南海东北部及吕宋海峡邻近海域海水和大气中挥发性卤代烃的浓度分布与海-气通量

挥发性卤代烃(VHCs)是大气中一类重要的挥发性有机污染物。本文于2020年9月对南海东北部及吕宋海峡邻近海域海水及大气中的二氯二氟甲烷(CFC-12)、三氯氟甲烷(CFC-11)、溴甲烷(CH₃Br)和碘甲烷(CH₃I)的浓度进行了同步测量,探讨了4种VHCs浓度的水平分布及其影响因素,并估算了CH₃Br和CH₃I的海-气通量。结果表明,调查海域海水中CFC-12、CFC-11、CH₃Br和CH₃I的浓度平均值分别为(1.96±0.84)、(5.35±4.86)、(1.26±0.57)和(2.58±0.88)pmol·L^-1。海水中CH₃Br和CH₃I的分布是生物生产释放、陆源输入和光化学等多种因素共同作用的结果。大气中CFC-12、CFC-11、CH₃Br和CH₃I的浓度平均值分别为(480.65±68.55)、(184.07±31.22)、(...     

夏季长江口及其邻近海域挥发性卤代烃的分布和海-气通量研究

运用吹扫-捕集气相色谱法测定了2017年夏季长江口及其邻近海域海水中4种常见的挥发性卤代烃（VHCs,包括一氟三氯甲烷（CFC-11）、碘甲烷（CH₃I）、三氯甲烷（CH₃CCl₃）和四氯乙烯（C₂Cl₄））以及大气中CFC-11、CH₃I和C₂Cl₄的浓度。结果表明,表层海水中4种VHCs浓度的水平分布受长江径流输入影响强烈,整体上呈现近岸高、远海低的趋势。垂直方向上4种VHCs浓度最高值出现在10 m水层,长江口内断面的浓度整体高于口外断面的浓度。海水中VHCs的浓度分布受水文环境、生物释放和人为因素等的共同影响。相关性分析表明CH₃I与Chl a浓度不存在明显的相关性,而CFC-11与CH₃I、C₂Cl₄浓度存在显著相关性（P<0.01）,表明调查海域人为源对CH₃I和C₂Cl₄的影响大于天然源。大气中CFC-11、CH₃I和C₂Cl₄的浓度分布整体上呈现近岸高、远海低的趋势。CFC-11的浓度低于全球平均值,表明我国CFC-11的排放得到了有效控制。后向轨迹分析表明来自近岸的陆源污染物的扩散和输送是调查海域大气中3种VHCs的重要来源。CFC-11、CH₃I和C₂Cl₄的海-气通量平均值分别为24.99 nmol/（m2·d）、7.80 nmol/（m2·d）、1.55 nmol/（m2·d）,表明夏季长江口及其邻近海域是大气中这3种VHCs的源。     

春季长江口及其邻近海域海水和大气中CH3I、CH2Br2和CHBr3的浓度分布与海-气通量

测定了2018年春季长江口及其邻近海域海水和大气中碘甲烷(Iodomethane,CH₃I)、二溴甲烷(Dibromomethane,CH₂Br₂)和溴仿(Tribromomethane,CHBr₃)的浓度,研究其在海水和大气中的浓度分布特征,探讨了环境因素对其源汇和浓度分布的影响。调查海域海水中CH₃I、CH₂Br₂和CHBr₃的浓度分别为(5.76±2.50)、(5.38±3.31)和(4.65±3.50)pmol·L^-1,总体呈现出近岸高,远岸低的趋势。调查海域CH₃I的浓度分布受浮游植物的影响显著;CH₂Br₂的分布是多种因素共同作用的结果,其中人为输入是影响CH₂Br₂浓度分布的重要因素之一;CHBr₃的浓度分布受人为输入和浮游植物产生释放的共同影响。垂直方向上,海水上下混合比较均匀,受长江冲淡水和沉积物释放的影响,CH₃I、CH₂Br₂和CHBr₃在表层和底层都观测到浓度高值。大气中CH₃I、CH₂Br₂和CHBr₃浓度分别是(1.06±0.77)、(1.72±1.22)和(1.97±2.12)pptv,总体上呈现近岸高于远岸的趋势,人为排放、海-气交换和气团活动共同影响了大气中挥发性卤代烃(Volatile halocarbons,VHCs)的浓度分布,大气中的CH₂Br₂和CHBr₃存在多种来源,不同来源之间CH₂Br₂和CHBr₃排放比率存在较大差异。CH₃I、CH₂Br₂和CHBr₃的海-气通量分别为(50.21±45.47)、(-1.76±77.43)和(-37.65±87.07)nmol·(m²·d)^-1,表明调查期间长江口及其邻近海域是CH₃I的源,同时也是CHBr₃和CH₂Br₂的汇。     

