长江口特大洪水浑浊带悬沙粒度分布特征

2020年长江流域发生了历史第二大洪水,大通站洪峰流量达到84 500 m3/s。本文基于2020年7月长江口特大洪水期间最大浑浊带多站位的水沙观测数据,重点分析了悬沙粒度组分的时空分布特征,并与常态水文条件下的粒度数据进行对比。结果表明：（1）最大浑浊带悬沙垂向平均中值粒径为10.4μm,变化范围为6～27μm,以黏性细颗粒泥沙为主;其中核心区南槽、北槽及北港的中值粒径分别为8.4μm、7.6μm和8.5μm,过渡区分别为7.2μm、16.4μm和14.5μm。（2）悬沙中值粒径垂向分布受不同组分影响,核心区底层中值粒径为8.8～9.6μm;底层黏土含量在28%～31%之间,粉砂含量在61%～64%之间,中值粒径主要受黏土及粉砂组分影响;过渡区北港和北槽垂向平均砂组分高达19%,南槽砂组分平均仅占5%,中值粒径主要受砂组分影响。（3）对比2013年洪季浑浊带数据,2020年粒径整体增大5.4μm,核心区黏土含量相较2013年减少12.7%,砂增加6.3%;过渡区北槽与北港平均粒径增大10μm。     

悬浮颗粒物粒径分布的幂律模型研究——以黄渤海为例

为了准确地描述悬浮颗粒物粒径的分布特征,探索高精度的悬浮颗粒物粒径分布模拟,本文基于2014年11月黄、渤海的现场悬浮颗粒物粒径数据,研究了幂律模型在黄、渤海的适用性;同时,参考粒径作为幂律模型的重要参数,影响着幂律模型的斜率(颗粒粒径分布斜率)和模拟精度,因此对不同参考粒径下幂律模型的斜率变化情况以及模型模拟精度也进行了分析。结果显示:黄、渤海区域颗粒粒径分布斜率在0.46~7.53(均值:4.09),其中84.2%的斜率在3.2~4.5范围内;当参考粒径小于7.33μm时,颗粒粒径分布斜率变化大(均值为5.60±1.09),颗粒粒径分布模拟误差大,平均相对误差绝对值在20%~85%范围内,平均相对误差绝对值的平均值为48.2%;当参考粒径为7.33~19.8μm时,颗粒粒径分布斜率为4.08±0.29,颗粒粒径分布模拟的平均相对误差绝对值在5%~25%范围内,平均相对误差绝对值的平均值为9.8%;当参考粒径大于19.8μm时,颗粒粒径分布斜率为3.87±0.25,颗粒粒径分布模拟的平均相对误差绝对值在2%~10%范围内,平均相对误差绝对值的平均值为6.0%。误差分析表明:参考粒径取值大于19.8μm,幂律模型对颗粒粒径分布的模拟效果较好,最优参考粒径可选为122.0μm,此时模拟误差最小(平均相对误差绝对值的平均值为4.79%±1.78%)。     

天然胶体对微藻生长的效应

利用错流超滤技术提取天然胶体,研究了胶体的有机碳浓度、粒径和来源对海水小球藻(Chlorellaspp.)、亚心形扁藻(Platymonassubcordiformis)和球等鞭金藻(Isochrysisgalbana)生长的影响。结果表明,当粒径为10kDa—0.2μm、胶体有机碳浓度为4.8—238.4μmol/L时,胶体使小球藻、扁藻和金藻的生长率分别提高了4.0%—7.0%、19.1%—28.9%和2.9%—8.7%。海水小球藻生长率的相对增长百分数(Y)值与胶体有机碳浓度(CCOC)呈线性正相关;亚心形扁藻和球等鞭金藻的Y与CCOC呈多项式相关;胶体对扁藻生长的刺激作用大于球等鞭金藻和海水小球藻。粒径为10kDa—0.2μm的胶体对3种藻的促进作用大于1—10kDa的胶体。河口、河流和生源胶体使小球藻的生长率提高1.5%—14.1%,不同来源的3种胶体对海水小球藻的促进作用依序是河流胶体>生源胶体>河口胶体。以上结果表明,天然胶体含有微藻生长所必需的营养元素,对微藻的生长有显著的刺激作用。     

