长江水体溶解态无机氮和磷现状及长期变化特点

于2006年2、5、8和11月对长江从攀枝花至河口和上游的两条支流雅砻江和嘉陵江的溶解态无机氮(NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N)和磷酸盐(PO43--P)进行了取样调查,同时结合长江营养盐的历史数据,分析了长江水体中溶解态无机氮、磷的长期变化特点。结果表明,长江NO-3-N、NH+4-N、DIN(包括NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N)和PO3-4-P浓度从上游到下游显示出增加趋势,但存在季节差异;NO2-N浓度总体较低,在长江中下游(武汉—南京)浓度较高。长江从上游到下游DIN通量的变化主要受径流量的影响,从上游到下游单位面积年产N量逐渐升高;PO3-4-P输送通量从上游往下游呈增加趋势,也主要受径流量控制,但从季节变化来讲,PO3-4-P的月输送通量受其浓度的控制更加明显。自20世纪60年代来,长江水体中NO3--N、NO2--N、DIN和PO3-4-P的浓度都处于缓慢上升趋势,但到80年代上升速度明显加快;不同阶段DIN和34PO-P的季节变化特点也不尽相同,反映了其来源的差异。目前,长江水体中溶解态无机氮、磷浓度与国内及国际河流相比处于中等水平。     

2013 年夏秋季黄海溶解无机氮的分布及季节变化特征

依据2013 年夏季和秋季对黄海海域两个航次的调查结果,对该海域溶解无机氮的季节变化,垂直变化,平面分布状况及其影响因素进行了初步分析和探讨。结果表明,该海域溶解无机氮的分布及组成存在明显的季节性：秋季NO3-N的平均浓度为（7.09±4.15）μmol/dm3,远高于夏季（3.21±3.31） μmol/dm3;夏季NH4-N 含量（0.99±0.95）μmol/dm3 较秋季（0.79±0.82）μmol/dm3 高;夏、秋两个季节溶解无机氮的主要组成部分均为NO3-N,其比例约为70 %和90 %。受浮游植物生长、海水层化以及黄海冷水团存留的影响,调查海域夏季表层溶解无机氮的浓度较低,底层浓度较高;此外,研究海域表层溶解无机氮的分布明显受陆源输入控制,表层溶解无机氮的整体呈现出近岸高外海低的现象,NH4-N的高值区主要出现在靠近城市的近岸海区。该论文可以为该海域氮盐的海洋化学循环研究及赤潮等有害藻华的预防提供科学的理论依据。     

渤海南部海域沉积物中吸附态无机氮的地球化学特征

用分相浸取的方法对采集于渤海南部海域的29个站位的沉积物样品(表层样站27个,柱状样站2个)中的吸附形式的无机氮(包括NH4-N和NO3-N)和总氮(TN)进行了研究,探讨了它们的地球化学分布特征及其控制因素。研究表明,在表层沉积物中,NH4-N在渤海中央盆地由东北向西南方向递增,在中央区域有两个异常高值区,莱州湾内分布较为均匀,渤海湾南部为一低值区,向北逐渐增大。NO3-N在渤海中央盆地由东西两侧向中央递增,渤海湾和莱州湾内均沿着离岸方向递减。渤海南部表层沉积物中吸附态氯占TN的3．28％,表层沉积物中吸附形式的氮以NO3-N为主,占83．7％;NH4-N主要受有机质含量(OC)、氧化还原环境(Es)、黏土矿物组成的影响;NO3-N主要受水体NO3-N浓度和分布的控制。NH4-N随沉积深度增加而增加,NO3-N随深度增加而减小。TN的分布主要受陆源物质输入及沉积物粒度控制。研究区TN高而OC低且二者相关性较差,间接说明TN中有相当部分是以无机氮(IN)的形式存在,渤海沿岸排入的无机氮在沉积物积聚是造成高TN的重要原因之一。     