温度和pCO2对中肋骨条藻释放挥发性卤代烃的影响

挥发性卤代烃(volatilehalocarbon,VHCs)是大气中一类重要的臭氧层破坏者和环境污染物,海洋微藻释放是大气VHCs的重要来源,在调节全球气候中起着至关重要的作用。该研究在2个温度(T=20、25°C)和2个CO₂分压(pCO₂=395、790 mg/L)条件下,模拟研究了温度和pCO₂升高对中肋骨条藻生长和3种VHCs (CHBr₃、CHBr₂Cl和CHBrCl2)释放量的影响。研究结果表明, pCO₂=395 mg/L,T=25°C时,中肋骨条藻的生长情况最佳; pCO₂=790 mg/L, T=20°C时,中肋骨条藻的生长情况最差。温度升高时,CHBr₃、CHBr₂Cl和CHBrCl2的平均浓度分别增加了10.55%、9.45%和12.18%;pCO₂升高时, CHBr₃和CHBrCl2的平均浓度分别降低了19.29%和30....     

西太平洋海域现场培养实验中挥发性卤代烃浓度的变化及其影响因素

CH₃I、CHCl₃、C₂HCl₃和CH₂Br₂是挥发性卤代烃4种重要成分,对大气化学产生重要影响。于2018年10月在西太平洋进行船基现场培养实验,研究微量元素Fe (50 nmol/L)、酸化(pH=7.9)、酸化(pH=7.9)和微量元素Fe (50 nmol/L)耦合作用、微量元素Fe (50 nmol/L)和N/P (16∶1)耦合作用及沙尘(4 mg/L)对浮游植物释放CH₃I、CHCl₃、C₂HCl₃和CH₂Br₂含量的影响。结果表明,与对照组相比,实验组CH₃I、C₂HCl₃和CH₂Br₂的释放均被不同程度抑制;CHCl₃的释放除添加沙尘时表现抑制作用外,其他条件下均为促进作用;实验组培养周期内叶绿素a浓度较高,而营养盐浓度变化规律不明显。总的来说,酸化和微量元素Fe可能是影响浮游植物释放挥发性卤代烃的重要限制因素,沙尘对促进浮游植物生长繁殖的影响更为显著。     

一株底栖硅藻——双眉藻的优化培养

双眉藻(Amphora sp.)是糙刺参(Stichopus horrens)喜食的优良饵料。本文采用光密度法分别测定了该藻在光照强度28～149 μmol/(m²·s)、温度20～35℃、盐度25~45 和氮质量浓度0～7 500 mg/L、磷质量浓度0～440 mg/L、硅质量浓度0～1 500 mg/L 以及氮磷硅多因子组合情况下的比生长速率, 探讨了光照、温度、盐度和不同质量浓度的氮、磷、硅单因子及多因子组合对该藻生长的影响, 以及该藻的最适生长条件。单因子试验结果表明, 该藻在光照范围为35～149 μmol/(m²·s)时都能良好生长, 最适光照为56～99 μmol/(m²·s), 低温时该藻生长缓慢, 最适生长温度为25～30℃。Amphora sp.为广盐性, 在盐度25～45 都能较好生长, 最适盐度为30～35。氮、磷、硅的最适质量浓度分别是750～7 500 mg/L、44 mg/L和150mg/L, 磷对该藻生长的影响比氮更显著。正交实验结果表明, 氮、磷、硅的最佳质量浓度分别为75 mg/L、44 mg/L 和150 mg/L, 最佳配比为2.4:1:3.4, 与其他底栖硅藻的相应指标存在一定的差异, 可能是物种和地域环境差异引起的, 反映出该藻适应高温、强光特殊栖息环境的特征。     

