黄河口及邻近渤海海域悬浮体和沉积物中有机碳、氮的分布特征及其影响因素

利用元素分析仪对2007年获取的黄河口及邻近渤海海域悬浮体和沉积物进行了有机碳、氮含量分析.结果表明,在同一站位有机碳大体上的分布为,表层沉积物中TOC含量≤底层悬浮体中POC含量<表层悬浮体中POC含量;依据表层沉积物中TOC、TN含量和悬浮体中POC的分布,研究区可划分为5个区,依次为莱州湾西部靠近黄河口区(Ⅰ和Ⅱ...     

基于泥沙中碳含量的变化表征黄河调水调沙入海泥沙的扩散范围

主要通过黄河口悬浮物中有机碳和无机碳的含量,表征黄河调水调沙入海的泥沙在黄河口外近海的扩散范围。结果表明:黄河口入海前泥沙中的颗粒无机碳(PIC),颗粒有机碳(POC)具有稳定性,分别为(1.75×0.28)%和(0.51×0.08)%;在悬浮物含量约为30 mg/L时,黄河口临近海区悬浮物中的PIC、POC含量分别出现突跃性降低和升高趋势,叶绿素分析表明,POC含量的升高是由于浮游植物对颗粒有机碳贡献的结果,同时正构烷烃轻重比值ΣC₂₀-/ΣC₂₀+和碳优势指数(CPI)值也分别增加和降低;X衍射发现悬浮物浓度低于30 mg/L时,黄河泥沙在悬浮物中所占比例迅速下降,从而造成悬浮物中PIC突跃性下降;因此,黄河口近海悬浮物含量30 mg/L可以被认为是陆源和海源颗粒物对黄河口近海区悬浮物贡献的有效分界线。调水调沙入海的泥沙在黄河口外近海表层主要扩散到河口以南海域,而底层扩散范围主要集中在河口以北和河口以南海域,这些泥沙最终可能停留在莱州湾中部。     

黄河口有机碳的时空输运特征及其影响因素分析

通过2004年4月,2004年9月,2005年9月,2006年4月4个航次,结合2003年8月对河道感潮带的连续同步观测,对低流量下黄河口有机碳的输运特征进行了考察。结果发现:黄河输入至河口的悬浮物中颗粒有机碳(POC)含量约为0.51%,主要以陆源输入为主,几乎不受季节变化影响,由于大量POC含量低的陆源泥沙的稀释作用,浮游植物对总颗粒有机碳的贡献只有在悬浮物含量(TSS)<200mg/L时才能显现出来;黄河口TSS超过455mg/L时,有机碳入海以颗粒有机碳为主;反之,以溶解有机碳为主。黄河口悬浮物在低盐度区沉降作用前后的中值粒径降低,Φ>16μm的悬浮物的沉降作用比Φ<16μm的悬浮物更为剧烈,POC含量随悬浮物粒径的降低而升高,黄河携带的颗粒有机碳80%以上集中在Φ<16μm的TSS中;低流量下,黄河口最大混浊带对POC的过滤效率为65%,混浊带对POC的过滤效应能造成黄河口POC的有效通量被高估;由于受黄河口沉积物向水体解析DOC的影响,在盐度小于10时,DOC几乎不受海水稀释作用的影响,但在盐度大于10的区域DOC与盐度表现出良好的负相关关系,黄河口枯、丰水期淡水端溶解有机碳的有效浓度分别高于实测最高值20%和10%左右,从而造成黄河口DOC有效通量被低估。     

增江颗粒有机碳同位素的AMS研究初报

全球河流每年向海洋输送约1Gt(10¹⁵g)的碳,其中40%为有机碳。然而,在海洋沉积物中却难以寻找到足量的陆地碳的生物地球化学标记[1]。显然,陆地碳在河流搬运过程中经历了复杂的生物地球化学变化,乃至“踪迹全无”。河流有机碳可大体上划分为颗粒态(POC)和溶解态(DOC)两种基本类型。就全球范围讲,河流输送的POC和DOC在数量上相当或DOC略高些。但在一些高浑浊的河流,尤其是亚洲季风区的河流中,POC在有机碳中却占绝对优势。如珠江干流水体中POCDOC比值高达5.0左右^[2]。因此,亚洲季风区河流中所搬运的POC对其注入水域的生物地球化学过程影响深远。河流有机质的来源复     

乌裕尔河流域颗粒有机碳的来源：碳同位素证据

以2008、2009年所采集的乌裕尔河9个点位水体中的悬浮物为研究对象,对丰、枯水期颗粒有机碳（POC）含量、碳同位素组成（^13C、^14C）及表观年龄进行了系统测试与分析,以期探讨河流中颗粒有机碳来源与流域土壤侵蚀的关系。研究结果表明,该河流中颗粒有机碳（POC）主要来源于未受玉米残体及根系输入影响的深层土壤,且土...     

