珠江口及近海表层沉积有机质的特征和来源

测定了珠江口及近海表层沉积物中总有机碳(TOC), 总氮(TN)及稳定碳同位素组成和几类主要有机化合物(水解氨基酸THAA、糖类TCHO、脂类lipid、酸不溶有机物AIOC), 并分析了沉积有机质及化合物的特征和来源。结果表明珠江口表层沉积有机质主要为陆源和水生混合来源, 而近海有机质主要为当地水生来源。大量的陆源高等植物(含有较多的木质素、纤维素等)输入珠江口, 使得珠江口个别站位沉积物中糖类物质含量大幅高于近海样品; 而珠江口与近海沉积物中水生来源有机质的含量相当。氨基酸和糖类占TOC的份额在浮游生物和悬浮颗粒物中分别为56%和48%, 在表层沉积物中为19%, 说明珠江口和近海的有机质从水柱到达沉积物-水界面的过程中经历了较充分的降解。珠江口样品中活性组分氨基酸和糖类占TOC的份额低于近海, 可能说明珠江口沉积有机质的降解程度高于近海。     

冲绳海槽中部表层沉积物的地球化学特征和物原判识

研究样品由“向阳红16”号于1992年6～7月间取自冲绳海槽中部.对表层沉积物的地球化学数据的因子分析和典型化学组分的相关分析结果表明,冲绳海槽中部表层沉积物主要包括陆架来源、生物源和火山热液源组分,且以陆源组分为主;运用修正的富集团子(EF)分析结果表明,沉积物中陆源、生物源、火山热液源组分在不同区域的相对分布是显着不同的.     

长江口外颗粒有机碳及光合色素在不同溶氧水平下早期降解速率研究

有机质降解是低氧形成的重要原因.长江口外的低氧近几十年来日趋恶化,引起了大量学者关注,但现场有机质降解及相关的耗氧速率还鲜见报道.本研究通过人工控制体系溶氧(DO)水平,于2006年10月在曾经出现低氧的长江口外近海进行现场有机质降解培养实验,以模拟有机质在沉降进入近底层水后早期(9天)内的生物地球化学过程,估算有机碳降解速率和耗氧速率.培养实验表明,有机质在几天内即可出现明显的降解,并伴随体系pH的下降和细菌、病毒的增加.体系溶氧对有机碳(POC)降解速率影响较大,POC在DO＞95％条件下的降解速率是DO＜50％条件下的5倍,分别为1.5 mmol/(m3·d)和0.3 mmol/(m3·d).光合色素岩藻黄素(FUCO)和叶绿素a(Chla)含量在9天内呈指数下降,其中80％的FUCO在9天内发生了降解.指数方程能较好地实现对观测数据的拟合,结果表明Chl a的半衰期为3-4天.不同溶氧条件下的结果表明低溶氧条件(DO＜50％)下浮游植物更容易成为降解有机质的来源.根据POC降解速率估算得到长江口外溶氧消耗速率分别为82-91 mmol/(m2·d)(DO＞95％条件)和27-30 mmol/(m2·d)(DO＜50％条件),远高于深海氧通量和表层50 m南海的氧消耗通量;以此耗氧速率为基础,估算得到长江口外层化形成至发育出低氧的时间为50-150天.     