渤海溶解CH4分布和通量的季节变化及其影响因素

甲烷(CH₄)是影响地球辐射平衡的主要温室气体,海洋是大气CH₄的自然源,而陆架等近海是释放CH₄的热点海域。于2021年4月、7月和10月对渤海进行了调查,以认识其分布特征并估算其海-气交换通量。春、夏和秋季表层海水CH₄浓度分别为(4.56±2.60)、(8.31±4.01)和(4.99±1.31) nmol/L,夏季明显高于春秋季。CH₄的垂直分布规律为底层普遍高于表层,不同站位的垂直分布空间差异较大。渤海CH₄分布主要受河流输入、油气泄漏、生物活动以及沉积物-水界面交换等因素的影响,其中黄河向渤海输入CH₄约为每月1.4×104～2.8×105mol,秋冬季沉积物-水界面CH₄交换通量范围为–4.0～0.42μmol/(m²·d),表明秋冬季沉积物既可能是渤海水体CH₄的源,也可能是其汇。春、夏和秋季渤海CH₄海-气交换通量分别为(1.1±...     

温度、光照强度和pH对雨生红球藻光合作用和生长速率的影响

采用测定净光合放氧速率的方法研究了温度、光照强度和pH对 4株雨生红球藻光合作用和生长繁殖速率的影响。结果表明 ,温度、光照强度和pH对雨生红球藻的光合作用和生长速率的影响十分显著 ;4株雨生红球藻光合作用的最适温度、光饱和点和pH分别为 :Haematococcuspluvialis 2 6 :1 5℃ ,2 5 0 μmol/(m2 ·s)和pH7 0 ;Haematococcuspluvialis 3 0 :2 0℃ ,2 0 0 μmol/(m2 ·s)和pH8 0 ;Haematococcuspluvialis 3 4 :1 5℃ ,2 0 0 μmol/(m2 ·s)和pH7 0 ;Haematococ cuspluvialisWZ :1 0℃ ,1 40 μmol/(m2 ·s)和pH6 0。雨生红球藻细胞数量的增加与光照时间成正比。初步认为H pluvialis3 0、H pluvialis2 6和H pluvialisWZ是 3个有潜力适合于大规模生产的藻种。     

NaHCO3浓度对塔胞藻、小球藻和新月菱形藻生长的影响

在温度为 ( 2 2± 1 )℃ ,盐度为 2 8的条件下 ,用不同浓度的NaHCO3( 0 ,1 0 0 ,2 0 0 ,40 0 ,80 0 ,1 2 0 0和 1 60 0mg/L)对青岛海洋大学微藻种质库保存的塔胞藻 (Pyramidomonassp.)、小球藻 (Chlorellaspp .)和新月菱形藻 (Nitzschiaclosterium )进行培养。实验结果表明 ,NaHCO3浓度对 3种海洋微藻生长的影响差异显著 ,经过 6d的培养 ,塔胞藻和小球藻的细胞浓度都在NaHCO3浓度为 1 2 0 0mg/L时达到最大值 ;新月菱形藻的细胞浓度在NaHCO3浓度为 40 0mg/L时达到最大值。     

海洋中生源活性气体的来源与迁移转化

海洋生源活性气体主要包括二甲基硫（DMS）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）、一氧化碳（CO）、挥发性卤代烃（VHCs）和非甲烷烃（NMHCs）等。它们通过海-气交换进入大气,不仅在全球碳、氮和硫循环中发挥关键作用,而且会直接或间接地对环境和气候变化产生重要影响。海洋释放的活性气体一类属于温室效应气体（CH₄、N₂O、VHCs和CO等）,另一类会在大气中发生化学反应,控制着大气氧化平衡和臭氧浓度（VHCs和NMHCs）。而DMS属于负温室效应气体,其在大气中被快速氧化形成硫酸盐气溶胶,进而对云的形成和辐射强迫产生重要影响。本文综述了国内外海洋生源活性气体的研究现状,着重介绍了DMS、CH₄和N₂O的来源、迁移转化、海-气通量及其影响机制,并指明了该领域存在的科学问题及今后的研究方向。     

Increased light availability enhances tolerance against ocean acidification-related stress in the calcifying macroalga Halimeda opuntia

