夏季南黄海颗粒氮同位素分布特征及影响因素研究

黄海是人类活动影响显著的半封闭陆架边缘海,在夏季存在特征鲜明的冷水团结构。为研究南黄海颗粒态氮的循环转化过程,本文通过分析2016年夏季南黄海水体颗粒物和表层沉积物的碳、氮含量及同位素,探讨南黄海近岸海域和冷水团海域颗粒物和表层沉积物氮含量、同位素的分布差异和影响因素。近岸海域颗粒氮(Particulate Nitrogen,PN)呈现出含量较高、氮同位素值(δ15N_PN)垂向差异较小、沉积物总氮(Total Nitrogen,TN)含量较低且氮同位素值(δ15N_TN)偏负的分布特征;冷水团海域PN呈现出含量低、δ15N_PN垂向差异显著、沉积物TN含量高且δ15N_TN偏正的分布特征。通过海底边界剪切应力模拟、环境因子分析并结合颗粒物与沉积物δ15N示踪分析,发现南黄海海域颗粒态氮及同位素分布主要受到水体/底边界动力过程影响,陆源输入和矿化过程亦共同参与调控。     

长江口表层沉积物中正构烷烃的高分辨分布特征及有机碳来源解析

于2014年3月对长江口及邻近海域的表层沉积物进行了高分辨率采样,分析了沉积物粒级组成、比表面积、总有机碳含量及其稳定碳同位素组成(δ¹³C)、正构烷烃及其相关分子指标,讨论了此区域沉积有机碳和正构烷烃的高分辨分布特征,并结合基于主成分分析-蒙特卡洛模拟的三端元混合模型,对沉积有机碳的来源进行了定量解析。结果表明,长江口及其邻近海域表层沉积物中总有机碳含量为0.45%±0.16%,近岸泥质区总有机碳含量较高,外海砂质区含量较低。总正构烷烃(C₁₄-C₃₅)的绝对含量和相对于总有机碳的含量分别为(1.42±0.73)μg/g和(0.34±0.21) mg/g。泥质区以长链正构烷烃占优势,具有较强的奇碳优势;砂质区以短链正构烷烃占优势,且具有一定的偶碳优势。长江输入、老黄河口输入、闽浙沿岸小型河流输入和水动力分选等因素制约了正构烷烃的输运和分布特征。模型结果显示此区域沉积有机碳来自海源、土壤和高等植物的混合输入,其中以海源为主,其贡献为42.70%±18.18%,由陆地向外海贡献逐渐升高,其次是土壤和高等植物,其贡献分别为2...     

南海南沙海区沉积有机质分布特征及其指示意义

对现在过程的研究可为了解过去沉积环境演变信息提供重要线索。对南海南沙广阔海域23个现代表层沉积物样品总有机碳(TOC)、总氮(TN)含量及同位素组成(δ¹³CTOC和δ15N)进行测试分析,以期通过沉积有机质的现代组成分布特征为反演其历史时空分布变化规律及其驱动机制提供参考。南沙海区表层沉积物TOC/TN(5.5～7.9,平均为6.5±0.6)和δ¹³CTOC(–21.9‰～–18.7‰,平均为–21.0‰±0.7‰)揭示了沉积有机质主要来自海源贡献;δ¹³CTOC与TOC和TOC/TN的相关性分析表明了TOC未受明显的早期成岩作用影响,因此表层沉积物TOC可用于反映现代上层海水生产力状况。南沙海区表层沉积物TOC(0.32%～0.97%,平均为0.67%±0.17%)呈现明显的西-东向分布差异,高值主要位于西部前缘地带,低值主要分布在东部海域。表层沉积物TOC的地理分布特征表明了西南夏季风对南沙海域表层海水生产力的主要调控作用—由夏季风产生的越南上升流和湄公河陆源输入带来的高通量营养盐促进了西部前缘海域浮游植物的勃发,...     

