2021年夏季珠江口颗粒有机碳空间分布特征及其影响因素

颗粒有机碳(POC)是河口碳循环的关键变量之一,厘清其空间分布特征及影响因素是开展河口碳循环研究的重要基础。本文研究了2021年7月(珠江丰水期)珠江口大范围区域和不同水层POC浓度空间分布,探究了盐度、悬浮颗粒物浓度(SPM)和浮游植物类脂生物标志物总浓度(ΣPB,包含菜籽甾醇、甲藻甾醇和C₃₇长链烯酮)等因素对POC空间分布的影响。结果表明,研究区域POC浓度为0.05～0.85 mg/L,均值(0.29±0.19) mg/L,总体呈现近岸浓度高、河口外部区域浓度低的分布趋势,高值区集中在磨刀门近岸海域和香港南部海域。垂直分布上,POC平均浓度随着深度的增加先减小再增加,但不同断面间存在差异。A断面(黄茅海-珠江口外侧)POC浓度最大值出现在近岸及叶绿素最大层,B断面(磨刀门-珠江口外侧)POC浓度最大值出现在表层,C断面(伶仃洋-珠江口外侧)大部分站位垂直分布较均匀。POC空间分布受到多种环境和生物因素的显著影响。在某些海域和水层,温度、浊度、溶解氧、营养盐浓度、SPM以及ΣPB等参数与POC浓度具有显著正相关,而盐度与POC浓度具有显著负相关。盐度与POC...     

珠江口水体有机碳的季节性变化

调查了珠江口不同季节颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)和溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC)含量的分布特征,结合碳氮比值(C/N)、叶绿素a(Chl a)含量、溶解氧(dissolved oxygen,DO)含量等水化学参数,探讨了珠江口POC、DOC来源、输送方式及混合行为的季节变化。结果表明,珠江口水体POC可能主要受到水体自生浮游植物有机碳输入的影响,DOC可能主要来自于河流输送的陆源有机碳。在降雨量较大的5月份,POC来自自生浮游植物有机碳的贡献相对减小。降雨量同样较大的8月份DOC来自河流输送的陆源有机碳的贡献增加。不同季节珠江口水体总有机碳中的DOC一直高于POC。珠江口POC、DOC含量受到淡水与海水混合进程的影响,淡水与海水的混合效应可能是从出虎门进入伶仃洋的低盐度区(盐度1‰~5‰的水体)开始延伸至外海。微生物的降解作用可能对POC和DOC在出虎门之前的下降趋势产生了重要影响,而微生物对新鲜的浮游植物有机碳的利用、以及浮游植物生产量的降低和颗粒物絮凝沉降作用则可能是POC在出虎门后下降幅度大于DOC的重要原因。     

2016年夏季黄、渤海颗粒有机碳的分布特征及影响因素

本文根据2016年6-7月黄、渤海航次获得的调查数据,分析了黄、渤海海域颗粒有机碳（POC）的浓度变化、空间分布特征并结合盐度、叶绿素a、POC/PON、POC/Chl a平面分布特征和相关性分析,探讨了黄、渤海海域POC的来源和影响因素。结果表明:2016年夏季渤海海域POC平均浓度（500.2±226.5）μg/L,北黄海POC平均浓度（358.2±101.5）μg/L,南黄海POC平均浓度（321.0±158.1）μg/L,渤海海域POC浓度高于黄海,整个海域POC浓度表层高于底层。POC的平面分布特征为近岸高,外海低。调查海域表层POC/PON均值为8.89,POC/Chl a均值为182.52;中层POC/PON均值为8.87,POC/Chl a均值为179.56;底层POC/PON均值为9.41,POC/Chl a均值为178.80。黄海海域浒苔衰败对POC/PON与POC/Chl a影响较大。相关性分析结果表明渤海海域盐度、总悬浮物和叶绿素a与POC存在显著的相关性,是影响POC分布的主要控制因素。南黄海除表层POC浓度与盐度、总悬浮物和叶绿素a浓度有很好的相关性外,中层和底层POC浓度与盐度、总悬浮物和叶绿素a浓度不存在显著的相关性。渤海海域POC主要受陆源和浮游植物共同影响,浮游植物是POC的主要贡献者,而黄海海域POC受长江冲淡水、黄海暖流、苏北沿岸流、生物活动和底层沉积物等多种因素影响,其中苏北近岸和青岛外海,有机碎屑为POC的主要贡献者。     

普里兹湾水体悬浮颗粒物天然15N

本文研究了南极普里兹湾海域悬浮颗粒物中的天然15N丰度,并就δ15N与POC、PON等生化要素之间的相关性进行了讨论,对δ15N含量分布特征的形成机制及其与物理、生物学过程的耦合进行了探讨,给出了南极普里兹湾悬浮颗粒物中的δ15N与POC、PON含量呈负相关关系;表层水中δ15N、POC和PON的分布和δ15N的垂直分布可能与涡流有关.     

