海洋有色溶解有机物的光化学研究进展

近20a来的研究表明,海洋有色溶解有机物(CDOM)具有显著的光化学活性,其光化学反应不仅在碳、氮等生源要素的生物地球化学过程中扮演重要角色,而且还可通过改变水体的光辐射影响海洋生态系统的结构与功能.在介绍CDOM光化学基本概念、反应原理和研究方法的基础上,综述了影响光降解的因素、CDOM光化学反应的生物地球化学以及生态环境意义,指出了研究中存在的主要问题,并对今后的研究进行了展望.     

南黄海溶解态氨基酸组成特征及DON生物可利用性研究

生物可利用性有机氮(BDON)在海洋生态系统氮循环中起着关键作用, 氨基酸是BDON的重要组成部分, 也是DON生物可利用性的重要指示物。本研究阐述2021年春、夏季南黄海水体中总溶解氨基酸(THAA)组成和时空分布特征, 并对南黄海DON生物可利用性进行分析。南黄海DON物质的量的浓度(下文简称浓度)分布呈现近岸高、远岸低的特征, 夏季THAA水平分布上呈现北高南低的特征。夏季南黄海THAA的平均浓度(1.11±0.34μmol/L)略高于春季(0.98±0.28 μmol/L) 而DON平均浓度春季(8.17±5.06 μmol/L)明显高于夏季(5.72±2.82 μmol/L)。南黄海氨基酸主要由丝氨酸、甘氨酸+苏氨酸、谷氨酸、精氨酸、丙氨酸等构成, 其占总氨基酸的比例春季(61.51%)略低于夏季(65.69%)。南黄海以硅藻为主的浮游植物群落是水体氨基酸的重要来源, 浒苔绿潮暴发显著影响了水体氨基酸的组成。夏初浒苔绿潮进入消亡和降解阶段, 这可能是南黄海35°N以北海域DON具有很高的生物可利用性的重要原因。     

近海溶解有机氮对浮游植物生物可利用性研究进展

作为近海海洋系统中最大的氮储库,溶解有机氮(DON)是营养物质循环的一个重要环节,不仅可与溶解无机氮之间相互转化,且可被浮游植物直接利用利用,对近海富营养化形成具有重要贡献。本文综述了近海DON对浮游植物的生物可利用性研究进展,包括近海DON的主要化学组成和浓度分布、DON生物可利用性评价方法、浮游植物对DON的吸收利用特性以及DON丰度和构成对浮游植物种群演替的潜在影响等;并指出,系统研究DON在近海生态生态系统中迁移转化的动力学过程及其控制机制,确定DON构成与生物有效之间的耦合关系,是今后需要深入研究的问题。     

基于生物可利用性评估城市道路沉积物重金属生态风险

城市道路沉积物重金属风险评价是表征城市环境质量的有效途径.采用重金属化学形态和生物可利用性来评估其生态风险更合理,越来越受到人们的关注.本文采集山东省青岛市崂山区10条次干道沉积物样品,分析不同粒径沉积物中Zn、Cd、Cu、Pb的含量、化学形态和生物可利用性,采用地累积指数(Igeo)和改进的生态风险指数(RIm)评价...     