九龙江口潮滩表层沉积物有机质的分布、来源及沉积环境指示意义

本研究旨在揭示九龙江口潮滩有机质含量及其来源的时空分异规律,寻找有效识别潮滩沉积环境的有机碳指标,以便更好地将有机碳应用于河口沉积微相识别和古环境研究。在九龙江口潮滩不同地貌单元,于夏季和冬季采集41个表层沉积物,进行粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和稳定碳同位素(δ¹³C)测试。结果显示：从高潮滩至低潮滩,沉积物粒度逐渐变粗,TOC、TN和C/N变小,δ¹³C值偏正。高潮滩有机质来源以陆源和红树林贡献为主,中潮滩以海源和互花米草贡献为主,低潮滩以海源贡献为主。九龙江口潮滩有机质的分布和来源受控于河口陆海相互作用的季节变化、潮滩沉积动力分异和潮滩植被分布。高潮滩与中–低潮滩之间,TOC存在显著性差异,TN、δ¹³C存在极显著性差异,因此参数组合TOC、TN和δ¹³C可作为高潮滩与中–低潮滩的有效判别指标。     

三亚市近岸海域SYD1钻孔沉积物的稀土元素和物质来源

文章采集三亚市近岸海域SYD1钻孔的沉积物样品,对其稀土元素的含量进行计算和对比;通过对稀土元素δEu_(CN)、δCe_(CN)和LREE/HREE等的平均值以及球粒陨石标准化配分模式的分析和对比,探讨该区沉积物的物质来源。研究结果表明:SYD1钻孔沉积物稀土元素总量的平均值低于中国浅海沉积物和南海海域表层沉积物;稀土元素含量受沉积物粒度影响,符合"元素粒度控制律";该区沉积物源具有大陆地壳性质,以海南岛近岸陆源碎屑为主。     

基于稳定同位素的枸杞岛海藻场鱼类群落营养结构特征

为了阐明枸杞岛近岸海域食物网结构,为岛礁近岸海藻场鱼类群落结构变化提供研究依据,应用碳、氮稳定同位素技术方法,分析评估了舟山枸杞岛近岸海藻场主要鱼类群落的营养结构特征及其季节变化。结果表明,海藻场茂盛期(春、夏季)主要鱼类的δ¹³C值范围为-20.4‰～-12.8‰,均值为-16.1‰,其δ¹⁵N值范围为4.1‰～10.4‰,均值为8.4‰;海藻场衰退期(秋、冬季)主要鱼类的δ¹³C值范围为-17.9‰～-14.4.‰,均值为-16.1‰,δ¹⁵N值范围为7.6‰-12.9‰,均值为9.7‰。钩虾和麦秆虫对褐菖鲉(Sebastiscus marmoratus)、大泷六线鱼(Hexagrammos otakii)和斑头鱼(Agrammus agrammus)等海藻场定居种类的食源贡献率最大,浮游动物对黄姑鱼(Nibea albiflora)和皮氏叫姑鱼(Johnius belengerii)的等非藻场定居种类食源贡献最大;应用SIBER模型计算显示枸杞岛海藻场茂盛期的主要鱼类群落生态位空间、核心生态位...     

中街山列岛海域食物网结构初步研究及主要消费者潜在碳源分析

为了解中街山列岛的食物网结构特征,本研究于2020年7月在中街山列岛海域采集鱼类、虾蟹类、头足类、贝螺类和浮游动物等消费者样本,利用碳、氮稳定同位素技术,分析大型海藻、浮游植物、悬浮颗粒有机物(POM)和沉积物有机物(SOM)4种潜在碳源对消费者的贡献率以及中街山列岛海域的食物网结构和营养关系。结果表明：(1)碳源的δ¹³C值范围在-22.93‰～-9.73‰之间,δ15N值范围在1.72‰～7.68‰之间,消费者的δ¹³C值范围在-21.95‰～-12.55‰之间,δ15N值范围在4.13‰～12.92‰之间,不同碳源及不同消费者类群之间的碳、氮稳定同位素均有显著性差异(p<0.01);(2)应用SIBER模型计算中街山列岛海域的营养结构指标,与其他海域的研究结果对比发现,该海域生态系统的食源多样性更加丰富,营养级长度和生态位总空间较高;(3)应用SIAR模型计算碳源贡献率,结果表明浮游植物和POM是该海域的重要碳源,平均贡献率为29.63%和28.72%;浮游植物对浮游动物的贡献率最大为80.58%,POM对鱼类的贡献率最大为79....     