珠江口磨刀门泥沙絮凝特征

本文利用激光粒度仪实测得到珠江口磨刀门河口2013年夏季悬浮泥沙现场絮凝及絮凝体特征,同时对比悬沙分散粒径和含沙量,研究表明:悬沙分散粒径平均值为27.9μm,现场实测絮团粒径平均值为91.6μm,表明磨刀门口外的悬浮泥沙絮凝现象显著;实测絮团平均粒径变化范围为13.0~273.8μm,小潮期间絮团粒径平均值为131.5μm,大于大潮平均值76.9μm;絮凝体粒径在垂向上的变化表现为由表及底先变大再变小。絮团体积浓度、沉速与粒径的关系在不同情况下有差异,体积浓度和絮团粒径在表层和中层有明显正相关关系,絮团沉速在大潮时刻随着粒径的增大而增大。综合分析影响絮凝的因素,得知在珠江口盐度对于絮团大小影响不明显;而流速大小的差异是影响大小潮之间絮团大小不同的主要因素。研究结果有助于了解珠江口细颗粒泥沙输移特性和相关生物化学过程。     

青岛沿海生物气溶胶中微生物活性的粒径分布特征

为了解生物气溶胶中微生物活性的粒径分布特征,于2017年3月～2018年2月在青岛地区连续采集了生物气溶胶分级样品,运用荧光素二乙酸脂(FDA)水解法测定了样品中的微生物活性。结果表明,大于7μm粒子中的微生物活性有明显的季节变化(P0.05),表现为夏季最高,春、秋季次之,冬季最低。除5月外其余月份不同粒径段粒子中的微生物活性存在显著差异(P0.05),尤其是粗粒径段(大于2.1μm),可能与温度、湿度等影响有关。微生物活性比例呈现随粒径增加而增大的偏态分布,在大于7μm粒径范围内所占比例最高,平均为40.15%。气团来源对微生物活性的粒径分布具有影响,中部气团来源样品在3.3～4.7μm粒径范围内微生物活性所占比例较南方和北方气团来源样品明显降低。相关性分析显示,采样期间大于4.7μm粒子中的微生物活性与温度呈正相关(P0.01),2.1～3.3μm粒子中的活性与O_3浓度呈正相关(P0.05),微生物活性与其他气象因子和污染物因子无显著相关(P0.05)。     

深海沉积物分类与命名的参数指标和主成分分析

对于南海中部(118个表层沉积物样,水深82~4 420 m)、东部(106个表层沉积物样,水深700~4 508 m)海域的表层沉积物的粒度资料按小于200 m,200~2 000 m,大于2 000 m水深段对水深、平均粒径、黏土含量进行统计分析,结果表明从陆架到陆坡再到深海,平均粒径和黏土含量随水深增加呈非常有规律的变化;把大于2 000 m水深区域再细分为大于2 500 m,大于3 000 m,大于3 500 m,结果表明平均粒径和黏土含量随水深增加几乎无变化,在南海中部水深大于2 000 m海域平均粒径为3.39~3.54μm,黏土平均含量为54.91%~55.47%;在南海东部水深大于2 000 m海域平均粒径为3.25~3.37μm,黏土平均含量为53.91%~54.56%。研究表明2 000 m水深具有划分深海沉积物的指示意义。南海中部水深大于2 000 m海域黏土平均含量为55.19%,平均粒径为3.39μm;在南海东部水深大于2 000 m海域黏土平均含量为53.91%,平均粒径为3.37μm;在南海中部、东部水深大于2 000 m海域平均粒径均小于4μm,黏土平均含量均大于50%,表明深海沉积物粒度特征是平均粒径小于4μm和黏土平均含量大于50%。黏土含量是非生物组分的代表和划分深海沉积物类型的一个独立参数,钙质生物和硅质生物组分是另外两个独立参数。南海东部海域表层沉积物中55种元素总含量为47.50%,硅、铝、钛、钠、钾、磷、钙、镁、铁、锰十种主元素含量为47.03%,其他45种元素含量为0.47%,虽然沉积物来源复杂、成因不同,但沉积物化学主成分并不复杂,主要由前10种主元素和氧元素组成。沉积物主元素铝、钙、硅分别富集于黏土、钙质沉积、硅质沉积中。通过建立沉积物生源组分与碳酸钙、三氧化二铝、二氧化硅的量化关系,可把碳酸钙、生物二氧化硅作为钙质生物和硅质生物的两个替代参数。     