天津近岸浮游植物群落对海洋酸化和硝酸盐加富的响应

为了评估海洋酸化和富营养化耦合作用对近海浮游生态环境的影响,本研究以天津市近岸海域浮游植物群落的生物地球化学指标为研究对象,分别采用一次性及连续培养的方式模拟自然水华及稳态条件,探究其对二氧化碳(CO₂)和硝酸盐浓度变化及二者耦合作用的响应。实验条件设置如下:1)对照:二氧化碳分压p(CO₂)40.53 Pa、无硝酸盐添加;2)酸化:p(CO₂)101.3 Pa、无硝酸盐添加;3)加N:p(CO₂)40.53 Pa、添加硝酸盐50 μmol·L^–1;4)酸化加N:p(CO₂)101.3 Pa、添加硝酸盐50 μmol·L^–1。实验结果表明,硝酸盐加富比酸化更加显著地促进浮游植物群落总叶绿素(Chl a)生物量及颗粒有机碳(POC)和颗粒有机氮(PON)积累,酸化和加N使浮游植物群落粒径大小升高。连续培养实验表明,酸化和N加富对Chl a、生物硅(BSi)、PON浓度、PON与颗粒有机磷(POP)比值(N/P)、POC与BSi比值(C/BSi)及沉降速率有协同交互作用,对POP和POC浓度及POC与PON比值(C/N)有拮抗性交互作用。在一次性培养后,酸化显著降低了浮游植物群落的沉降速率;而在连续培养后,酸化和N加富使浮游植物群落沉降速率显著升高。这些结果表明酸化和N加富对与近岸浮游植物相关的生物地球化学循环及在不同生长阶段的种群碳沉降存在不同的潜在影响及交互效应。     

珠江口悬浮颗粒有机碳与环境因子的关系

本文应用逐步回归分析方法研究了珠江口悬浮颗粒有机碳与pH,Eh,盐度、化学耗氧量、硝酸氮、亚硝酸氮、活性硅酸盐的关系。由此得出的逐步回归的方程为 POC(μgC/L)=5527.06-667.56pH+9.71S影响悬浮颗粒有机碳的环境因子是pH和盐度。     

珠江口及近海表层沉积有机质的特征和来源

测定了珠江口及近海表层沉积物中总有机碳(TOC), 总氮(TN)及稳定碳同位素组成和几类主要有机化合物(水解氨基酸THAA、糖类TCHO、脂类lipid、酸不溶有机物AIOC), 并分析了沉积有机质及化合物的特征和来源。结果表明珠江口表层沉积有机质主要为陆源和水生混合来源, 而近海有机质主要为当地水生来源。大量的陆源高等植物(含有较多的木质素、纤维素等)输入珠江口, 使得珠江口个别站位沉积物中糖类物质含量大幅高于近海样品; 而珠江口与近海沉积物中水生来源有机质的含量相当。氨基酸和糖类占TOC的份额在浮游生物和悬浮颗粒物中分别为56%和48%, 在表层沉积物中为19%, 说明珠江口和近海的有机质从水柱到达沉积物-水界面的过程中经历了较充分的降解。珠江口样品中活性组分氨基酸和糖类占TOC的份额低于近海, 可能说明珠江口沉积有机质的降解程度高于近海。     

厦门西港和九龙江口颗粒有机碳的研究

研究了九龙江河口及相邻海区颗粒有机碳 ( POC)的分布变化特征及 POC与浮游植物生物量的关系。结果表明 ,九龙江河口区和厦门西港 POC的平均含量分别为 762和 793μg C/L。春季 ,河口区的 POC含量高于西港 ,而秋季则相反。春季 ,河口区和西港的 POC含量与ATP(三磷酸腺苷 )含量都呈正相关关系 ,其中 ,浮游植物有机碳 ( POCB)分别占 POC的 4 4 %和 2 2 %。     