养马岛附近海域藻华期间有色溶解有机质的生物可利用性研究

本研究利用吸收光谱和荧光激发-发射矩阵光谱-平行因子分析(EEMs-PARAFAC),研究了养马岛附近海域海水中有色溶解有机质(CDOM)的浓度、组成、来源和生物可利用性,并估算了浮游植物生长繁殖对CDOM及具有生物可利用性CDOM的贡献。结果表明,表、底层海水中CDOM浓度(以吸收系数a₃₅₀计)平均值分别为1.62±0.42 m^-1和1.30±0.47 m^-1,光谱斜率(S_275-295)平均值分别为0.022±0.003 nm^-1和0.023±0.003 nm^-1。利用PARAFAC模型识别出4种荧光组分,分别为陆源类腐殖酸C1、类色氨酸C2、类酪氨酸C3和微生物源类腐殖酸C4。荧光指数(FIX)、腐殖化指数(HIX)和生物指数(BIX)显示,CDOM受陆源输入和海洋自生源的综合影响。降解实验结果显示,表、底层海水中生物可利用性CDOM百分比(%△a₃₅₀)平均值分别为(23.36%±17.94%)和(8.93%±20.30%)。C1、C2和C4组分的荧光强度在培养之后降低,而C3组分的荧光强度上升。各荧光组分生物可利用性依次递减的顺序为:%△C1(23.75%±8.96%)＞%△C4(20.83%±11.71%)＞%△C2(11.67%±38.87%)＞%△C3(-29.61%±39.90%),显示培养之后CDOM的平均分子量和腐殖化程度降低。表层海水中a₃₅₀、%△a350与Chl a之间存在显著线性相关关系,据此可以估算出浮游植物生长繁殖对CDOM的贡献为36.9%,对具有生物可利用性CDOM的贡献为85.0%。     

浒苔绿潮暴发期间海水溶解有机碳的生物可利用性及其碳汇作用

自2007年以来,浒苔绿潮已经连续15年在南黄海暴发。浒苔(Ulva prolifera)作为主要肇事藻种,在暴发过程中向海水释放大量的溶解有机碳(DOC)。然而,这些藻源DOC能否长期保存在海洋中,主要取决于它们的生物可利用性,目前关于此方面的研究甚少。本研究在浒苔绿潮大规模暴发时期(2019年6月),分别在浒苔暴发海区和无浒苔海区各选择3个站位富集表层海水,在实验室进行长期(300 d)的DOC降解实验。结果发现,在60 d内,不同站位富集海水中的DOC浓度随着微生物的利用快速下降,微生物丰度也在第60天达到峰值,表明这些被消耗的DOC是生物可利用性高的活性DOC(LDOC)。60 d后,剩余的DOC可抵抗微生物的降解,在60～300 d内保持稳定,表明这些DOC是具有强稳定性的惰性DOC(RDOC)。最终发现,浒苔暴发海水的RDOC占富集DOC的46%,明显高于无浒苔海水的(36%)。并且,荧光溶解有机物(FDOM)中活性的类蛋白组分随着微生物的利用被快速消耗,惰性的类腐殖质组分逐渐积累,暗示了在降解过程中LDOC逐渐向RDOC转化。可见,浒苔绿潮暴发除了在短时间内增加海水中的D...     

海洋环境中的金属赋存形态及生物可利用性研究现状

自20世纪70年代人们就认识到,环境中重金属的浓度常常不能反映其生物可利用性和毒性,这些性质不仅取决于它们在环境中的浓度,而且还与其形态有关[1].在海水的溶解态金属中,通常认为自由水合离子对浮游植物具有较高的生物可利用性和毒性,而无机络合物和有机络合物的生物可利用性很小[2～4].在沉积物中,普遍认为可交换态的重金属最易被生物所利用,毒性最强,铁锰氧化物态可在还原条件下释放,而残渣态的重金属与沉积物的结合最牢固,活性最小,因而毒性最小[5].同种金属的不同赋存形态有着不同的生物可利用性,也就是说金属总的含量中只有一部分是具有生物可利用性的.因此在评价海洋环境中重金属的污染情况和制定相关标准时,必须考虑到重金属的赋存形态对生物可利用性和毒性的影响,以便更好的保护和管理海洋环境.海洋中的有机物质是痕量金属的重要配位体,这些金属-有机配位体影响着大部分生物可利用金属的化学形态[6].因此,作者在综述了海洋环境中重金属的赋存形态及生物可利用性的基础上,还详细讨论了有机物对海洋环境中重金属的赋存形态及生物可利用性的影响.     