近2Ma帕里西-维拉海盆沉积物中碎屑组分粒度特征及其物源和古气候意义

对帕里西-维拉海盆PV090102孔深海沉积物中碎屑组分进行了粒度分析。结果表明,沉积物碎屑组分的平均粒径为3.2μm,粒径总体变化范围在0.5~32μm,粒度频率分布呈双峰负偏态特征。利用Weibull分布函数对粒度数据进行拟合,分离出粗、细两个不同的端元组分。细粒端元的粒径分布范围较窄,大多在0.5~16μm,峰值较高,众数粒径约为2μm,其特征与北太平中部风尘一致,推测主要为来源于亚洲大陆的风尘,它的百分含量在60%~90%,是碎屑组分的主要物质来源。粗粒端元的粒径分布范围较宽,约为1.6~32μm,峰较扁平,粒径的众数在10μm左右,主要是来自于周围海脊和岛弧的火山物质。PV090102孔沉积物碎屑组分中不同粒度组分对近2 Ma以来亚洲大陆干旱和大气环流系统增强有很好的响应,同时还记录了0.5 Ma以来西太平洋火山活动增强。这些研究结果表明西北太平洋沉积物的粒度组成有助于重建第四纪以来东亚大陆干旱和大气环流历史。     

西北太平洋春、秋季悬浮颗粒物的粒径变化与物质组分

为了解日本以东的西北太平洋200m以浅上层水体悬浮颗粒物的粒径变化与物质组分,分别于2015年5月和9月在该海区应用LISST-100X型现场激光粒度仪进行了悬浮体粒径分布的测量,并采集悬浮体水样采用扫描电镜及能谱分析悬浮颗粒物的物质组分.结果表明,研究区的悬浮颗粒物主要由大粒径颗粒(大于133μm)组成,并在100m以浅的上表层集中分布,其余层位颗粒含量较少.秋季悬浮体浓度远高于春季,但大粒径颗粒所占的比重明显降低,中等大小的颗粒(36~133μm)所占比重相应增加,中等粒径颗粒和细小粒径颗粒(小于36μm)在200m水层以浅分布较均匀,并有随着粒径的增大悬浮体浓度逐渐增加的趋势.悬浮颗粒物组成成分主要为单矿物碎屑、生物碎屑、絮凝体,主要来源于海洋浮游生物和陆源输入.悬浮体浓度及粒径分布特征主要受生物生长、大陆风尘和洋流输送等因素的影响.     

多孔介质体系中甲烷水合物生成动力学的模拟实验

多孔介质中的水合物动力学研究由于对实验技术与设备的要求较高,在国内开展的工作相对较少。主要研究了等容等压、等容等温条件以及不同粒径范围的多孔介质中甲烷水合物生成动力学过程。结果表明,低温高压条件能够为甲烷水合物生成提供更大的驱动力,从而明显促进水合物生成。在粒径为250-355μm的天然海砂中,压力5 MPa时,1℃的反应釜温度可以使甲烷水合物较快生成;在粒径为180-250μm的天然海砂中,温度为2.5℃时,5 MPa的压力即可使水合物较容易生成。但粒径范围125-700μm的多孔介质对水合物生成没有明显的影响。     