青岛夏季不同天气下气溶胶中无机氮磷的浓度及沉降研究

本文于2011年8月连续采集了青岛近岸大气气溶胶TSP(总悬浮颗粒物)样品,运用离子色谱法(IC)测定了可溶性无机氮磷组分的浓度,并估算了其干沉降通量,分析了天气过程对无机氮磷浓度的影响,讨论了大气干沉降对黄海初级生产力的影响。结果表明,夏季青岛沿海地区气溶胶颗粒物、NH+4-N、NO-3-N的平均浓度分别为139.96、9.70、3.08μg/m3,NO-2-N和PO3-4浓度很低,分别在0.15和1.00μg/m3以下;NH+4-N含量约为NO-3-N的3倍,二者之和占总无机氮的99%以上。天气过程显著影响颗粒物及无机氮的浓度和组成,雾天时,颗粒物、NH+4-N、NO-3-N的浓度分别升高到晴天时的1.48、1.98和2.21倍,大风天气下分别为晴天时的1.85、2.84和4.50倍;降雨对气溶胶存在明显的清除作用,对颗粒物和无机氮的清除率分别为7.70%~32.97%和54.16%~64.49%。气象要素和气团来源、路径对气溶胶浓度和组成的影响也十分显著。颗粒态无机氮磷的沉降通量分别为0.55和96.14μg/(m2·d),输入黄海后可产生94.51~138.30mg/(m2·month)的新生产力,对总初级生产力的贡献不大,但特殊天气下大气干沉降引起的新生产力可以在短时间内迅速增加。颗粒态无机氮磷的沉降通量之比为13.7,沉降后不会使黄海磷限制的营养盐结构产生明显变化。     

苏北浅滩绿潮爆发早期营养盐的水平分布

依据2016年5月、6月苏北浅滩海域两次调查资料分析了调查海域溶解态营养盐的结构与分布特征。结果表明:DIN(dissolved inorganic nitrogen,溶解无机氮)的主要存在形态是NO_3~-—N(nitrate,硝酸盐),NO_2~-—N(nitrite,亚硝酸盐)占DIN比重最少,DON(dissolved organic nitrogen,溶解有机氮)为TDN(total dissolved nitrogen,溶解态总氮)的主要存在形态,DOP(dissolved organic phosphorus,溶解有机磷)未检出。从N、P、Si的比值来看,调查海域属于磷限制。NO_3~-—N、PO_4~(3-)—P(phosphate,磷酸盐)、SiO_3~(2-)—Si(silicate,硅酸盐)浓度水平分布呈近岸高、远岸低的趋势;而NO_2~-—N、NH_4~+—N、DON的分布无明显规律。与5月相比,6月除NO-2—N浓度升高外,其他各项溶解态营养盐浓度均明显降低;NO_3~-—N、PO_4~(3-)—P、SiO_3~(2-)—Si的高值区向近岸方向收缩。NO_3~-—N、PO_4~(3-)—P、SiO_3~(2-)—Si与盐度有显著或高度负相关关系,说明NO_3~-—N、PO_4~(3-)—P、SiO_3~(2-)—Si主要来自近岸淡水的输送。     

近10年涠洲岛周边海域表层海水营养盐含量变化特征

根据2004~2013年间涠洲岛邻近海域共30个航次的营养盐监测结果,分析了涠洲岛邻近海域海水中营养盐的组成和变化特征.结果表明:无机氮(DIN)和活性磷酸盐(PO3-4-P)浓度的季节变化特征均为冬季秋季夏季,Si O2-3-Si各季节浓度差别不大.受陆源输入的影响,无机氮年际变化幅度比较大,整体上呈现上升趋势,NO-3-N与DIN的变化趋势基本相似,且对无机氮的贡献最大;Si O2-3-Si和NH+4-N呈现出逐渐下降的趋势,其中Si O2-3-Si下降趋势比较明显;PO3-4-P则呈现先增加后下降的趋势.营养盐化学计量比以及浮游植物生长营养盐限制因素分析结果显示,涠洲岛邻近海域主要属于磷限制,整个海域处于贫营养化程度.近10年来涠洲岛邻近海域海水中的Si/N逐年降低,N/P先降低后增加,这种变化趋势可能会导致浮游植物种群的变化.     