黄海秋季典型站位沉降颗粒物的垂直通量

2002年9月,在海州湾外侧(E1站)、黄海冷水团(E2站)和黄、东海毗邻水域(E3站)分别放置沉积物捕获器采集沉降颗粒物,研究其垂直通量.结果显示,E1、E2和E3站底层颗粒物沉降通量分别为215.44 g/(m2·d)、165.51 g/(m2·d)、873.91 g/(m2·d),POC沉降通量分别为3.15 g/(m2·d)、2.22 g/(m2·d)、10.49 g/(m2·d).生源颗粒物是E1站位次表层POC的主要来源.E3站水体底层的大量悬浮颗粒物主要来自沉积物的再悬浮,再悬浮强烈程度及影响深度均高于E1站.通过模型计算出E2站底层颗粒物再悬浮比率平均(±SD)为95.65(±2.14)%,底表沉积物再悬浮通量占总再悬浮通量的百分比(X值)为89.53%,显示秋季底部平流对黄海冷水团区再悬浮通量影响不大,但这种影响在夏季相对较强.E2站POC净沉降通量为192 mg/(m2·d),生源颗粒物是此站位POC通量的主要贡献者.由于温跃层的长期存在,营养盐贫乏,生物生长受到抑制,导致黄海冷水团区秋季POC通量小于夏季.     

长江口盐沼滩面发育对有机碳深度分布的制约

通过对长江口崇明东滩高潮滩、中潮滩以及光滩柱状样的有机碳含量与碳稳定同位素组成（δ13C）、粒度组成等的测定,研究盐沼有机碳深度分布特征与形成机制。结果表明,盐沼土壤颗粒有机碳（POC）主要赋存于粒径小于0.016 mm的颗粒中,POC含量对粒径在0.002~0.004 mm区间的颗粒含量变化最敏感,说明盐沼POC主要来自长江径流悬移质,这与有机碳稳定同位素结果一致。土壤POC含量与不同粒径区间颗粒含量相关关系表明,高潮滩与中潮滩柱样的泥沙级配较为接近;光滩柱样POC含量与不同粒径区间颗粒含量相关关系特征与高、中潮滩柱样的基本类似,主要不同表现在粒径大于0.016 mm的粗颗粒,这很可能受控于盐沼不同高程部位动力沉积过程。盐沼植被对高、中潮滩柱样POC的贡献相当可观,个别层段高达55.6%;植被对土壤POC的贡献受到滩面过程的明显制约。滩面动力沉积过程形成盐沼垂向上独特的沙、泥纹层构造,其优良的封堵效能显著影响土壤有机碳的垂向分布。盐沼滩面动力沉积过程是塑造有机碳深度分布特征的关键因素。     

莱州湾悬沙输运机制研究

基于2012年实测的潮流、含沙量及表层沉积物数据及资料等,分析了潮流、余流、潮流底应力及底质类型对含沙量变化的影响,并运用物质通量分析方法,探讨了莱州湾悬浮泥沙的输运机制.研究结果表明:研究海域受半日潮控制呈往复流特征,涨、落潮期间近底含沙量与流速及潮流底应力显著相关,存在明显的再悬浮现象,含沙量呈现潮周期变化特征;底质类型与含沙量大小密切相关,细颗粒物质更容易发生悬浮;平流输运与潮泵效应是莱州湾海域的悬沙输运的主要动力因素.     

