南海深海盆表层沉积物氮的地球化学特征与生态学功能

研究了南海深海盆区域(南沙海槽西南部)表层沉积物中氮的形态、分布及其在生物地球化学循环中的功能.研究表明,表层沉积物中不同形态氮的含量不同.其中,氧化还原转化态的氮(SOEF-N)含量最高,平均为68.3μg/g,占总氮(TN)的7.08%;弱酸转化态氮(WAEF-N)含量最小,仅占总氮(TN)的1.09%.离子交换态(IEF-N),WAEF-N,S OEF-N及TN的地球化学分布特征存在一定相似性:均由海槽东西两侧向中央递增,并在槽底呈高含量分布;SAEF-N(强碱转化态)分布则与该趋势相反.IEF-N,SAEF-N和SOEF-N的分布主要受沉积物中有机碳含量(OC)控制;而WAEF-N则与碳酸盐(CaCO₃)存在显著的负相关关系;TN与OC不具有显著意义的相关,间接说明二者来源的不同.同时,各形态氮的分布还与沉积物粒度类型密切联系.此外,研究区域内由沉积物提供的氮源很大程度上补偿了浮游植物对水体中营养盐的消耗,对维持该海域的初级生产力水平起到一定作用.其中,IEF-N和SOEF-N的释放对浮游植物生长及初级生产力的贡献较为显著.     

夏季南黄海颗粒氮同位素分布特征及影响因素研究

黄海是人类活动影响显著的半封闭陆架边缘海,在夏季存在特征鲜明的冷水团结构。为研究南黄海颗粒态氮的循环转化过程,本文通过分析2016年夏季南黄海水体颗粒物和表层沉积物的碳、氮含量及同位素,探讨南黄海近岸海域和冷水团海域颗粒物和表层沉积物氮含量、同位素的分布差异和影响因素。近岸海域颗粒氮(Particulate Nitrogen,PN)呈现出含量较高、氮同位素值(δ15N_PN)垂向差异较小、沉积物总氮(Total Nitrogen,TN)含量较低且氮同位素值(δ15N_TN)偏负的分布特征;冷水团海域PN呈现出含量低、δ15N_PN垂向差异显著、沉积物TN含量高且δ15N_TN偏正的分布特征。通过海底边界剪切应力模拟、环境因子分析并结合颗粒物与沉积物δ15N示踪分析,发现南黄海海域颗粒态氮及同位素分布主要受到水体/底边界动力过程影响,陆源输入和矿化过程亦共同参与调控。     

渤海南部海域柱状沉积物中氮的形态与有机碳的分解

海洋沉积物中氮形态的研究是研究其生物地球化学循环的重要前提,柱状沉积物中氮的形态分布在一定程度上反映了其早期成岩作用的进程及结果.利用分级浸取分离方法首次对渤海南部海域自然粒度下5个柱状沉积物样品进行了分析,依据是否可由试剂提取将其分为可转化态和非转化态,系统地研究了可转化态中各形态氮的分布特征及早期成岩作用.研究表明,渤海南部海域自然粒度下柱状沉积物中,OSF-N和IEF-N是可转化态氮的优势形态.各形态氮的含量随深度变化趋势不同,成岩作用亦不同.沉积物中有机氮的分解速率常数为15.51×10-3a,且对各生源要素的分解速率常数有N>P>C>Si;OC/TN比值远小于OC/ON,说明沉积物中保留了大量无机氮(IN)和非转化的有机氮,OC/ON值随深度增加而减小是由于沉积物中富集了ON;柱状沉积物中,表层比深层可转化态氮占其总量的比例高,在局部区域由于深层沉积物中氮的“再活化”导致二者几乎相同.     

大亚湾表层沉积物中氮的形态分布特征

首次采用逐级分离浸取的方法将大亚湾表层沉积物中不同形态的氮分离开,继而分析表层沉积物中不同形态氮的含量、分布特征及其影响因素.结果表明,表层沉积物中总氮的含量较高,平均值高达1692.52 mg·kg-1;有机氮所占的比例很高,平均达77.32%,平均含量为1341.11 mg·kg-1;无机氮的平均含量为351.41 mg·kg-1.表层沉积物中总可转化态氮的平均含量为229.45 mg·kg-1;强氧化剂可浸取态氮是可转化态氮的主要赋存形态,平均占总可转化态氮的96.88%;离子交换态氮是释放能力最强的形态,为可转化态无机氮的主体,平均占总可转化态氮的2.10%;弱酸可浸取态氮和强碱可浸取态氮仅占总可转化态氮的一小部分,分别为0.57%和0.44%.在空间分布上,各站间不同形态氮的含量差异与污染物的陆源输入、海水养殖污染及沉积物性质等因素有关.     

