长江口区海水中溶解有机碳和颗粒有机碳的分布及变化的研究

长江每年有上千万吨有机物质注入河口邻近海域，影响着这一海域独特的生态环境。 本文根据1985年8月至1986年5月专业调查资料,论述了长江口邻近海域溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)的分布及变化，并从有机物质的变化推测三峡工程对河口海生态系的影响。     

长江三角洲南翼盐沼有机质分布及来源初探

通过对长江三角洲南翼最大淤涨带钻孔柱样进行沉积有机碳(POC)、有机碳同位素组成(δ~(13)C)、总氮(TN)、粒度的测定,研究长江三角洲南翼盐沼有机质分布及来源。结果表明:POC、TN分布受控于长江入海泥沙及人类活动,有机质主要赋存于细颗粒物质中(16μm),长江入海泥沙偏粗,有机质含量降低,围垦导致物质组成趋向均一化。δ13C自陆向海方向增大,自陆向海盐沼陆相有机质比例下降,海相有机质比例上升。围垦活动使海相有机质比例上升,长江入海泥沙对盐沼发育影响力下降,但长江入海泥沙对盐沼发育仍起主导作用。此研究揭示流域水沙及人类活动对河口盐沼发育的影响,丰富海岸带研究资料。     

长江河口悬浮颗粒物研究

１９９４年１１月、１９９６年９月和１９９７年１月使用ＦＡＣＳｃａｎ流式细胞仪技术等分析观测手段对长江河口悬浮体进行了研究。结果表明,长江河口悬浮体中,具有有机性的颗粒数占总颗粒数的６０％￣７０％;在颗粒粒径分布上,粗颗粒物质（〉８μｍ）主要为有机物质（生物残体、小型藻类、矿物－有机物集合体）,细颗粒物质（〈８μｍ）主要为粘土矿物、有有机物附着和具有有机裹层的粘呈集合体;有机性颗粒物质含量随盐度变化     

黄河下游-河口-邻近海域表层沉积物中木质素的特征及其示踪意义

河流输入的陆源有机碳在河口和陆架区的生物地球化学过程是全球碳循环的重要环节,对陆源有机质的输入量的估算是研究陆架区的生物地球化学过程的基础。黄河输沙量极大,为探究其携带的陆源有机质对陆架边缘海有机碳库的影响,以黄河河口及邻近渤海海域为研究对象,分析了表层沉积物中的木质素,结合总有机碳含量、总氮含量和有机碳稳定同位素评估了表层沉积物中有机碳的组成、来源和分布。8种木质素酚单体中,紫丁香基酚类(S)与香草基酚类(V)的含量比值S/V(0.63±0.31)和肉桂基酚类(C)与香草基酚类含量比值C/V(0.25±0.15),反映出研究区陆源有机碳主要来自草本被子植物。V系列中木质素酸(Ad)与木质素醛(Al)的比值(Ad/Al)V较高(0.53±0.14),表明陆源有机质的降解程度较高。利用稳定碳同位素比值δ13C和木质素含量Λ8相结合的土壤有机质-陆生维管植物-水生有机质三端元模型对陆源有机物的贡献的分析结果显示,土壤有机质、陆源维管植物和水生有机质的平均贡献分别为59.9%±15.0%、7.3%±7.0%、32.8%±11.8%。土壤在陆源有机质中的贡献占有绝对优势,可能与该区域沉积物的主要源区——黄土高原植被覆盖率低、土壤侵蚀严重有关。     

闽江下游及河口沉积物总碳的地球化学特征

分析了闽江下游及河口区的表层水质、悬浮物和沉积物样品,探讨了沉积物总碳的地球化学特征和影响因素,及与其他河流的异同.结果表明,对于相同站位,夏季沉积物总碳占比平均为1.74%,略高于秋季的1.70%,两者差异不明显.研究区沉积物总碳占比为1.21%~4.84%,平均为1.82%,从水口水库至福州市区河段,其含量逐渐升高,在北港达到最高值,而后由河口向外海逐渐降低,呈现"低-高-低"的分布特征.秋季悬浮物含量和化学需氧量(COD)高值区范围大于夏季,且含量也更高.研究区悬浮物含量、COD、颗粒态总碳均呈现先升后降的分布特征,悬浮物中总碳的含量则呈现从库区经河口向外海减少的趋势.沉积物总碳与悬浮物总碳、悬浮物含量、COD总体显著相关,悬浮物的沉降-再悬浮-再沉降过程是影响沉积物总碳分布的重要因素;人类活动产生的污水、农田和畜禽水产养殖废物是有机物的主要来源.闽江口沉积物总碳含量低于黄河、长江,而与其他中小型河口相近,处于国内河口较低水平,这与流域内源岩特性、有机物输入量以及沉积物粒度等相关.北港段沉积物总碳含量显著高于其他河流,有机污染较为严重,将成为影响水体水质的潜在因素.     