近岸沉积物再悬浮期间所释放溶解有机物的荧光特征

对采自厦门湾九龙江人海河口的4个沉积物样品进行了室内再悬浮模拟实验,利用荧光激发-发射矩阵光谱(EEMs)研究了再悬浮过程中从沉积物中释放出的有色溶解有机物(CDOM)的荧光特征,同时通过与相应站位沉积物间隙水和底层水的对比分析,探讨了河口近岸海域的沉积物再悬浮作用作为水体中溶解有机物来源之一的可能性.结果表明,对给定站位,CDOM相对荧光强度和溶解有机碳(DOC)含量分布变化非常一致,均为间隙水最高,再悬浮次之,底层水最低;站位之间,底层水和再悬浮水样中CDOM相对荧光强度随盐度的降低而增加,从海端向河端增加的趋势明显.EEMs分析表明,各样品中均存在类腐殖质荧光与类蛋白质荧光团,且模拟实验也表明再悬浮作用可释放类腐殖质与类蛋白质荧光物质到底层水中,表明底质再悬浮将是近岸水体中CDOM的一个重要来源.与相应的底层水相比,间隙水的荧光峰(如峰A/C)的位置发生红移.再悬浮样品中EEMs的荧光团同时表现出相应底层水和间隙水的特征,但是荧光峰(峰A和峰C)的最大激发和发射波长更接近底层水中相应荧光团,与间隙水相比,则发生谱峰位置的蓝移.近海端样品中荧光峰M明显,随着盐度的降低,底层水和再悬浮水样的γ(M/C)值逐渐降低,且海源的峰M由海端向河端逐渐消失,表明峰M属于海洋自生来源.本研究区域DOM的荧光指数在1.61～1.93之间,表明近海端样品DOM主要为生物来源,而近河端样品DOM主要为陆源输入,或者为陆源与生物活动共同作用的结果.     

从沉积物组成变化看三峡水库蓄水对大宁河沉积环境的影响

对2006年10月采自长江重要支流大宁河中上游河底沉积物约42cm长的岩芯样品进行X射线衍射（XRD）、总碳（TC）和有机碳（TOC）分析。实验结果表明:（1）该研究时段内沉积物中主要的矿物类型是石英和方解石,总碳含量为33～57g／kg,有机碳含量为8～34g／kg;（2）沉积剖面中总碳和有机碳含量从10cm深的部位向岩芯顶部都发生了急剧的下降,沉积物颜色也在此处由灰色转为红褐色,这可能反映了三峡水库蓄水后,在较低的流速状态下,原来处于位置较高、含碳较低的褐红色粘土受水体淹没并被大量输入河流沉积物中,从而引起了泥沙沉积速率的迅速增加;（3）双龙沉积剖面中有机碳的变化结果还显示,在17～10cm深处沉积物有机碳含量大幅度增加,可能是本区域内该时段人类活动引起有机物质急剧输入到河流中的反映。      

东海陆架泥质区沉积有机质的物源分析

色谱和色谱／质谱分析表明，济州鸟西南泥质区正构烷烃、姥鲛烷、植烷、藿烷和甾烷等生物标志物的特征与现代长江口、老黄河口和新黄河口的河流沉积物均区别很大，该泥质区的沉积有机质主要来源于海洋低等生物（如细菌和藻类等）以及陆源高等植物的输入，表现为不同来源和成熟度的生物标志物的混合，同时该泥质区沉积有机质与矿物碎屑沉积物来源不尽相同。长江口泥质区正构烷烃高相对分子质量部分与长江口沉积物相似，正构烷烃和藿烷所反映的有机质成熟度高于现代长江和老黄河口沉积物，甾烷的成熟度与长江相仿而明显高于老黄河口沉积物。长江口泥质区的沉积有机质主要来源于长江输入的陆源高等植物碎片和海洋源的低等生物。东海陆架近岸与远端泥质区沉积有机质的物源很不相同。     

泸沽湖沉积物有机质碳同位素组成与气候变迁记录

泸沽湖沉积物有机质碳同位素组成与气候变迁记录＊肖保华万国江（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词泸沽湖沉积物有机碳同位素气候变迁记录湖泊沉积物中有机碳的来源十分复杂，形态差异大，可粗略地分为来自湖泊生物（藻类、浮游生物和水生植物）的内部...     

长江口吴淞-浏河滨岸带沉积物AVS和SEM含量的空间分布特征

对长江口吴淞-浏河滨岸带37个站位沉积物中酸可挥发性硫化物（AVS）和同时可提取态重金属（SEM）含量及其空间分布特征进行了研究。结果表明,SEM在37个站位沉积物中浓度范围为0．20～1．37μmol／g,平均值为0．74μmol／g;AVS的浓度范围为0．20—0．80μmol／g,平均值为0．23μmol／g;沉积物中AVS含量与总有机碳（TOC）和含水率呈显著正相关关系,而SEM分别与TOC和含水率呈显著正相关关系,与沉积物中值粒径呈显著负相关关系。依据SEM／AVS比值评价方法以及美国EPA（SEM—AVS）差值评价方法对沉积物中重金属的生物有效性的判断表明,除了B2站点无显著生物毒性外,吴淞-浏河滨岸带沉积物中重金属对水生生物均处于中等毒性水平。     