黄海、东海陆架区沉积物中氮的形态分布及与浮游植物总量的关系

利用分级浸取分离法将黄海、东海陆架区沉积物氮分为转化态氮(TF-N)和非转化态氮,并将可转化态氮区分为4种形态:离子交换态氮IEF-N 、碳酸盐结合态氮CF-N 、铁锰氧化态氮IMOF-N及有机态和硫化物结合态氮OSF-N。 对各形态氮的平面、垂直和沉积剖面年际分布进行了分析,并进一步探讨了该区域氮形态与古生产力的替代指标——生物硅(BSi)的相关性,揭示了氮形态的地球化学特征及与浮游植物总量的关系。结果表明,黄海、东海陆架区表层沉积物中可转化态氮占总氮的百分比为16.81%,可转化态氮中4种形态氮的平均含量为:IMOF-N(66.65 μg/g)>IEF-N(22.96 μg/g)>OSF-N(17.40 μg/g)>CF-N(11.26 μg/g),IMOF-N是可转化态氮的优势形态;柱状沉积物中各形态氮垂直分布不同,长江口沉积物中各形态氮垂向变化幅度大于南黄海中部;离子交换态氮IEF-N和铁锰氧化态氮IMOF-N对浮游植物总量贡献较大。     

南黄海表层沉积物中氮的区域地球化学特征

通过分级浸取分离的方法获得了南黄海表层沉积物不同形态的氮，首次探讨其分布的区域性特征：南黄海表层沉积物中各形态氮在不同测线上均呈现出波状分布。B测线的基本上呈现出中部海域高，两边海域低，而西部海域又略高于东部海域的趋势，D和E测线的基本上呈现出西高、东低的趋势，C测线的则呈现出西低、东高的趋势，F测线的变化趋势比较平缓，从整体上看，SOEF—N和TN的分布呈现出西部海区比东部海区低的趋势。受各测线上沉积物种类差异的影响，自北向南各形态氮的变化幅度逐渐减小，其中SOEF-N在各测线上的变化幅度最大，且自北向南降幅最大。受水动力及沉积物粒度的影响，不同形态氮在黄海槽内各站位沉积物中的含量较高。沉积物中各形态氮在不同测线上的分布还表明，陆源输入对南黄海沉积物中氮测线分布有较小的影响，海洋自生氮对南黄海表层沉积物中氮的形态、含量与分布具有重要影响。     

长江口及其邻近海域表层沉积物粒径及生源要素分布特征

针对2015年长江口及其邻近海域所采集的43个表层沉积物样品,通过粒径分析以及生物硅(BSi)、总有机碳(TOC)和总氮(TN)等生源要素参数的测定,系统探讨了长江口表层沉积物粒径及生源要素的时空分布特征以及各要素的相互关系。结果表明:(1)长江口及其邻近海域表层沉积物组成以黏土质粉砂、粉砂质砂和砂为主。研究区域内,粒径组成呈现明显的"南细、北粗,近岸细、离岸粗"的分布特征,长江口及浙江近岸泥质区的表层沉积物粒度最细,中值粒径(Φ)在5以上;(2)调查海域表层沉积物中BSi含量在0.22%~1.82%之间,沉积物中粉砂、黏土含量及平均粒径(Φ)均与BSi含量呈显著正相关(P0.01),黏土矿物和粉砂较多的细颗粒沉积物更易累计和保存BSi;(3)TOC和TN的含量分别在0.04%~1.17%和0.01%~0.26%之间,其分布特征与沉积物中值粒径(Φ)和BSi的分布也有明显的正相关性,说明细颗粒沉积物更有利于有机质保存,表层沉积物中的硅藻可能是有机物的来源之一。     

