作用最具特色的典型区域,这里陆地与海洋之间的物质和能量交换迅速,物理、化学和生物学过程之间的相互作用极其复杂,对河流迁移的化学信号起着过滤器的作用[1].利用稀土元素(REEs)化学性质相似而又有系统差别的特点可以进行河口区河海相互作用过程的地球化学研究[2].准确测定河口区溶解态、胶体态、悬浮颗粒态、沉积物态以及生物体中REEs是研究河海相互作用的关键.随着现代仪器分析技术的发展,准确测定河海相互作用过程中不同相态尤其是水体溶解态超痕量稀土元素含量成为可能[3~7],从而使稀土元素地球化学,尤其是河口稀土元素地球化学的研究得以深入[8~16].     

青海湖沉积物有机碳含量与同位素和粒度特征及其古气候意义

对青海湖沉积物中粒度参数、总有机碳（TOC）含量及其δ^13C值的形成条件与环境气候的关系进行了研究。结果表明：在暖湿时期，沉积物中有机碳含量（TOC）较高，有机质的δ^13C值较高，沉积物的平均粒径较细；反之，在冷干时期，沉积物中有机碳含量（TOC）较低，有机质的δ^13C值较低，沉积物的平均粒径较粗。反映出沉积物中TOC含量、有机质δ^13C值及粒度特征与气温具有良好的相关性。结合^14C测年，分析了湖区古气候演化序列，表明自8500aBP以来湖区气候经历了4个演化阶段：即暖湿－凉干－温湿－冷干的变化过程。     

TOC-IRMS联用在线高温氧化测定溶解有机碳稳定同位素组成的方法研究

本研究利用总有机碳分析仪联用稳定同位素质谱仪(TOC-IRMS)技术,探讨了高温氧化法测试水体中溶解有机碳(Dissolved Organic Carbon, DOC)含量及稳定碳同位素组成。根据溶解有机碳的组成特征,从氧化难易程度、分子结构等方面选取5种可溶于水的化合物：咖啡因、葡萄糖、邻苯二甲酸、乙酸钾和腐殖酸钠,配置成DOC溶液。通过改变溶液碳含量、氧化温度、通氧量大小,载气流速等参数,研究不同实验条件对DOC碳转化率及δ¹³C值的影响。TOC-IRMS在氧化温度850℃,通氧时长20 s(流速10 cm³/min),载气流速80 cm³/min的条件下,测得5种化合物不同浓度DOC溶液的平均碳转化率为95.69%～103.57%;δ¹³C值与标定参考值基本一致,差值范围为-0.82‰～0.55‰。在上述实验条件下,测得不同类型水样的DOC含量相对标准偏差小于3.7%,δ¹³C值的标准偏差小于0.2‰,结果表明TOC-IRMS联用在线高温氧化法测定不同类型水样的DOC含量...     

台湾海峡南部夏季的颗粒有机碳

根据2004年夏季、2005年夏季和2006年夏季3个航次观测的颗粒有机碳(POC)数据,表层POC含量的分布表现出近岸高、远岸低的特点,表层和次表层POC含量的高值区出现在东山以东以及南澳附近上升流区。沿岸流较强的2005年和2006年航次具有相对丰富的总悬浮颗粒物(TSM)含量。浮游植物是该区POC的主要来源。各航次的POC含量与叶绿素a(Chl a)含量正相关,所有航次统计的Chl a/POC与Chl a呈正相关,上升流区Chl a/POC偏小,上升流较强的航次高Chl a区的Chl a/POC也偏小,反映了上升流与高营养转换效率浮游生物生态在空间和时间上的联系。根据Chl a/POC~Chl a关系图判断,台湾海峡南部海域1988年、1998年和2004年夏季航次的浮游生物营养转换效率受到相对抑制,而在上升流信号较强的2005年和2006年夏季航次,上升流区的浮游生物高营养转换效率状态得以强化。各航次的POC含量和Chl a/POC比值与TSM含量正相关,POC/TSM比值与TSM负相关,沿岸流带来的陆源悬浮颗粒物通量波动,并没明显干扰台湾海峡南部以海洋浮游生物生态主导的颗粒有机碳生物地球化学循环格局。     