珠江口沉积物有机质特征、来源及其对碳存储的意义

河口沉积物作为承接陆海过程的重要载体, 是有机质赋存的主要形式之一。本文研究了珠江口沉积物总有机碳、总氮含量和沉积物可溶性有机物三维荧光特征, 以及其在口内区、混合区和口外区空间差异和影响因素, 并结合碳稳定同位素(δ¹³C)估算了珠江口各区域沉积物中不同来源有机质的贡献。结果显示: (1)沉积物总有机碳和总氮含量空间变化相似, 口内区和混合区域沉积有机质含量显著高于口外区; 主成分分析发现, 口内区沉积有机质含量主要受径流输入的影响, 口外区主要受Fe³⁺的影响; (2)MixSIAR稳定同位素混合模型结果显示, 口内区和混合区沉积有机质以陆源为主, 口外区则以海源为主; (3)珠江口沉积物新生有机质较多, 可快速被利用, 总体上不利于有机碳存储; 而陆源输入导致口内区和混合区沉积有机质腐殖化程度较高, 有机碳可存储性相对较高, 口外受海源有机质和铁氧化物—有机质复合体的影响, 有机碳可存储性相对较低。本研究可为深入认知河口区沉积有机质的生物地球化学过程及有机碳存储提供参考。     

海水中碳水化合物测定方法研究——二、蒽酮法测定颗粒态碳水化合物总量

海水中颗粒态有机质是指悬浮于海洋中的有生命和无生命的微粒,一般以0.45微米孔径滤膜过滤来区分溶解态和颗粒态,截留在滤膜上的为颗粒态物质。近年来在测定有机质时,则多用孔径为1—2微米的玻璃纤维滤膜来收集。海水中颗粒态有机质以无生命的有机碎屑为主,活物质(如浮游生物)仅为极少量。有机碎屑主要为海洋环境中的自生物质,来自海洋生物代谢产物和死亡分解的产物,如生物体碎片、粪粒、淀粉粒等。外来颗粒有机污染物如木纤维、叶碎片、花粉粒等主要在河口近岸,除特殊地区外     

长江口与东海陆架泥质沉积动力过程与环境效应：长期数据采集需求

长江入海物质在东海内陆架水域形成了大规模泥质沉积区。内陆架泥区具有细颗粒沉积物和有机质的源/汇双重特征。长江口及邻近海域的泥质沉积过程 产物关系、泥质沉积在生态系统动力学中的作用、泥质沉积碳库增量潜力,是区域性沉积动力学的3个前沿问题,主要研究内容包括长江河口泥区未来演化趋势、泥区沉积物重力流形成条件和过程、泥区沉积物有机质含量与初级生产及低氧水层的关系、泥区消浪作用及其机制、颗粒态有机质衰减曲线(或曲线族)、颗粒态有机质碳库增量潜力等。其研究需要海洋观测站网在底部边界层、水层、新型数据上的支撑,以满足数据分辨率、连续性的要求。底部边界层连续观测将有助于重力流、泥区消浪作用、湍动影响下的沉积物起动曲线族等问题的解决。水层观测将有助于有机质衰减系数的研究,进而获得有机质埋藏率、浅层天然气、有机碳库增量等问题的答案。一些新型数据含有物源、沉积体特征和演化的大量信息,此类数据的获取将依赖于观测技术的突破。     

中国边缘海沉积有机质来源及其碳汇意义

中国边缘海(本文特指渤海、黄海和东海,不包括南海)是陆源和海源有机质的重要碳汇。总有机质指标和生物标志物的结果显示,表层沉积物中陆源有机质高值集中在近岸尤其是河口附近;海源有机质在陆架海盆处有高值,受控于海洋生产力和沉积环境。利用多参数指标对表层沉积物中不同来源和不同年龄有机质的贡献比例估算的结果显示,我国边缘海的有机碳埋藏量约13 Mt/a,占全球边缘海沉积物有机碳埋藏量(~138 Mt/a)的~10%,其中陆源有机质的碳埋藏量(3.9 Mt/a)占全球边缘海沉积物陆源有机质埋藏量的~7%。若假定陈化土壤有机质和古老有机质主要是陆源物质,则非现代有机质的碳埋藏量为~6Mt/a,占我国边缘海总有机质碳埋藏量的~46%,与全球边缘海沉积物中陆源有机质的平均比例(44%)相当。这些结果表明我国边缘海在全球海洋碳循环中具有重要地位。本文利用已发表的文献数据,总结和归纳了中国边缘海沉积有机质来源及其碳汇意义。     