缺氧沉积物中硫化物对镉的生物可利用性的影响

镉是水环境中主要的金属污染物质,趋向于在沉积物中富集,对底栖生物造成潜在的威胁,并且通过食物链最终影响人体的健康.已经证明,作为沉积物中两大主要污染物的有机物和金属,有机碳是控制沉积物中非离子态有机化合物生物可利用性的主要因子[1],因此利用有机碳归一化方法判断沉积物是否受到有机物污染成为可能,而沉积物中金属的毒性或它的生物可利用性会受到诸如生物、物理和化学因子的影响,其中沉积物的部分化学组成会影响金属在固相与间隙水之间的分配,从而成为控制金属生物可利用性的关键因子[2,3].     

沉积物中磷的存在形态及其生物可利用性研究

用MgCl₂,NaOH和HCl对大亚湾的大鹏澳、南海的珠江口、厦门湾的胡里山沉积物进行了逐级提取和总磷分析,并以这3种沉积物为惟一磷源培养小球藻和球等鞭金藻,估算了藻类对沉积物中磷的可利用量.结果表明,3种沉积物总磷含量分别为449.3,650.1和643.9mg/kg;MgCl₂和NaOH提取的生物可利用的非磷灰石无机磷分别为168.8,146.6和118.1mg/kg.非磷灰石无机磷占总磷的18.3%～32.6%.3种提取剂对3种沉积物提取的磷是HCl提取相最大,NaOH提取相次之,MgCl₂提取相最小.小球藻和球等鞭金藻在3种沉积物中的最大相对生长率为4.3%～26.9%,两种藻在3种沉积物中的生长与非磷灰石无机磷和藻类可利用的颗粒磷量相对应.颗粒磷占非磷灰石无机磷的42.4%～78.2%,占沉积物中总无机磷的21.1%～27.1%,占总磷的11.8%～20.3%.     

难降解有机物对海洋生物影响的研究进展

海洋经济的迅猛发展带来了包括难降解有机物污染在内的许多环境问题.综述了难降解有机物的定义、种类、来源等,重点介绍了难降解有机物对海洋生物酶活力、繁殖、血液循环系统及其他的影响:并对未来研究的方向做了展望.     

海水中天然溶解有机物在固体颗粒上的吸附

实验研究海水中天然溶解有机物（ＤＯＭ）在δ－ＭｎＯ２、粘土和二氧化硅上的吸附,海水中溶解有机碳（ＤＯＣ）在δ－ＭｎＯ２、高岭石、伊利石和二氧化硅上的吸附率随ｐＨ的增加而减小。结果表明,在天然海水ｐＨ８．１条件下,海水中天然溶解有机物在这４种固体粒子上的吸附率大小为：δ－ＭｎＯ２（３２％）＞伊利石（１４％）＞高岭石（４％）≈二氧化硅（３％）。根据统计热力学方法得到的公式能够很好地拟合海水中ＤＯＭ在固体颗粒物上的吸附。     

海洋荧光溶解有机物质的研究

海洋溶解有机物质参与海洋中的许多物理、化学和生物作用,对认识海洋环境中所发生的各种过程具有重要意义。作者对海洋溶解有机物中的荧光组分即荧光溶解有机物的种类、来源、分布变化及其地球化学行为进行较为系统的评述。海洋中其可能的来源包括陆源输入,浮游植物生长、代谢及分解产物,沉积物释放,降雨等。其主要的去除途径则是光化学降解。     

中国对虾(Penaeus chinensis)的早期发育与环境溶解态有机质

探讨中国对虾 (Penaeus chinensis)的受精卵、开口前的幼体与环境中溶解态有机质(Dissolved Organic Matter,简称 DOM)之间的关系 ,测定中国对虾的卵和各期无节幼虫的干重和灰重。结果表明从虾卵到无节幼虫的干重和灰重是增加的 ,自卵到第六期无节幼虫 (N6)干重平均每只增加 7.95μg,灰重平均每只增加 2 .95μg,证实中国对虾在早期幼体发育中能够从水环境中吸收和利用溶解态有机质。     