浒苔绿潮对青岛近海溶解有机氮构成和生物可利用性影响

溶解有机氮(DON)作为近海生态系统总溶解态氮(TDN)的重要赋存形态,其生物可利用性对查明绿潮爆发期间氮的供给机制具有重要意义。本文通过2015年在青岛近海浒苔(Ulva prolifera)绿潮爆发期间和消亡后两个航次调查,对比分析了该海域绿潮爆发期和消亡后溶解有机碳(DOC)、TDN、溶解无机氮(DIN)、DON及其中具有高生物可利用性组分尿素、总溶解态氨基酸(TDAA)浓度变化,以TDAA在DOC中碳摩尔比[TDAA(%DOC)]为指标,评价该海域绿潮爆发期和消亡后DON的生物可利用性。绿潮爆发期青岛近海氮浓度受陆源输入影响较绿潮消亡期明显,不同形态氮的浓度高于绿潮消亡期,DON浓度均值为(13.84±6.77)μmol·L~(-1),较绿潮消亡后高44.5%,在TDN中占比均达到(56.8±9.3)%。其中,尿素和TDAA合计占DON的(38.5±6.4)%。受浮游植物分泌和细菌降解等生物作用调控,DON生物可利用性呈现由表层到底层逐步降低的变化特征;而绿潮爆发期浒苔分泌较多新鲜的DON,导致其生物可利用性高于消亡后。DON在微生物作用下快速转化为DIN并为浒苔所吸收是绿潮爆发期间氮供给的主要机制之一。     

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。     

耗氧速率(OUR)测量方法的实验研究

目前多采用分批实验法和呼吸测量仪测量耗氧速率,而耗氧速率的测量对于研究活性污泥数学模型中的动力学参数及废水特性鉴定具有重要意义。本文根据OUR测量方法的基本原理设计了1种简易的OUR测量装置,为检验测量装置的有效性,设计了相关实验进行验证。在内源呼吸实验中,测定了所用活性污泥的内源呼吸速率是5.1mgO2/L·h,污泥的衰减系数是0.0137h-1,比文献值略高。基质降解实验对人工配水(葡萄糖和淀粉)的耗氧速率进行了测定,实验结果显示有3个显著不同的耗氧速率,分别为35mg/L·h,13mg/L·h,6mg/L·h,它们各代表葡萄糖降解、淀粉降解和内源呼吸的速率。内源呼吸速率高于前1个实验是由于基质降解过程中污泥量增加所致。并计算出异养菌产率系数Kd为0.63mgVSS/mgCOD,Kd略低于文献值。实验结果证明,该装置能很好的实现测量目的。     

热处理温度对污泥水解效果的影响及其三维荧光光谱特征

污水处理厂剩余污泥中含有大量的有机物,热水解可有效破解污泥絮体使有机物释放出来,有利于后续污泥资源化利用。采用65、80、100、121℃分别预处理污泥30min,研究预处理前后胞外聚合物(EPS)和溶解性有机物(DOM)中SCOD、糖、蛋白质的变化,为分析热水解过程中EPS和DOM物质的转化过程,采用三维荧光光谱技术(EEM)结合积分区域法(FRI),分析EPS和DOM中各种组分所占比例。研究表明,不同温度水解预处理对污泥EPS和DOM中可生物降解和难生物降解物质的释放量不同,80℃热处理污泥后微生物可利用的有机物量最大,其中可生物降解物质所占比例为58.7%。     

莱州湾荧光溶解有机物的时空分布

利用三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)技术结合多元统计方法研究了莱州湾海域春季(2020年5月)和秋季(2020年10月)荧光溶解有机物(FDOM)的来源及时空分布特征。结果显示莱州湾海域FDOM由2类共4个荧光组分组成:C1、C4为类蛋白质组分,分别为色氨酸和酪氨酸; C2、C3为类腐殖质组分。并对各组分的来源及分布特征分析:春季FDOM分布主要受到陆源输入的影响,其中表层C1、C2、C3也受微生物活动影响。秋季表层C1、C2、C3分布受到陆源输入和浮游植物生产共同影响,秋季表层C4主要受生物现场生产影响,秋季底层C1、C2、C3主要受陆源输入影响,C4受陆源输入和浮游植物生产共同影响。各荧光组分在表层的季节性差异主要是由于春季部分FDOM经陆源输入后受偏南风作用,在莱州湾西部及南部海域扩散。FDOM在底层的季节性差异主要由于受到沉积物再悬浮的影响。HIX高值分布表明莱州湾西部和南部FDOM受陆源输入影响显著,BIX高值分布表明莱州湾远海FDOM受生物活动影响程度较高。总体上,陆源输入影响莱州湾FDOM分布的主要因素。     

