东、黄海沉积物-水界面营养盐交换速率的研究

2000年10月和2001年5月随“东方红2号”考察船在东、黄海进行考察,在A2、E2、E4、E5、E65个站位作了培养实验,研究沉积物-水界面在氧化和还原条件下的交换通量。在东海海域,NO3-、PO43-、总磷(TDP)由水向沉积物中扩散,NH4 、SiO32-由沉积物向水中扩散,NO3-、TDP、NH4 在还原条件下的交换通量大于氧化条件下的交换通量,PO43-、SiO32-在氧化还原条件下的交换通量基本一致。在黄海海域,两站位各溶解态营养盐的迁移方向有较大差异。在距离陆地较近的海域,各溶解态营养盐多由水中向沉积物中扩散,且距离陆地越近,交换通量越大。在东、黄海海域,沉积物释放的SiO32-对初级生产力的贡献分别为13%、10%~18%,与河流输送和大气沉降相比,沉积物对黄海、东海SiO32-的贡献分别占90%、86%,说明沉积物是SiO32-的源。而在整个东、黄海海域,对于溶解无机氮(DIN)和PO43-来说,它们的交换通量为负值,即沉积物从水体中吸附溶解无机氮和磷,说明沉积物是DIN和PO43-的汇。     

用成岩模型计算沉积物-水界面营养盐的交换通量--以渤海为例

根据沉积物中营养盐的再生对水体中营养盐的收支循环动力学的作用.利用1998年秋季和1999年春季沉积物间隙水中营养盐的分析结果,建立了沉积物中营养盐的成岩模型,并由此计算了沉积物-水界面营养盐的交换通量.结果表明,硝化速率、反硝化速率、有机氮含量、硅质成分的溶解速率、生物扰动作用、孔隙率明显影响沉积物间隙水中营养盐的分布和沉积物-水界面的交换通量.对比了实验室培养法和扩散通量计算法测得沉积物-水界面营养盐的交换通量,表明2种方法所得NO3通量较一致,但NH4 ,PO43-,SiO32- 2种方法所得通量有一定差异,文中讨论了可能的原因.以渤海为例阐明了在用扩散通量法研究沉积物-水界面营养盐的交换通量时,表层沉积物分割厚度对界面交换通量影响显著,为了得到合理的与现场接近的结果表层沉积物的分割厚度以不超过1em为宜.     

渤海南部沿岸水运移及渤黄海水体交换的季节变化

针对渤海及附近海区的曲折岸线变化以及水文资料时空分布不均匀性的特点,使用四维客观分析LOESS方法得到逐月气候态盐度场。结果表明:渤海南部沿岸水扩展和运移受季风影响显著。冬季沿岸水向渤海湾和莱州湾堆积,形成沿山东半岛龙口海岸东向爬行的水舌,该水舌在蓬莱水域向东扩展;夏季沿岸水向渤海中部冲溢,特别是在黄河口附近,其核心区厚度可达8 m,可扩展到119°30′E处,同时莱州湾内的沿岸水向湾内西部收缩。冬季渤海海峡呈现显著北进南出水交换态势;夏季渤海海峡定常流方式的水交换特征不明显。     

渤海冬夏季营养盐和叶绿素a的分布特征

在2000年8月和2001年1月对渤海进行的两个航次的调查取样的基础上,分析渤海营养盐和叶绿素a的分布特征,各海区营养盐的结构以及营养盐和叶绿素a的关系。结果表明,冬季营养盐的浓度高于夏季,硅酸盐有明显的垂向结构,40多年来渤海中部硝酸盐呈现增加趋势;莱州湾浮游植物生长处于磷限制,其它海区处于氮限制;冬季叶绿素a的浓度也高于夏季,叶绿素a的季节差异可能与夏季浮游动物对浮游植物的大量摄食有关。     

Nutrients concentration and changes in decade-scale in the central Bohai Sea

ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅＢｏｈａｉＳｅａｉｓａｎｉｎｎｅｒｓｅａｏｆＣｈｉｎａａｎｄａｓｍｏｏｔｈｂｏｒｄｅｒｏｆｔｈｅｗｅｓｔｅｒｎＰａｃｉｆｉｃＯｃｅａｎ ,ｗｉｔｈａｎｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆａｂｏｕｔ 5 5 0ｋｍｆｒｏｍｎｏｒｔｈｔｏｓｏｕｔｈａｎｄ 30 0ｋｍｆｒｏｍｅａｓｔｔｏｗｅｓｔ.Ｉｔｉｓｓｔｒｏｎｇｌｙｔｉｄａｌｌｙｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄａｎｄ ,ｍｏｒｅｏｖｅｒ,ｂｙａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｄｒｉｆｔｉｎｇｏｆｗｉｎｄｓｔｒｅｓｓａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｓｏｆｗａｒｍｔｈａｎｄｓａｌｔ.Ｔ…     