Dissolved Organic Matter in Oceanic Waters

The amount of information on oceanic dissolved organic matter (DOM) has increased dramatically in the last decade thanks to the advances in chemical characterization. This information has supported the development of some novel and important ideas for DOM dynamics in the ocean. Consequently, we have a better understanding of the importance of DOM in oceanic biogeochemical cycles. Here we review studies published mainly during 1995–2001, synthesize them and discuss unsolved problems and future challenges. The measurement, distribution and turnover of dissolved organic carbon (DOC) are presented as the bulk dynamics of the oceanic DOM. The size spectrum, elemental composition, and chemical compositions at molecular and functional group levels are described. The mechanisms proposed for the survival of biomolecules in DOM are discussed. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

秋季胶州湾有色溶解有机物荧光特性研究及其来源分析

利用三维荧光光谱(EEMs)-平行因子分析(PARAFAC)技术研究了秋季胶州湾有色溶解有机物(CDOM)的荧光成分组成、分布特征及来源。PARAFAC模型解析出胶州湾CDOM由2类5个荧光组分组成,即类腐殖质成分C1(355nm/430nm)、C2(320nm/390nm)、C3(380nm/465nm)、C4(420(330)nm/505nm)及类蛋白质成分C5(280/325nm)。类腐殖质成分C1、C2、C3和C4的平面分布模式基本一致,呈现由近岸海域向湾中心海域逐渐减小的趋势,而类蛋白质成分C5则是由湾东北部近岸海域向西南部海域呈逐渐减小的趋势。分析表明,秋季胶州湾CDOM类腐殖质成分C1、C2、C3和C4的主要来源为陆源输入,而类蛋白质成分C5主要受城市排污的影响。系统聚类分析表明,以团岛南端和红岛西侧连线为界,所有采样站位被分为两类,分界线西部区域站位CDOM各荧光成分相对含量分别为C1:31.8%~35.5%,C2:30.3%~33.7%,C3:17.1%~20.2%,C4:4.5%~5.2%,C5:9.6%~12.5%;分界线东部区域站位CDOM各荧光成分相对含量分别为C1:30.6%~34.6%,C2:28.8%~32.7%,C3:17.0%~19.1%,C4:3.3%~4.8%,C5:12.1%~18.2%。西部区域CDOM具有较高的C4含量和较低的C5含量,大沽河等河流的陆源输入特征明显,而东部区域CDOM则具有较高的C5含量和较低的C4含量,反映该区域受城市排污影响显著。另外,秋季胶州湾CDOM的HIX范围为1.8~3.2之间,较小的腐殖化因子值反映了秋季胶州湾CDOM的腐殖化程度高较低,在环境中存在时间较短。     

大辽河口溶解态重金属的变化特征及影响因素研究

分别于2009年7月和2010年4月在大辽河口采集表层水样,测定了水体中溶解态Cu、Pb、Zn、Cd和Cr的含量,并对其分布特征及影响因素进行探讨。结果表明:除2010年4月Cu,及个别站位Pb、Zn含量较高外,表层水重金属含量均达到国家一类海水水质标准。2010年4月表层水中Cu、Pb、Zn、Cr的浓度大于2009年7月,2航次Cu、Cd、Cr的含量由河向海呈逐渐上升趋势,2010年4月Pb、Zn的含量表现为河口段高于口外海滨。重金属的含量和分布主要受径流量、潮汐作用以及风浪扰动的影响。     

亚甲基蓝在水体系中的光化学降解研究

研究水体系中亚甲基蓝的光化学降解.结果表明,在高压汞灯照射下,亚甲基蓝在人工海水中降解得最快,蒸馏水次之,而在天然海水中降解得最慢.通过对比研究发现.重金属离子(Cu2+,Zn2+,Cd2+,Hg2+)和腐殖酸能够在一定程度上抑制亚甲基蓝的光降解;而丙酮能促进亚甲基蓝的光降解.由此可见,重金属离子和腐殖酸可能是造成亚甲基蓝在天然海水中降解缓慢的主要因素之一.     