曼谷湾顶红树林区近百年来有机碳埋藏记录及影响因素

通过对曼谷湾顶红树林区柱状沉积物D1的总有机碳(Total Organic Carbon, TOC)、总氮(Total Nitrogen, TN)、稳定碳同位素(δ¹³C)及粒度等指标的分析,在210Pb建立的年代地层框架的基础上,重建了该地区近百年来有机碳的埋藏记录,并对其影响因素进行了探讨。结果表明,TOC含量和δ¹³C值变化范围分别为1.35%～2.26%,-24.18‰～-22.67‰,均自下而上表现为先增加后减少的趋势。研究区为河口型红树林,相比海洋型红树林,其沉积物中有机碳来源受红树林影响较小,这是由于受周期性涨落潮和河口径流的冲刷,较轻的红树林碳屑极易被分解或被带至外海,难以在沉积物中存储。综合研究区的环境因素,选择陆源、海源和人为源作为三端元,计算得出柱状沉积物中有机碳以人为源和海源为主,陆源贡献相对较低。1939年以来,人为源有机碳贡献不断增大;1980—2008年间,因入海河流上游修建大坝,导致入海物质通量减少,加之该时期区域气候模式发生变化,降雨量相对减少,陆源有机碳贡献相对降低。因围海造田、围海养殖等人类活动增强,人为...     

春、夏季秦皇岛海域超微型浮游植物

2017年6月和8月,通过对秦皇岛海域的超微型浮游植物进行现场调查和流式细胞仪分析,发现了聚球藻(Synechococcus)和超微型真核藻类(picoeukaryotes)两大类群,其中聚球藻又分为聚球藻Ⅰ和聚球藻Ⅱ两个亚群。调研期间,正处于秦皇岛海域褐潮高发期。通过分析超微型浮游植物细胞丰度、碳生物量及分布特点,研究了秦皇岛海域在褐潮高发期超微型浮游植物分布及相关环境因子影响。结果表明,6月份超微型真核藻、聚球藻Ⅰ和聚球藻Ⅱ平均丰度分别为1.14×10⁴个/mL、4.02×10⁴个/mL和1.04×10⁴个/mL,碳生物量均值分别为27.22μg/L、8.49μg/L和2.27μg/L;在8月份超微型真核藻、聚球藻Ⅰ和聚球藻Ⅱ平均丰度分别为3.27×10³个/mL、5.79×10⁴个/mL和2.58×10⁴个/mL,碳生物量均值分别为6.35μg/L、13.41μg/L和5.83μg/L。超微型真核藻、聚球藻Ⅰ和聚球藻Ⅱ在6月份和8月份表现出不同的分布...     

渤海表层沉积物中有机碳的分布和来源

大河影响下的陆架边缘海沉积有机碳的分布和来源是全球碳循环研究的重要内容。本研究于2012年5月采集了渤海海域的29个表层沉积物样品,分析了粒度组成、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、木质素含量和稳定碳同位素丰度(δ13C)等参数,结合基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型,定量研究了沉积物中有机碳的分布和来源情况,并讨论了其影响因素。结果表明,研究区域表层沉积物中TOC含量为0.19%~0.81%,渤海中部泥质区站位(大于0.65%)明显高于其周围砂质区域站位(小于0.40%);TOC与黏土含量也有显著的正相关性,说明细颗粒沉积物容易富集有机碳。沉积有机碳的δ13C范围为-23.7‰~-21.8‰,显示沉积有机碳是海源和陆源有机碳的混合输入。木质素参数,如C/V、S/V和LPVI的数值范围显示研究区域表层沉积物中木质素主要来源于被子植物草本组织与木本组织的混合,同时有少量裸子植物的贡献。基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型显示研究区域沉积物中有机碳主要来源于海洋浮游植物,平均为64%,陆源有机碳中来自土壤的贡献最高(平均为27%),C₃维管植物的贡献较少(平均为9%)。海洋浮游植物有机碳主要分布在渤海中部泥质区及离岸较远的区域,而土壤有机碳和C₃维管植物有机碳则主要沉积在河口附近及近岸区,并可以离岸输运到较远的地方。     