渤海、黄海沿岸几种经济贝类及其生存环境中的异养细菌

报道渤海、黄海6个重点沿岸海域(吕四、青岛、北戴河、盘锦、大连、庄河)海水和沉积物及经济贝类样品中的异养细菌总数检测结果.结果表明,整个渤海、黄海沿岸海域经济贝类体内异养细菌总数的变化范围为2.0×103～1.6×106cfu/g湿重,平均值为2.7×105cfu/g湿重,其中异养细菌总数最高的样品是在吕四沿岸3号站采集的四角蛤蜊(1.6×106cfu/g湿重),其次分别在北戴河沿岸2号站采集的杂色蛤(1.2×106cfu/g湿重)和毛蚶(1.1×106cfu/g湿重),而异养细菌总数最低样品是在青岛沿岸采集的镜蛤(2.0×103cfu/g湿重)和在大连沿岸采集的太平洋牡蛎、紫贻贝和皱纹盘鲍(≤5.0×103cfu/g湿重).该海区表层海水中异养细菌总数变化范围为2.5×105～1.0×108cfu/dm3,全海域平均值为1.2×107cfu/dm3.表层沉积物中异养细菌数量变化范围为2.8×103～7.5×105cfu/g干重,全海域平均值为1.3×105cfu/g干重.根据上述结果和欧共体委员会(93/51/EEC)指令要求,对各海区贝类卫生质量进行了初步评价.这在国内尚属首次.     

海冰热力模式的辐射参数化方案在渤海和波罗的海应用的比较

研究了海冰热力模式中的各种辐射参数化方案,对比了模式计算的太阳短波辐射、大气长波辐射以及海冰热力变化,并利用渤海和波罗的海观测资料进行比较和误差分析.冬季大部分时间太阳短波辐射对海冰热力过程的作用有限.简单计算方案一般满足海冰模式要求.误差主要受云和冰雪表面与大气之间的多重反射影响.长波辐射对表面热平衡和海冰质量变化起重要作用.长波辐射参数化方案的计算结果受环境因素影响.云量参数化有待进一步改进.海冰模式计算结果的精度与长波辐射计算精度有一致性.     

黄海、渤海沉积物中生物硅的测定及存在问题的讨论

硅是水生态系统中构成生物群落的重要元素[1].海洋中硅主要来源于河流输入(4.2±0.8)×1014g/a和热液喷发(1.9
.77;10)×1014g/a[2].另外冰川风化、低温海底玄武岩风化、沉积物的成岩作用和大气沉降亦是其来源之一[3].沉积物中的生物硅又称生物蛋白石(简称蛋白石),指化学方法测定的无定形硅的含量,主要由硅藻、放射虫、硅鞭毛虫和海绵骨针组成.沉积物中蛋白石的积累反映了生产力在时间和空间尺度的变化[4,5].对于生物硅的测定,至今已提出了许多种方法.其中最灵敏、应用最广泛的是化学提取法[6,7].     

渤海及黄海北部冰情长期变化趋势分析

统计分析上世纪50年代—2010年渤海及黄海北部海冰资料,对其年代际变化特征进行分析。上世纪50年代—90年代冰情总体呈缓解的趋势,2000年以来冰情略有加重。研究发现太阳活动与渤海及黄海北部冰情变化关系密切,太阳活动可能是渤海及黄海北部冰情长期变化重要影响因素。如果太阳黑子的周期长度比上一个周期长,那么周期内冰情较上一个周期严重。反之亦然。     

中国黄、渤海海水中溶解镉的形态研究

黄、渤海是我国重要的海洋经济渔业开发区域,海水中痕量金属的含量及其存在形态会对海洋环境、海洋渔业产生重要影响。随着近年我国痕量金属采集与分析测试技术的发展,数据的准确性有了新的提升。2016-06—07采集黄、渤海40个站位的海水样品,测定其溶解态金属Cd的总浓度,并应用电化学方法(阳极溶出伏安法)分析Cd存在形态。结果表明,渤海海水中的总溶解态Cd浓度是南黄海海水中的2~3倍,这可能与渤海海水停留时间较长,水深较浅,周边较多河流输入有关。20%~92%以上的溶解态Cd是以有机络合物形态存在,以自由离子态存在的Cd浓度不超过100 pmol/L,低于Cd对浮游生物的毒性阈值。渤海比黄海的金属配体浓度高出2倍以上,高值出现在黄河口周围海域,表明黄河水携带较多有机配体输入。推测我国近海有机配体来源可能包括陆源输入、沉积物再悬浮的解析过程以及藻类分泌。研究还表明,黄、渤海海水中溶解态Cd的有机配体络合常数较其他海域的稍高,这与我国近海废、污水排放的有机络合配体类型有关。     

