沉积物中酸可挥发性硫化物的分析方法研究

酸可挥发性硫化物(AVS)是评价沉积物中重金属生物毒性的一个重要参数,但AVS易随氧化还原环境变化,所以对分析测试要求较高。以往AVS的测定方法较为费时费力,无法用于常规监测,或不适用于测定AVS含量偏低的沉积物样品。本研究在现有分析方法的基础上进行了改进,建立了一个扩散法和亚甲基蓝比色法联用的分析方法,使其适用于测定AVS含量偏低的海洋和湖泊沉积物样品。通过对回收率、空白、重复性的实验显示,该方法能够快速、准确的进行大批量样品的测试。应用该方法对渤海湾和莱州湾上百个沉积物样品的分析发现,AVS含量低于0.6μmol/g(DW)的样品量达到75%。因我国近岸海域有机碳含量偏低,AVS的含量也可能偏低,所以该方法对我国近岸海洋沉积物中AVS的分析测试有普适性。该分析方法的建立为我国应用AVS对沉积物中重金属生物毒性的研究提供了便利。     

胶州湾李村河口沉积物中酸可溶硫化物与活性金属分布特征

对胶州湾李村河口9个短柱状样沉积物中活性金属、AVS和有机质含量等参数进行了分析.其中AVS含量:198.4～0.4 μmol/g,平均35.8μmol/g.大部分样品活性金属含量具有 Fe > Zn > Cu > Cr >V > Ni > Pb > Co > Cd 的顺序.活性重金属 Zn, Cu, Cr, V, Ni, Pb, Co, Cd 含量之和 ( ΣM ) 为:0.53～17.39 μmol/g.通过对所测数据分析发现,大多数活性金属间具有较好的相关性,反映了它们具有相同的来源或相似的早期成岩地球化学特征.近河口区沉积物的地球化学特征与远河口区差异明显:近河口区底层水为还原环境,AVS 形成的制约因素是活性铁的可获得性,而活性重金属的分布受到AVS的控制并主要以金属硫化物或硫化物吸附态的形式存在,AVS 仍具有较大的吸附重金属的潜力,同时硫化物中重金属再次释放造成二次污染的潜在性也较大;而在离河口稍远的海域,沉积物中 AVS 形成的控制因素是有机质的供给和环境氧化还原状态的变化,活性重金属主要以铁氧化物结合态存在,表层沉积物中重金属的环境敏感性及生物有效性都较高.     

珠江口海岸带沉积物中酸可挥发性硫化物与重金属生物毒效性研究

对珠江口淇澳岛附近2个站(QA-2、QA-5)柱状沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)和同步提取重金属(SEM)的垂直分布规律进行了研究。研究表明,AVS在2个站沉积物中的质量摩尔浓度分别为3.44～13.13μmol/g和11.67～15.39μmol/g。QA-2站沉积物中AVS的质量摩尔浓度随深度增加,QA-5站AVS的质量摩尔浓度垂直剖面上没有明显的变化趋势,反映了不同沉积环境对AVS质量摩尔浓度分布特征的影响。2个站的SEM的质量摩尔浓度在沉积物垂直剖面上都随深度增加逐渐减小,这是因为珠江三角洲工业和城市的发展、污染物排放增加导致了重金属在沉积物中的累积。QA-2站表层沉积物(0～5 cm)SEM/AVS>1,表明可能存在重金属的生物毒效应;同时,SEM中Cu和Cd的质量摩尔浓度超过了它们的重金属浓度阈值(TEL),有可能产生重金属毒性作用;QA-2站5 cm以下和QA-5站沉积柱中SEM/AVS<1,不存在重金属的生物毒效性。     

洋山海洋倾倒区倾倒前后沉积物中酸可挥发性硫化物与重金属的比较分析

为了更清楚认识洋山海洋倾倒区海域沉积物的污染状况,测定了该海域倾倒前后表层沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)、酸可提取重金属(SEM)的含量,并对AVS、ΣSEM及ΣSEM-AVS差值的平面分布进行了分析。结果表明,该倾倒区及周边海域倾倒前、中、后表层沉积物中AVS含量分别为0.55~2.62,0.83~1.65和0.51~1.23 μmol·g^-1,倾倒后AVS含量呈下降态势,倾倒区AVS含量高于周边海域;ΣSEM倾倒前、中、后平均含量分别为2.80,2.79和2.60 μmol·g^-1,倾倒后ΣSEM含量略呈下降态势,往倾倒区方向富集;从单个重金属对ΣSEM的贡献率来看,Zn＞Cr＞Cu＞Pb＞Cd,SEM_Zn基本在35％以上,SEM_Cr基本在20％以上,而SEM_Cd均在1％以下,ΣSEM分布形态主要受Zn和Cr的控制;ΣSEM-AVS差值均大于0,且在倾倒区其ΣSEM-AVS值低于周边海域,说明倾倒区海域沉积物中重金属对生物可能有一定毒性。     