C18 Sep-Pak Extractable Dissolved Organic Copper Related to Hydrochemistry in the North-west Mediterranean

Extractable organic copper using C18 Sep-Pak cartridges was investigated in seawater after laboratory experiment showed that the (C18 Sep-Pak) cartridges were reliable, in open and coastal waters with normal levels of dissolved organic carbon, for the separation of a specific fraction of organo-copper complexes.Given that the Sep-Pak cartridges retain the hydrophobic fraction of the dissolved organic matter, this extraction technique was applied for studying the characteristics of this particular hydrophobic dissolved organic copper fraction (hDOCu) in the north-western Mediterranean waters. Surface distribution of hDOC is influenced by organic matter input from the river Rhone and its estuary as well as the physical processes affecting the primary productivity such as coastal upwelling. By correlating hDOCu concentrations with total dissolved copper and other hydrochemical data such as salinity and dissolved organic carbon, it was possible to examine the behaviour of hDOCu in the water masses of different sources and ages.Marine organic matter has been shown to have high complexing capacity. Productive superficial and intermediate waters as well as deep waters showed relatively high and comparable complexing capacity indicating that old organic matter may have strong complexing sites.     

福建主要港湾悬浮物、悬浮有机质等环境因子的分布与变化

依据2001年福建主要港湾水体中悬浮物质的调查资料,讨论了悬浮物(TPM)、悬浮有机质(POM)的分布和动态变化特征。TPM季平均质量浓度为20.86~22.68 mg.dm-3,年平均为21.50 mg.dm-3;其季节变化为11月最高,8月次高,5月最低。11月最高主要受风浪和潮流的影响。POM季平均质量浓度为3.14~3.36 mg.dm-3,年平均为3.27 mg.dm-3;其季节变化为8月最高,5月次高,11月最低。夏季POM的含量分布主要受生物活动影响。叶绿素a季平均质量浓度为6.01~9.02 mg.m-3,初级生产力季平均为54.9~412.8 mgC.m-2.d-1,都是8月最高,11月最低。浮游植物细胞数季平均为3 563.4×103~24 862.4×103个.m-3,5月最高,11月最低。     

Photochemical production of ammonium and transformation of dissolved organic matter in the Baltic Sea

The release of ammonium from the photochemical degradation of dissolved organic matter (DOM) has been proposed by earlier studies as a potentially important remineralisation pathway for refractory organic nitrogen. In this study the photochemical production of ammonium from Baltic Sea DOM was assessed in the laboratory. Filtered samples from the Bothnian Bay, the Gulf of Finland and the Arkona Sea were exposed to UVA light at environmentally relevant levels, and the developments in ammonium concentrations, light absorption, fluorescence and molecular size distribution were followed. The exposures resulted in a decrease in DOM absorption and loss of the larger sized fraction of DOM. Analysis of the fluorescence properties of DOM using parallel factor analysis (PARAFAC) identified 6 independent components. Five components decreased in intensity as a result of the UVA exposures. One component was produced as a result of the exposures and represents labile photoproducts derived from terrestrial DOM. The characteristics of DOM in samples from the Bothnian Bay and Gulf of Finland were similar and dominated by terrestrially derived material. The DOM from the Arkona Sea was more autochthonous in character. Photoammonification differed depending on the composition of DOM. Calculated photoammonification rates in surface waters varied between 121 and 382 μmol NH₄⁺ L^− 1 d^− 1. Estimated areal daily production rates ranged between 37 and 237 μmol NH₄⁺ m^− 2 d^− 1, which are comparable to atmospheric deposition rates and suggest that photochemical remineralisation of organic nitrogen may be a significant source of bioavailable nitrogen to surface waters during summer months with high irradiance and low inorganic nitrogen concentrations.