渤、黄海颗粒有机碳空间分布及交换通量的季节性变化

海洋是地球上最大的碳库,对大气中的CO2起着调控作用,在减缓全球变暖过程中起着重要作用。渤、黄海是典型的封闭-半封闭型陆架海,深入探讨渤、黄海颗粒有机碳（POC）变化特征和输运通量,对区域碳循环和海洋碳通量研究具有重要意义。通过2010年春秋两季、2016年夏季和2012年冬季渤、黄海的大面积实测数据,结合MODIS卫星遥感影像反演的叶绿素a（Chl-a）,探讨了渤、黄海POC空间分布、影响因素、碳库及交换通量的季节性差异。结果表明：春季POC浓度最高,平均浓度0.34 mg/L;夏季次之,平均浓度0.30 mg/L;秋季平均浓度0.27 mg/L;冬季最低,平均浓度0.17 mg/L。不同季节POC空间分布基本一致,整体呈现“近岸高、离岸低,表层低、底层高”的特点,高值区主要位于黄河三角洲、山东半岛东侧和苏北浅滩-长江口北附近水域,低值区主要集中在南黄海中部深水区。不同季节影响POC分布的因素不同,春、秋两季受径流输入、沉积物再悬浮和浮游植物共同影响,夏季主要受控于浮游植物初级生产,沉积物再悬浮是影响冬季POC分布的主要原因。渤、黄海POC碳库呈明显的季节性变化,春季碳库最高,渤海与黄海分别为1.32×106 t和6.71×106 t;冬季碳库最低,渤海与黄海分别为7.21×105 t和3.39×106 t。约有6.55×105 t/a POC通过渤海海峡由渤海进入黄海,POC输运主要集中在夏季。     

2009～2010年冬季渤海及黄海北部冰情分析

从冷空气活动及气温变化的角度分析了2009～2010年冬季渤海及黄海北部气候背景状况,发现此冬季渤海及黄海北部沿岸平均气温较多年偏低.通过对海冰冰情的发展与变化状况和各海区严重冰期内冰情分析显示,该冬季渤海及黄海北部为偏重冰年.     

南海北部沉积物间隙水中营养盐研究

通过2004年9月对南海北部6个站位的采样分析,探讨了间隙水的营养盐含量及其空间分布特征,估算了沉积物-海水界面营养盐的扩散通量。结果表明,NH4-N含量为8.9—142.3μmol.L-1,是南海北部间隙水中营养盐的主要组分,占溶解态无机氮的比例范围为49.1%—75.2%。在平面分布上,NH4-N含量表现为近海高于远海,PO4-P则差别不大。NH4-N、NO3-N、NO2-N和PO4-P在沉积物-海水界面的平均通量分别为7.08、-0.61、-0.51、0.14μmol.(m2.d)-1。NH4-N、PO4-P主要是从沉积物向上覆水扩散,是底层水体营养盐的来源之一。     

黄渤海区蛾螺的齿舌研究

采用电子显微镜对黄渤海区野外调查采集的蛾螺科Buccinidae 6个种,分别是香螺Neptunea arthriti-ca cumingii、略胀管蛾螺 Siphonalia subdilatata、皮氏蛾螺 Volutharpa ampullaceal、水泡蛾螺Buccinumpemphigum、黄海蛾螺 Buccinium yokomaruae、褶纺锤螺 Plicifusus sp.的齿舌进行了解剖,对其形态特征进行了对比研究.研究结果表明,6个种的齿式均为1·1·1.以往曾有报道蛾螺科的齿舌"中央齿具有3～7个齿尖",而本研究发现了蛾螺科的褶纺锤螺,其中央齿齿尖数目有8枚.同时发现,黄渤海区蛾螺的侧齿数目有的是不对称的.本研究可为蛾螺科的分类学研究提供参考资料.     

桑沟湾养殖海域营养盐和沉积物-水界面扩散通量研究

利用2006年4,7,11月和2007年1月4个航次对桑沟湾养殖海域的观测资料,分析了该海域营养盐分布、结构特征、主要控制过程以及沉积物-水界面扩散通量,结果表明,该海域的营养盐分布具有明显的季节变化,海水中NO3-,NO2-,PO43-,DOP,TDP和SiO32-浓度皆是秋季最高,而NH4+,DON,TDN浓度则为夏季最高;各种营养盐的最低值除DON外都出现在春季。春季湾内外海水交换不畅,再加上大型藻类海带等生长旺盛期的消耗,使营养盐浓度处于较低水平,在夏秋两季丰水期沿岸河流注入对该海域营养盐的影响较大,冬季无机营养盐浓度分布主要受沿岸流的影响。磷的结构变化较大,其中DOP百分含量在夏季最高,达到81%。从春季到秋季海水中TDN的结构变化从以DON为主转变成以DIN为主。硅和氮的原子比值全年变化不大,硅和氮和氮和磷原子比值春夏两季的高于秋冬季的。分析营养盐化学计量限制标准和浮游植物生长的最低阈值结果表明,磷是春夏两季桑沟湾浮游植物生长的限制性因素;春季硅浓度低于浮游植物生长的最低阀值,也是一个潜在的限制因素。计算结果显示桑沟湾沉积物释放的NH4+,SiO32-和PO43-对初级生产力的贡献较小,与其他浅海环境相比,桑沟湾沉积物-水界面的营养盐通量处于较低或中等水平。     