厦门海域水体无机氮和活性磷酸盐含量的变化趋势

根据2003～2008年每年丰水期、枯水期和平水期于厦门海域开展的海洋环境调查的资料,研究了该海域水体无机氮和活性磷酸盐含量区域分布和时间变化趋势.结果表明,调查期间该海域水体无机氮和活性磷酸盐平均含量都较高,分别为0.50、0.031 mg/dm^3.其营养盐含量的区域分布相差较大,其中九龙江口水体无机氮含量最高,年均含量为0.52～1.37 mg/dm^3;厦门西港水体活性磷酸盐含量最高,年均含量为0.039～0.061 mg/dm^3;而大嶝海域水体无机氮和活性磷酸盐含量最低,年均含量分别为0.06～0.22、0.007～0.016 mg/dm^3.调查期间全海域水体无机氮含量呈逐年增加趋势,活性磷酸盐含量在2003～2005年间呈上升趋势,而2005～2008年则有小幅度的下降.厦门海域水体N/P原子比较高,调查期间全海域年均值为27.4～47.5,且呈逐年增加趋势.无机氮含量的明显增加趋势及越来越严重的N/P比失衡,势必对该海域海洋生态系统尤其是浮游植物群落演替产生不良影响.此外,研究还发现厦门海域水体无机氮含量与盐度呈高度负相关（r=-0.96,n=30）.这有力地证明了九龙江径流输入是厦门海域无机氮的最主要来源.     

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。     

涠洲岛珊瑚礁海洋公园海域营养盐含量变化及富营养化研究

根据2013～2016年9月(夏季)涠洲岛珊瑚礁海洋公园海域水质指标的监测结果,分析了涠洲岛珊瑚礁海洋公园的水质状况、营养盐的组成及年际变化趋势。结果表明,涠洲岛珊瑚礁海洋公园海域夏季海水环境因子(水温T、盐度S、pH和溶解氧DO)相对稳定,适合珊瑚的生长和繁衍;整体水质质量状况较好,符合一类海水水质标准;溶解态无机氮中NO-3-N、NO-2-N和NH+4-N含量变化差别不大,DIN浓度整体呈下降趋势,NO-3-N与DIN的变化趋势基本相似,且对DIN的贡献最大;受陆源输入及海水交换作用的影响,PO3-4-P呈轻微下降趋势;海水富营养化指数在0.03～0.21之间变化,未达到富营养化水平;N/P比值偏大,平均值为54.5,呈逐年下降趋势;涠洲岛珊瑚礁海洋公园海域主要属于磷限制,整个海域处于贫营养化程度。     

大亚湾海域低营养盐维持高生产力的机制探讨Ⅰ

利用2000年4月大亚湾海域的现场调查数据，分析水体中各种形态氮的含量，分布、转化及其影响因素，探讨大亚湾海域低营养盐维持高生产力的原因，调查结果表明：大亚湾海域水体仍属贫氮海区，氮，磷比约为12：1，生产力水平依然受氮控制；大亚湾海域氮以溶解态的形式居多，占总氮的74．8％，颗粒态占25．2％，而溶解态中又以有机氮居多，占总氮的62．1％，孵化实验表明：（1）充氧条件下氨氮向硝氮转化，缺氧条件下硝氮向氨氮转化；（2）水体中溶解有机氮在有氧条件下可以降解转化为无机氮，这意味着占绝对优势的溶解有机氮降解转化为无机氮可能是大亚湾海域低营养盐维持高生产力的主要原因之一。     

未来黄、东海营养盐浓度变化情景预测

本文基于FGOALS(Flexible Global Ocean-Atmosphere-Land System model)对未来气候情景的预测结果,结合千年生态评估的未来两个情景下的河流营养盐载荷特征,利用黄、东海水动力模型和生态模型并采用降尺度的方法对未来黄、东海营养盐的分布特征进行情景预测。结果表明,两个情景下未来河口邻近海区营养盐浓度将显著增加,富营养化加剧;GO(Global Orchestration)情景下,河流无机氮载荷增幅较大,夏季黄海中部无机氮浓度明显升高;AM(Adapting mosaic)情景下,由于河流无机磷载荷增幅较大,海区氮磷比有所下降,夏季黄海中部表层无机氮浓度降低,而在底层升高。通过敏感性实验并结合收支分析对各海区水动力条件未来变化、河流载荷变化的相对贡献进行了评估:相对于水温和水动力环境改变,河流营养盐排放量的增长是未来营养盐浓度增加的主要原因。营养盐收支分析表明,未来对流和混合输运的变化有助于黄海营养盐浓度的增加,夏季生物量升高造成更多碎屑沉降并在底层矿化使得层化季节冷水团底部营养盐浓度增长;长江口邻近海区营养盐浓度增长主要受冲淡水羽流的影响;净初级生产增加加剧了营养盐的消耗。     