Although the adverse impacts of ocean acidification (OA) on marine calcifiers have been investigated extensively, the anti-stress capabilities regulated by increased light availability are unclear. Herein, the interactive effects of three light levels (30 μmol photons/(m2·s), 150 μmol photons/(m2·s), and 240 μmol photons/(m2·s) combined with two pCO₂ concentrations (400 ppmv and 1400 ppmv) on the physiological acclimation of the calcifying macroalga Halimeda opuntia were investigated using a pCO₂-light coupling experiment. The OA negatively influenced algal growth, calcification, photosynthesis, and other physiological performances in H. opuntia. The relative growth rate under elevated pCO₂ conditions significantly declined by 13.14%?41.29%, whereas net calcification rates decreased by nearly three-fold under OA conditions. Notably, increased light availability enhanced stress resistance through the accumulation of soluble organic molecules, especially soluble carbohydrate, soluble protein, and free amino acids, and in combination with metabolic enzyme-driven activities, OA stress was alleviated. The carotenoid content under low light conditions increased markedly, and the rapid light curve of the relative electron transport rate was enhanced significantly by increasing light intensities, indicating that this new organization of the photosynthetic machinery in H. opuntia accommodated light variations and elevated pCO₂ conditions. Thus, the enhanced metabolic performance of the calcifying macroalga H. opuntia mitigated OA-related stress.     

Physiological differences in the growth and maturation of Eisenia bicyclis and Ecklonia cava gametophytes in Korea

The objective of this study was to examine the eff ects of temperature and light intensity on growth of female gametophytes of Eisenia bicyclis and Ecklonia cava and responses of these female gametophytes to Fe addition and daylength. Female gametophytes of each species were cultured at four temperatures (10, 15, 20, and 25°C) and under a combination of four light intensities (10, 20, 40, and 80 μmol photons/(m^2 ·s)) with two temperatures (15 and 20°C for E i . bicyclis;20 and 25°C for E c . cava ) to clarify their optimal growth conditions. Growth and maturation of female gametophytes of these two species under a combination of five Fe-EDTA concentrations (0, 1, 2, 4, and 8 μmol/L) and three daylengths (10, 12, and 14 h) were also examined. The growth of E i . bicyclis gametophyte was maximal at approximately 15–20°C, 20 μmol photons/(m^2 ·s), Fe-EDTA concentration of 8 μmol/L and daylengths of 12–14 h. While E c . c ava gametophytes showed optimal growth at approximately 20–25°C, 20 μmol photons/(m^2 ·s), Fe- EDTA concentration of 8 μmol/L and daylength of 14 h. Maturation of gametophytes was enhanced at Fe-EDTA concentration of 4 μmol/L for E i . bicyclis and at 2 μmol/L for E c . c ava . In conclusion, optimal growth temperatures and Fe-EDTA concentrations for maturation of E i . bicyclis and E c . c ava gametophytes were diff erent. Higher optimal growth temperature for E c . c ava gametophytes may contribute to its wider geographical distribution compared to E i . bicyclis which has restricted habitats in Korea. This suggests that addition of Fe ion could be used to recover beds of these two species in barren grounds of Korea.     

光强和二氧化碳浓度变化对浒苔幼苗生长及生理的影响

大气CO2浓度升高引起的海洋酸化如何在光变环境下影响大型海藻固碳量的问题,关系到未来海洋初级生产力的变化趋势。为研究大型海藻对CO2浓度升高和光强变化的响应,本文选取浒苔(Ulva prolifera)幼苗为实验材料,探讨其在不同光强下[80、260μmol/(m2·s)]和两种CO2浓度(正常CO2浓度:400μL/L和高CO2浓度:1 000μL/L)下的生理变化。研究发现,在正常CO2浓度、高光条件下,浒苔幼苗的生长最快,超氧化物特化酶(SOD)活性最高,而过氧化氢酶(CAT)活性在低光、高CO2处理下有最大值。光合色素含量和光系统Ⅱ的光化学效率在不同处理间没有显著性差异,但叶绿素a与类胡萝卜素的比值在低光正常CO2处理下有最大值。同时,高光高CO2处理下,浒苔幼苗的可溶性蛋白含量最低。     

桑沟湾溶存N2O的分布和海气交换通量的季节变化

于2006年4月至2007年1月对桑沟湾海域进行了4个航次的调查,采集表层海水样品,研究了该海域表层海水中溶解N_2O的分布特征及海气交换通量的季节变化,结果表明:桑沟湾表层海水中溶解N_2O浓度和饱和度存在一定的季节性变化,浓度表现为冬季最高而饱和度为夏季最高.利用Liss和Merlivat公式(LM86)以及Wanninkhof公式(W92)估算了该海湾海水中N_2O的年平均海-气交换通量,分别为0.2 μmol/(m~2·d)±0.1 μmol/(m~2·d)和1.5 μmol/(m~2·d)±1.0 μmol/(m~2·d).     