渤海湾氮、磷营养盐在水体和沉积物中的分布特征及其相互关系

近岸海域水体和沉积物是营养盐迁移转化的重要场所。2016年8月对渤海湾水体和沉积物进行采样监测,分析了渤海湾水体和沉积物中不同形态氮、磷的含量,并研究了营养盐在水体和沉积物中的分布特征及其相互关系。结果表明:渤海湾水体中的营养盐在西部近岸地区含量较高,而在离海岸线较远的开阔海域含量较低,表现出一个明显的质量浓度梯度。说明人类活动对近岸海域水体中营养盐含量的贡献较为明显。水体中营养盐主要是以无机态为主,无机氮和无机磷分别占到总氮和总磷的76.65%和76.46%。沉积物中氮、磷营养盐表现出和水体中营养盐含量类似的空间分布特征,但形态主要以有机氮为主,无机磷的含量也仅占到30.42%。这说明夏季渤海湾水体中氮、磷营养盐主要由水中有机体通过同化作用将无机态营养盐合成为有机态营养盐进入沉积物,渤海湾西北海域的富营养化过程是水体中营养盐向沉积物迁移的一个主要驱动力。     

浙江近岸海域悬浮颗粒物中磷的赋存形态及分布特征研究

磷元素是海洋基础营养盐之一,其赋存形态及分布直接影响海区的初级生产力,是海洋生物地球化学循环的重要驱动力。但大河河口与近海等重要的水生关键带水动力循环过程复杂,导致悬浮颗粒物(SPM )中磷元素的赋存形态和分布特征变化多端,亟须深入研究。根据2016年春季(4?5月)、夏季(7月)和秋季(9?10月)对浙江近岸海域的调查结果,本研究分析了浙江近岸海域SPM中总磷(TPP)、无机磷(PIP)和有机磷(POP)的含量水平、空间分布特征和影响因素。结果表明,浙江近岸海域SPM中TPP含量范围为0.13～66.13 μmol/L,均值为3.35 μmol/L;PIP含量范围为0.03～34.19 μmol/L,均值为1.97 μmol/L;POP含量范围为0.06～31.94 μmol/L,均值为1.39 μmol/L。PIP是浙江近岸海域水体中TPP的主要存在形式,占52.3%。春季浙江近岸海域表层TPP含量占总磷(TP)含量的19.3%～97.7%。春、秋季的SPM中,TPP、PIP和POP含量空间分布相似,均呈现由内湾向外海逐渐降低的变化趋势。PIP、POP与SPM呈显著的正相关性,表现出高SPM含量的海区有着较高的颗粒态磷含量,说明其受陆源输入的影响。春季盐度大于28且SPM含量小于20 mg/L的外侧远海海域,POP与Chl a的相关系数和斜率均明显高于PIP与Chl a的相关系数和斜率,说明该区域浮游植物是POP的主要贡献来源。     

环雷州半岛近海表层沉积物有机碳分布及其控制因素分析

对环雷州半岛近海43个海底表层沉积物的总有机碳(TOC)、总氮(TN)、沉积介质条件(包括沉积物粒度)进行了分析,探讨了沉积物TOC、TN的区域分布特征以及影响有机碳分布的主要因素。结果表明,环雷州半岛近海海域海底表层沉积物有机碳含量在0~0.79%之间,平均值为0.26%。与中国其它近海海域相比,环雷州半岛大部分近海区域海底表层沉积物有机碳含量明显偏低,为有机质贫乏区,仅雷州半岛西南部流沙湾近海海域为TOC相对高值区。总氮含量也不高,在0.011%到0.100%之间,TOC与TN存在较强的正相关性,且平面上TOC与TN分布高度重合,显示氮元素主要以有机化合物形式存在。TOC/TN比值在5.1~14.3之间,表明沉积有机质具有陆源输入和海洋自生来源的混合特征,但以雷州半岛西侧北部及东侧中部海域受陆源有机质输入影响更大。大多数站位海底沉积物粒度构成以粉砂为主、粘土次之,少数站位以砂质沉积为主。沉积物有机碳含量与粘土及粉砂含量呈弱正相关性,与沉积物pH值、Eh值及砂含量呈弱负相关性,这表明海底沉积物有机质丰度受有机质来源输入、海底氧化还原状态和沉积水动力条件(沉积物粒度)等因素综合控制。     