近百年来大亚湾沉积物有机质的沉积记录及对人为活动的响应

通过对沉积物中粒度组成、总有机碳（TOC）、总氮（TN）、碳氮比（TOC/TN）和碳、氮稳定同位素丰度（δ13C、δ15N）等的分析,结合沉积年代学信息与端元混合模型结果,解析了百年尺度下大亚湾沉积物中不同来源有机质的演变过程及控制因素。结果表明,大亚湾沉积物特性在20世纪70年代末至80年代初发生了显著改变:在此之前,TOC、TN、δ13C和δ15N表现稳定,陆源与海源有机碳的比例维持在3∶7,而自此之后,TOC与TN含量显著升高,TOC/TN持续下降,在1980—2000年和2010年至今都出现了陆源有机碳比例升高,海源有机碳比例降低的现象。上述显著变化表明大亚湾海洋环境自20世纪70年代末至80年代初已经发生了重大变化。近20年来GDP与沉积柱中TN和δ15N呈现出的显著正相关,与TOC/TN呈现出的显著负相关,表明沿岸经济的迅猛增长,水产养殖业的快速发展,周边人口的急速增加等人为活动,是造成大亚湾生态环境变化的重要原因。未来的研究应更密切关注人为活动对海湾生态环境的影响,通过法律法规约束行为,加强海湾生态环境保护与修复治理工作。     

珠江口荷包岛近岸海域沉积物重金属分布及其潜在生态危害评价

本文采用2008年在珠江口荷包岛近岸海域的调查数据,对表层沉积物重金属的分布特征及重金属与TOC的相关性进行了分析,并采用Hakanson潜在生态危害指数法对其生态危害程度进行了评价。结果表明:重金属Cd,Hg,Cr和As四种元素分布基本呈现荷包岛近岸海域较高的特点,重金属Zn,Pb和Cu的分布没有明显规律;重金属富集顺序为Cd＞Zn＞Cu＞Hg＞As＞Cr＞Pb。相关性研究表明,重金属Cu与Zn显著相关,Hg,Cr,Cd和As极显著相关;有机质是影响沉积物重金属迁移和转化的重要因素。潜在生态危害评价结果表明,荷包岛近岸海域表层沉积物重金属总体潜在生态危害轻微;各重金属生态危害程度顺序为Cd＞Hg＞As＞Pb＞Cu＞Cr＞Zn;对荷包岛近岸海域生态环境具有潜在生态危害的重金属主要是Cd和Hg。     

用南黄海沉积岩心中氮同位素重建海水营养盐利用率的历史变化

基于2006年黄东海航次获得的表层沉积物和2009年航次南黄海3个柱状沉积物岩心,分析了表层沉积物总氮（TN）、C/N比值和氮稳定同位素比值（δ15N）的分布特征及南黄海柱状沉积物中这些参数的长期变化规律。结果表明,黄海、东海表层沉积物TN含量、C/N比值和δ15N的变化范围分别为0.023%~0.33%、1.4~50.3和4.0‰~16.0‰。其中,TN与C/N比值存在较显著的负相关性,而TN与δ15N以及C/N比值与δ15N之间无明显的相关性,这反映出黄海和东海陆架边缘海中氮循环的复杂性。对南黄海柱状沉积物的分析结果表明:3个柱状岩心中的TN、C/N比值和δ15N随年代的波动均呈现一定的周期性变化趋势。3个岩心中TN随年代的变化趋势基本一致,100 a来总体呈波动上升趋势,且3个岩心中C/N比值也呈较为类似的变化趋势。柱状沉积物中δ15N的平均变化周期约为24 a左右。由此,重建200 a来南黄海海水中营养盐利用率的历史变化,并初步探讨了其对气候变化的响应。     