青海湖沉积物有机碳及其同位素的气候环境信息

通过对青海湖沉积物有机碳及其同位素的分析，结合碳酸盐含量的变化特征，探讨了青海湖沉积物有机碳及其同位素组成的环境意义，并且据此分析了青海湖地区近700a来的气候环境演变。青海湖沉积物的有机碳含量及其同位素较好地记录了温度的变化，在有机碳含量高，有机碳同位素低时，气温较高，反之则相反，小冰期的3次冷期以及20世纪以来的升温在该岩心中得以清晰地反映。     

2021年夏季珠江口颗粒有机碳空间分布特征及其影响因素

颗粒有机碳(POC)是河口碳循环的关键变量之一,厘清其空间分布特征及影响因素是开展河口碳循环研究的重要基础。本文研究了2021年7月(珠江丰水期)珠江口大范围区域和不同水层POC浓度空间分布,探究了盐度、悬浮颗粒物浓度(SPM)和浮游植物类脂生物标志物总浓度(ΣPB,包含菜籽甾醇、甲藻甾醇和C₃₇长链烯酮)等因素对POC空间分布的影响。结果表明,研究区域POC浓度为0.05～0.85 mg/L,均值(0.29±0.19) mg/L,总体呈现近岸浓度高、河口外部区域浓度低的分布趋势,高值区集中在磨刀门近岸海域和香港南部海域。垂直分布上,POC平均浓度随着深度的增加先减小再增加,但不同断面间存在差异。A断面(黄茅海-珠江口外侧)POC浓度最大值出现在近岸及叶绿素最大层,B断面(磨刀门-珠江口外侧)POC浓度最大值出现在表层,C断面(伶仃洋-珠江口外侧)大部分站位垂直分布较均匀。POC空间分布受到多种环境和生物因素的显著影响。在某些海域和水层,温度、浊度、溶解氧、营养盐浓度、SPM以及ΣPB等参数与POC浓度具有显著正相关,而盐度与POC浓度具有显著负相关。盐度与POC...     

Carbon Isotope Geochemistry of the Orinoco Basin

Stable carbon isotope ratios have been used to study the sources of particulate organic carbon (POC) and total dissolved inorganic carbon in the Orinoco Basin. The isotopic composition of total dissolved inorganic carbon shows a range of from -8·1 to -23·0 ppt, an indication of dominance of biological processes. The isotopic composition of POC exhibits a range of from -24·1 to -34·6 ppt with little seasonal variation. The isotopic evidence indicates that the POC is predominantly of terrestrial origin rather than a result of in situ planktonic production. The similarity of isotopic composition of POC and coastal sediments suggests that riverine organic detritus has been transported 30-50 km offshore in a direction parallel to the Orinoco river channel.     

Transfer and transport of phosphorus and silica in the turbidity maximum zone of the Changjiang estuary

The concentration of suspended particulate matter (SPM), sedimentation flux, and various forms of phosphorus and silica in turbidity maximum zone (TMZ) in the Changjiang (Yangtze) estuary was studied. Based on the budget of P and Si, their mass balances in the TMZ were calculated. Results show that the variation in concentration of dissolved inorganic silicon (DISi) was mainly controlled by seawater dilution, while that of dissolved inorganic phosphorus (DIP) was considerably affected by the buffering of suspended matter and sediment. Our experiments showed that the sedimentation fluxes of SPM and particulate inorganic phosphorus (PIP), total particulate phosphorus (TPP), particulate inorganic silicon (PISi), and biological silicon (BSi) in the TMZ were 238.4 g m⁻² d⁻¹ and 28.3, 43.1, 79.0, 63.0 mg m⁻² d⁻¹, respectively. In addition, a simple method to estimate the ratio of resuspension of sediment in the TMZ was established, with which the rate in surface and bottom waters of the TMZ accounted for 55.7 and 66.1% of the total SPM, respectively, indicating that the sediment resuspension in the TMZ influenced significantly the mass balances of P and Si. Particulate adsorbed P (60.8%) and 35.5% of total particulate P discharged from the river were filtered and then deposited in the TMZ. The input flux of PIP from the river mouth was 55.9% of that of DIP, being important as biologically available P, while that of PISi was only 3.5% of DISi, showing that particulate adsorbed Si was much less important than particulate adsorbed P.     