长江口及邻近海域有色溶解有机物的分布及河口混合行为的季节变化研究

于2019年3月、7月和10月对长江口及邻近海域有色溶解有机物(CDOM)的分布及河口混合行为进行分析研究。通过对盐度、吸收光谱斜率S_275～295、吸收系数a_CDOM(355)以及叶绿素a的分析发现,在河口内低盐度区,7月淡水流量大,陆源输入量最大,a_CDOM(355)值最高,3月CDOM来源主要受陆源输入和浮游植物生产活动的影响,a_CDOM(355)值较10月高;在口外高盐度区,3月和7月的a_CDOM(355)值相近,均低于10月,CDOM分布主要受浮游植物生产活动的影响。利用三维荧光光谱?平行因子分析方法共鉴定出4个荧光组分:类蛋白质组分C1(280/330 nm)、类腐殖质组分C2(300/350 nm)、类腐殖质组分C3(260/465 nm)和类腐殖质组分C4(320/410 nm)。在3月、7月及10月,4个荧光组分强度由长江口内到口外呈递减趋势,受陆源输入和浮游植物生产活动的影响,平均荧光强度的季节变化总体上来说,由大到小依次为7月、10月、3月。3个季节CDOM荧光组分均存在偏离理论稀释线的现象,说明CDOM的来源(陆源输入、沉积物再悬浮和现场生物活动)和去除(被颗粒物吸附、光降解和细菌降解)机制复杂多变,揭示了长江口区域CDOM在不同时空下的不保守混合行为。     

长江口外浮游植物死亡释放溶解有机质的降解及其溶氧消耗

浮游植物光合作用产生的溶解有机质(dissolved organic matter,DOM)是海洋中溶解有机质的重要来源,浮游植物死亡后释放的新鲜溶解有机质活性高、数量大、生物可利用性高,其降解过程中对溶解氧(dissolved oxygen,DO)的消耗显著。但到目前为止,对此类溶解有机质的降解过程以及其耗氧情况还鲜有研究。本文基于2013年8月东海航次,对浮游植物(硅藻为主)死亡后释放的新鲜有机质进行人工受控培养,研究其降解过程及对DO的消耗,并评估该降解过程对低氧现象形成的贡献。研究发现:培养体系中溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和DO浓度皆随时间呈指数下降,总溶解态碳水化合物(total carbohydrate,TCHO)也出现明显降解;体系的初始DOC浓度越高,降解速率常数k(DOC)、k(DO)越大,k(DOC)受DOC浓度、活性以及DO浓度的影响;培养过程中细菌丰度明显增加,添加Hg Cl2的对比实验表明细菌在降解过程中起到重要作用。本文的研究结果表明,浮游植物死亡后释放的溶解有机质的快速降解及其对溶解氧的消耗,对长江口低氧环境的促成具有重要意义。     

冲绳海槽中段表层沉积物中稀土元素组成及其物源指示意义

冲绳海槽中段表层沉积物主要是由陆源、火山源和生物源物质按不同比例组成的混合物。研究表明,陆源物质(长江和黄河沉积物)稀土总量最高,轻稀土明显比重稀土富集;火山物质(冲绳海槽火山玻璃)具有较明显的正Eu异常且重稀土相对富集;生物源物质(冲绳海槽有孔虫壳)中稀土富集。3种端员物质的稀土元素组成特征存在显著差异,因此,选择合适的稀土元素特征参数——∑LREE／∑HREE、Eu／Sm及MREE／(LREE HREE)可以分别刻画出冲绳海槽沉积物中陆源、火山源及生物源物质的组成特征。通过与前人对研究区物源定性、定量分区的结果对比,验证了利用稀土元素特征参数刻画冲绳海槽混合沉积物物质来源组成的有效性。     