渤海中部断面环境要素分布及其变化趋势

研究渤海的可持续发展.根据 1979～1999 年渤海中部断面温度、盐度、溶解氧、营养盐的调查资料,分析了它们的分布结构和20年来的变化趋势.结果显示断面各个要素冬季的垂向分布均匀,夏季有2个冷水中心,盐度、溶解氧、营养盐在冷中心位置也出现了类似的高值或者低值中心.各要素的距平图显示盐度有上升趋势,溶解氧含量下降,无机氮逐年增加,磷酸盐和硅酸盐夏季有下降的趋势,但是冬季没有明显的增加或者减少的趋势.     

夏季东、黄海沉积物中甲烷的分布和沉积物-水界面通量

沉积物释放是海洋环境中甲烷(CH_4)的重要来源。通过2013年7月和8月两个航次,对东、黄海泥质区沉积物中CH_4浓度的垂直分布和沉积物-水界面通量进行了研究。结果表明,除个别站位外,黄海沉积物(50 cm以浅)中CH_4的浓度变化范围在0.2～1.0μmol/L之间,长江口及浙闽沿岸附近的沉积物中CH_4浓度则要更高(1.0～2.0μmol/L),而东海东部海域沉积物中CH_4浓度波动范围为0.2～3.0μmol/L。总体来说,东、黄海沉积物中CH_4浓度偏低,这可能与观测到的高浓度硫酸盐(20 mmol/L)有关。通过整柱密室培养实验估算出东、黄海沉积物-水界面CH_4释放速率在0.64～2.12μmol/(m2·d)之间,东、黄海沉积物CH_4释放总量为6.7×108 mol/yr;但采用菲克定律估算的CH_4扩散通量则要比现场培养的结果低2～5倍,表明不同的方法在估算沉积物-水界面CH_4通量上还具有一定的不确定性。     

渤海和北极海冰组构及晶体结构特征分析

渤海一年冰的组构和晶体结构表现出的冰的非连续生长速率使得冰层底部具有气泡含量不同的许多分层;静水生长的灰冰具有典型的粒状冰和柱状冰;融化-重冻结冰和重叠冰具有特定的晶体结构.位于北冰洋72°24.037'N,153°33.994'W,长2.2m的冰心样为三年冰,并且发现其内有一种新的晶体类型,定义为碎屑凝聚冰.由位于北冰洋74°58.614'N,160°31.830'W,长4.86m的冰心样的晶体结构分析发现它过去为冰脊,后经融化-冻结改造形成冰丘的证据.     

基于MODIS 影像渤海2012 年海冰变化分析

海冰是影响渤海冬季海运的严重灾害,研究年度周期内海冰时空变化具有重要意义。依据研究内容选择11期具有代表性的中分辨率成像光谱仪(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)影像数据,采用ENVI(The Environment for Visualizing Images)软件进行预处理,利用目视解译方法提取海冰面积与空间位置信息,采用ArcGIS软件制作了海冰时空变化图、海冰结冻与融化过程变化图。最后,对海冰面积变化、海冰结冻与融化过程进行了详细分析。研究结果表明,利用MODIS影像进行年度周期内海冰变化分析技术方法是可行的。     

黄、渤海断面及海洋站的盐度分布特征与变化趋势

采用经验正交函数(EOF)分解、超前滞后相关分析等方法,分析了36°N断面、大连—成山头断面和渤海中部断面盐度的空间分布特征和时间变化特征,讨论了环黄、渤海海洋站之间盐度的关系。结果表明,36°N断面、大连—成山头断面和渤海中部断面盐度的整体趋势都是升高,黄河流量的减小是造成渤海盐度升高的重要原因。黄海千里岩站1960～2000年间的盐度整体趋势也是升高,年变化率为0.01/a,造成盐度升高的主要原因是降水的减少,并且其短期震荡可能和ElNio有关,长期变化则与太平洋年代际震荡(PDO)有关。此外,千里岩站和其他海洋站之间的盐度有较好的正相关关系,只是在时间上存在着1～3个月的超前。对黄、渤海盐度长期变化的系统分析表明,近海盐度可能受到外洋的影响,有助于加深对中国近海环境演变的认识。