东海陆架典型断面颗粒态氨基酸的分布及控制因素分析

采用高效液相色谱法,通过现场调查对东海典型PN断面(文中为C断面)的颗粒态氨基酸(Particulate Amino Acids,PAA)进行了分析,并结合叶绿素a(Chla)、颗粒有机碳(POC)、颗粒有机氮(PON)及颗粒态氨基酸的构型特征(D和L型)等参数探讨了该区颗粒有机氮的来源和降解情况。结果表明,在长江口最大浑浊带,受咸淡水混合和生物现场生产双重作用影响,POC、PON以及PAA的总浓度均达到了极大值,其中,受再悬浮作用影响,底层水体中的有机物呈现高度降解的状态;近岸水华区域的颗粒态氨基酸则更多来源于现场生产,而且POC/Chla质量比值与降解因子DI值的负相关特征表明冲淡水向海洋输送的过程中,现场生产力对颗粒有机碳的贡献比重逐渐增大,悬浮颗粒物也变得越来越新鲜。值得关注的是,一些D型氨基酸[如D型天冬氨酸(D-Asp),D型丙氨酸(D-Ala)]与细菌生物量之间存在良好的正相关性,暗示颗粒态氨基酸在受到物理水团和生物现场生产作用控制的同时,还受控于微微型浮游生物以及异养细菌。     

珠江口表层沉积物nirS型反硝化微生物多样性

本研究以nirS基因为分子标记,将PCR、克隆文库构建与测序和典范对应分析相结合,对珠江口表层沉积物nirS型反硝化微生物的群落多样性进行了研究。3个站位共获得180个nirS基因克隆子,隶属于62个OTUs,氨基酸序列的相似性在50%—100%之间。各站位OTU分布格局差异明显,范围在19—33之间,表现出高度的多样性。系统进化分析表明,62个OTUs形成了5个类群,分别与河口、海洋沉积物、海岸养殖排放废水、富营养化海湾及海水养殖沉积物等的反硝化微生物聚类在一起,表明珠江口作为海淡水交汇区具有独特的反硝化微生物群落分布格局,同时也指示了珠江口氮污染及富营养化程度。典范对应分析结果表明,盐度、氮相关营养盐水平(PON/TN、NH4-N、NO-N和NO-N)可能是影响其分布格局的重要因素。     

基于改进的RCA水质模型对珠江口夏季缺氧及初级生产力的数值模拟研究

针对珠江口藻类生长受泥沙遮光限制明显的问题, 对RCA(row and column of Aesop)三维水质模型进行改进, 加入泥沙模块及悬沙遮光对藻类生长的限制作用。应用改进的RCA水质模型, 对珠江口的营养盐、浮游植物及溶解氧进行模拟研究, 结果显示, 改进的RCA水质模型较好地再现了洪季珠江口营养盐、浮游植物和溶解氧在水平及垂向上的空间分布, 这表明该水质模型能较好地反映珠江河口中生态因子的关键过程。珠江口的缺氧现象在物理和生化过程的共同作用下, 被限制在伶仃洋的西滩和中滩及磨刀门海域。在洪季, 大量冲淡水进入珠江口形成锋面, 颗粒态有机物(particulate organic matter, POM)在锋面的影响下, 大量集中沉降在伶仃洋的西滩及中滩特定区域及磨刀门外, 产生较高的底泥耗氧率(sediment oxygen demand, SOD)。而在高SOD的区域, 水体分层通常也较明显, 因而产生缺氧现象。另一方面, 伶仃洋水体中磷的限制作用明显, 加上悬浮泥沙的遮光作用, 不利于浮游植物生长, 使得初级生产力低; 而在陆架上, 悬沙浓度减少使初级生产力增加, 但由于海源颗粒有机碳(particulate organic carbon, POC)的沉积分散于整个陆架上, 无法产生伶仃洋内的高SOD区域, 加上水体分层不明显, 并没有产生缺氧现象。     

重金属对海洋围隔生态系中初级生产力的影响

1985年4月,中国和加拿大科学家首次在厦门合作进行添加重金属(Cu,Hg,Zn,Pb,Cd)的围隔生态系实验,实验是在海边大水池内的塑料袋中进行,实验结果说明低水平(ppb)混合重金属对浮游植物的影响首先表现在对光合作用速率的抑制作用,以及在浓度较低的情况下可能引起的种群演替现象,本文还阐述了颗粒有机碳(POC)和颗粒有机氮(PON)与初级生产力的相关性.     