酸溶硫化物(AVS)对沉积物-孔隙水系统中二价有毒金属化学活动性的影响

本文的主要目的为,通过对具不同AVS含量的沉积物的金属加标实验和膜渗透平衡交换孔隙水采样技术,探讨孔隙水中二价有毒金属浓度对不同沉积物AVS含量的化学响应关系和沉积物-孔隙水系统中二价有毒金属在固、液两相间的地球化学分配机制,并以此揭示在AVS作用下,沉积物中二价微量金属的化学活动牲和生物可获得性.研究结果表明,用于加标实验的具不同硫化物含量的沉积物基质中,固相沉积物对镉、锌的吸收容量依AVS含量而异,如按摩尔浓度计,固相沉积物对铺或锌的吸收容量与AVS大致相等.当沉积物中与酸解硫化物同步被提取的金属铺或锌对AVS的摩尔比,[SEM]/[AVS]小于1时,孔隙水中辐或锌难于被检出;而[SEM]/[AVS]大于1时,沉积物中镉或锌开始表现出强烈的化学活动性,它们在孔隙水中的浓度开始跟随总量浓度变化而变化.[SEM]/[AVS]=1,似乎是判断缺氧海洋沉积物中二价有毒金属是否具有化学活动性的临界点.因此,AVS归一化沉积物中的二价有毒金属([SEM]/[AVS]摩尔比)被证明是一种方便直观地反映沉积物中二价有毒金属化学活动性的浓度表达方式,进而可被直接应用于金属沾污沉积物毒性或沉积物环境质量的评价.     

大亚湾坝光海域表层海水和沉积物中酸可挥发性硫化物含量的分布和污染评价

于2011年10月对大亚湾坝光海域表层海水和沉积物的酸可挥发性硫化物(AVS)及相关环境因子进行了调查研究.结果显示,20个测站表层海水的AVS含量在0.039 ～0.129 mg/dm3之间,平均0.070 mg/dm3,区域分布规律不显著;12个测站的表层沉积物中均检测出AVS,其含量(干重)范围是12.8 ～ 867.7 mg/kg,平均为272.4 mg/kg,整体呈近岸较高、离岸较低的分布规律.相关性分析显示,表层水体pH值、CCOD和CDo等环境因子与CAVS相关系数的绝对值均较小,相关性特征不明显;表层沉积物中的CAVS与Eh之间的相关系数为-0.957,呈高度相关性,符合挥发性硫化物含量较高的沉积物处于较强还原状态的普遍规律;大亚湾表层沉积物中的CAVS与pH值、CTOC的相关系数分别为-0.065和0.219,相关性不显著.单因子污染指数评价结果表明,大亚湾坝光海域表层海水硫化物含量已超过所在自然保护区(一类标准)和养殖区(二类标准)所要求的水质标准,局部水体已受到污染;表层沉积物中硫化物含量符合国家一类标准,环境质量良好.     

大亚湾养殖区沉积物–水界面氮磷的释放通量及其在水体中的扩散迁移

为了更好地跟踪水产养殖活动对海湾水环境的影响,于2011年10月采集了3个具有代表性的大亚湾海域水产养殖区的水样和底泥样品,研究了底泥含水率、孔隙率、密度以及孔隙水中的氨氮和可溶活性磷酸盐的垂直分布。采用经典的Fick定律,计算了氮和磷在沉积物-水界面的释放速率和年释放量。基于环境水力学理论,应用水平二维数学模型,计算了氮和磷在沉积物-水界面释放之后在海水中的扩散迁移时空分布。结果表明,澳头、深水港、虎头门采样点沉积物-水界面的氨氮年释放量分别为13.5、5.2、0.56t·a-1,可溶活性磷酸盐的释放量分别为0.34、0.03、0.02t·a-1,使水产养殖区域沉积物成为极具潜力的污染内源。释放到海水中的氮和磷受潮流、风、水深的影响,其扩散迁移范围呈长条形带状分布。每个养殖区域的污染带长度约为1km,横向宽度约为50m。该区域的海水极易呈富营养化状态。     