乳山湾外低氧海域沉积物中有机碳、氮、磷及其形态特征分析

根据2009年8月在乳山湾及其毗邻海域的综合调查,分析了该海域表层沉积物中有机碳、氮、磷含量及其组成形态的变化,初步探讨了影响底质理化参数变化的原因及对乳山湾外近岸底层低氧形成的影响.结果表明,乳山湾外近海为粉砂质岸滩,以细颗粒为主;底质中有机碳含量介于0.49％ ～0.93％,平均值为0.69％;总氮含量介于382～1020 mg/kg,平均值为671 mg/kg;可溶性总氮含量介于23.0 ～ 60.0 mg/kg,平均值为44.0mg/kg,其中可溶性有机氮和氨氮分别占可溶性总氮的58.8％和38.8％;总磷含量介于138～769 mg/kg,平均值为356 mg/kg,有机磷是占有绝对优势的磷形态(62.5％).研究区域沉积物中总氮和湾内相当,有机碳、总磷含量普遍低于乳山湾内,但均明显高于南黄海区域,且呈还原性状态.调查区域内沉积物中相对较高的有机碳、氮、磷可能是在潮流作用下乳山湾与外海的物质交换所致,其耗氧过程是导致底层溶解氧亏损的重要原因,值得进一步关注.     

珠江口表层沉积物中氮、磷的形态分布特征及污染评价

珠江口是生态敏感的典型河口区,也是富营养化和赤潮多发区。为了搞清楚该区域沉积物中营养物质的含量及平面分布特征,进一步研究营养盐在沉积物-水体间的循环机制,同时也为珠江口污染防治和生态环境保护提供科学依据,对珠江口16个站位的表层沉积物中氮、磷的形态、含量及分布特征进行了研究。其中总氮用凯氏定氮法测定,无机氮提取后直接测定各形态含量,各种形态的磷采用化学分步提取法进行。提取液中硝酸盐氮用锌-镉还原法,亚硝酸盐氮用重氮-偶氮比色法,氨氮用靛酚蓝法,无机磷酸盐用磷钼蓝法测定。沉积物中TOC的测定用重铬酸钾氧化-还原滴定法。在测定结果的基础上采用单项指标标准指数法对沉积物中氮和磷的污染程度进行了评价。研究结果表明:沉积物中总氮的含量较高,平均值高达1649mg/kg;有机氮所占的比例很高,平均达83.17%,平均含量为1374mg/kg;氨氮是无机氮的主要形式,平均占无机氮的98%,平均含量为209.64mg/kg;硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在沉积物无机氮中比例很低,平均值为54.87mg/kg。表层沉积物中总磷的含量平均值为455.94mg/kg;有机磷占总磷含量的39.41%,平均含量为179.69mg/kg;铁结合磷和铝结合磷平均含量为94.97mg/kg。在平面分布上,各站间不同形态氮、磷的含量差异与陆源输入、沉积物粒径及水动力条件等因素有关。单项指标标准指数法对沉积物中氮和磷的污染评价结果表明:珠江口沉积物中总磷含量较低,标准指数都小于1;而总氮的含量较高,其标准指数变化范围为1.96—3.86,说明珠江口沉积物环境质量受氮的污染相对严重。     

Nitrogen forms and decomposition of organic carbon in the southern Bohai Sea core sediments

Study on form characteristics of nitrogen in marine sediments is the primary method to research its biogeochemical cycling and nitrogen form characteristics in core sediments can reflect the process and results of early diagenesis in a certain degree. In this paper, Sequential extraction process in natural grain size was used for studying the existent forms of nitrogen in five core sediments of the southern Bohai Sea for the first time. Nitrogen was divided into two parts -transferable and fixed based on whether it could be extracted by the reagent. Distributions and early diagenesis of transferable nitrogen forms in the southern Bohai Sea were researched integratedly. Results indicate that IEF - N and OSF-N are predominant forms in transferable part in the studied core sediments. Contents of different nitrogen forms vary differently with depth, and have different diagenesis process. Decomposition constant of organic nitrogen (ON) and OC are about 15.51 × 10~(-3)a~(-1)and 4.79× 10~(-3)a~(-1) respective     

山东南部近海沉积物中碳、氮、磷的分布特征

对山东近海31个站位表层沉积物中的总氮、总磷和总有机碳的含量和分布特征进行了研究。结果表明,总氮、总磷和总有机碳含量均较低,高值区主要分布在胶州湾及湾口和北部海域,总氮浓度范围为0.31～0.75mg/g,平均值为0.52mg/g,总磷浓度范围为0.18～0.32mg/g,平均值为0.24mg/g,总有机碳浓度范围为0.17%～0.49%,平均值为0.33%。相关性分析表明,总氮和总有机碳的相关性较好,总有机碳和总氮比值(TOC/TN)略高于Redfield比值,表明这两种生源要素的来源可能是一致的。