中华哲水蚤对自然饵料的摄食选择性实验研究

提要为了解自然环境中中华哲水蚤的摄食选择性及其生态策略,利用库尔特颗粒计数器测定了夏季黄海中华哲水蚤对自然水体中混合饵料的选择性摄食状况。调查期间,黄海海域季节性温跃层开始出现,水体中叶绿素a浓度为0.23—1.44mg/m3,最大值均出现在温跃层底部。水平分布上,水体中颗粒浓度近岸浅水区(A站:0.5—5.2×106μm3/ml)高于深水区(B站:0.3—0.7×106μm3/ml,C站:0.9—2.4×106μm3/ml);垂直分布上A、B站近底层颗粒浓度最高,C站颗粒浓度最高值出现在叶绿素a最大值区。中华哲水蚤对水体中粒径为1—100μm的食物颗粒均有摄食,但是颗粒大小和颗粒浓度对其摄食选择性均有一定的影响,主要摄食粒径为5—50μm的饵料颗粒。不同海域中华哲水蚤的个体摄食率分别为近岸A站23.82×106μm3/d、北部B站51.16×106μm3/d和南部C站36.32×106μm3/d,其日摄食量分别占体碳含量的2.1%(A站)、4.6%(B站)和3.2%(C站)。近岸海域(A站)中华哲水蚤摄食的饵料颗粒中各粒级组所占比例变化不大,但是深水区(B、C站)中华哲水蚤对于10—25μm范围内的饵料颗粒摄食选择性明显高于其它粒级组。中华哲水蚤的摄食选择性主要与水体中饵料的体积浓度相关,当饵料浓度降低时,中华哲水蚤可以通过扩大摄食饵料颗粒的粒径范围,增加对大颗粒的摄食以获得更多的营养。     

黄河利津水文站不同粒径悬浮颗粒物中有机碳含量的研究

估算不同粒径TSS中POC的入海日通量,对黄河利津水文站悬浮颗粒物(total suspended solid,TSS)样品,采用基于stokes原理的沉降法分为Ⅴ级,对分级后的样品测其有机碳(particulate organic carbon,POC)含量和粒度组成。在此基础上,用多元线性回归法对数据进一步处理,准确得到样品中不同粒径TSS中POC的含量。研究表明,黄河口淡水端水体TSS,<8μm的粘土和极细粉砂、8~16μm的细粉砂中,POC的含量为0.600%和0.400%左右;16~32μm的中粉砂中,POC的含量不足0.200%;而32~63μm的粗粉砂和>63μm砂中POC含量仅为0.050%和0.004%左右,80%以上的POC主要集中在<16μm的TSS中,而<32μm的TSS承载了95%以上的POC。     

长江口航道柱样沉积物特征及泥沙来源

根据2014年1月北槽航道坝田区采集的13组浅钻柱状样(柱长为19~107cm),着重分析了浅钻柱状样沉积物的粒度特性。研究结果表明:北槽上段和中段呈南粗北细的沉积物分布格局,南北侧沉积物中值粒径分别为29~40和14~18μm;北槽下段南北两侧沉积物粗细差异趋同,中值粒径范围为23~27μm。沿北槽纵向,南侧沉积物中值粒径和砂的含量自口内向口外呈减小趋势,而北侧正好与此相反,表明北槽内涨落潮流路分歧影响泥沙的沉积和分选。北槽柱状沉积物大多存在三组关键组分,即细组分7.8~26.3μm、粗组分37.4~126.0μm及更粗组分193.5μm,分别代表流域及海域来沙中的悬沙沉积、周围浅滩越堤供沙及风暴作用所致的泥沙沉积。其中粗组分37.4~126.0μm为北槽坝田区沉积物的环境敏感组分。相关成果,从沉积的角度可以为深化研究长江口北槽深水航道的泥沙来源和淤积原因提供依据。     

福建主要港口外轮压舱水生物的分布及其潜在入侵威胁

根据2006～2007年间采自福建省4个主要港口12艘外轮(包括8条集装箱船和4条散货船)的压舱水样品,研究压舱水生物的分布特点,结果表明进入该水域的外来船舶压舱水生物物种丰富度和个体丰度高,共发现浮游植物7门86属240种(包括60种赤潮生物)和浮游动物5门30属52种;经3种网目(20,77,和160μm)筛网收集的不同粒径生物的平均丰度分别为:动物38858.3 ind./m~3(粒径77～160μm)和782.3 ind./m~3(粒径>160μm);植物3625.0 cells./ dm~3(粒径20～77μm)和134.1 cells./dm~3(粒径77～160μm).压舱水生物的分布及生存状态与水样的盐度及水龄相关.初步评估外来压舱水生物排放对福建沿海的潜在入侵风险.     