瞬态压力脉冲法及其在松散含水合物沉积物中的应用

含水合物沉积物渗透率是水合物开采相关工作的基础参数之一。稳态法在应用于渗透率较低的多孔介质时存在着稳定渗流难和试验耗时长等缺点。目前,含水合物细颗粒沉积物渗透率试验数据积累明显不足。本文首先介绍了瞬态压力脉冲法的基本原理及数据处理方法,然后以模拟试验验证了瞬态压力脉冲法的适用性,最后探讨了该方法在松散含水合物沉积物渗透率测量方面的应用效果。结果表明：瞬态压力脉冲法近似解处理粉细砂沉积物试验数据效果较好,而处理黏土沉积物试验数据存在明显误差,建议采用数值模拟反演分析的方法处理瞬态压力脉冲法试验数据;瞬态压力脉冲法适用于松散沉积物渗透率测量,在含水合物沉积物渗透率试验研究方面具有潜在的应用前景。     

顺序提取法探讨沉积物中主量元素在不同相态的分配特征

在Tessier以及欧共体标准局BCR等前人顺序提取方法的基础上,采用一套改进的顺序提取法对海洋沉积物以及一些水系沉积物标准物质的主量元素进行逐步提取。利用ICP-AES、ICP-MS方法分析了各提取液中Ti、Al、Na、Mg、K、Ca、P、Fe、Mn的含量以及它们在不同相态的分配特征,同时,进一步探讨了酸去除沉积物中非陆源组分的效果,结果显示,最后经盐酸淋滤后的样品,沉积物中的生物、自生组分已经被溶解,而残留下来的剩余物质基本上可代表海洋沉积物的陆源碎屑组分。     

蒙特卡罗法在天然气水合物资源量计算中的应用

天然气水合物甲烷资源量的估算是天然气水合物研究中的热点问题。运用体积法计算含水合物沉积物中的甲烷资源量时,存在参数赋值不确定的问题,从而影响了计算结果的可信度。采用蒙特卡罗法,通过计算样本的频率可以较好地评价和描述计算结果的信度,弥补体积法的不足。对采用蒙特卡罗法估算甲烷资源量的原理进行了分析和探讨,并以麦肯齐三角洲和南海海域水合物为例,计算了水合物赋存区的甲烷资源量。     

胶州湾李村河口沉积物中重金属分布特征及其控制因素

对胶州湾李村河口4个站点沉积物中的酸可挥发性硫化物(AVS)以及同步提取金属元素(SEM,包括Cu,Cd,Ni,Pb和Zn)的含量进行测定,以研究重金属元素在河口海湾沉积物中的分布特征及影响其分布的因素。结果表明,J1站表层沉积物中同步提取金属含量高于其它站点;除J1站外其他站点的同步提取金属的总量随沉积物深度变化范围不大;J1站的SEM/AVS比值始终小于1,其他站点SEM/AVS比值只在沉积物浅表层大于1。此外,AVS和同步提取Fe的含量对沉积物中同步提取金属的分布有着重要影响,其他的因素如有机质的含量等也会对沉积物中同步提取金属的分布产生影响。     

品清湖沉积物酸可挥发性硫化物与重金属生物毒效性研究

测定了广东汕尾品清湖海域7个站位表层沉积物样品的酸可挥发性硫化物(AVS)和同步浸提重金属(SEM)质量摩尔浓度,对AVS、SEM及其比值以及分布进行了分析。结果表明,该海域表层沉积物AVS质量摩尔浓度范围为0.315～1.635μmol.g-1;SEM质量摩尔浓度分布范围为1.332～2.424μmol.g-1。通过分析,品清湖表层沉积物中Cu和Pb的生物有效性较高,对底栖生物存在潜在的毒性效应,其它单个重金属不会对底栖生物产生毒性效应。     

湛江东海岛潮间带沉积物硫化物(AVS)和重金属(SEM)及其生物毒效性评估(英文)

对湛江东海岛潮间带表层沉积物中酸可挥发性硫化物(AVS)和同步提取重金属(SEM)的含量及其分布进行了研究。研究表明,东海岛潮间带表层沉积物中AVS含量夏季平均为0.449μ mol/g,冬季为1.816μ mol/g,大多数站位AVS含量冬季高于夏季;AVS平均含量总体呈南、北区较高,东、西区较低的区域分布规律。潮区沉积物可提取重金属SEM总量夏季在0.56μ mol/g~4.60μ mol/g之间,冬季处于0.65μ mol/g~2.21μ mol/g之间;各重金属平均含量大小为ZnCrPbCuCd,其中Cd含量占SEM总量不到1%,Zn含量则在70%以上,SEMZn是控制着SEM分布的主要模式。联合利用(∑SEM/AVS)与(∑SEM-AVS)法和生物毒性阈值法综合评估重金属对沉积环境的影响,东海岛潮间带大部分区域沉积物中(∑SEM-AVS)处于0~5之间,重金属潜在生物毒性较强的区域为通明海区(7号站和8号站所在),具有较强潜在生物毒性的重金属为夏季通明海区的Zn。     