越南红河水下三角洲表层沉积物中有机物分布及来源分析

采用总有机碳(OC%)、总氮(TN%)、有机碳同位素组成(δ13C)以及木质素方法,对越南红河水下三角洲表层沉积物进行研究,结合粒度数据,分析其有机物分布以及来源。结果表明,红河口表层沉积物的(C/N)mol在2.7—18.7之间;有机碳(OC%)和总氮(TN%)在近岸粒径大的站位含量低,粒度小的站位含量高;δ13C(‰)在22.8—25.9之间;Λ8(mg/100mgOC)在0.2—4.9之间。使用简单二端元模型计算后发现陆源有机物在表层沉积物中占的比例在3.7%—89.5%,并且与粒径大小有关,粒径大陆源有机物比例低,粒径小陆源有机物比例高,说明水动力分选是控制陆源有机物分布的主要因素。C/V和S/V分别为0.29±0.13和0.87±0.18,表明该区域的陆源有机物来源于被子植物的草本和木本部分混合。V系列的酸醛比(Ad/Al)v在0.38—2.43之间,平均值为0.70,说明该区域陆源有机物经历了中等程度的降解。     

南黄海表层沉积物中正构烷烃的组成特征、分布及其对沉积有机质来源的指示意义

黄海是1个重要的碳汇,其沉积物有机质来源复杂多样,而且在碳循环中的作用不同。边缘海有机质来源的定量估算是碳循环研究中的1个重要内容。正构烷烃是1种常用的指示有机质来源的生物标志物。本文对南黄海63个表层沉积物中正构烷烃的分布及其组成特征进行分析,并与其它生物标志物指标进行对比。结果显示,南黄海区域表层沉积物中正构烷烃多呈现双峰群分布,前峰群短链烷烃无明显奇偶碳数优势,主要来自海洋浮游藻类和细菌;后峰群长链烷烃具有奇碳数优势,主要来自于陆地高等植物,其中草本植物和木本植物来源所占比例相近。短链和长链正构烷烃在黄海中部都有高值分布,主要受中部细颗粒沉积物的吸附作用及较低的沉积速率影响。陆源海源烷烃含量比(∑T/∑M)和陆源海源优势烷烃含量比(TAR)对沉积有机质来源的指示是一致的,北部和近苏北沿岸处有高比值分布,指示有较高的陆源输入;低比值区分布于中南部,指示陆源输入较少。∑T/∑M(以及TAR)与生物标志物指标(∑T/1.5∑B)的分布趋势相似,只是北部高值区相对明显程度有所差别,可能与北部细菌作用较强、水深较大导致短链正构烷烃降解程度较大有关。     

东太平洋海盆一短柱状沉积物的分析与研究

本文利用＂海洋四号＂调查船,ＨＹ４－８７１航次在东太平洋海盆ＣＣ２９站取得的短柱状样,研究了沉积物岸性变化特征,分析讨论了元素在沉积物固液两相间的迁移变化及其影响因素．结果表明,在短暂的地史时期内,ＣＣ２９站沉积环境和物质来源都有变化．沉积物由过去的以陆源和火山源为主演变到现在的以陆源和生物源为主．沉积物物质来源的变化是引起ＣＣ２９站沉积物主要化学组分变化的重要原因;间隙水元素浓度的变化除与沉积环境有关外,还主要受沉积物早期成岩作用的影响．     

黄河济南段柱状沉积物中木质素的分布特征

河流是有机物从陆地向海输送的重要纽带。研究河流沉积环境中有机物的来源、贡献和分布情况,对于评估陆源有机物的碳循环以及反演环境演变具有重要意义。本文以黄河济南段的柱状沉积物为例,利用碱性CuO把木质素氧化分解为不同的单体并通过GC-FID测定,初步探讨了木质素的垂直分布特征和有机物来源。研究结果表明:木质素的含量Σ8(mg/10gds)的变化范围0.0029~0.60mg/10gds,其Σ8的值整体较低,少数值几乎接近检出限,可能与黄河含沙量大,砂质颗粒物的有机质本身含量较低有关,同时低Σ8很好地揭示了沉积物样品的贫有机质特征;木质素的植被参数S/V和C/V表明其母源植被多以被子植物的叶或草为主,部分区段掺杂着裸子植物草本组织。其降解参数(Ad/Al和P/(V+S))则揭示了木质素经历了中高程度的氧化降解和较强的去甲基/去甲氧基降解。此外,C/V和3,5-Bd/V(3,5-双羟基苯甲酸/V)的关系说明该研究区域有机物主要来自土壤的贡献。     

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...     