2011年春、夏季黄海、东海营养盐分布特征研究

利用2011年4月和8月的调查资料,分析讨论了春、夏季黄海、东海营养盐分布特征及影响因素。结果表明,在调查海域,春季的硅酸盐、硝酸盐的浓度较高;夏季磷酸盐、氨氮的浓度较高。受长江冲淡水影响,长江口-浙闽近海表层营养盐浓度较高,且夏季高值区向外海扩展;外海受黑潮表层水的影响营养盐浓度较低。南黄海营养盐主要受长江冲淡水、黄海冷水团、黄海暖流的共同影响,夏季形成强烈的温跃层,在底层维持着一个稳定的高盐、富营养盐的冷水团。     

中国东部边缘海冬季硅酸盐的分布特征及主要来源

利用2007年1～2月的调查资料,分析讨论了中国东部陆架边缘海(南黄海、东海)冬季硅酸盐的分布特征及其主要影响因素。结果表明:近岸海域硅酸盐的高值区位于受长江冲淡水影响的区域;东海的硅酸盐浓度高于南黄海。长江冲淡水和黑潮水是影响东海和南黄海硅酸盐分布的主要因素。黑潮中层水是东海陆架区硅酸盐的主要来源。     

渤、黄、东海悬浮物质量浓度冬、夏季变化的数值模拟

采用HAMSOM三维正压水动力模型结合粒子追踪的悬浮颗粒物输运模型模拟了渤、黄、东海悬浮物质量浓度冬、夏季变化。模拟结果显示,潮流和底质对悬浮物质量浓度的分布有决定性的作用,沉积物再悬浮对悬浮物质量浓度分布影响大,冬季尤为显著。莱州湾中西部和渤海湾南部悬浮物终年维持高质量浓度,古黄河口冬季再悬浮物的质量浓度高于其它季节的。长江口附近悬浮物终年维持高质量浓度,夏季长江口东北悬浮物的质量浓度高于冬季的,浙江沿岸冬季悬浮物的质量浓度高于夏季的。     

2017年春、夏季南黄海西部营养盐的分布特征及其与浒苔暴发的关系

基于2017年4月、5月、6月和8—9月在南黄海西部海域4个航次的现场调查,分析了春至夏季逐月的营养盐分布特征及其影响因素,初步探讨了营养盐与浒苔绿潮暴发的关系。结果表明：春至夏季苏北近岸浅水区总体呈现出高温、低盐、高营养盐的特征,且各理化要素垂向差异不明显;同时该海域表层水体中的营养盐含量自4月至5月有所下降,而后开始上升,至8—9月达到最大浓度。受长江冲淡水的影响,调查海域西南部表层存在向东北方扩展的低盐、高营养盐水体,在夏季与苏北海域向外扩展的营养盐高值区连成一体。在调查海域的中部至东北部深水区,入春后表层海水不断升温,至夏季于底层形成显著的黄海冷水团,并在其周围呈现出锋面特征;受初级生产过程和温跃层的影响,入春后该海域的上层营养盐浓度总体呈现出下降的趋势并在夏季维持了较低的水平,而底层营养盐浓度从春季至夏季有所升高且影响范围不断向西南方向扩展,至8—9月达到最大范围。苏北近岸海域丰富的营养盐为入春后大型藻类的生长和暴发提供了重要的物质基础,而且5月南黄海西部相关海域表层营养盐浓度降低与浒苔、马尾藻等大型漂浮藻类暴发对营养盐的吸收利用有关。     

东、黄海典型海域叶绿素a含量的垂向变化与周日波动

2000年10月21至11月5日对东海与黄海典型海区进行了叶绿素a浓度的现场周日观测，地理环境和水文状况的差异使各海区的垂向变化与日波动表现各自的特征：东海观测站位在垂向上的分布比较单一，多数呈上混合层均匀分布型并在跃层以上递减；长江口受潮流影响大，偶而在底层峰值，而南黄海观测站位垂向布出现了均匀分布型与次表层双峰型两种，受潮流等影响，叶绿素a浓度的日变化在各海区间及各自的垂向上都有所差异；出现层化的测站，跃层以上日波动层以下明显；在E7测站的表层和长江口测站的底层都以半日周期为，而南黄海测站以全日周期为主。     