酸洗法测定海洋沉积物有机碳和无机碳含量的致命缺陷

Organic and inorganic carbon contents of marine sediments are important to reconstruct marine productivity,global carbon cycle, and climate change. A proper method to separate and determine organic and inorganic carbons is thus of great necessity. Although the best method is still disputable, the acid leaching method is widely used in many laboratories because of its ease-of-use and high accuracy. The results of the elemental analysis of sediment trap samples reveal that organic and inorganic carbon contents cannot be obtained using the acid leaching method, causing an infinitely amplified error when the carbon content of the decarbonated sample is 12%±1% according to a mathematical derivation. Acid fumigation and gasometric methods are used for comparison, which indicates that other methods can avoid this problem in organic carbon analysis. For the first time, this study uncovers the pitfalls of the acid leaching method, which limits the implication in practical laboratory measurement, and recommends alternative solutions of organic/inorganic carbon determination in marine sediments.     

基于历史和卫星资料的中国近海海表面温度长期变化趋势的综合分析

利用中国科学院海洋研究所“中国海洋科学数据库”历史资料并结合Pathfinder 卫星遥感资料, 对中国近海的海表面温度（SST）多年变化情况进行了分析讨论, 给出了变化趋势。针对1963～1996 年和1985～1996 年两个时间段, 对夏季和冬季中国近海SST 的长期变化趋势进行了分析。结果表明, 在中国近海除个...     

应用平衡分配模型评价渤海湾和莱州湾沉积物重金属潜在生物毒性

为探讨渤海沉积物中重金属的生物毒性,采集了渤海湾和莱州湾共72个站点的表层沉积物,测定了酸可挥发性硫化物(AVS)、同步萃取金属(SEM)、有机碳(TOC)等参数,应用平衡分配模型(EqP Model)评价了沉积物中重金属的潜在生物毒性。研究显示,有8个站点超过了EqP Model的毒性阈值,显示潜在生物毒性,而61%的站点应无生物毒性。本研究同时测定了沉积物的总含量,应用几种常用的沉积物质量基准进行了评价虽然有部分站点的Cu、Ni、Cr超过了基准值,但与渤海的背景值比较,这些基准值可能并不适用于评价渤海沉积物。研究显示,EqP Model可以更有效的评价沉积物中重金属的活性和生物毒性,尤其针对我国近岸海域的沉积物,TOC和AVS含量偏低而重金属生物毒性偏高的情况可能普遍存在,更应积极考虑应用EqP Model进行重金属生物毒性的评价。     

Matrix bound phosphine in sediments of the Changjiang Estuary and its adjacent shelf areas

Matrix bound phosphine (MBP) is commonly considered an important phosphorus form in the natural environment. This paper presents an investigation of the spatial distribution of MBP and its relationship with the environmental factors in the Changjiang Estuary and its adjacent shelf areas (29.5–32°N, 122–124°E). A total of 32 surface sediment samples were collected from April 24 to 30, 2008. MBP was detected in all samples from the Changjiang Estuary and its adjacent shelf surface sediments (0.1–29.7 ng kg⁻¹). The concentration of MBP decreased from the Changjiang Estuary to the East China Sea shelf. Environmental factors such as organic matter, type of sediments, and redox conditions were found to affect the concentration and distribution of MBP in the marine sediments. Although the MBP levels were low in the marine sediments, the marine biogeochemical cycles of MBP in sediments were established and the information presented here will contribute to the understanding of the biogeochemical cycle of phosphorus.     

Sensitivity analysis of submersibles’ manoeuvrability and its application to the design of actuator inputs

The influences of hydrodynamic coefficients on the prediction of manoeuvrability were examined by sensitivity analysis (SA) of direct method. The equations of motion used were the standard equations of motion for submarine [Gertler, M., Hagen, G.R., 1967. Standard equations of motion for submarine simulation. DTNSRDC Report], and three submersibles with different appendages were considered. Numerical simulations of three types of sea trials are performed to obtain the sensitivities of motions to hydrodynamic coefficients. Since the accuracy of hydrodynamic coefficients’ estimates is increased by the use of sensitivity-maximizing inputs, the sensitivity-optimal actuator commands that are sequences of bang-bang type inputs were deduced with genetic algorithm (GA) optimization technique.