长江三角洲冰后期沉积物的有机碳氮和有机碳同位素组成与古环境指示

长江三角洲的CM和HM孔揭示了冰后期以来的河床相、河漫滩—河口湾相、浅海相和三角洲相的沉积环境。钻孔的有机碳、总氮和有机碳同位素δ13C以及碳酸盐组成在不同沉积相中变化规律不一致,基本上落在现代长江主要支流和干流的沉积有机质组成范围内,而偏离河口地区的表层沉积有机质组成,反映长江流域的高等植被是三角洲冰后期沉积有机质的主要来源,而水生生物有机质的贡献较少。冰后期早期河床相和晚期三角洲相的沉积有机质组成变化要大于中间的河漫滩、河口湾到浅海相沉积。冰后期沉积有机质和碳酸盐组成基本上可以反映冰后期长江流域的古气候变化特征,主要的古气候波动变化与孢粉研究结果相似;但全新世大暖期和古洪水等气候变化事件在沉积有机质组成上的反映不显著。显然,河口三角洲地区由于陆海相互作用强烈,沉积地层不连续,且沉积有机质来源比较复杂和沉积环境变化大,运用全岩有机元素和有机碳同位素以及CaCO3组成指示古环境有相当的难度和多解性,需要寻找更敏感与可靠的古气候与古环境的替代指标。     

河口有机碳研究综述

河口作为陆地生态系统和海洋生态系统的交汇处,是陆海相互作用和全球碳循环研究的焦点之一.河口区物质来源的多样性,有机碳输入、生成、降解、再生及相互转化等行为是近年来关注的热点,国内外许多学者对河口有机碳的来源及其相互转化机制等方面开展了一系列颇具成果的研究.文章主要从判别河口有机碳来源的研究方法及其盐度、最大浑浊带、生物活动等环境因子对有机碳形态转化的影响等角度对国内外河口有机碳研究状况作了综述,并展望河口有机碳生物地球化学研究的发展趋势.     

青岛胶州湾大沽河口滨海湿地的碳埋藏能力

河口滨海湿地是海岸带的重要组成部分,沉积速率高,伴随河流泥沙颗粒物进入海洋的有机质主要埋藏在河口及临近海区.通过对河口滨海湿地碳埋藏能力的研究,能够更全面地认识河口滨海湿地在全球碳循环中的作用,有效评估其对全球气候变化的影响.以青岛胶州湾大沽河口滨海湿地为研究对象,估算研究区自然湿地全新世碳埋藏能力.通过对3根岩心共计117个样品的粒度、有机碳/氮测试分析和统计,结合210Pb、137CS测年结果计算得出,研究区陆域沼泽湿地环境总碳沉积通量为102 gC/m2/a,其中有机碳沉积通量为84.8 gC/m2/a;滩涂湿地环境总碳沉积通量为93.5 gC/m2/a,其中有机碳沉积通量为69.9 gC/m2/a.估算现代大沽河口31 km2自然湿地范围内,平均年总碳埋藏量为2.96 GgC,有机碳埋藏量为2.27 GgC.根据研究区历史调查资料统计,大沽河口三角洲全新世沉积地层厚度为3～10 m,按平均厚度6 m估算,全新世以来河口湿地总碳埋藏量为66 GgC/km2,有机碳埋藏总量约为51 GgC/km2.     

长江干流有机碳的时空输运特征及三峡工程对其影响

2006-04,2008-04,2008-05沿长江干流采集表层水样,并于2006-05~2007-05在下游大通站进行每月2次、为期1 a的连续观测,测定溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)及总悬浮物(TSM)。结果表明:长江重庆以上江段DOC浓度较低,重庆至河口由于人为污染排放DOC表现出高值;干流POC与TSM显著正先关,POC%(TSM)随TSM含量增大呈负指数关系下降。大通站有机碳浓度及通量均表现出明显的季节性,2006-06~2007-05全年经大通站进入河口的DOC、POC通量分别为1.17×106tC和1.88×106tC,其中洪季(5~10月)输运的有机碳占到总有机碳的70%,组成以颗粒态为主。三峡水库135 m及156 m蓄水后,泥沙在库区的沉降作用显著影响长江POC的输运特征及入海通量;从目前观测结果看,三峡库区DOC浓度并没有表现出明显的升高趋势,可能与水库运行时间尚短有关。     