基于PSR模型的珠江口海域富营养化特征与评价

本研究依据2020年4月(春季)和2020年10月(秋季)珠江口海域的调查数据,根据“压力-状态-响应”(PSR)模型对珠江口海域进行富营养化状况评价,并通过主成分分析以及相关性分析来说明各环境因子对珠江口富营养化的影响。结果表明：在“优、良、中、差、劣”5个富营养化等级中,珠江口PSR综合评价等级为“差”等级,近几年内变化趋于稳定。有机污染物与营养盐对珠江口富营养化的影响较大,其次为叶绿素a和溶解氧。珠江口营养盐与盐度呈显著负相关,与叶绿素a呈显著正相关。周边城市的陆源排放输入是导致珠江口富营养化的主要因素,河口稀释混合作用以及浮游植物对珠江口的富营养化程度有影响。     

东海秋季典型站位沉降颗粒物通量

2002年9月在东海的长江口、中陆架区和浙江近岸上升流区三个站位放置沉积物捕获器采集沉降颗粒物。在对颗粒有机碳(POC)、颗粒有机氮(PON)和总颗粒碳(PC)元素分析基础上,采用颗粒物通量模型对沉降通量进行了研究。镜检发现细小无机颗粒物和大颗粒聚合体是三个站位沉降颗粒物的主要形式。大颗粒聚合体有住囊类、粪球聚合体、硅藻聚合体和混杂聚合体四种类型。研究结果显示,东海中陆架区和浙江近岸上升流区沉降颗粒物中POC、PON和PC的百分含量均呈现随水深增加明显降低的趋势,但在长江口,这些成分的含量低且上下均匀。长江口观测到的是大风后的一个实例,存在强烈的再悬浮,各水层颗粒物沉降通量平均(±SE)高达(319.02±65.33)g/(m2.d),尽管如此,沉降颗粒物有机态C/N值却很高(18.0±0.9),明显受陆源颗粒物的影响。POC净沉降通量在浙江近岸上升流区为961mg/(m2.d)(水深55m),在东海中陆架区为123mg/(m2.d)(水深88m),可见浙江近岸上升流区是POC向海底转移的重要区域之一,其垂直转移能力明显高于东海中陆架区。在上升流区域和中陆架区,POC的输出比率大约分别为48%—77%和15%—21%。浙江近岸上升流区和东海中陆架区底层颗粒物再悬浮比率分别为66.50%和88.52%。研究显示,浙江近岸上升流区的水体底层颗粒物受底部平流的影响比东海中陆架区相对较强。     

秋季长江口水体颗粒有机碳年际变化及影响因素分析

根据2007—2012年长江口及其邻近海域4个航次(11月)调查资料,探讨了长江口秋季颗粒有机碳(POC)时空分布特征;结合长江口环境要素和陆源输入(径流、输沙),分析了秋季POC分布的主要影响因素。结果表明:(1)2007—2012年秋季长江口POC浓度范围为0.03—16.95mg/L,均值2.30mg/L,底层POC浓度高于表层。长江口表层POC浓度存在显著的年际变化特征。(2)长江口区POC分布呈现沿长江径流入海方向降低的趋势,高值区出现在口门附近偏南部水域。口门内和近岸水域POC显著高于近海水域。口门水域POC年际间相对稳定,近岸和近海水域年际变化显著。(3)长江口POC分布与盐度呈非保守性变化,悬浮物是POC分布的主要控制因素,多数年份POC与叶绿素a相关程度较弱。(4)河口来水来沙量对POC浓度具有较强的制约性,径流的主要影响区域在口门内和近岸区,输沙的主要影响区域在最大浑浊带和长江口北部水域。(5)入海输沙量与长江口水域POC相关性最强。咸淡水交汇引起的悬浮物沉积和沉积物的再悬浮强度决定口门内水域POC浓度,浑浊度较高的近岸水体POC对陆源输入泥沙的依赖性较强,长江口外侧海域初级生产力水平成为POC浓度的重要影响因素。     

三峡截流后长江口秋季TSM、POC和PN的分布特征

基于2004年11—12月长江口56个站位的悬浮体调查资料,分析了长江口区悬浮体总量(TSM)、颗粒有机碳(POC)和颗粒氮(PN)质量浓度的平面分布特征,探讨该区TSM及颗粒有机质的物质来源和三峡截流对长江三角洲的影响。结果表明,表、底层TSM与POC、PN质量浓度之间存在显著的正线性相关关系并都呈现出南高北低的格局,说明了长江悬浮颗粒物入海后主要沿东南方向输运。POC、PN质量分数与POC、PN的质量浓度不同,它们与TSM质量浓度对数有负相关关系。由于河口区底质再悬浮作用显著,TSM和POC、PN质量浓度呈现表层低、底层高的特点。长江口悬浮体主要来自长江径流和底质沉积物的再悬浮。与三峡截流前数据的对比表明,截流对目前长江口区的TSM和POC尚未造成明显的影响。     