微微型浮游植物的生态学研究进展

自1979年聚球藻(Synechococcus)被发现以来,对以前为人们知之甚少的微微型(粒径<2μm)、超微型(粒径<5μm)浮游植物的研究逐渐形成并日益发展起来,并成为当前海洋生态学研究的热点之一。到目前为止,这类广布于各种水体中的微小生物可分为聚球藻、原绿球藻(Prochlorococcus)和微微型真核浮游植物(eukaryotic picophyPlankton)3大类。     

石油烃污染物存在下旋链角毛藻生长的粒度效应初步研究

研究了在石油烃存在下旋链角毛藻的最大生长速率 ,探讨了石油烃对细胞粒度的影响 ,并在此基础上讨论了细胞生长的粒径效应。结果表明 ,石油烃的存在促进旋链角毛藻的生长 ,促进作用随石油烃浓度的增加先增加后降低 ,添加0 .5mg·dm-3 石油烃的实验组促进作用最大 ;石油烃不改变细胞生长过程中的粒径分布形态 ,粒径分布呈现Gauss分布 ,中值等效球径为 3 .5 4～ 4.42 μm ;μmax与MESDμ 之间存在“U”形曲线的关系 ,即当MESDμ<4.0 9μm时 ,μmax随MESDμ 的增加而降低 ,符合“表面积规则” ,而当MESDμ>4.0 9μm时 ,μmax随MESDμ 的增加 ,偏离了“表面积规则”。     

长江口崇明东滩水域悬沙粒径组成和再悬浮作用特征

根据2006年10月在崇明东滩潮间带和潮下带两个站位的大小潮水文泥沙观测资料和悬沙水样的室内粒度分析资料,对悬沙粒径的时空分布特征及其与流速等的关系进行了分析,并对再悬浮特点进行了探讨,结果表明,大小潮期间的悬沙颗粒组成较细,平均粒径的均值仅为6μm;大潮时的悬沙粒径略粗于小潮的,潮间带的略粗于潮下带的;由底床向上悬沙粒径趋于减小。悬沙粒径与流速、悬沙含量无明显的统计学关系,底质粒径、再悬浮强度和再悬浮泥沙粒径的空间变化以及浮泥的悬浮作用等是主要的影响因素。由于底质粒径的空间分布复杂,在东滩水域再悬浮具有明显的空间变化。在底质平均粒径大于60μm的粗颗粒沉积区,大小潮的再悬浮作用微小,底质以推移质运动为主。在底质平均粒径介于5~11μm的细颗粒沉积区上,悬沙级配与底质级配基本相同,该区域是再悬浮的主要发生源地;悬沙级配的变化过程揭示,再悬浮对底层悬沙的贡献率平均为8%~20%,大潮时的再悬浮强度是小潮的5~10倍,由底质再悬浮产生的悬沙在底部水层中的平均含量约为0.03~0.47 kg/m3。     

巴丹吉林沙漠地层序列的粒度分布及其组分成因分析

对巴丹吉林沙漠腹地WEDP02孔310.45m的岩心进行了高分辨率的激光粒度测量,运用Normal和Weibull函数对全孔的粒度分布进行了拟合和组分分离,在结合野外沉积相判断的基础上,将组分的粒径-频率、含量-频率变化作为组分成因分析的依据,系统分析了WEDP02孔沉积序列的粒度组分的成因。结果表明:WEDP02孔沉积物主要以风成砂、湖泊-风成砂混合沉积、冲洪积-风成砂混合沉积为主。风成沉积物中,超细粒成壤、高空远源粉尘、低空近源粉尘、风成砂与风成粗砂组分的粒径界线为2、12、105和270μm,粉尘与风成砂组分的比例平均值为20%/80%,在粒度组分的粒径-含量投影图中占据右上角部分;湖相沉积物中超细粒化学、悬移及风成砂组分的粒径界线为4、45、150~230μm,湖相悬移组分含量大于35%,同时可含有风成组分和湖相砂,在粒度组分的粒径-含量投影图中占据细粒下部分;冲洪积超细粒化学、悬移黏土、悬移粉砂、风成砂、冲洪积砂的粒径界线为2、12、80、150~200和300μm。这些特征反映了巴丹吉林沙漠不同沉积物的沉积学特征,是沉积物成因分析的粒度依据。     