Spatial and temporal variations of sedimented organic matter in Xiaohai Lagoon, Hainan Island

The characteristics of grain-size,total organic carbon(TOC) and total nitrogen(TN) contents,TOC/TN ratios,stable carbon isotope(δ13C) and 210 Pb dating were measured in six sediment cores from the Xiaohai Lagoon.The results show distinct spatial and temporal variations in sedimentation patterns.The sediments are dominated by clayey silt,sandy silt and by silty sand in the southern,middle lagoon and the northern lagoon,respectively.TOC and TN contents decline from south to north.Sedimentation rates,determined by 210 Pb dating,tend to decrease from south to middle.However,the determination of sedimentation rate in the north is difficult.These spatial variations are related to the variations in sediment sources and hydrodynamic conditions in the Xiaohai Lagoon.The variations of organic matter signatures can be divided into two stages in the cores from the southern and middle lagoon.Before 1988,the organic matter signatures are relatively stable.The contribution of terrestrial organic carbon sources varies between 60% and 85%.After 1988,the organic matter signatures demonstrate significant variations.TOC and TN contents increase rapidly,TOC/TN ratios decrease,δ13C values shift to higher and the contribution of terrestrial organic carbon sources decreases to 40%-50%.The contributions of phytoplankton organic matter have increased in the sediment since 1988.Increasing aquaculture activities have had a significant impact on organic matter signatures since 1988.The sedimentation rates have increased rapidly in the southern and middle lagoon since 1988 due to the anthropogenic activities which include aquaculture,mining and deforestation.These activities have caused eutrophication and increased siltation in the southern and middle lagoon.     

Assessment of pollution and ecological risk of heavy metals in the surface sediments of Ulsan Bay,Korea

Heavy metal concentrations in the surface sediments of specially managed Ulsan Bay were investigated to determine metal distribution, pollution status and its ecological risk using pollution indices (enrichment factor and geo-accumulation index), potential ecological risk index and sediment quality guidelines (SQGs). The order of mean concentration (mg/kg) of metals was Zn (361.9) > Cu (95.6) > Pb (90.7) > Cr (64.7) > Ni (32.2) > Co (16.6) > As (15.8) > Cd (0.40) > Hg (0.16) in sediments of Ulsan Bay. Spatial distribution of metals in sediments showed a significantly higher concentration near industrial complexes, indicating that metal pollution is caused by anthropogenic sources. The results of enrichment factor (EF) and geo-accumulation index (I_geo) showed that sediments were significantly accumulated with Cu, Zn, As, Cd, Pb and Hg, indicating moderate to very severe enrichment (pollution) by these metals. Based on the potential ecological risk index, Hg and Cd posed a very high and a considerable potential ecological risk. Cu and As posed a moderate potential ecological risk, while, other metals (Cr, Co, Ni, Zn and Pb) rarely posed any potential ecological risk to the coastal environments. The sediments in Ulsan Bay showed a very high level of ecological risk, dominated by Hg and Cd. Metal concentrations in sediments were 80% for Cu, 96.7% for Zn, 50% for As, 70% for Pb and 50% for Hg above the threshold effects level (TEL), respectively.     

九龙江口表层沉积物重金属分布及潜在生态风险评价

对九龙江口表层沉积物中的TOC,Cu,Pb,Cd,Cr,Hg,As的含量进行了分析,TOC,Cu,Cd,Hg和As的质量分数均符合一类海洋沉积物质量标准;Pb和Cd在个别站位超标.相关性分析表明,九龙江口表层沉积物中大多数重金属呈现相近的来源特征,有机质是影响沉积物中重金属分布的重要因素.采用潜在生态风险指数法对九龙江口表层沉积物重金属污染的潜在生态风险进行了评价,结果表明,九龙江口存在一定程度的生态风险,重金属的生态风险依次为Cd>Hg>As>Pb>Cu>Cr,除Cd达到重的生态风险外,其余元素均为低生态风险.     