木质素作为湿地陆源性溶解有机质(DOM)示踪剂的研究进展

近年来,由于人类各种活动的增加,使得湿地中陆源性溶解有机质(DOM)的含量在湿地总DOM中所占的比重不断增加,日益引起人们的关注。木质素为陆地维管束植物细胞壁的特有组分,也是湿地陆源性DOM的特有组分,在湿地环境中具有较高的化学稳定性和抗微生物降解能力,因此成为湿地中一种良好的陆源性示踪剂。利用木质素的这种独特性和稳定性,对湿地中陆源性DOM进行辨识已经成为现代研究的一个方向。本文主要对木质素作为陆源性DOM示踪剂的指示原理以及木质素在湿地陆源性DOM辨识中的具体应用进行了综述。总结提出了木质素作为陆源性DOM的示踪剂在湿地陆源性DOM识别研究中存在的问题,并对其研究前景进行了展望,为木质素在湿地中陆源性DOM的辨识提供理论参考。     

西南印度洋中脊扩张轴部(34.9°S)西翼沉积物地球化学分析及物源探讨

西南印度洋中脊沉积物来源广泛,是区域海洋环境演化的记录器,对其沉积物特征及物源研究是区域古海洋研究的基础。对采自西南印度洋中脊扩张轴部(34.9°S)西翼的重力柱沉积物样品进行总碳、总有机碳、生物硅、主量元素、微量及稀土元素测试,测试结果显示,样品中生物成因组分为沉积物的主要组成,主要包括碳酸盐和二氧化硅;主微量元素除了Ca、Sr与LOI外,其余元素的分布趋势基本一致,且相关系数基本大于0.8。结合不同生物组分特点进行分析计算,获得了沉积物中各生物组分的含量。去除生物成因组分重新计算了非生物成因元素含量,通过潜在物源及相应地球化学指标对比分析,发现非生物成因组分主要由非洲南部风成陆源物质组成,含少量洋中脊硫化物与结壳物质。     

不同氧饱和度环境刀额新对虾幼体对微藻脂肪酸在沉积物中降解的影响研究

以中国近海典型赤潮藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)为研究对象,考察不同氧饱和度环境下底栖甲壳动物对有机物在沉积物中降解的影响。通过对比不同氧饱和度培养模拟体系中中肋骨条藻在有/无刀额新对虾(Metapenaeus ensis)幼体活动背景下的降解过程,追踪中肋骨条藻中4种主要脂肪酸(C14:0,C16:0,C16:1(7)和C20:5)在100%,50%,25%和0%的氧饱和度体系中的降解行为。结果表明,100%氧饱和度体系中刀额新对虾幼体的活动能明显加快脂肪酸在沉积物中的降解(约为对照组的1.2~1.7倍),特别是对饱和脂肪酸C14:0和C16:0的作用最为明显;而在50%氧饱和度的缺氧体系中,在前三天的培养中,刀额新对虾幼体的活动逐渐减弱直至最终死亡,死亡之前的扰动增加了有机物在次表层沉积物中的埋藏并降低了其降解速率。研究还发现,在100%氧饱和度体系中,刀额新对虾幼体的扰动作用促进大量脂肪酸转移到次表层沉积物和悬浮颗粒中;而在50%氧饱和度体系中,这种转移作用明显变小。对于氧饱和度25%和0%的环境,刀额新对虾幼体在模拟培养开始后迅速死亡,对有机物质降解几乎没有影响。