南黄海春季海水化学要素的分布特征及其受控因素

基于2007年4月对南黄海调查所得资料,对海水化学要素的分布特征及影响因素进行了探讨。结果表明,受浮游植物光合作用的影响,南黄海中北部上层海域出现了DO、pH的高值区以及营养盐的低值区,而底层则因有机物的分解,DO和pH较低而营养盐含量较高;受苏北沿岸水、长江冲淡水和/或台湾暖流前缘混合水的影响,南黄海西南部海域表、底层DO含量均较低,但却为营养盐的最高值区,且表层水中无机氮盈余状况的分布与该海域环流状况、尤其是苏北沿岸水的扩展途径密切相关,表现为无机氮相对过剩,而无机磷相对缺乏;南黄海西部沿岸流对营养盐往东南方向的输运态势较为明显,同时,首次从营养盐分布的角度揭示了这一水动力过程;受苏北沿岸水、黄海暖流以及两者之间的南黄海西部沿岸流主体的影响,南黄海斜断面上海水化学要素的分布具有明显的区域化特征和空间结构。     

南黄海及长江口附近海域绿潮暴发前期微观繁殖体的动态变化

基于2011年3至5月对南黄海及长江口附近海域的水体与沉积物样品采集及实验室萌发培养实验,分析了绿潮暴发前期该海域微观繁殖体的时空分布特征。结果表明,在调查期间,南黄海水体中微观繁殖体空间分布趋势表现为近岸高远岸低,高值区主要集中在紫菜筏架养殖区附近海域,在122°30'E以东区域未发现有微观繁殖体存在。3,4,5月份该区域海水中平均微观繁殖体数分别为144 ,164和140株/dm³,最大值分别为278,426,和537株/dm³;南黄海沉积物中微观繁殖体数量分布范围介于19~127株/层,表层微观繁殖体数高于底层。长江口以北靠近江苏近岸区域有微观繁殖体存在,数量介于1~10株/dm³,31°N以南区域和河口内未发现有繁殖体分布,由此可排除黄海浒苔等绿藻微观繁殖体由长江水携带入海或来源于长江口南部海域。在春季绿潮暴发前开展该海域微观繁殖体的研究,可为查明绿潮发源地及早期发生发展过程提供基础资料,为预测和预警绿潮发生提供科技支撑。     

南黄海及长江口附近海域绿潮暴发前期微观繁殖体的动态变化

基于2011年3至5月对南黄海及长江口附近海域的水体与沉积物样品采集及实验室萌发培养实验,分析了绿潮暴发前期该海域微观繁殖体的时空分布特征。结果表明,在调查期间,南黄海水体中微观繁殖体空间分布趋势表现为近岸高远岸低,高值区主要集中在紫菜筏架养殖区附近海域,在122°30'E以东区域未发现有微观繁殖体存在。3,4,5月份该区域海水中平均微观繁殖体数分别为144 ,164和140株/dm3,最大值分别为278,426,和537株/dm3;南黄海沉积物中微观繁殖体数量分布范围介于19~127株/层,表层微观繁殖体数高于底层。长江口以北靠近江苏近岸区域有微观繁殖体存在,数量介于1~10株/dm3,31°N以南区域和河口内未发现有繁殖体分布,由此可排除黄海浒苔等绿藻微观繁殖体由长江水携带入海或来源于长江口南部海域。在春季绿潮暴发前开展该海域微观繁殖体的研究,可为查明绿潮发源地及早期发生发展过程提供基础资料,为预测和预警绿潮发生提供科技支撑。     

2012年春季渤海中部及邻近海域叶绿素a与环境因子的分布特征

分析了2012年春季渤海中部及其邻近海域32个站点叶绿素a和环境因子的空间分布特征及其相互关系。结果发现:渤海中部靠近黄河口邻近水域相对于其他水域,呈现出相对较高的水温和较低的盐度,这与黄河淡水输入以及近岸水深相对较浅有密切关系。营养盐浓度在空间分布上表现为黄河口附近海域较高,在垂直分布上表现为中、底层高于表层,显示出黄河水输入与沉积物营养盐再释放的影响;此外,营养盐浓度与结构显示,渤海海域存在明显的磷和硅限制,磷限制尤其严重。叶绿素a浓度的空间分布显示,表层叶绿素a浓度的高值区出现在渤海湾湾口处,而中层与底层的叶绿素a浓度高值区出现在渤海中部。主成分分析结果表明,磷酸盐和温度是影响表层叶绿素a浓度的重要因素,而中、底层叶绿素a浓度主要受磷酸盐的影响。