沉积环境对雅浦海沟沉积颗粒物组成和分布的影响

通过对西太平洋雅浦海沟不同水深沉积物中总有机碳（TOC）、总氮（TN）、碳稳定同位素（δ13C）、粒度组成和比表面积（SSA）等参数的分析,探讨了雅浦海沟不同水深沉积颗粒物来源、分布及其影响因素的异同。结果表明,雅浦海沟沉积物TOC含量和δ13C平均值分别为（0.34%±0.14%）和（-20.8‰±0.7‰）,其中海洋浮游植物、陆源土壤和维管植物来源有机碳（OC）的贡献分别为（70%±3%）、（22%±3%）和（8%±2%）,且不同水深差异不大,海沟内沉积物的横向输运可能是深部沉积OC的重要输入途径。由于水深更深站位沉积颗粒物中具有更强的微生物活动和在水柱中更长的保留时间,导致其TOC和TN含量较低,但δ13C无明显差异。水深较浅站位TN含量、SSA、粒径组成和中值粒径等参数垂向变化波动较更深站位更为显著,表明海沟沟壁水深较浅处物源输入和沉积环境的不稳定。同时,由于低OC含量、低SSA以及高密度的海底火山喷出岩在海沟水深较浅的沟壁坡折处的广泛分布,导致该区域粒径组成与TOC含量无显著相关性,而较深站位中TOC含量与粉砂呈正相关,与砂和黏土含量呈负相关。整体而言,雅浦海沟沉积物中粉砂粒级颗粒物是OC的主要载体,而SSA是影响海沟沉积OC剖面分布的最重要因素。     

珠江口外近海沉积有机质化学及稳定同位素组成的早期成岩改变

理解早期成岩过程中有机质的化学和同位素分馏对于研究海洋和湖泊环境中的生物地球化学过程是很重要的。将珠江口外近海生物成因有机质分为可水解氨基酸、碳水化合物、脂类和酸不溶四个部分,分析了有机质的化学和同位素组成(δ13C,δ15N),借以讨论沉积有机质在埋藏的早期成岩过程中所发生的化学和同位素改变,结果表明,从浮游生物→悬浮颗粒物→表层沉积物→沉积柱内部,易降解组分可水解氨基酸、碳水化合物、脂类占样品总有机碳的份额依次降低。沉积物及四个有机部分的稳定碳同位素组成在纵向上随深度保持相对恒定,而在不同有机部分之间差异明显。不同类型有机物的分解速率差异在改变有机质化学成分的同时,导致其δ13C发生小幅度负向漂移;细菌有机质的形成和分解对有机质化学成分和同位素组成演化也有重要贡献,并且在一定程度上抵消了上述δ13C的负向漂移,其结果导致沉积有机质的δ13C略低于浮游生物;另一方面,由于异养菌生长过程中的氮同位素分馏系数与可利用氮源的特征和培养基的性质等多种因素有关,导致沉积物的δ15N变化范围增大。在这里δ13C可以可靠地指示该海域沉积有机质的来源,而δ15N变化范围较大且规律不明显,难以用作沉积有机质来源的指示。     

湛江南柳河入海排污口邻近海域沉积物重金属污染评价

对南柳河排污口邻近海域表层沉积物中重金属的含量分布、富集状况进行分析,并采用潜在生态危害指数法进行评价。结果表明:Cu,Pb,Zn,Cd,Hg含量分布呈现由西北到东南递减的变化特点;5种重金属元素的富集程度均较重,且程度由大到小依次为Pb>Zn>Cu>Hg>Cd;生态危害评价显示,Pb,Cu,Zn等元素属于轻微生态危害,Hg,Cd等元素属于中等生态危害,5种元素生态危害程度由重到轻依次为Hg>Cd>Pb>Cu>Zn。