黄渤海有机碳的分布特征及收支评估研究

陆架边缘海是陆海相互作用研究中最为关键的区域,也是全球重要的碳储库,在区域物质循环过程中发挥着重要的作用。基于2012年5月和11月对黄渤海海域的综合调查,对该海域水体和沉积物中有机碳的含量与分布进行了分析,并结合相关文献资料对黄渤海有机碳的收支进行了估算。主要结论为:黄渤海溶解有机碳和颗粒有机碳均呈近岸河口区域高、离岸低的分布趋势;有机碳的组成以溶解有机碳为主,颗粒有机碳由海洋自生的有机碳和陆地来源的有机碳组成;黄渤海沉积物有机碳高值区主要分布在河口和泥质区,其组成也是由海洋自生和陆源混合而成,其中渤海以陆源为主,而黄海以海源为主。黄渤海有机碳收支评估表明,有机碳的主要来源为初级生产力产生的有机物,其贡献为(6 760±971)×104t/a,占有机碳输入总量的(74±10)%,沉积物再悬浮的通量为(884±200)×104t/a,东海向黄海输入的通量为(679±107)×104t/a,河流及陆源输入的通量为(643±63)×104t/a,大气干湿沉降的通量为(141±39)×104t/a,其贡献分别占有机碳输入总量的(10±2.2)%,(7.5±1.2)%,(7.0±0.7)%和(1.5±0.4)%;黄渤海有机碳的主要支出为呼吸消耗,其贡献为(5 190±746)×104t/a,占有机碳输出总量的(57±8.2)%,黄海向东海输出的通量为(2 150±370)×104t/a,有机碳沉积通量为(1 030±225)×104t/a,有机碳降解通量为(737±191)×104t/a,其贡献分别占有机碳输出总量的(24±4.1)%,(11±2.5)%和(8.0±2.1)%。有机碳收支评估表明黄渤海有机碳以海洋自生来源为主,且具有潜在碳的"汇"的特性,水体中外源输入和海洋自生有机碳的(1.6±0.3)%埋藏于该海域内。     

东海陆架北部泥质区表层沉积物碳酸盐粒级分布与物源分析

对取自东海陆架北部表层沉积物及黄河、长江河道沉积物样品按1／4Φ或1／2Φ的间隔筛分，分别测定不同粒级中碳酸盐的含量，结果表明东海陆架表层沉积物碳酸盐含量都较高，且在砂、砾级中异常富集，碳酸盐颗粒分布具有分散、多峰的特点；黄河沉积物碳酸盐含量较高，主要分布于细粒级部分，并在细粒部分富集；长江沉积物碳酸盐含量明显低于黄河，分布较均匀，但是由于有淡水钙质生物碎屑的混入导致粗粒级中碳酸盐较为富集。依据沉积物中碳酸盐含量、分布及富集特征，结合沉积作用分析，表明济州岛西南泥质区沉积物为黄河、长江物质以及泥质区周边的再悬浮物质三部分的混合产物。     

长江口崇明东滩沉积物地球化学记录及其环境意义

利用2002年在崇明东滩采得的CDS、CDM和CDN三个典型区域沉积物剖面样品,测定了其中的有机碳、活性铁、总磷以及粒度等特征参数,分析了地球化学元素的分布变化特征并对其沉积环境的变化进行了探讨。结果表明崇明东滩沉积物中有机碳的含量较大(0．3％～1．07％),垂向分布上,表层／亚表层含量高且变化复杂,中下层有机碳含量逐渐变小。Fe3 在整个研究区域均是从表层向下逐渐递减的,Fe2 含量逐渐增加。从实验结果判断,所研究区域沉积环境上层以氧化环境为主,呈弱氧化型,中下层以还原环境为主。总磷含量呈现自上而下减少的变化,CDS表现为波浪形变化。分析发现潮滩沉积物各地球化学元素之间不仅相互作用,并且受到沉积物颗粒大小和水动力、物源输入、物理扰动等因素的影响。崇明东滩沉积物氧化还原界面与中、高潮滩划分界大致相当。     