夏季珠江口及近岸海域悬浮颗粒物生物硅分析

2017年6月在珠江口及近岸海域61个站位采集了悬浮颗粒物生物硅(BSi,biogenic silica)和叶绿素a(Chl a)。利用RAGUENEAU et al(2005)提出的碱提取法测定了悬浮颗粒物生物硅,探讨不同环境条件下BSi浓度以及碱性提取液中岩源硅(LSi,lithogenic silica)的干扰程度。结果显示,Chl a质量浓度范围为0.06~8.64 μg·L^-1,悬浮颗粒物BSi浓度从低于检测限到14.3 μmol·L^-1,LSi浓度范围为0.00~9.56 μmol·L^-1;LSi/(LSi+BSi)比均值为0.38 mol·mol^-1。提取液中测得的Si/Al比均值为2.42 mol·mol^-1,与RAGUENEAU et al(2005)报道值接近。研究区域内的表层BSi反映了硅藻的生物量,与Chl a存在显著线性相关。LSi对BSi测量的干扰程度存在明显的空间差异,总体上近岸BSi和LSi高,LSi/(LSi+BSi)比低;外海BSi和LSi低,LSi/(LSi+BSi)比高;河口内BSi低,LSi高,LSi/(LSi+BSi)比高;上升流区BSi和LSi高,LSi/(LSi+BSi)比高;底层较表层具有更高的LSi和LSi/(LSi+BSi)比。最后,对常用的几种碱提取法在应用时存在的问题作了探讨。     

Nitrogen fixation driven by mesoscale eddies and the Kuroshio Current in the northern South China Sea and the East China Sea

N₂ fixation rates (NFR, in terms of N) in the northern South China Sea (nSCS) and the East China Sea (ECS) were measured using the acetylene reduction assay in summer and winter, 2009. NFR of the surface water ranged from 1.14 nmol/(L·d) to 10.40 nmol/(L·d) (average at (4.89±3.46) nmol/(L·d), n=11) in summer and 0.74 nmol/(L·d) to 29.45 nmol/(L·d) (average at (7.81±8.50) nmol/(L·d), n=15) in winter. Significant spatio-temporal heterogeneity emerged in our study: the anticyclonic eddies (AE) (P<0.01) and the Kuroshio Current (KC) (P<0.05) performed significantly higher NFR than that in the cyclonic eddies or no-eddy area (CEONE), indicating NFR was profoundly influenced by the physical process of the Kuroshio and mesoscale eddies. The depth-integrated N₂ fixation rates (INF, in terms of N) ranged from 52.4 μmol/(m2·d) to 905.2 μmol/(m2·d) (average at (428.9±305.5) μmol/(m2·d), n=15) in the winter. The contribution of surface NFR to primary production (PP) ranged from 1.7% to 18.5% in the summer, and the mean contribution of INF to new primary production (NPP) in the nSCS and ECS were estimated to be 11.0% and 36.7% in the winter. The contribution of INF to NPP (3.0%–93.9%) also decreased from oligotrophic sea toward the eutrophic waters affected by runoffs or the CEONE. Furthermore, we observed higher contributions compared to previous studies, revealing the vital roles of nitrogen fixation in sustaining the carbon pump of the nSCS and ECS.     

沙海蜇(Nemopilema nomurai)模拟消亡过程中氮与磷的释放

在实验室内模拟研究了沙海蜇消亡过程中氮与磷的释放特征。模拟结果表明:沙海蜇消亡过程中向水体释放氮、磷可分为两个阶段,且氮的释放速率比磷高一个数量级。在沙海蜇消亡的初期阶段,水体中溶解态氮、磷和总氮、总磷的浓度迅速增高,氮可以达到其消亡过程中的最高浓度;在后期阶段,水体中溶解态氮和总氮的浓度不断下降,但水体中的磷在这一阶段达到消亡过程中的最高浓度碱性条件有利于氮的释放,酸性条件有利于磷的释放;盐度越高氮与磷的释放速率越小;温度对氮、磷的释放影响不大;水体中氮与磷含量越高,沙海蜇消亡的速度越慢,而且氮的浓度越高,氮与磷释放到水体中的速率就越慢。