长江口及其邻近海域表层沉积物粒度划分及变化规律研究

对长江口及其邻近海域30个站位的表层沉积物粒度进行了粒级划分,在此基础上探讨了各粒级的变化规律。结果表明研究区表层沉积物最高含量粒级——粉砂(粒径4-63μm,含量大于50%)并非组成沉积物的主体粒级,<16μm的细粉砂及黏土粒级才是研究区的主体粒级,含量在50%-80%之间,能代表粒径频率分布的中心趋向和平均搬运动能情况。16μm是研究区沉积物粒度性质的一个分界点。通过对表层沉积物粒级的研究还发现研究区沉积物粒度粒级含量变化具有明显的规律性:4-8μm,8-16μm细粉砂粒级百分含量的变化规律与<1μm,1-2μm,2-4μm粒级(细分的黏土粒级)完全一致,与>16μm的各粒级之间不相关或呈强的负相关关系;16-32μm、32-63μm粗粉砂粒级含量的变化规律与63-125μm,125-250μm,>250μm粒级(细分的砂粒级)的变化规律呈弱相关或弱负相关关系,与<16μm的各粒级的变化规律不相关。对沉积物粒度的不同组分研究有助于对沉积动力环境和元素的“粒度效应”等问题进行深入探讨。     

夏季渤海悬浮物粒径与浓度分布特征研究

为研究夏季渤海悬浮物粒径与浓度分布特征,我们利用现场激光粒度仪LISST于2015年6月、7月和8月在渤海海域进行了264个站位的悬浮物观测。观测结果表明,夏季渤海悬浮物存在左峰型(峰值范围在4-20μm)、右峰型(峰值范围在100-250μm)、双峰型和混合型4种主要粒径分布形态。悬浮物平均粒径和体积浓度空间分布都是近岸高,外海低;底层高,表层低。夏季渤海悬浮物浓度在6月、7月和8月存在显著变化,其中渤海表层、10m层和底层悬浮物体积浓度变化程度最大的海区分别为莱州湾、渤海中部海区和渤海湾,变化幅度分别为207%,240%和97%。     

黄海冷水团水域浮游植物群落粒级结构的季节变化

根据2006—2007年度4个季节航次的实测资料,分析了黄海冷水团水域浮游植物叶绿素及其粒级结构的时空分布特征及季节变化规律,结果表明,在研究海域30 m以浅叶绿素总量的平均含量从高到低的顺序为:春季的(1.01 mg/m3)、夏季的(0.81 mg/m3)、秋季(0.72 mg/m3)、冬季(0.68 mg/m3);在叶绿素浓度大于1 mg/m3和小于1 mg/m3的区域浮游植物粒级结构差异较大,在整个研究海域,粒径较小的微型和微微型浮游植物对总生物量的贡献始终占主导(65%),粒径较大的小型浮游植物在冬季和春季贡献率相对较高;从季节尺度看,浮游植物的平均粒级指数从大到小的顺序为:春季的(15.47μm),冬季的(11.08μm),秋季的(8.61μm),夏季的(6.52μm);尽管不同季节水文和化学环境差异显著,但是不同粒径浮游植物的贡献率随总生物量的变化表现出一致性的规律。对环境因子与叶绿素分布的相关分析表明,浮游植物的生长在夏季主要受到营养盐来源的限制,冬季主要受到水体混合引起的光照限制,秋季可能受到磷酸盐和水体混合的共同限制。浮游植物粒级结构的分布格局主要是由各组分在不同环境中的资源竞争优势决定的。