长江干流有机碳的时空输运特征及三峡工程对其影响

2006-04,2008-04,2008-05沿长江干流采集表层水样,并于2006-05～2007-05在下游大通站进行每月2次、为期1 a的连续观测,测定溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)及总悬浮物(TSM).结果表明:长江重庆以上江段DOC浓度较低,重庆至河口由于人为污染排放DOC表现出高值;干流POC与TSM显著正先关,POC%(TSM)随TSM含量增大呈负指数关系下降.大通站有机碳浓度及通量均表现出明显的季节性,2006-06～2007-05全年经大通站进入河口的DOC、POC通量分别为1.17×106tC和1.88×106tC,其中洪季(5～10月)输运的有机碳占到总有机碳的70%,组成以颗粒态为主.三峡水库135 m及156 m蓄水后,泥沙在库区的沉降作用显著影响长江POC的输运特征及入海通量;从目前观测结果看,三峡库区DOC浓度并没有表现出明显的升高趋势,可能与水库运行时间尚短有关.     

长江总氮和有机氮的分布变化与迁移

1997年11-12月(枯水期)，1998年8月和10月(丰水期)，对长江从金沙江至河口干流和主要支流、湖泊入江口总氮、总溶解氮、总有机氮等进行调查。结果表明，长江水中各种形态氮的浓度，枯水期明显高于丰水期，支流明显高于干流；长江TN和TDN在枯、丰期具有基本类似的迁移变化过程；DIN是长江水的TDN的主要存在形式，丰水期TDN的迁移变化主要取决于DIN；TDN是长江水中TN的主要存在形式，TN的迁移变化主要取决于TDN或者由DIN和TON共同决定；丰水期各种形态的氮中只有有机氮比较容易为悬浮颗粒物质所吸附；长江干流枯水期TDN浓度与长江径流呈较好的线性正相关关系；枯水期TN、丰水期TN和TDN浓度与长江径流的正相关主要发生在上游，这与长江水中氮主要来自于面源有关。     

外源对太湖河口沉积物有机质贡献的同位素示踪

分析了太湖流域不同土地利用类型土壤、河口表层沉积物及主要生物的有机碳含量和同位素分布特征,并利用端元混合法求取了陆源输入对湖泊沉积物有机质的贡献及分布。研究结果表明,流域表层土壤有机质δ13C受植物群落的δ13C值影响,不同植被类型的土壤有机质δ13C值存在差异。茶园、菜地、林地和农田δ13Corg平均值分别为-25.4‰、-25.8‰、-27.1‰和-28.1‰,其中茶园有机碳同位素值最高。河口表层沉积物有机碳同位素变化范围为-27.5‰～-25.1‰,平均值为-25.7‰。河口近岸区域表层沉积物δ13Corg偏低,且以河口为轴心向湖心逐渐增大,呈扇形条状分布,其分布主要受低δ13C值的陆源有机质输入影响。利用端元混合法求得近河口表层沉积物中陆源有机质贡献高达70%～80%,随着离岸距离的增加,陆源有机质贡献量逐渐减少。     

基于水淘选分级的长江口最大浑浊带附近颗粒有机碳的来源、分布和保存

从分粒级的角度研究大河河口颗粒有机碳的输送特征是深刻理解河口淡咸水混合过程中有机碳的生物地球化学过程的关键。于2011年6月采集了长江口最大浑浊带附近盐度梯度下的表层悬浮颗粒物,采用水淘选方法对其按照水动力直径大小进行了分级分离,分析了这些颗粒物的有机碳含量、稳定碳同位素组成及颗粒物比表面积等参数,讨论了不同粒级颗粒物上有机碳的来源、分布和保存随盐度的变化特点及其影响因素。结果表明,随着盐度的增加和粒径的增大,长江口最大浑浊带附近分级颗粒有机碳逐渐降低,颗粒有机碳含量主要集中在小于32μm的粒级。相对于长江干流,长江口颗粒有机碳含量偏低,可能归因于河口最大浑浊带附近特殊的生物地球化学作用,如细颗粒物絮凝——沉降、微生物分解等。基于蒙特卡洛模拟的三端元混合模型的计算表明长江口分级颗粒有机碳主要来源于河流和三角洲输入,海洋来源贡献较小,三者的平均贡献比例分别为40%、35%和25%。在河口盐度梯度的淡水端,不同粒级颗粒物上三角洲来源的有机碳比例均随着盐度升高而增加,而在咸水端,海源有机碳的贡献比例升高,尤其是在16-32μm粒级,最高达39%。32-63μm粒级的颗粒物单位比表面积有机碳含量均大于1.0mg/m~2,小于32μm的颗粒物单位比表面积有机碳含量均在0.4-1.0mg/m~2的范围之内,符合河流颗粒物的一般特点,同时也说明细颗粒物上的有机碳可能已经发生了一定程度的分解,不过相对于长江口表层沉积物,颗粒物单位比表面积有机碳含量普遍较高,表明这些颗粒有机碳在沉降过程中或沉积之后还要经历进一步的再矿化分解,初步的估算表明,长江所输送的陆源有机碳约71%会在沉积过程中损失掉。本研究有助于深入了解大河河口不同粒级颗粒物在有机碳迁移转化过程中的作用,深化对高浊度河口有机碳生物地球化学过程的认识。     