基于水淘选分级的长江口最大浑浊带附近颗粒有机碳的来源、分布和保存

从分粒级的角度研究大河河口颗粒有机碳的输送特征是深刻理解河口淡咸水混合过程中有机碳的生物地球化学过程的关键。于2011年6月采集了长江口最大浑浊带附近盐度梯度下的表层悬浮颗粒物,采用水淘选方法对其按照水动力直径大小进行了分级分离,分析了这些颗粒物的有机碳含量、稳定碳同位素组成及颗粒物比表面积等参数,讨论了不同粒级颗粒物上有机碳的来源、分布和保存随盐度的变化特点及其影响因素。结果表明,随着盐度的增加和粒径的增大,长江口最大浑浊带附近分级颗粒有机碳逐渐降低,颗粒有机碳含量主要集中在小于32μm的粒级。相对于长江干流,长江口颗粒有机碳含量偏低,可能归因于河口最大浑浊带附近特殊的生物地球化学作用,如细颗粒物絮凝——沉降、微生物分解等。基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型的计算表明长江口分级颗粒有机碳主要来源于河流和三角洲输入,海洋来源贡献较小,三者的平均贡献比例分别为40%、35%和25%。在河口盐度梯度的淡水端,不同粒级颗粒物上三角洲来源的有机碳比例均随着盐度升高而增加,而在咸水端,海源有机碳的贡献比例升高,尤其是在16-32μm粒级,最高达39%。32-63μm粒级的颗粒物单位比表面积有机碳含量均大于1.0mg/m~2,小于32μm的颗粒物单位比表面积有机碳含量均在0.4-1.0mg/m~2的范围之内,符合河流颗粒物的一般特点,同时也说明细颗粒物上的有机碳可能已经发生了一定程度的分解,不过相对于长江口表层沉积物,颗粒物单位比表面积有机碳含量普遍较高,表明这些颗粒有机碳在沉降过程中或沉积之后还要经历进一步的再矿化分解,初步的估算表明,长江所输送的陆源有机碳约71%会在沉积过程中损失掉。本研究有助于深入了解大河河口不同粒级颗粒物在有机碳迁移转化过程中的作用,深化对高浊度河口有机碳生物地球化学过程的认识。     

长江口及其邻近海域悬浮颗粒物浓度和粒径的时空变化特征

长江口是典型的高浊度河口,长江口及其邻近海域悬浮颗粒物（suspended particulate matter,SPM）浓度跨度大,泥沙过程活跃、复杂。2015年7月9-20日（洪季）和2016年3月7-19日（枯季）,使用OBS和LISST分别测定了该区域99个和89个站位的SPM浊度、光衰减系数、总体积浓度、平均粒径和粒径谱等参数;同时通过现场过滤测定了各站位表、中、底3层的SPM质量浓度以及典型站位SPM中颗粒有机碳（particulate organic carbon,POC）的δ13C、颗粒氮（particulate nitrogen,PN）的δ15N以及POC/PN摩尔比值。结果表明,浊度、光衰减系数、总体积浓度等3个参数均与SPM质量浓度显示出了显著的正相关关系。研究区域SPM平均粒径一般表层大于底层、枯季大于洪季;长江淡水端元输出的SPM粒径枯季也明显大于洪季。具有相似粒径谱特征的SPM可以通过测定δ13C和δ15N值来进一步区分其来源和组成。SPM质量浓度和总体积浓度等参数结合还可以计算SPM有效密度,用以了解研究区域SPM的沉降过程。结果表明两个季节SPM有效密度和粒径之间显示出了显著的负相关关系,说明枯季长江输出的SPM由于粒径大、密度小、沉降速度低,加之强烈的垂直混合和口门拦门沙附近的再悬浮,随着环流可能到达研究区域北部的最东端;而洪季长江输出的SPM由于粒径小、密度大、沉降速度高,在口门附近快速沉降。     