胶州湾李村河口沉积物中硫化物形成的控制因素

在胶州湾李村河口,对多个短柱状岩芯沉积物中的有机质（有机碳和有机氮）、酸可挥发性硫化物（AVS）、黄铁矿及活性铁等进行了分析。结果表明,样品的有机质含量较高,有机碳含量为0．16％～3．21％,有机氮含量为0．002％-0．2％;6个短柱状样的AVS含量变化较大：198．4—0．4umol／g,平均35．6umol／g;活性铁含量为47．5～169．3umol／g,平均91．4umol／g;黄铁矿含量为14．8～41．0umol／g,平均28．7umol／g。通过计算沉积物中活性铁的黄铁矿化度（DOP）与硫化度（DOS）指标,及分析各参数间相关性,发现以下现象：（1）胶州湾李村河口沉积物中的活性铁被转化为硫化物的程度较高,被转化为黄铁矿的程度较低,沉积物中的黄铁矿得到了较好保存。DOP不适宜用作河口区氧化还原状态的判断指标,DOS对氧化还原状态的响应更加灵敏;（2）距河口较近的区域,受李村河河水的影响较大,易分解有机质供应充足,AVS大量形成,其向黄铁矿的转化并不充分,活性铁成为硫化物形成的控制因素。距河口较远的站位,活性铁含量相对充足,有机质含量相对不足,因此有机质含量成为硫化物形成的控制因素,AVS向黄铁矿的转化比较充分;（3）有机质尤其是易分解有机质含量是李村河口硫化物形成、活性铁富集及其黄铁矿化度的主要控制因素。AVS的形成主要受到有机氮的限制,而黄铁矿的形成主要受到有机碳的限制。因此,河流输入物质对河口区沉积物中C、S和Fe的循环具有显著的影响。     

莱州湾海岸带表层沉积物的黑碳及其与POPs的相关性研究

在莱州湾海岸带采集了62个表层沉积物样品,对黑碳(BC)的含量及其空间分布特征进行了研究,同时探讨了BC与持久性有机污染物(POPs)的关系。结果表明:(1)莱州湾海岸带表层沉积物中BC的含量范围为0.02~9.35 mg/g,平均为0.98 mg/g,低于欧美和我国其他海岸带区域;(2)河流沉积物中的BC含量呈现出明显的空间差异,主要是受点源排放、河流本身的特征和沉积物粒度等因素的影响;海洋沉积物中的BC分布不仅受到沉积物粒度的影响,河流输入和沉积速率也是其重要的影响因素;(3)由于POPs的来源和理化性质差异,POPs与BC和总有机碳(TOC)的相关性也存在一定程度的差异,其中六氯苯(HCB)与BC、TOC的相关性最好。就河流和海洋分区而言,海洋沉积物中POPs与BC、TOC的相关性明显好于河流沉积物,但都没有表现出POPs与BC的相关性优于POPs与TOC的相关性的现象。     

海底深部生物圈微生物的研究进展

由于极端环境条件和有限有机碳输入及长期埋藏和矿化,大洋海底深部沉积物一直被认为是一个巨大的荒漠,根本无法支持任何生命活动。DSDP（Deep Sea Drilling Project）和 ODP（Ocean Drilling Program）计划的实施对此提出了严峻的挑战。海底深部生物圈微生物区系在世界大洋沉积物和上部洋壳中的普遍存在是 ODP计划的重大发现之一。一系列的研究表明在海底深部沉积物中蕴藏着巨大的微生物生物量、生物和分子多样性以及复杂多样的生理生态功能过程。海底深部生物圈微生物正成为生命起源和进化、地球系统进化和演化、全球变化和海洋生物技术开发利用的研究焦点。     

黑潮与毗邻陆架海域的碳交换

作为沟通陆架边缘海与开放大洋的北太平洋西边界流,黑潮对毗邻中国陆架海域碳循环有着不可忽视的影响。分析总结了黑潮与毗邻陆架海域海水中溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、溶解无机碳(DIC)和颗粒无机碳(PIC)分布与交换的现有研究成果。分析表明,黑潮通过表层水涡旋、入侵以及次表层以下水体上涌等形式携碳进入毗邻陆架海域。在黑潮与毗邻陆架海域,DOC和POC的分布受生物活动、水团混合以及沉积物—水界面相互作用的共同影响,表层与陆架水中含量较高,DIC受海水碳酸盐体系平衡影响,表层含量低于底层,在陆架海域与上升流区有高值,PIC含量较低。在台湾东北海域,DOC,POC和DIC由东海陆架海域向黑潮有净输出,输出量分别为2 431×109,1 051×109和21 733×109mol C/a,PIC通过陆架源悬浮颗粒物向黑潮主流输送,通量为1 852×109mol C/a。DOC,POC和PIC由南海经吕宋海峡向黑潮有净输出,输出量分别为2 652×109,1 009×109和230×109mol C/a,但DIC由黑潮向南海有净输出,通量为13 005×109mol C/a。台湾海峡碳循环受黑潮输运的影响,但影响机制及过程至今并不清楚。因此,黑潮与毗邻陆架海域的碳交换过程研究还有若干重大科学问题亟待解决,尚需深入系统的研究。