大河影响下的边缘海沉积有机碳输运与埋藏及再矿化研究进展

大河影响下的边缘海是陆源输入物质的主要储库,也是有机碳埋藏和再矿化的主要场所,在全球碳的生物地球化学循环中有着重要作用。从有机碳的输运、埋藏和再矿化等方面综述了大河影响下的边缘海沉积有机碳生物地球化学研究的最新进展。研究表明,有机碳的来源、组成、粒径和密度分布等显著影响着有机碳的分布特征和归宿,大河影响下的边缘海中移动泥等特殊沉积环境在有机碳的输运、埋藏和再矿化分解等方面发挥了独特的作用;微生物分解作用则是边缘海沉积有机碳,特别是难降解陆源有机碳发生分解的重要因素。综合运用分子生物学、有机地球化学、生物地球化学等多学科研究手段,深入研究特定微生物、浮游生物功能类群等在大河影响下的边缘海沉积有机碳生物地球化学过程中的作用,将极大地丰富对河口和陆架边缘海生源要素生物地球化学循环的认识。     

双台子河口水体有机碳分布特征研究

于2011年5月和8月通过研究双台子河口水体溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)和化学耗氧量(COD)的分布特征,阐述双台子河口水体有机碳的河口过程及其影响因素,并探讨总有机碳(TOC)和COD表征河口有机污染的区域性和季节性特征。研究表明:2011年5月双台子河口DOC、POC和COD含量范围分别为4.04~5.06mg/L(平均4.60mg/L)、2.93~10.85mg/L(平均7.01mg/L)和5.65~14.07mg/L(平均9.04mg/L);8月分别为10.87~46.04mg/L(平均26.75mg/L)、0.88~17.27mg/L(平均4.16mg/L)和2.42~67.62mg/L(平均17.85mg/L)。DOC、POC和COD的含量由河到海总体呈现逐渐降低的趋势,双台子河口不同区段DOC、POC和COD的时空分布,及其主要和次要影响因素具有一定的差别。有机碳来源和海水的稀释作用是影响双台子河口有机碳分布的主要因素,现场生物生产和悬浮颗粒物影响较小。双台子河口水体中TOC和COD呈现线性不显著正相关关系,二者关系的季节差异显著。     

长江、老黄河口及东海陆架沉积有机质物源指标及有机碳的沉积环境

利用2002年9月“东方红2号”调查船调查中获得的沉积物样品,定量研究了长江、老黄河口以及东海陆架沉积物中正构烷烃和无环类异戊二烯烷烃(姥鲛烷和植烷)两种天然示踪物,结果表明:(1)各采样站位样品的碳数范围为n-C14~n-C34,主要可分为陆源单峰、双峰和石油污染等3种类型。(2)长江口东南软泥区和浙江沿岸软泥区沉积物样品中高碳正构烷烃n-C27、n-C29和n-C31含量较高,奇碳优势显著,表明其来源以陆源高等植物输入占优势;相反,“东海冷涡”泥质区和黄海中南陆架区沉积物样品中的低碳正构烷烃n-C17、n-C18和n-C19含量较高,奇偶优势不明显,表明其来源主要以浮游生物和细菌为主。冲绳海槽泥质区沉积物样品中高碳与低碳正构烷烃的含量几乎相当,表明其来源为海洋低等生物和陆地高等植物共同输入,其中陆源物质是从东海陆架经底流搬运而来的。(3)有机质的堆积受控于物质供应和沉积环境两大因素。东海中陆架区沉积物中正构烷烃总量和有机碳含量为最低,这是由于台湾暖流的顶托,使黄河和长江两大物质扩散系统对该区的物质供应量减少,沉积速率低,潮流冲刷作用强,沉积物保存有机碳的能力较差;表层沉积物中正构烷烃及有机碳的最高值分别出现在浙江沿岸软泥区(E 5站)和冲绳海槽泥质区(P 4站);“东海冷涡”泥质区沉积环境最为适宜,但是陆源有机质供应则相对较少。