长江口及其邻近海域悬浮体地球化学组成及其影响因素

基于2010年10月国家自然科学基金委东海调查公共航次所获得的数据和悬浮体样品,使用ICP-AES、ICP-MS仪器对悬浮体中的主、微量元素含量进行了测定,对悬浮体中元素组成、空间分布及其影响因素进行了研究,结果表明:长江口及邻近海域悬浮体中主量元素铝、镁、铁、钙等含量为1%~30%,含量以铝为主;微量元素镉、铬、钴、铜、锰、镍、铅、钒等含量为n×10-6~n×10-9,以锰最高;铝与铁、锰以及大部分的微量元素都有良好的相关性,指示这些主量元素以陆源输入为主和微量元素被细颗粒物质吸附为主的特征。水团对长江口及邻近海域颗粒态地球化学组分的空间分布具有重要的影响,其中铝、铁及铬、钴、铜、锰、镍、钒等元素受水团的制约更加显著。     

Relationship between biogeochemical features of biogenic elements and flocculation in the Changjiang Estuary

ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｂｉｏｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｂｉｏｇｅｎｉｃｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＣｈａｎｇｊｉａｎｇＥｓｔｕａｒｙ￥ＬｉｎＹｉ＇ａｎ；ＴａｎｇＲｅｎｙｏｕ；ＬｉＹａｎ；Ｄｏ...     

海洋雾状层的成因及其对海洋碳循环过程的影响

海洋雾状层既是陆源物质进入海底的输送通道,又是海洋水体中沉降颗粒及底部再悬浮颗粒物的停留场所。雾状层物质来源主要有陆源、生源以及海底表层沉积物的再悬浮,不同海区、不同层位的雾状层的物质来源有所差异;雾状层的成因具有复杂性,既有物理作用,又有生物及化学作用,大量研究表明,海底洋流、内波(潮)等物理作用是雾状层形成的主要控制因素。雾状层中碳的存在形态主要有颗粒有机碳(POC)、溶解有机碳(DOC)、胶体有机碳(COC)以及无机碳,雾状层与其上下海水之间、雾状层与海底表层沉积物之间不同形态碳在生物-化学-物理动力系统作用下不断发生物质交换与迁移,对海洋碳循环生物地球化学过程起重要的控制作用,是整个海洋碳循环的一个不可忽视的环节。     

夏季洪水对长江口及邻近海域颗粒有机碳分布与来源的影响

基于2020年7月洪水期间采集的长江口及邻近海域的温度、盐度、总悬浮物(Total Suspen-ded Matter,TSM)质量浓度、颗粒有机碳(Particulate Organic Carbon,POC)质量浓度和颗粒有机碳稳定同位素(δ13 CPOC)等数据,分析了洪水事件对该区域POC分布与来源的影响.结果...     

长江口溶解有机物光漂白和光矿化表观量子产率

溶解有机物(DOM)经太阳光照射导致其吸光度(光漂白)和溶解有机碳(光矿化)损失,从而影响水体生态系统光学特性及碳循环。本文通过测定冬季长江口及其邻近海域DOM光降解表观量子产率(AQY),初步探讨了DOM光反应活性在河口及陆架海的变化特征。DOM光降解AQY由口内至口外逐渐递减,且有色溶解有机物(CDOM)光漂白速率是溶解有机碳(DOC)光矿化速率的10倍。Φ_ble(CDOM光漂白表观量子产率)和Φ_min(DOC光矿化平均量子产率)在最大浑浊带以东海域与盐度和SUVA₂₅₄分别呈显著的线性负相关与正相关,表明DOM光反应活性在长江口外受物理混合影响为主,且陆源DOM光反应活性比海源高。此外,最大浑浊带下游DOM光降解AQY显著低于上游。DOM光降解速率随波长的变化呈现非高斯分布,且峰值出现在330 nm,积分结果表明UVA是DOM光降解的主要贡献者。本研究结果将为完善我国东海碳通量模型提供帮助。