亚马孙河及其河口区中颗粒有机碳的来源和运移

本文将碳同位素比值用于研究亚马孙河及其主要支流中颗粒有机碳(POC)的来源,同时也探讨了河流POC向海洋环境的输送,在亚马孙河上游POC的碳同位索值δ13C(-24.5——28.0‰)较之在其中下游的相应值(-27.9——30.1‰)要重一些一般来说,其支流POC的同位素组成要比在亚马孙河主航道中测得的值要轻一些由碳同位素数据证明,亚马孙河主航道中POC的主要来源是陆地物质,而不是河生生物,在亚马孙河口区和淡水舌中观测到POC的同位素组成有很大的变化范围(-17.5——28.4‰),这被认为是河流的POC与海洋的POC在该区域中混合作用的结果.由同位素数据可计算出河流有机碎屑沿平行于河流航道方向向海可搬运至距河口290km处,而沿亚马孙河淡水舌方向在河口西北方向1100km处仍可看到河流POC的稳定同位素信号.     

黄海夏季水域沉降颗粒物垂直通量的研究

20 0 2年 8月 ,沿穿过黄海冷水团的青岛至济州岛断面 ,在 4个站位放置沉积物捕获器采集沉降颗粒物。镜检发现无机颗粒物、生物粪球以及混杂聚合体是本断面沉降颗粒物主要类型。测定结果显示沉降颗粒物中的颗粒有机碳 (POC)、颗粒有机氮 (PON)、颗粒碳 (PC)、颗粒氮 (PN)和颗粒磷 (PP)的百分含量均呈现从表层到底层逐渐下降的趋势。采用两个改进的模型对底层颗粒物再悬浮比率进行了计算 ,显示黄海海域夏季底层沉降颗粒物再悬浮比率为 90 %— 96%,表明底层沉降颗粒物主要来源于沉积物的再悬浮。两模型所得结果一致 ,证明用温跃层底部颗粒物沉降通量代表水体中颗粒物净沉降通量的假设是合理的。水体中颗粒物、POC及PON的净沉降通量 (±SE)分别为 ( 1 2 65± 3 5 5 )g/(m2 ·d)、( 0 2 9± 0 0 4 )g/(m2 ·d)和( 0 0 6± 0 0 1 )g/(m2 ·d)。     

珠江河口区风暴潮增水过程非线性叠加效应研究

珠江河口区水网密布,水动力条件复杂,风暴潮增水过程存在明显非线性叠加特征。本文运用ADCIRC(AdvancedCirculationHydrodynamicmodel)与SWAN(SimulatingWavesNearshore)模型,以1713号台风“天鸽”为实例,构建了珠江河口区风暴潮增水数值模拟模型,研究了珠江河口区风暴潮增水非线性叠加特征,得出如下结论:(1)在台风强度不变的情况下,在珠江口西岸登陆台风带来的增水最大,在伶仃洋西岸超过2 m。(2)风暴潮在珠江口西岸、东岸、河口区登陆,在高低潮和低低潮登陆带来的非线性效应水位较高,最高超过1 m。在高高潮和高低潮期登陆带来的非线性效应水位较低,最低非线性水位接近0 m。在珠江口西岸登陆的台风,其风暴潮-天文潮的非线性效应最大。     

珠江口及邻近海域潮汐环流数值模拟Ⅱ——河口水交换和物质输运分析

采用无结构网格三维有限体积海洋模式FVCOM所建立的珠江口及邻近海域的三维正压高分辨率数值模型,对珠江口水域的水交换和物质输运过程进行了研究。研究发现,只考虑潮汐作用时,珠江口内湾水交换能力很弱,海水滞留时间在90d以上;加入径流、风应力作用后内湾水交换能力变强,示踪物的滞留时间分布大体上在珠江口航道区以及河口西侧(靠近珠江口门处)较短,在河口东侧(远离珠江口门处)和西侧浅滩较长。在丰水期,西南风驱动下河口示踪物平均浓度最低,为0.34,滞留时间最短,自西向东由10d逐渐过渡为90d以上。对不同海域之间的水交换分析表明,珠江河口内4大口门以及伶仃洋海区、磨刀门海区水交换能力最强;深圳湾、大鹏湾、大亚湾与口门外陆架海域的水交换能力较弱。粒子追踪试验表明,珠江口内粒子在枯水期会进入黄茅海,在丰水期则可抵达大亚湾和大鹏湾。径流和风应力作用会不同程度加大珠江口海域不同口门处粒子位移,在枯水期粒子向西运动,洪奇门、磨刀门与鸡啼门处粒子位移最大,90d内可达285km;在丰水期粒子向东运动,横门处粒子位移最大,90d内可达190km,部分可至大亚湾和大鹏湾,且粒子运动呈螺旋状推进。